التصوير بالموجات فوق الصوتية للشريان الاورطي الصدري والبطن في الفئران لتحديد أبعاد تمدد الأوعية الدموية
Summary
وقد أصبح التصوير بالموجات فوق الصوتية طريقة شائعة لتحديد أبعاد لومينال من الصدر والبطن تمدد الأوعية الدموية الابهري في الفئران. هذا البروتوكول يصف الإجراءات للحصول على صور الموجات فوق الصوتية ثنائية الأبعاد يمكن الاعتماد عليها واستنساخه من الشريان الاورطي البطني وتصاعدي في الفئران.
Abstract
الصكوك المعاصرة بالموجات فوق الصوتية عالية الدقة لها القرار كافية لتسهيل قياس أورتاس الماوس. هذه الأدوات قد استخدمت على نطاق واسع لقياس أبعاد الابهري في نماذج الماوس لتمدد الأوعية الدموية الابهري. تمدد الأوعية الدموية الابهري فيعرف ديليشنز الدائمة للشريان الاورطي، التي تحدث غالباً في مناطق تصاعدي والبطن. قياسات متسلسلة الابهري الأبعاد بالموجات فوق الصوتية هي أن النهج الرئيسي لتقييم التنمية والتقدم لتمدد الأوعية الدموية الابهري المجراة. على الرغم من أن العديد من الدراسات عن استخدام الموجات فوق الصوتية التصوير لقياس أقطار الابهري كنقطة أساسية، هناك عوامل التباس، مثل موقف التحقيق ودورة القلب، والتي قد تؤثر على الدقة للحصول على البيانات وتحليلها وتفسيرها. والغرض من هذا البروتوكول توفير دليل عملي على استخدام الموجات فوق الصوتية لقياس قطر الابهر بطريقة موثوقة واستنساخه. ويدخل هذا البروتوكول إعداد الفئران والصكوك، والحصول على الصور المناسبة بالموجات فوق الصوتية، وتحليل البيانات.
Introduction
تمدد الأوعية الدموية الابهري أمراض الأوعية الدموية المشتركة تتميز تمدد الشريان الاورطي البطني أو الصدري1،2،3،4لومينال دائم. تم إنشاء لا العلاجات الدوائية لمنع تمدد وتمزق تمدد الأوعية الدموية الابهري، الذي يؤكد على الحاجة إلى رؤى الآليات المسببة للأمراض. توضيح آليات تمدد الأوعية الدموية الابهري، كانت نماذج الماوس التي تنتجها التلاعبات الجينية أو المواد الكيميائية المستخدمة على نطاق واسع4،،من56،،من78، 9 , 10 , 11 , 12-التحديد الكمي الدقيق لقطر الابهر في الفئران هو الأساس لبحوث الابهر.
ازداد وضع الموجات فوق الصوتية عالية التردد القرار المكانية والزمانية للصور للكشف عن الفروق الصغيرة في أبعاد الابهري13،،من1415. وقد مكن هذا القياس متسلسلة من أقطار الابهري في الفئران، وهكذا، فقد أصبح الأسلوب المفضل لقياس أقطار الابهري في دراسات مورين لتمدد الأوعية الدموية الابهري. على الرغم من أن التصوير بالموجات فوق الصوتية تقنية بسيطة، معرفة الفيزيولوجيا والتشريح الابهري مطلوبة للحصول على الصور المناسبة لقياسات دقيقة وتحليل البيانات وتفسيرها. الشريان الاورطي جهاز أسطواني النابض مع الانحناءات المتغير في منطقة الصدر الدانية16. وهذا يسهم احتمال تصميم غير دقيق الأبعاد الابهري في الصور ثنائية الأبعاد (2D) المكتسبة بشكل شائع. دقة القياسات الابهري يمكن أن يتعرض للخطر تورتوسيتي الابهري في حالة التوسعات17. للحصول على قياسات موثوقة واستنساخه من ديليشنز الابهري، يوفر هذا البروتوكول دليل عملي لاستخدام نظام عالي الدقة بالموجات فوق الصوتية لقياس أقطار الابهر الصدري والبطن الدانية في الفئران.
