Summary

Misurazione della velocità di propagazione dell'impulso, distensiabilità e deformazione in un modello di topo abdominato di aneurisma aortico

Published: February 23, 2020
doi:

Summary

Questo manoscritto descrive un protocollo dettagliato per l’utilizzo dell’imaging a ultrasuoni ad alta frequenza per misurare il diametro luminale, la velocità di propagazione degli impulsi, la distensibilità e la tensione radiale su un modello murino di aneurisma aortico addominale.

Abstract

Un aneurisma aortico addominale (AAA) è definito come una dilatazione localizzata dell’aorta addominale che supera il diametro intraluminale massimo (MILD) di 1,5 volte della sua dimensione originale. Studi clinici e sperimentali hanno dimostrato che piccoli aneurismi possono rompersi, mentre una sottopopolazione di grandi aneurismi può rimanere stabile. Così, oltre alla misurazione del diametro intraluminale dell’aorta, la conoscenza dei tratti strutturali della parete del vaso può fornire informazioni importanti per valutare la stabilità dell’AAA. L’irrigidimento aortico è recentemente emerso come uno strumento affidabile per determinare i primi cambiamenti nella parete vascolare. La velocità di propagazione dell’impulso (PPV) insieme alla distensibilità e al ceppo radiale sono metodi a base di ultrasuoni altamente utili rilevanti per valutare la rigidità aortica. Lo scopo principale di questo protocollo è quello di fornire una tecnica completa per l’uso del sistema di imaging a ultrasuoni per acquisire immagini e analizzare le proprietà strutturali e funzionali dell’aorta come determinato da MILD, PPV, distensibilità e deformazione radiale.

Introduction

Un aneurisma aortico addominale (AAA) rappresenta una significativa malattia cardiovascolare caratterizzata da una dilatazione localizzata permanente dell’aorta che supera il diametro originale del vaso di 1,5 volte1. AAA è tra le prime 13 cause di mortalità negli Stati Uniti2. La progressione dell’AAA è attribuita alla degenerazione della parete aortica e della frammentazione dell’elastina, portando infine alla rottura aortica. Questi cambiamenti nella parete aortica possono verificarsi senza un aumento significativo del diametro intraluminale massimo (MILD), suggerendo così che MILD da solo non è sufficiente per prevedere la gravità della malattia3. Pertanto, è necessario identificare ulteriori fattori per rilevare i cambiamenti iniziali nella parete aortica, che possono guidare le opzioni di trattamento precoce. L’obiettivo generale di questo protocollo è quello di fornire una guida pratica per valutare le proprietà funzionali aortiche utilizzando l’imaging aultraora come caratterizzato da misurazioni della velocità di propagazione degli impulsi (PPV), distendibilità e deformazione radiale.

Un modello sperimentale ben caratterizzato per studiare AAA, descritto per la prima volta da Daugherty e colleghi, comporta infusione sottocutanea di angiotensina II (AngII) tramite pompe osmotiche in Apoe-/- topi4. La misurazione precisa di MILD mediante imaging a ultrasuoni è stata determinante nella caratterizzazione dell’AAA in questo modello murino5. Anche se i cambiamenti istologici durante lo sviluppo di AAA sono stati ampiamente studiati, i cambiamenti nelle proprietà funzionali della parete del vaso come la rigidità aortica non sono stati ben caratterizzati. Questo protocollo enfatizza l’uso degli ultrasuoni ad alta frequenza in combinazione con le sofisticate analisi come potenti strumenti per studiare la progressione temporale dell’AAA. In particolare, questi approcci ci permettono di valutare le proprietà funzionali della parete del vaso misurate da PPV, distensibilità e deformazione radiale.

Recenti studi clinici su soggetti umani con AAA, così come nel modello AAA indotta da murasi elastasi, suggeriscono una correlazione positiva tra rigidità aortica e diametro aortico6,7. PPV, un indicatore di rigidità aortica, è accettato come un’ottima misura per quantificare i cambiamenti di rigidità nella parete del vaso6,8. Il PPV viene calcolato misurando il tempo di transito della forma d’onda dell’impulso in due siti lungo la vascolatura, fornendo così una valutazione regionale della rigidità aortica. Recentemente abbiamo dimostrato che una maggiore rigidità aortica misurata dal PPV, e a livello cellulare come determinato utilizzando la microscopia a forza atomica, è positivamente correlata allo sviluppo dell’aneurisma9. Inoltre, la letteratura suggerisce che la rigidità aortica può precedere la dilatazione aneurismica e quindi può fornire informazioni utili sulle proprietà intrinseche regionali della parete del vaso durante lo sviluppo di AAA10. Allo stesso modo, le misure di distensibilità e deformazione sono gli strumenti di quantificazione per misurare i precedenti cambiamenti della forma fisica arteriosa. Le arterie sane sono flessibili ed elastiche, mentre con una maggiore rigidità e meno elasticità, la distensibilità e lo sforzo diminuiscono. Qui, forniamo una guida pratica e un protocollo passo dopo passo per l’uso di un sistema ad ultrasuoni ad alta frequenza per misurare MILD, PPV, distensibilità e deformazione radiale nei topi. Il protocollo fornisce approcci tecnici che dovrebbero essere utilizzati in combinazione con le informazioni di base fornite dai manuali per specifici strumenti di imaging ad ultrasuoni e il video tutorial di accompagnamento. È importante sottolineare che nelle nostre mani il protocollo di imaging descritto fornisce dati riproducibili e accurati che appaiono preziosi nello studio dello sviluppo e della progressione dell’AAA sperimentale.

