מדידה של מהירות הפצת הדופק, Distensibility והזן במודל מפרצת של אבי העורקים הבטני
Summary
כתב יד זה מתאר פרוטוקול מפורט לשימוש הדמיה אולטרסאונד בתדר גבוה כדי למדוד את קוטר הלומיאל, מהירות הפצת הדופק, התדירות ואת זן רדיאלי על מודל העכבר של מפרצת אבי העורקים הבטן.
Abstract
מפרצת הבטן של אבי העורקים (AAA) מוגדר כמו התרחבות מקומי של אבי העורקים הבטני החורג קוטר intraluminal המקסימלי (מתון) על ידי 1.5 פעמים של הגודל המקורי שלה. מחקרים קליניים וניסיוניים הראו כי אניואמים קטנים עלולים להיקרע, בעוד שאוכלוסיית המשנה של האניוציה הגדולה עלולה להישאר יציבה. כך, בנוסף למדידה של קוטר intraluminal של אב העורקים, הידע של תכונות מבניות של הקיר כלי עשוי לספק מידע חשוב כדי להעריך את היציבות של ה-AAA. היצרות אבי העורקים התפתחה לאחרונה ככלי אמין כדי לקבוע שינויים מוקדמים בקיר כלי הדם. מהירות הפצת הדופק (PPV) יחד עם הלחץ הרדיאלי ואת הזנים הרדיאליים שימושיים מאוד מבוססי אולטרסאונד שיטות רלוונטיות להערכת נוקשות אבי העורקים. המטרה העיקרית של פרוטוקול זה היא לספק טכניקה מקיפה לשימוש במערכת הדמיה אולטרסאונד כדי לרכוש תמונות ולנתח את המאפיינים הקונסטרוקטיבי ופונקציונלי של העורקים כפי שנקבע על ידי מתון, PPV, דיאנאואליות ומאמץ רדיאלי.
Introduction
מפרצת אב העורקים הבטן (AAA) מייצגת מחלה משמעותית לב וכלי דם המאופיינת התרחבות קבע מקומי של אבי העורקים העולה על קוטר הספינה המקורית על ידי 1.5 פעמים1. מדרג AAA בין 13 הגורמים העליונים לתמותה בארצות הברית2. ההתקדמות של AAA מיוחסת לניוון של קיר אבי העורקים ושולי אלסטין, בסופו של דבר המוביל לקרע של אבי העורקים. שינויים אלה בחומת אבי העורקים עשויים להתרחש ללא גידול משמעותי בקוטר intraluminal המקסימלי (מתון), ובכך רומז כי מתון לבד אינו מספיק כדי לנבא את חומרת המחלה3. לכן, גורמים נוספים צריכים להיות מזוהים כדי לזהות שינויים ראשוניים בקיר אבי העורקים, אשר עשוי להנחות אפשרויות טיפול מוקדם. המטרה הכוללת של פרוטוקול זה היא לספק מדריך מעשי עבור הערכת תכונות פונקציונליות של אבי העורקים באמצעות הדמיה אולטרסאונד כפי שמאופיין במידות של מהירות הפצת הדופק (PPV), דיאנאואליות ומאמץ רדיאלי.
מודל ניסיוני היטב ללמוד AAA, שתוארו לראשונה על ידי דוהרטי ועמיתים, כרוך עירוי תת עורית של אנגיוטנסין II (אנגיוi) באמצעות משאבות אוסמוטי ב -apoe-/- עכברים4. מדידה מדויקת של מתון באמצעות דימות אולטרסאונד היה אינסטרומנטלי באפיון AAA בעכבר זה דגם5. למרות שינויים היסטלוגיים במהלך הפיתוח של AAA נחקרו בהרחבה, שינויים במאפיינים הפונקציונליים של קיר כלי הקיבול כגון קשיות אבי העורקים לא מאופיינים היטב. פרוטוקול זה מדגיש את השימוש באולטרסאונד בתדר גבוה בשילוב עם הניתוחים המתוחכמים כמו כלים רבי-עוצמה ללימוד ההתקדמות הטמפורלית של AAA. באופן ספציפי, גישות אלה מאפשרות לנו להעריך את המאפיינים הפונקציונליים של הקיר כלי כפי שנמדד על ידי PPV, דינוהסבירות ומאמץ רדיאלי.
