Messung der Pulsausbreitungsgeschwindigkeit, Distensibilität und Dehnung in einem Abdominal Aortenaneurysm Mausmodell
Summary
Dieses Manuskript beschreibt ein detailliertes Protokoll für die Verwendung von hochfrequenter Ultraschall-Bildgebung zur Messung von Luminaldurchmesser, Pulsausbreitungsgeschwindigkeit, Distensibilität und radialer Belastung an einem Mausmodell des abdominalen Aortenaneurysmus.
Abstract
Ein abdominales Aortenaneurysm (AAA) ist definiert als eine lokalisierte Dilatation der Bauchaorta, die den maximalen intraluminalen Durchmesser (MILD) um das 1,5-fache seiner ursprünglichen Größe überschreitet. Klinische und experimentelle Studien haben gezeigt, dass kleine Aneurysmen brechen können, während eine Subpopulation großer Aneurysmen stabil bleiben kann. So kann neben der Messung des intraluminalen Durchmessers der Aorta die Kenntnis der strukturellen Merkmale der Gefäßwand wichtige Informationen liefern, um die Stabilität der AAA zu beurteilen. Aortenversteifung hat sich vor kurzem als zuverlässiges Werkzeug zur Bestimmung früher Veränderungen in der Gefäßwand herauskristallisiert. Pulsausbreitungsgeschwindigkeit (PPV) zusammen mit der Distensibilität und radialen Dehnung sind sehr nützliche Ultraschall-basierte Methoden, die für die Beurteilung der Aortensteifigkeit relevant sind. Der Hauptzweck dieses Protokolls ist es, eine umfassende Technik für den Einsatz von Ultraschall-Bildgebungssystem zur Erfassung von Bildern und Analyse der strukturellen und funktionellen Eigenschaften der Aorta, wie durch MILD, PPV, Distensivität und radiale Dehnung bestimmt bieten.
Introduction
Ein abdominales Aortenaneurysm (AAA) stellt eine signifikante Herz-Kreislauf-Erkrankung dar, die durch eine permanente lokalisierte Dilatation der Aorta gekennzeichnet ist, die den ursprünglichen Gefäßdurchmesser um 1,5 mal1überschreitet. AAA gehört zu den 13 häufigsten Todesursachen in den Vereinigten Staaten2. Das Fortschreiten von AAA wird auf die Degeneration der Aortenwand und DerElastinfragmentierung zurückgeführt, was letztlich zu einem Aortenbruch führt. Diese Veränderungen in der Aortenwand können ohne signifikante Erhöhung des maximalen intraluminalen Durchmessers (MILD) auftreten, was darauf hindeutet, dass MILD allein nicht ausreicht, um die Schwere der Krankheit vorherzusagen3. Daher müssen zusätzliche Faktoren identifiziert werden, um erste Veränderungen in der Aortenwand zu erkennen, die zu frühen Behandlungsmöglichkeiten führen können. Das übergeordnete Ziel dieses Protokolls ist es, einen praktischen Leitfaden zur Beurteilung der aortenfunktionellen Eigenschaften mittels Ultraschallbildgebung zu liefern, die durch Messungen der Pulsausbreitungsgeschwindigkeit (PPV), Distensibilität und radialen Dehnung gekennzeichnet ist.
Ein gut charakterisiertes experimentelles Modell zur Untersuchung von AAA, das zuerst von Daugherty und Kollegen beschrieben wurde, beinhaltet eine subkutane Infusion von Angiotensin II (AngII) über osmotische Pumpen in Apoe-/- Mäuse4. Die präzise Messung von MILD mittels Ultraschallbildgebung war entscheidend für die Charakterisierung von AAA in diesem Mausmodell5. Obwohl histologische Veränderungen während der Entwicklung von AAA ausgiebig untersucht wurden, sind Veränderungen der funktionellen Eigenschaften der Gefäßwand wie Aortensteifigkeit nicht gut charakterisiert. Dieses Protokoll betont den Einsatz von Hochfrequenz-Ultraschall in Kombination mit den ausgeklügelten Analysen als leistungsfähige Werkzeuge zur Untersuchung der zeitlichen Progression von AAA. Insbesondere ermöglichen uns diese Ansätze, die funktionellen Eigenschaften der Gefäßwand zu bewerten, gemessen durch PPV, Distensivität und radiale Dehnung.