Per dimostrare ulteriormente l’utilità dell’imaging a ultrasuoni, forniamo immagini di esempio e misurazioni prese dai nostri studi volti a utilizzare approcci farmacologici per prevenire l’AAA11sperimentale. In particolare, la segnalazione della tacca è stata proposta per essere coinvolta in molteplici aspetti dello sviluppo vascolare e dell’infiammazione12. Utilizzando aploinsufficienza genica e approcci farmacologici, abbiamo dimostrato in precedenza che l’inibizione di Notch riduce lo sviluppo di AAA nei topi prevenendo l’infiltrazione dei macrofagi nel sito della lesione vascolare13,14,15. Per l’articolo corrente, utilizzando l’approccio farmacologico per l’inibizione di Notch ci concentriamo sulla relazione tra rigidità aortica e fattori relativi all’AAA. Questi studi dimostrano che l’inibizione di Notch riduce la rigidità aortica, che è una misura della progressione AAA11.

Protocol

Il protocollo per la manipolazione dei topi e l’imaging ad ultrasuoni è stato approvato dall’Institutional Animal Care and Use Committee dell’Università del Missouri (numero 8799) ed è stato condotto secondo AAALAC International. 1. Impostazione e preparazione dell’attrezzatura dei topi Configurazione dell’attrezzatura Accendere lo strumento ad ultrasuoni, il riscaldatore ad ultrasuoni e il pad di riscaldamento. Aprire il programma di ultrasuoni e inserire il no…

Representative Results

Le immagini rappresentative in modalità M dell’aorta addominale normale e aneurisma dei topi sono mostrate rispettivamente nella Figura 2A e nella Figura 2B. L’aorta addominale suprarenale è identificata dalla sua posizione accanto all’arteria renale destra e dall’arteria mesenterica superiore (Figura 2A). Le immagini rappresentative utilizzate per il calcolo del MILD, a tre diver…

Discussion

L’imaging ad ultrasuoni fornisce una potente tecnica per determinare le proprietà funzionali dell’aorta attraverso misurazioni di PPV, distensibilità e deformazione radiale. Queste misurazioni sono particolarmente istruttive per lo studio dei modelli murini di AAA e l’approccio in vivo consente la raccolta di dati longitudinali potenzialmente importanti per comprendere lo sviluppo temporale della patologia aortica. In particolare, le misurazioni della rigidità aortica in vivo sono determinate localmente nell’aorta add…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Questo lavoro è stato sostenuto da R01HL124155 (CPH) e finanziamenti dal Research Institute presso l’Università del Missouri alla CPH.

Materials

Angiotensin II Sigma A9525
Apoe-/- mice The Jackon lab
Clippers WAHL 1854
Cotton swab Q-tips
DAPT Sigma D5942
Depilatory cream Nair LL9038
Electrode cream Sigma 17-05
Gel warmer Thermasonic (Parker) 82-03 (LED)
Heating pad Stryker T/pump professional
Isoflurane VetOne Fluriso TM
Isoflurane vaporizer Visualsonics VS4244
Lubricating ophthalmic ointment Lacri-lube
Osmotic pumps Alzet Model 2004
Oxygen tank Air gas
Tranducer Visualsonics MS-400 or MS550D
Ultrasonic gel Parker Aquasonic clear
Ultrasound Imaging System Visualsonics Vevo 2100
Vevo Vasc Software Visualsonics

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Cite This Article
Sharma, N., Sun, Z., Hill, M. A., Hans, C. P. Measurement of Pulse Propagation Velocity, Distensibility and Strain in an Abdominal Aortic Aneurysm Mouse Model. J. Vis. Exp. (156), e60515, doi:10.3791/60515 (2020).

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