Analisi quantitativa di Micro-CT di Aortopathy in un modello murino di indotta da β-aminopropionitrile aneurisma e dissezione
Summary
Questo articolo descrive una metodologia dettagliata dell’utilizzo di una gomma di silicone radiopaco base di piombo per irrorare il vasculature murino per la quantificazione di diametro aortico in un modello murino di aneurisma e dissezione.
Abstract
Dissezione e aneurisma aortico è associate a significativa morbidità e mortalità nella popolazione e può essere altamente letale. Mentre esistono modelli animali di malattia aortica, in vivo imaging del sistema vascolare è stato limitato. Negli ultimi anni, micro-automatizzato la tomografia (micro-CT) è emerso come una modalità preferita per l’imaging di piccoli e grandi vasi sia in vivo ed ex vivo. In concomitanza con un metodo di fusione vascolare, abbiamo con successo usato micro-CT per caratterizzare la frequenza e la distribuzione di patologia aortica in topi C57/Bl6 β-aminopropionitrile-trattati. Limiti tecnici di questo metodo includono variazioni nella qualità della perfusione introdotta dalla scarsa preparazione degli animali, l’applicazione di metodologie adeguate per la quantificazione di dimensione del vaso e la non-sopravvivenza di questa procedura. Questo articolo descrive in dettaglio una metodologia per la perfusione intravascolare di una gomma di silicone radiopaco a base di piombo per la caratterizzazione quantitativa del aortopathy in un modello murino di aneurisma e dissezione. Oltre alla visualizzazione di patologia aortica, questo metodo può essere utilizzato per l’esame di altri letti vascolari in vivo o letti vascolari rimossi post mortem.
Introduction
L’incidenza della dissezione aortica è di 3 casi per 100.000 all’anno1. Dissezione aortica e malattie aneurismatiche rappresentano oltre 10.000 morti negli Stati Uniti ogni anno, pari a 1-2% di tutte le morti in paesi occidentali2. Dissezione aortica viene avviata da una lacrima nello strato intimal della nave con la propagazione del sangue attraverso gli strati della parete aortica sotto pressioni fisiologiche. Pressioni elevate paziente polso sono associate con un’incidenza aumentata della dissezione e complicazioni. Sollecitazione di taglio della parete aumentato è associato con l’espansione di parete aortica che conduce ad un aneurisma formazione3,4. Conseguenze della dissezione aortica includono l’occlusione del flusso di sangue agli organi distanti, compreso il cervello, reni, intestino e membra, la formazione di aneurismi cronici, rottura o morte5,6,7.
Allo stato attuale, i processi biochimici e cellulari coinvolti nell’iniziazione e progressione dei aneurysms aortici e dissezioni sono ancora poco conosciuti. Modelli animali riproducibile di aneurisma e dissezione sono chiave per comprendere la loro patofisiologia. Β-aminopropionitrile (BAPN) è un inibitore della lisil ossidasi, che impedisce la reticolazione di collagene ed elastina ed è stato indicato per alterare significativamente la struttura della tabella extracellulare della parete di vaso e l’ integrità biomeccanica6, 8. Roditori trattati con BAPN sono stati utilizzati come un comune modello animale di aneurisma e dissezione9,10.
Modalità di imaging vascolare sono strumentali nell’identificare la patologia vascolare, confermando la pervietà del vaso e perfusione d’organo di valutazione. Recentemente, micro-tomografia (micro-CT) è stata utilizzata per studiare il sistema vascolare dei topi e, allo stesso modo, animali di taglia. A differenza dell’osso, la formazione immagine assiale dei vasi sanguigni tramite tomografia computata è limitata, come sangue intraluminal è intrinsecamente relativamente radiotrasparente. Quando combinato con agenti di contrasto intravascolare, micro-CT consente tuttavia dettagliate ricostruzioni tridimensionali di animali vasculatures per lo studio della patologia vascolare macro-anatomica11.
L’agente di contrasto selezionato (vedere la Tabella materiali) è una gomma di silicone radiopaco che contiene solfato di piombo e di cromato di piombo. Al momento di aspersione in presenza di un catalizzatore, indurisce rapidamente per formare un cast del vasculature con minime modifiche nell’architettura macro-anatomiche dei vasi, rendendo il sistema vascolare altamente radiopaco in contrasto con i tessuti di fondo quando esame radiografico. Questo agente di contrasto è vantaggioso perché è facile da maneggiare ed evita la degradazione del tessuto e perdita del vaso a causa di rottura spesso associato alla corrosione cast vascolare. Come cura con minima contrazione12, vasi deselezionate di sangue rimangono brevetti e consentono una valutazione accurata del vasculature macro degli animali in esperimenti non-sopravvivenza. Lavoro precedente è utilizzato con successo in silicone radiopaco gomma-contrasto in una varietà di studi sugli animali. In particolare, è stato dimostrato applicabilità nel visualizzare le coronarie, glomerulare, placentare e cerebrale circolazioni11,12,13,14,15 . In questa carta, abbiamo dettaglio la metodologia della puntura ventricolare sinistra aperta per perfusione intravascolare della gomma di silicone radiopaco a base di piombo per caratterizzare quantitativamente patologia aortica BAPN-indotta in un modello murino di micro-CT.
Protocol
Representative Results
Discussion
Micro-CT imaging consente di fornire ricostruzioni altamente dettagliate e tridimensionale di patologia vascolare in modelli animali. Attraverso l’uso di media di contrapporre-aumentata intravascolare, tessuti molli, non potenziate, come il lume di un vaso sanguigno, possono essere differenziati da quelli che intende potenziare. Mentre laser Doppler, microangiography, angiografia a risonanza magnetica, l’istologia con microscopia confocale, o due-fotone può essere utilizzato per valutare letti vascolari, essi in genere …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vorremmo ringraziare Mark Smith per la sua assistenza con formazione immagine radiografica. Questo lavoro è sostenuto dalla sovvenzione di T32 NIH per la ricerca interdisciplinare nella malattia cardiovascolare (BOA), l’associazione americana di cuore (SMC) e il NIH R35 Grant (DKS).