Protocol
Representative Results
Discussion
يوفر هذا البروتوكول دليل تقني لاكتساب صورة الشريان الاورطي الصدري والبطن في الفئران، باستخدام نظام الموجات فوق الصوتية عالية التردد. التصوير بالموجات فوق الصوتية الابهري قد الإرباك المحتملة، مثل دورة التحقيق الموقف والقلب، التي قد تنال من دقة القياسات الابهري، لا سيما في الشريان الاورطي الصدري الدانية. ويصف هذا البروتوكول إرشادات مفصلة واستراتيجيات لتحليل البيانات والقياس واقتناء الصور، بغية قياس أبعاد الابهري بدقة.
لتصوير الشريان الاورطي الصدري الدانية، هناك عدة نهج للتحقيق والتنسيب. استخدم عرض المحور الطويل parasternal الحق المبين في الشكل 2ألف للتصوير في هذا البروتوكول بالموجات فوق الصوتية. ويسهل هذا الرأي الحصول على صور عالية الجودة من الجيب الابهري إلى الجزء من القوس الاورطي. ليس الأمثل للشريان الاورطي تنازلي بسبب تدخل الموجات فوق الصوتية. هذا البروتوكول لا ينطبق على معظم النماذج الماوس لتمدد الأوعية الدموية الابهري الصدري لأنها تظهر تمدد لومينال معظمها في جذر الاورطي إلى الشريان الاورطي تصاعدي. ويشمل هذا التسريب الثاني انجيوتنسين المزمن الذي يسبب تشكيل تمدد الأوعية الدموية في الشريان الاورطي تصاعدي من الفئران18،19،،من2021،،من2223. الفأر نماذج متلازمة مارفان (fibrillin 1C1041G/+ والفئرانmgR/المونسنيور fibrillin 1) عرض جذر الاورطي وتصاعدي تمدد الابهر23،،من2425. لويس-ديتز متلازمة الماوس نماذج (حذف بعد الولادة من مستقبلات TGF-β 1 أو 2 في خلايا العضلات الملساء) أيضا تطوير الأوعية الدموية في جذر الاورطي والشريان الاورطي18،،من2627،28 تصاعدي . ولذلك، عرض المحور الطويل parasternal الحق المناسب لتصوير الابهر في هذه النماذج الماوس لتمدد الأوعية الدموية الابهري الصدري. من ناحية أخرى، رأي المحور قصيرة parasternal الحق لديه القدرة على التقاط الصور الابهري قطرياً لأن تمدد الأوعية الدموية التي كثيرا ما تعقدت تورتوسيتي الابهري، مما قد يتسبب في المبالغة في أقطار. وخلافا للشريان الاورطي الصدري، استخدمت عرض المحور قصيرة لتصوير الشريان الاورطي البطني في هذا البروتوكول. منذ انحناء الابهر وتورتوسيتي متواضعة في الشريان الاورطي البطني مقارنة بالشريان الاورطي الصدري، يساعد الحصول على الصور في عرض المحور قصيرة تهوين قطر الابهر. من المهم أن نلاحظ أن المسبار مختلفة توفر مواقف زوايا مختلفة، وقطر الابهر قد تكون مختلفة في كل زاوية عرض. ولذلك، يتم تحسين قياسات موثوقة قطر الابهر بتطبيق نفس الموقف مسبار لجميع الصور ضمن دراسة. من المثير للاهتمام، والموجات فوق الصوتية ثلاثية الأبعاد (3D) صور للقلب والشريان الاورطي قد أفادت مؤخرا29،30،،من3132. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن الحصول على النظم الحالية للموجات فوق الصوتية 3D صور مع مرور الوقت كصور رباعية الأبعاد33. وهكذا، هذه تقنيات التصوير ثلاثي الأبعاد لديها القدرة على إظهار بنية الابهري أكثر دقة، الذي قد يحل المشكلة للتحقيق لتحديد المواقع.
