Måling av pulsforplantningshastighet, distensibility og belastning i en abdominal aortaaneurisme musmodell

Summary

Dette manuskriptet beskriver en detaljert protokoll for bruk av høyfrekvent ultralydavbildning for å måle luminal diameter, pulsforplantningshastighet, distensibility og radial belastning på en musemodell av abdominal aortaaneurisme.

Abstract

En abdominal aortaaneurisme (AAA) er definert som en lokalisert utvidelse av abdominal aorta som overskrider maksimal intraluminal diameter (MILD) med 1,5 ganger av sin opprinnelige størrelse. Kliniske og eksperimentelle studier har vist at små aneurismer kan briste, mens en underpopulasjon av store aneurismer kan forbli stabil. I tillegg til måling av intraluminal diameter av aorta, kan kunnskap om strukturelle egenskaper på karveggen gi viktig informasjon for å vurdere stabiliteten til AAA. Aortastivning har nylig dukket opp som et pålitelig verktøy for å bestemme tidlige endringer i vaskulær veggen. Pulsforplantningshastighet (PPV) sammen med distensibility og radial belastning er svært nyttige ultralydbaserte metoder som er relevante for vurdering av aortastivhet. Hovedformålet med denne protokollen er å gi en omfattende teknikk for bruk av ultralydbildesystem for å skaffe bilder og analysere aortas strukturelle og funksjonelle egenskaper som bestemmes av MILD, PPV, distensibility og radial belastning.

Introduction

En abdominal aortaaneurisme (AAA) representerer en betydelig kardiovaskulær sykdom preget av en permanent lokalisert utvidelse av aorta som overskrider den opprinnelige kardiameteren med 1,5 ganger¹. AAA rangerer blant de 13 viktigste dødsårsakene i USA^2. Utviklingen av AAA tilskrives degenerasjonen av aortaveggen og elastinfragmentering, noe som til slutt fører til aortabrudd. Disse endringene i aortaveggen kan oppstå uten en signifikant økning i maksimal intraluminal diameter (MILD), og dermed tyder på at MILD alene ikke er tilstrekkelig til å forutsi alvorlighetsgraden av sykdommen³. Derfor må ytterligere faktorer identifiseres for å oppdage innledende endringer i aortaveggen, noe som kan veilede tidlige behandlingsalternativer. Det overordnede målet med denne protokollen er å gi en praktisk veiledning for å vurdere aortafunksjonelle egenskaper ved hjelp av ultralydavbildning som preget av målinger av pulsforplantningshastighet (PPV), distensibility og radial belastning.

En godt preget eksperimentell modell for å studere AAA, først beskrevet av Daugherty og kolleger, innebærer subkutan infusjon av angiotensin II (AngII) via osmotiske pumper i Apoe^-/- mus⁴. Nøyaktig måling av MILD ved hjelp av ultralydavbildning har vært medvirkende til å karakterisere AAA i denne musemodellen⁵. Selv om histologiske endringer under utviklingen av AAA har blitt grundig studert, har endringer i fartøyets funksjonelle egenskaper som aortastivhet ikke vært godt karakterisert. Denne protokollen understreker bruken av høyfrekvent ultralyd i kombinasjon med de sofistikerte analysene som kraftige verktøy for å studere den timelige progresjonen av AAA. Spesielt tillater disse tilnærmingene oss å vurdere de funksjonelle egenskapene til fartøyets vegg målt ved PPV, distensibility og radial belastning.

Nyere kliniske studier hos humane personer med AAA, samt i murine elastase-indusert AAA-modell, tyder på en positiv sammenheng mellom aortastivhet og aortadiameter^6,7. PPV, en indikator på aortastivhet, aksepteres som en utmerket måling for kvantifiserende endringer i stivhet i fartøyets vegg^6,8. PPV beregnes ved å måle transitttiden til pulsbølgeform på to steder langs vaskulaturen, og gir dermed en regional vurdering av aortastivhet. Vi har nylig vist at økt aortastivhet målt ved PPV, og på cellenivå som bestemt ved hjelp av atomkraftmikroskopi, korrelerer positivt med aneurismeutvikling⁹. Videre antyder litteraturen at aortastivhet kan gå foran aneurysmal dilatasjon og dermed kan gi nyttig informasjon om regionale indre egenskaper av fartøyetveggen under utviklingen av AAA¹⁰. På samme måte er distensibility og belastningsmålinger kvantifiseringsverktøyene for å måle tidligere endringer i arteriell kondisjon. Sunne arterier er fleksible og elastiske, mens med økt stivhet og mindre elastisitet reduseres, distensibility og belastning reduseres. Her gir vi en praktisk guide og trinnvis protokoll for bruk av et høyfrekvent ultralydsystem for å måle MILD, PPV, distensibility og radial belastning hos mus. Protokollen gir tekniske tilnærminger som bør brukes sammen med grunnleggende informasjon gitt av manualer for spesifikke ultralydbildeinstrumenter og den medfølgende videoopplæringen. Viktigere, i våre hender gir den beskrevne bildeprotokollen reproduserbare og nøyaktige data som virker verdifulle i studiet av utvikling og progresjon av eksperimentell aAA.

For ytterligere å demonstrere nytten av ultralydavbildning, gir vi eksempelbilder og målinger tatt fra våre egne studier som tar sikte på å bruke farmakologiske tilnærminger for å forhindre eksperimentell AAA¹¹. Spesielt, hakk signalering har blitt foreslått å være involvert i flere aspekter av vaskulær utvikling og betennelse¹². Ved hjelp av genhaploinsuffisiens og farmakologiske tilnærminger har vi tidligere vist at Hakk hemming reduserer utviklingen av AAA hos mus ved å forhindre infiltrasjon av makrofager på stedet for vaskulær skade^13,14,15. For den nåværende artikkelen fokuserer vi på forholdet mellom aortastivhet og faktorer knyttet til AAA ved hjelp av farmakologisk tilnærming for Hakk-hemming. Disse studiene illustrerer at Hakk hemming reduserer aortastivhet, som er et mål på AAA progresjon¹¹.

Protocol

Protokollen for håndtering av mus og ultralydavbildning ble godkjent av University of Missouri Institutional Animal Care and Use Committee (dyr protokoll nummer 8799) og ble utført i henhold til AAALAC International. 1. Utstyrsoppsett og tilberedning av mus Oppsett av utstyr Slå på ultralydinstrumentet, ultralydgelvarmere og varmeputen. Åpne ultralydprogrammet og skriv inn studienavnet og beskrivende informasjon for hver mus. Velg programmet som <st…

Representative Results

Representative M-modus bilder av normal og aneurismal abdominal aorta fra mus er vist i figur 2A og figur 2B, henholdsvis. Den suprarenal abdominal aorta er identifisert ved sin plassering ved siden av høyre nyrearterie og overlegen mesenteriske arterie (Figur 2A). Representative bilder som brukes til beregning av MILD, ved tre forskjellige hjerteslag i systolisk hjertesyklus, i no…

Discussion

Ultralydavbildning gir en kraftig teknikk for å bestemme funksjonelle egenskaper av aorta gjennom målinger av PPV, distensibility og radial belastning. Disse målingene er spesielt lærerike for å studere musemodeller av AAA og in vivo-tilnærmingen gjør det mulig å samle langsgående data som potensielt er viktig for å forstå timelig utvikling av aortapatologien. Spesielt bestemmes målinger av in vivo aortastivhet lokalt i abdominal aorta av PPV, distensibility og radial belastning ved å analysere EKV-data og b…

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