Jüngste klinische Studien an Humanpatienten mit AAA sowie im murinen Elastase-induzierten AAA-Modell deuten auf eine positive Korrelation zwischen Aortensteifigkeit und Aortendurchmesser6,7hin. PPV, ein Indikator für Aortensteifigkeit, wird als hervorragende Messung zur Quantifizierung von Steifigkeitsänderungen in der Gefäßwand6,8akzeptiert. PPV wird berechnet, indem die Transitzeit der Pulswellenform an zwei Stellen entlang der Vaskulatur gemessen wird, wodurch eine regionale Beurteilung der Aortensteifigkeit erfolgt. Wir haben vor kurzem gezeigt, dass erhöhte Aortensteifigkeit, gemessen durch PPV, und auf zellulärer Ebene, wie durch Atomkraftmikroskopie bestimmt, positiv mit der Aneurysmaentwicklungkorreliert 9. Darüber hinaus legt die Literatur nahe, dass aortenhafte Steifigkeit der aneurysmalen Dilatation vorausgehen kann und somit nützliche Informationen über regionale intrinsische Eigenschaften der Gefäßwand während der Entwicklung von AAA10liefern kann. In ähnlicher Weise sind Distensivitäts- und Dehnungsmessungen die Quantifizierungswerkzeuge, um frühere Veränderungen der arteriellen Fitness zu messen. Gesunde Arterien sind flexibel und elastisch, während bei erhöhter Steifigkeit und weniger Elastizität die Distensibilität und Belastung verringert wird. Hier bieten wir einen praktischen Leitfaden und Schritt für Schritt Protokoll für den Einsatz eines hochfrequenten Ultraschallsystems zur Messung von MILD, PPV, Distensivität und radialer Dehnung bei Mäusen. Das Protokoll enthält technische Ansätze, die in Verbindung mit den grundlegenden Informationen verwendet werden sollten, die in Handbüchern für spezifische Ultraschall-Bildgebungsinstrumente und dem dazugehörigen Video-Tutorial bereitgestellt werden. Wichtig ist, dass das beschriebene Bildgebungsprotokoll in unseren Händen reproduzierbare und genaue Daten liefert, die bei der Untersuchung der Entwicklung und des Fortschreitens experimenteller AAA wertvoll erscheinen.
Um den Nutzen der Ultraschall-Bildgebung weiter zu demonstrieren, stellen wir Beispielbilder und Messungen aus eigenen Studien zur Verwendung pharmakologischer Ansätze zur Verhinderung experimenteller AAA11zur Verfügung. Insbesondere wurde vorgeschlagen, Kerbsignalisierung in mehreren Aspekten der Gefäßentwicklung und Entzündung12beteiligt werden . Mit Gen-Haploinsuffizienz und pharmakologischen Ansätzen haben wir zuvor gezeigt, dass Notch-Hemmung die Entwicklung von AAA bei Mäusen reduziert, indem die Infiltration von Makrophagen an der Stelle der Gefäßverletzung13,14,15verhindert wird. Für den aktuellen Artikel konzentrieren wir uns mit dem pharmakologischen Ansatz für Notch-Hemmung auf die Beziehung zwischen Aortensteifigkeit und Faktoren im Zusammenhang mit AAA. Diese Studien zeigen, dass Notch-Hemmung die Aortensteifigkeit reduziert, was ein Maß für aAA Progression11ist.
Protocol
Representative Results
Discussion
Ultraschall-Bildgebung bietet eine leistungsstarke Technik zur Bestimmung der funktionellen Eigenschaften der Aorta durch Messungen von PPV, Distensivität und radialer Dehnung. Diese Messungen sind besonders lehrreich für die Untersuchung von Mausmodellen von AAA und der In-vivo-Ansatz ermöglicht die Sammlung von Längsdaten, die potenziell wichtig sind, um die zeitliche Entwicklung der Aortenpathologie zu verstehen. Insbesondere werden Messungen der In-vivo-Aortensteifigkeit lokal in der Bauchaorta durch PPV, Distens…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Arbeit wurde von R01HL124155 (CPH) und Der Enzbaudesit des Forschungsinstituts der University of Missouri an CPH unterstützt.
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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