מחקרים קליניים שנעשו לאחרונה במקצועות האדם עם aaa, כמו גם במודל מורנה elastase מושרה aaa, מציע קורלציה חיובית בין קשיות אבי העורקים ואת קוטר אבי העורקים6,7. Ppv, מחוון של קשיות אבי העורקים, מקובל כמדידה מצוינת עבור כימות שינויים נוקשות בקיר ספינה6,8. PPV מחושב על ידי מדידת זמן המעבר של גל הדופק בשני אתרים לאורך ואצלב, ובכך לספק הערכה אזורית של קשיות אבי העורקים. הדגמנו לאחרונה כי מוגבר הקשיחות האבי העורקים כפי שנמדד על ידי PPV, וברמה התאית כפי שנקבע באמצעות מיקרוסקופ כוח אטומי, התואם באופן חיובי עם פיתוח מפרצת9. יתר על כן, הספרות מציעה כי נוקשות האבי העורקים יכול לפני התרחבות אנאוריפרי ובכך עשוי לספק מידע שימושי על המאפיינים הפנימיים האזוריים של הקיר כלי במהלך הפיתוח של AAA10. באופן דומה, התקשות ומדידות זן הם כלי כימות למדוד שינויים מוקדם יותר של כושר העורקים. עורקים בריאים הם גמישים אלסטי, בעוד עם נוקשות מוגברת ואלסטיות פחות, דיאנאואואואוזן וירידה. כאן, אנו מספקים מדריך מעשי וצעד אחר צעד פרוטוקול לשימוש במערכת אולטרסאונד בתדר גבוה כדי למדוד תון, PPV, דיאנאואליות ומאמץ רדיאלי של עכברים. הפרוטוקול מספק גישות טכניות שיש להשתמש בהן יחד עם המידע הבסיסי המסופק על-ידי מדריכים עבור מכשירי דימות אולטרסאונד ספציפיים ולימוד הווידאו הנלווה. וחשוב מכך, בידינו פרוטוקול הדימות המתואר מספק נתונים מדויקים ומדוייקים הנראים יקרי ערך בחקר הפיתוח וההתקדמות של AAA ניסיוני.
כדי להדגים עוד יותר את השירות של הדמיה אולטרסאונד, אנו מספקים לדוגמה תמונות ומדידות נלקח מתוך מחקרים שלנו מכוון באמצעות גישות פרמקולוגית למניעת ניסיוני AAA11. במיוחד, איתות חריץ הוצע להיות מעורב היבטים מרובים של פיתוח כלי דם ודלקת12. באמצעות הגן haploinsufficiency חסור וגישות פרמקוקולוגי, הדגמנו בעבר כי עיכוב חריץ מפחית את התפתחותם של AAA בעכברים על ידי מניעת חדירת מקרופאגים באתר של פציעה וסקולרית13,14,15. עבור המאמר הנוכחי, באמצעות גישה תרופתי עבור עיכוב חריץ אנו מתמקדים בקשר בין קשיות אבי העורקים וגורמים הנוגעים AAA. מחקרים אלה מדגימים כי העיכוב חריץ מפחית את הקשיות של אבי העורקים, שהוא מדד של התקדמות AAA11.
Protocol
Representative Results
Discussion
הדמיה אולטרסאונד מספק טכניקה רבת עוצמה לקביעת תכונות פונקציונלי של העורקים דרך מדידות של PPV, דיאנאואליות ומאמץ רדיאלי. מדידות אלה מאלף במיוחד עבור לימוד העכבר מודלים של AAA ו vivo גישה מאפשר אוסף של נתונים האורך, כי הוא עשוי להיות חשוב כדי להבין את ההתפתחות הטמפורלית של הפתולוגיה של אבי העורק?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכת על ידי R01HL124155 (CPH) ומימון ממכון המחקר באוניברסיטת מיזורי ל-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).