Materials
| Microfil | Flow Tech, Inc | MV-122 | We use yellow, a different color can be ordered as desired. Kit includes MV-Compound, MV-Diluent, and MV-Curing Agent. |
| Heparin (1000 U/mL) | Sagent Pharmaceuticals | 25021-400-10 | |
| Phosphate buffered saline | Corning | 21-031-CV | |
| Isoflurane | Vet One, MWI | 502017 | |
| 3-Aminopropionitrile fumarate salt | Sigma-Aldrich | A3134 | |
| Single syringe pump | Fisher Scientific | 14-831-200 | |
| 27-gauge scalp vein set needle | Exel Int | 26709 | 27G x 3/4", 12" tube |
| Inveon Micro-CT scanner | Siemens Medical Solutions | ||
| Osirix MD | Pimxmeo SARL | Version 8.0.2 | |
| Inveon Research Workplace | Siemens Medical Solutions | Version 4.2 | |
| Rodent Chow | Harlan Teklad | 2018sx |
References
- Meszaros, I., et al. Epidemiology and clinicopathology of aortic dissection. CHEST. 117 (5), 1271-1278 (2000).
- Kochanek, K. D., et al. Deaths: final data for 2009. National Vital Statistics Reports. 60 (3), 1-116 (2011).
- Li, J. S., Li, H. Y., Wang, L., Zhang, L., Jing, Z. P. Comparison of beta-aminopropionitrile-induced aortic dissection model in rats by different administration and dosage. Vascular. 21 (5), 287-292 (2013).
- Huffman, M. D., Curci, J. A., Moore, G., Kerns, D. B., Starcher, B. C., Thompson, R. W. Functional importance of connective tissue repair during the development of experimental abdominal aortic aneurysms. Surgery. 128 (3), 429-438 (2000).
- Wu, D., Shen, Y. H., Russel, L., Coselii, J. S., LeMaire, S. A. Molecular mechanisms of thoracic aortic dissection. Journal of Surgical Research. 184 (2), 907-924 (2013).
- Bruel, A., Ortoft, G., Oxlund, H. Inhibition of cross-links in collagen is associated with reduced stiffness of the aorta in young rats. Atherosclerosis. 140 (1), 135-145 (1998).
- Martinez-Revelles, S., et al. Lysyl oxidase induces vascular oxidative stress and contributes to arterial stiffness and abnormal elastin structure in hypertension: Role of p38MAPK. Antioxidants & Redox Signaling. 27 (7), 379-397 (2017).
- Kumar, D., Trent, M. B., Boor, P. J. Allylamine and beta-aminopropionitrile induced aortic medial necrosis: Mechanisms of synergism. Toxicology. 125 (2-3), 107-115 (1998).
- Ren, W., et al. β-Aminopropionitrile monofumarate induces thoracic aortic dissection in C57BL/6 mice. Scientific Reports. 6, 28149 (2016).
- Kanematsu, Y., et al. Pharmacologically-induced thoracic and abdominal aortic aneurysms in mice. Hypertension. 55 (5), 1267-1274 (2010).
- Weyers, J. J., Carlson, D. D., Murry, C. E., Schwartz, S. M., Mahoney, W. M. Retrograde Perfusion and Filling of Mouse Coronary Vasculature as Preparation for Micro Computed Tomography Imaging. J Vis Exp. (60), e3740 (2012).
- Cortell, S. Silicone rubber for renal tubular injection. Journal of Applied Physics. 26 (1), 158-159 (1969).
- Bentley, M. D., Ortiz, M. C., Ritman, E. L., Romero, J. C. The use of microcomputed tomography to study microvasculature in small rodents. American Journal of Physiology – Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 282 (5), R1267-R1279 (2002).
- Marxen, M., et al. MicroCT scanner performance and considerations for vascular specimen imaging. Medical Physics. 31 (2), 305-313 (2004).
- Yang, J., Yu, L. X., Rennie, M. Y., Sled, J. G., Henkelman, R. M. Comparative structural and hemodynamic analysis of vascular trees. American Journal of Physiology – Heart and Circulatory Physiology. 298 (4), H1249-H1259 (2010).
- Jia, L. X., et al. Mechanical stretch-induced endoplasmic reticulum stress, apoptosis, and inflammation contribute to thoracic aortic aneurysm and dissection. The Journal of Pathology. 236 (3), 373-383 (2015).
- Kurihara, T., et al. Neutrophil-derived matrix metalloproteinase 9 triggers acute aortic dissection. Circulation. 126 (25), 3070-3080 (2012).
- Dillavou, E. D., Buck, D. G., Muluk, S. C., Makaroun, M. S. Two-dimensional versus three-dimensional CT scan for aortic measurement. Journal of Endovascular Therapy. 10 (3), 531-538 (2003).
- Muratoglu, S. C., et al. LRP1 protects the vasculature by regulating levels of connective tissue growth factor and HtrA1. Arterioclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 33, 2137-2146 (2013).
- Badea, C. T., Dragova, M., Holdsworth, D. W., Johnson, G. A. In vivo small animal imaging using micro-CT and digital subtraction angiography. Phys Med Biol. 53 (19), R319-R350 (2008).
- Zhou, Y. Q., et al. Ultrasound-guided left-ventricular catheterization: A novel method of whole mouse perfusion for microimaging. Laboratory Investigation. 84, 385-389 (2004).