يمكن التقاط الصور بالموجات فوق الصوتية في 2D سطوع الوضع (الوضع-ب) أو وضع اقتراح أحادي البعد (M-وضع). على الرغم من أن قد استخدمت بعض المواد م-طريقة لقياس قطر الابهر، ب-الوضع هو الأفضل15،34،،من3536. M-وضع لديه القدرة على صورة في بعدين لزيادة دقة الزماني والمكاني. مع ذلك، يعتمد هذا الوضع على افتراض أن الشريان الاورطي اسطوانة متحدة مركز يجري تصويرها عمودياً إلى الموجات فوق الصوتية. قد لا ينطبق هذا الافتراض في حالة التوسعات والانحناء للشريان الاورطي تصاعدي يجعل هذا صعب، حتى في الدول التي نونانيوريسمال. وبالإضافة إلى ذلك، لا تبقى الشريان الاورطي في موقع ثابت في جميع أنحاء دورة القلب37. ولذلك، قد يسبب M-وضع أخطاء القياس، بما في ذلك أكثر-والبسط.
من المهم أيضا أن نلاحظ أن يؤثر بدوره القلب قطر لومينال في الشريان الاورطي. كما هو متوقع، قطر الابهر في االنقباض أكبر من االنبساط (الشكل 4أ-ح)، الذي يرتبط بمرونة جدار الابهر والضغط. ويمكن حساب مرونة جدار الابهر والضغط من اختلاف أقطار الابهر بين االنقباض واالنبساط. انخفضت مرونة وإجهاد في التوسعات أورتاس مقارنة أورتاس العادي31،34،35،38،،من3940. لا يمكن قياسه صلابة الابهر مباشرة بواسطة الموجات فوق الصوتية. قياس نبض موجه السرعة يمكن تقييم (بوب) صلابة كوكيل، الذي يقال أن يزاد في التوسعات أورتاس31،35،،من4142. بوب يحسب بوقت المرور العابر بين موقعين الشرياني، استخدام الصور دوبلر موجه النبض والمسافة التي تفصل بينهما المناظرة. لمقارنة أقطار الابهري، خلافا للفحص السريري، هناك لا توحيد صارمة من حيث المرحلة القلب للقياسات الابهري في الفئران. ولذلك، أنها لا تزال غير واضحة المرحلة القلب الذي هو مناسبة للقياسات الابهري. ومع ذلك، لضمان إجراء مقارنات موثوق بها واستنساخه، ينبغي قياس أقطار الابهري في مرحلة محددة من دورة القلب.
هذا البروتوكول يوفر إرشادات مفصلة لتحليل البيانات وتصوير الابهر بغية قياس أبعاد الابهري بدقة. قياس الابهري، استخدام هذا البروتوكول، يتسق مع الفعلية السابقين فيفو قطر الابهر (الشكل 5ألف). كما أكدنا وثبات إنتر-وإمكانية تكرار نتائج إينتراوبسيرفير (الشكل 5ب، ج). كافة الخطوات في هذا البروتوكول، لا سيما موقف التحقيق ودورة القلب، أمران ضروريان لقياسات دقيقة. ومع ذلك، حتى عند استخدام الإجراءات المناسبة، القطع الأثرية أثناء التصوير بالموجات فوق الصوتية لا يمكن تجنبها. موقع أضلاعه والرئة، وكذلك التنفس ونبض القلب، يمكن أن يؤثر على جودة الصورة من الشريان الاورطي الصدري. يمكن أيضا أن يسبب الغازات المعوية التحف في تصوير البطن. وهكذا، فإننا نقترح تحديد معايير الاستبعاد عند اتباع هذا البروتوكول في حالة الصور الابهري الفقراء.
