Измерение скорости распространения импульса, неурядицы и деформации в абдоминальной аневризмы мыши модели
Summary
Данная рукопись описывает подробный протокол использования высокочастотной ультразвуковой визуализации для измерения диаметра светила, скорости размножения импульса, неурядицы и радиальной нагрузки на модель мыши аневризмы брюшной аорты.
Abstract
Аневризма брюшной аорты (ААА) определяется как локализованное расширение брюшной аорты, превышающей максимальный внутрилюминный диаметр (MILD) в 1,5 раза от первоначального размера. Клинические и экспериментальные исследования показали, что небольшие аневризмы могут разорваться, в то время как субпопуляция крупных аневризм может оставаться стабильной. Таким образом, в дополнение к измерению внутрилюмиального диаметра аорты, знание структурных признаков стенки судна может предоставить важную информацию для оценки стабильности ААА. Аорта ужесточение в последнее время стала надежным инструментом для определения ранних изменений в сосудистой стенки. Скорость размножения импульса (PPV) наряду с неурядицой и радиальным напряжением являются очень полезными ультразвуковыми методами, актуальными для оценки жесткости аорты. Основная цель этого протокола заключается в обеспечении комплексной техники для использования ультразвуковой системы визуализации для получения изображений и анализа структурных и функциональных свойств аорты, определяемых MILD, PPV, неурядицом и радиальным напряжением.
Introduction
Аневризма брюшной аорты (ААА) представляет собой значительное сердечно-сосудистое заболевание, характеризующееся постоянным локализованным расширением аорты, превышающим первоначальный диаметр сосуда в 1,5 раза1. AAA входит в число 13 лучших причин смертности в США2. Прогрессирование ААА объясняется дегенерацией аортной стенки и эластина фрагментации, в конечном счете приводит к разрыву аорты. Эти изменения в аортальной стенке могут произойти без значительного увеличения максимального внутрилюмиального диаметра (MILD), что свидетельствует о том, что только MILD недостаточно для прогнозирования тяжести заболевания3. Поэтому необходимо определить дополнительные факторы для выявления первоначальных изменений в стенке аорты, которые могут направлять варианты раннего лечения. Общая цель этого протокола заключается в предоставлении практического руководства для оценки функциональных свойств аорты с использованием ультразвуковой визуализации, характеризующейся измерениями скорости распространения импульса (PPV), неурядицом и радиальным напряжением.
Хорошо охарактеризованная экспериментальная модель для изучения ААА, впервые описанная Догерти и коллегами, включает в себя подкожный вливание ангиотензина II (AngII) с помощью осмотических насосов в Apoe-/- мышей4. Точное измерение MILD с помощью ультразвуковой визуализации сыграло важную роль в характеристике ААА в этой модели мыши5. Хотя гистологические изменения в ходе разработки ААА были тщательно изучены, изменения в функциональных свойствах стенки судна, такие как жесткость аорты, не были хорошо охарактеризованы. Этот протокол подчеркивает использование высокочастотного ультразвука в сочетании с сложными анализами в качестве мощных инструментов для изучения временной прогрессии ААА. В частности, эти подходы позволяют оценить функциональные свойства стенки сосуда, измеряемые PPV, неурядчивость и радиальный штамм.
Недавние клинические исследования в человеческих субъектов с AAA, а также в мурин эластазы индуцированной модели AAA, предложить положительную корреляцию между аортальной жесткости и аортыдиаметр6,7. PPV, индикатор жесткости аорты, принимается как отличное измерение для количественной оценки изменений в жесткости в стенке судна6,8. PPV рассчитывается путем измерения времени транзита импульсной формы волны на двух участках вдоль сосуды, обеспечивая тем самым региональную оценку жесткости аорты. Недавно мы показали, что повышенная жесткость аорты, измеряемая PPV, и на клеточном уровне, как определяется с помощью атомной микроскопии силы, положительно коррелирует с развитием аневризмы9. Кроме того, литература предполагает, что жесткость аорты может предшествовать аневризмальной дилатации и, таким образом, может предоставить полезную информацию о региональных внутренних свойств стенки судна во время развития AAA10. Аналогичным образом, неурядицом и деформацией являются инструменты количественной оценки для измерения более ранних изменений артериальной пригодности. Здоровые артерии являются гибкими и эластичными, в то время как с повышенной жесткостью и меньшей эластичностью, неусектовость и напряжение уменьшается. Здесь мы предоставляем практическое руководство и пошаговым протоколом для использования высокочастотной ультразвуковой системы для измерения MILD, PPV, неурядицимы и радиального штамма у мышей. Протокол предусматривает технические подходы, которые должны использоваться в сочетании с базовой информацией, представленной руководствами для конкретных инструментов ультразвуковой визуализации и сопроводительного видео-урока. Важно отметить, что в наших руках описанный протокол визуализации предоставляет воспроизводимые и точные данные, которые представляются ценными при изучении разработки и прогрессирования экспериментальной ААА.