مع ظهور نظم الموجات فوق الصوتية عالية الاستبانة، هيكل الابهري من الفئران يمكن النظر في تفاصيل رائعة، متسلسل وتقليدياً، على حد سواء مما ساهم فهم لتمدد الأوعية الدموية الابهري. التصوير بالموجات فوق الصوتية، مع البروتوكول كما هو موضح أعلاه، يتم اتباع نهج موسع موثوقة واستنساخه للتحديد الكمي لتمدد الأوعية الدموية الابهري في الفئران.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيده صاحبي العمل البحثي “الوطني القلب”، والرئة، والدم معهد من “معاهد الصحة الوطنية في” إطار جائزة أرقام R01HL133723 و R01HL139748 وسفرن جمعية القلب الأمريكية في “أمراض الأوعية الدموية” (18SFRN33960001). ويدعم النظام المنسق زمالات ما بعد الدكتوراه اها (18POST33990468). كيركراده معتمد من قبل UL1TR001998 نكتس. المحتوى الموجود في هذه المخطوطة هي المسؤولة الوحيدة عن المؤلفين ولا تمثل بالضرورة وجهات النظر الرسمية “المعاهد الوطنية للصحة”.
Materials
| Name of Reagent | |||
| Isothesia (Isoflurane) | Henry Schin | NDC11695-6776-2 | Anesthetic Agent |
| Omnicon F/Air Anesthesia Gas Filter Canister | A.M. Bickford Inc. | 80120 | Scavenging System for Anesthesia |
| Puralube Vet Ointment | Dechra | NDC17033-211-38 | Lubricating Eye Drops |
| Aquasonic | Parker Laboratories | 01-08 | Ultrasound Gel |
| Nair | Nair | Depilliating Cream | |
| Transeptic Transducer Cleaning Solution | Parker Laboratories | 341-09-25 | Cleaning spray for probes |
| Name of Equipment | |||
| Vevo 2100 | VisualSonics | Vevo 2100 | Ultrasound Machine |
| Vevo LAB 3.0.0 | VisualSonics | Vevo LAB 3.0.0 | Ultrasound Analysis Software |
| MS-550D | VisualSonics | MS-550D | Ultrasound Probe |
| EX3 Vaporizer | Patterson Veterinary | EX 3 | Analogue Anestheic Vaporizer |
| Heating Pad | Sunbeam | E12107 | Heating Pad |
References
- Hiratzka, L. F., et al. 2010 ACCF/AHA/AATS/ACR/ASA/SCA/SCAI/SIR/STS/SVM guidelines for the diagnosis and management of patients with Thoracic Aortic Disease: a report of the American College of Cardiology Foundation/American Heart Association Task Force on Practice Guidelines, American Association for Thoracic Surgery, American College of Radiology, American Stroke Association, Society of Cardiovascular Anesthesiologists, Society for Cardiovascular Angiography and Interventions, Society of Interventional Radiology, Society of Thoracic Surgeons, and Society for Vascular Medicine. Circulation. 121 (13), 266-369 (2010).
- Robinet, P., et al. Consideration of Sex Differences in Design and Reporting of Experimental Arterial Pathology Studies-Statement From ATVB Council. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 38 (2), 292-303 (2018).
- Wanhainen, A., Mani, K., Golledge, J. Surrogate Markers of Abdominal Aortic Aneurysm Progression. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 36 (2), 236-244 (2016).
- Lu, H., Daugherty, A. Aortic Aneurysms. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 37 (6), 59-65 (2017).
- Angelov, S. N., Zhu, J., Dichek, D. A. New Mouse Model of Abdominal Aortic Aneurysm: Put Out to Expand. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 37 (11), 1990-1993 (2017).
- Daugherty, A., Manning, M. W., Cassis, L. A. Angiotensin II promotes atherosclerotic lesions and aneurysms in apolipoprotein E-deficient mice. The Journal of Clinical Investigation. 105 (11), 1605-1612 (2000).
- Kanematsu, Y., et al. Pharmacologically induced thoracic and abdominal aortic aneurysms in mice. Hypertension. 55 (5), 1267-1274 (2010).
- Longo, G. M., et al. Matrix metalloproteinases 2 and 9 work in concert to produce aortic aneurysms. The Journal of Clinical Investigation. 110 (5), 625-632 (2002).
- Pyo, R., et al. Targeted gene disruption of matrix metalloproteinase-9 (gelatinase B) suppresses development of experimental abdominal aortic aneurysms. The Journal of Clinical Investigation. 105 (11), 1641-1649 (2000).
- Raffort, J., et al. Monocytes and macrophages in abdominal aortic aneurysm. Nature Reviews Cardiology. 14 (8), 457-471 (2017).
- Senemaud, J., et al. Translational Relevance and Recent Advances of Animal Models of Abdominal Aortic Aneurysm. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 37 (3), 401-410 (2017).
- Wilson, N. K., Gould, R. A., Gallo MacFarlane, E., Consortium, M. L. Pathophysiology of aortic aneurysm: insights from human genetics and mouse models. Pharmacogenomics. 17 (18), 2071-2080 (2016).
- Adam, M., et al. Systemic Upregulation of IL-10 (Interleukin-10) Using a Nonimmunogenic Vector Reduces Growth and Rate of Dissecting Abdominal Aortic Aneurysm. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 38 (8), 1796-1805 (2018).
- Barisione, C., et al. Rapid dilation of the abdominal aorta during infusion of angiotensin II detected by noninvasive high-frequency ultrasonography. Journal of Vascular Surgery. 44 (2), 372-376 (2006).
- Trachet, B., et al. Ascending Aortic Aneurysm in Angiotensin II-Infused Mice: Formation, Progression, and the Role of Focal Dissections. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 36 (4), 673-681 (2016).
- Sawada, H., et al. Heterogeneity of aortic smooth muscle cells: A determinant for regional characteristics of thoracic aortic aneurysms. Journal of Translational Internal Medicine. 6 (3), 93-96 (2018).
- Davis, F. M., et al. Smooth muscle cell deletion of low-density lipoprotein receptor-related protein 1 augments angiotensin II-induced superior mesenteric arterial and ascending aortic aneurysms. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 35 (1), 155-162 (2015).
- Angelov, S. N., et al. TGF-beta (Transforming Growth Factor-beta) Signaling Protects the Thoracic and Abdominal Aorta From Angiotensin II-Induced Pathology by Distinct Mechanisms. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 37 (11), 2102-2113 (2017).
- Daugherty, A., et al. Angiotensin II infusion promotes ascending aortic aneurysms: attenuation by CCR2 deficiency in apoE-/- mice. Clinical Science. 118 (11), 681-689 (2010).
- Fava, M., et al. Role of ADAMTS-5 in Aortic Dilatation and Extracellular Matrix Remodeling. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 38 (7), 1537-1548 (2018).
- Rateri, D. L., et al. Angiotensin II induces region-specific medial disruption during evolution of ascending aortic aneurysms. The American Journal of Pathology. 184 (9), 2586-2595 (2014).
- Huang, X., et al. MicroRNA-21 Knockout Exacerbates Angiotensin II-Induced Thoracic Aortic Aneurysm and Dissection in Mice With Abnormal Transforming Growth Factor-beta-SMAD3 Signaling. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 38 (5), 1086-1101 (2018).
- Galatioto, J., et al. Cell Type-Specific Contributions of the Angiotensin II Type 1a Receptor to Aorta Homeostasis and Aneurysmal Disease-Brief Report. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 38 (3), 588-591 (2018).