Для дальнейшего демонстрации полезности ультразвуковой визуализации, мы приведем пример изображений и измерений, взятых из наших собственных исследований, направленных на использование фармакологических подходов для предотвращения экспериментальных AAA11. В частности, выемка сигнализации было предложено принять участие в различных аспектах развития сосудов и воспаление12. Используя генные гаплоинстовые и фармакологические подходы, мы ранее показали, что ингибирование Notch снижает развитие ААА у мышей, предотвращая проникновение макрофагов в месте сосудистой травмы13,14,15. В настоящей статье, используя фармакологический подход для ингибирования Notch мы сосредотачиваем на связи между аорты жесткости и факторами, относящимися к AAA. Эти исследования показывают, что ингибирование Notch снижает скованность аорты, что является мерой прогрессии ААА11.
Protocol
Representative Results
Discussion
Ультразвуковая визуализация обеспечивает мощную технику для определения функциональных свойств аорты путем измерения PPV, неурядицы и радиального напряжения. Эти измерения особенно поучительны для изучения моделей мыши AAA и in vivo подход позволяет для сбора продольных данных, что потен?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта работа была поддержана R01HL124155 (CPH) и финансирование мниматизмом научно-исследовательского института при Университете Миссури в 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 |
Referências
- Wanhainen, A. How to Define an Abdominal Aortic Aneurysm — Influence on Epidemiology and Clinical Practice. Scandinavian Journal of Surgery. 97, 105-109 (2008).
- Benjamin, E. J., et al. Heart Disease and Stroke Statistics—2018 Update: A Report From the American Heart Association. Circulation. 137, 67 (2018).
- Xu, J., Shi, G. -. P. Vascular wall extracellular matrix proteins and vascular diseases. Biochimica et biophysica acta. 1842, 2106-2119 (2014).
- Daugherty, A., Manning, M. W., Cassis, L. A. Angiotensin II promotes atherosclerotic lesions and aneurysms in apolipoprotein E-deficient mice. Journal of Clinical Investigation. 105, 1605-1612 (2000).
- Au – Sawada, H., et al. Ultrasound Imaging of the Thoracic and Abdominal Aorta in Mice to Determine Aneurysm Dimensions. Journal of Visualized Experiments. , 59013 (2019).
- Raaz, U., et al. Segmental Aortic Stiffening Contributes to Experimental Abdominal Aortic Aneurysm Development. Circulation. 131, 1783-1795 (2015).
- van Disseldorp, E. M. J., et al. Influence of limited field-of-view on wall stress analysis in abdominal aortic aneurysms. Journal of Biomechanics. 49, 2405-2412 (2016).
- Miyatani, M., et al. Pulse wave velocity for assessment of arterial stiffness among people with spinal cord injury: a pilot study. Journal of Spinal Cord Medicine. 32, 72-78 (2009).
- Sharma, N., et al. Deficiency of IL12p40 (Interleukin 12 p40) Promotes Ang II (Angiotensin II)-Induced Abdominal Aortic Aneurysm. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 39, 212-223 (2019).
- Raaz, U., et al. Segmental Aortic Stiffening Contributes to Experimental Abdominal Aortic Aneurysm Development. Circulation. 131, 1783-1795 (2015).
- Sharma, N., et al. Pharmacological inhibition of Notch signaling regresses pre-established abdominal aortic aneurysm. Scientific Reports. , (2019).
- Bray, S. J. Notch signalling: a simple pathway becomes complex. Nature Reviews Molecular and Cell Biology. 7, 678-689 (2006).
- Hans, C. P., et al. Inhibition of Notch1 signaling reduces abdominal aortic aneurysm in mice by attenuating macrophage-mediated inflammation. Arteriosclerosis, Thrombosis and Vascular Biology. 32, 3012-3023 (2012).
- Cheng, J., Koenig, S. N., Kuivaniemi, H. S., Garg, V., Hans, C. P. Pharmacological inhibitor of notch signaling stabilizes the progression of small abdominal aortic aneurysm in a mouse model. Journal of American Heart Association. 3, 001064 (2014).
- Hans, C. P., et al. Transcriptomics analysis reveals new insights into the roles of Notch1 signaling on macrophage polarization. The Journal of Immunology. 200, (2018).
- Paraskevas, K. I., et al. Evaluation of aortic stiffness (aortic pulse-wave velocity) before and after elective abdominal aortic aneurysm repair procedures: a pilot study. Open Cardiovascular Medicine Journal. 3, 173-175 (2009).
- Fortier, C., Desjardins, M. P., Agharazii, M. Aortic-Brachial Pulse Wave Velocity Ratio: A Measure of Arterial Stiffness Gradient Not Affected by Mean Arterial Pressure. Pulse. 5, 117-124 (2017).
- Golledge, J. Abdominal aortic aneurysm: update on pathogenesis and medical treatments. Nature Reviews Cardiology. 16 (4), 225-242 (2019).
- Choksy, S. A., Wilmink, A. B., Quick, C. R. Ruptured abdominal aortic aneurysm in the Huntingdon district: a 10-year experience. Annals of the Royal College of Surgeons of England. 81, 27-31 (1999).
- Luo, F., Zhou, X. -. L., Li, J. -. J., Hui, R. -. T. Inflammatory response is associated with aortic dissection. Ageing Research Reviews. 8, 31-35 (2009).