- Habashi, J. P., et al. Losartan, an AT1 antagonist, prevents aortic aneurysm in a mouse model of Marfan syndrome. Science. 312 (5770), 117-121 (2006).
- Hibender, S., et al. Resveratrol Inhibits Aortic Root Dilatation in the Fbn1C1039G/+ Marfan Mouse Model. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 36 (8), 1618-1626 (2016).
- Hu, J. H., et al. Postnatal Deletion of the Type II Transforming Growth Factor-beta Receptor in Smooth Muscle Cells Causes Severe Aortopathy in Mice. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 35 (12), 2647-2656 (2015).
- Li, W., et al. Tgfbr2 disruption in postnatal smooth muscle impairs aortic wall homeostasis. The Journal of Clinical Investigation. 124 (2), 755-767 (2014).
- Yang, P., et al. Smooth muscle cell-specific Tgfbr1 deficiency promotes aortic aneurysm formation by stimulating multiple signaling events. Scientific Reports. 6, 35444 (2016).
- Dawson, D., et al. Quantitative 3-dimensional echocardiography for accurate and rapid cardiac phenotype characterization in mice. Circulation. 110 (12), 1632-1637 (2004).
- Grune, J., et al. Evaluation of a commercial multi-dimensional echocardiography technique for ventricular volumetry in small animals. Cardiovascular Ultrasound. 16 (1), 10 (2018).
- Phillips, E. H., Di Achille, P., Bersi, M. R., Humphrey, J. D., Goergen, C. J. Multi-Modality Imaging Enables Detailed Hemodynamic Simulations in Dissecting Aneurysms in Mice. IEEE Transactions on Medical Imaging. 36 (6), 1297-1305 (2017).
- Soepriatna, A. H., Damen, F. W., Vlachos, P. P., Goergen, C. J. Cardiac and respiratory-gated volumetric murine ultrasound. The International Journal of Cardiovascular Imaging. 34 (5), 713-724 (2018).
- Vevo3100 – the ultimate preclinical imaging experience. FUJIFILM VisualSonic Inc Available from: https://www.visualsonics.com/product/imaging-systems/vevo-3100 (2018)
- Shen, M., et al. Divergent roles of matrix metalloproteinase 2 in pathogenesis of thoracic aortic aneurysm. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 35 (4), 888-898 (2015).
- Trachet, B., et al. Performance comparison of ultrasound-based methods to assess aortic diameter and stiffness in normal and aneurysmal mice. PLoS One. 10 (5), 0129007 (2015).
- Wang, Y., et al. TGF-beta activity protects against inflammatory aortic aneurysm progression and complications in angiotensin II-infused mice. The Journal of Clinical Investigation. 120 (2), 422-432 (2010).
- Goergen, C. J., et al. In vivo quantification of murine aortic cyclic strain, motion, and curvature: implications for abdominal aortic aneurysm growth. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 32 (4), 847-858 (2010).
- Ben-Zvi, D., et al. Local Application of Leptin Antagonist Attenuates Angiotensin II-Induced Ascending Aortic Aneurysm and Cardiac Remodeling. Journal of the American Heart Association. 5 (5), (2016).
- Goergen, C. J., et al. Influences of aortic motion and curvature on vessel expansion in murine experimental aneurysms. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 31 (2), 270-279 (2011).
- Phillips, E. H., et al. Morphological and Biomechanical Differences in the Elastase and AngII apoE(-/-) Rodent Models of Abdominal Aortic Aneurysms. BioMed Research International. 2015, 413189 (2015).
- Di Lascio, N., Kusmic, C., Stea, F., Faita, F. Ultrasound-based Pulse Wave Velocity Evaluation in Mice. Journal of Visualized Experiments. (120), e54362 (2017).
- Lee, L., et al. Aortic and Cardiac Structure and Function Using High-Resolution Echocardiography and Optical Coherence Tomography in a Mouse Model of Marfan Syndrome. PLoS One. 11 (11), 0164778 (2016).
