Mess aufsteigende Aorta Steifigkeit<em> In-vivo-</em> In Mäuse Mit Ultraschall

Erhöhte Steifigkeit der Aorta ist ein Markenzeichen von Herzkreislauferkrankungen. Aging ^1, Raucher ^{2, 3} Diabetes, Hyperlipidämie ^4, und andere Risikofaktoren für kardiovaskuläre Erkrankungen haben gezeigt, dass der Aorta Steifigkeit zu erhöhen. Epidemiologische Studien haben weiter gezeigt, Aorten-Steifigkeit als ein leistungsfähiges unabhängiger Prädiktor für die Entstehung der koronaren Herzkrankheit und Schlaganfall, sowie das Auftreten von kardiovaskulären Ereignissen und Mortalität ^5-8. Aufgrund der klinischen und der öffentlichen Gesundheit Bedeutung der erhöhten Steifigkeit der Aorta wird aktuelle Forschung auf das Verständnis der Mechanismen, die der Entstehung und Progression von Gefäßsteifigkeit zugrunde gerichtet. Großes Interesse besteht deshalb darin, eine genaue Maßnahmen von Gefäßsteifigkeit in experimentellen Modellen von Herzkreislauferkrankungen.

Eines Materials Steifigkeit kann durch seine Spannungs-Dehnungs-Beziehung gekennzeichnet und als elastische mod quantifiziert werdenUlus. Eine lineare elastische Material verformt sich reversibel und ihre Stress erhöht proportional zur Belastung. Die Aorta und die großen Arterien linearen elastischen Körper: wenn sie gedehnt, wird die Steifigkeit der Arterie nicht konstant bleibt, sondern mit dem Grad der Dehnung zunimmt. Diese Nichtlinearität in den mechanischen Eigenschaften der großen Arterien ist aufgrund der unterschiedlichen Steifigkeitseigenschaften der Lastlagerelemente, nämlich von Elastin und Kollagen, die die Gefäßwand bilden. Elastin ist sehr dehnbar mit einem Elastizitätsmodul von 0,6 MPa. Im Vergleich dazu ist Kollagen sehr steif mit einem Elastizitätsmodul von 1 GPa ^9. Die Anfangssteifigkeit von der Aorta zu niedrigeren Dehnungswerte zeigten an Elastin zurückzuführen, während die hohe Steifigkeit bei hohen Dehnungswerten ausgestellt durch Kollagen ist. Last von Elastin, Kollagen übertragen, wie der Behälter ausdehnt und diese Region der Last übertragen wird, wo das Gefäßsystem arbeitet. Daher bei physiologischem Druck, arterielle Steifheitrichtet sich nach dem Beitrag der beiden Elastin und Kollagen ^10.

Die Verteilung und Orientierung von Elastin und Kollagen sind je nach Lage innerhalb der Arterienwand. In den Medien sind die Elastin, Kollagen und glatten Muskelzellen in engen Spiralen konzentrisch geschichtet sind gebündelt. Diese Anordnung erlaubt die Arterie zu hohen Lasten in der Umfangsrichtung widerstehen. Die Adventitia ist überwiegend Kollagen mit wenig Elastin und die Kollagenfasern in einer netzartigen Weise organisiert. Diese Kollagenfasern sind wellenförmig in einem unbelasteten Zustand und begradigen als Belastung steigt. Steifigkeit zunimmt, wenn die Kollagenfasern begradigen, wodurch die Arterie von Überdehnung und Brechen zu verhindern. Wegen der strukturellen Organisation und variierende Ausrichtung der Kollagenfasern sind Arterien anisotropen: die Steifigkeit zeigte hängt, wenn das Schiff in Längsrichtung oder in Umfangsrichtung ¹¹ gestreckt In vivo Steifigkeits.s ist daher ein Verbundwerkstoff aus Längs- und Umfangssteifigkeit der Aorta.

Arterielle Steifigkeit wird in der Regel in vivo die Einhaltung oder Pulswellengeschwindigkeit (PWV) quantifiziert. Arterielle Compliance als C = & Delta; D / & Delta; P definiert, wobei & Delta; D Messeränderung und & Delta; P ist die entsprechende Druckänderung. Niedrigere Werte der Übereinstimmung zeigen steiferen Gefäßen. Die Einhaltung wird von der druck Dimension Beziehung der Arterie berechnet und ist somit ein direktes Maß für die Steifigkeit. Wie Steifigkeit nicht gleichmäßig in den Gefäßen ¹² verbreitet werden, sollten die Einhaltung der in der gleichen / ähnlichen Lage in den einzelnen Fächern gemessen werden, um aussagekräftige Vergleiche zwischen experimentellen Gruppen zu machen.

Der Unterschied zwischen Compliance und E-Modul ist, dass der Elastizitätsmodul ist normiert auf die Materialabmessungen. Compliance spiegelt daher Struktursteifigkeit, während der Elastizitätsmodul reflässigt Materialsteifigkeit. Mit zunehmendem Alter arteriellen Wandstärke erhöht und Elastin / Kollagen-Verhältnis abnimmt, so dass sowohl strukturelle Steifigkeit und Materialsteifigkeit größer.

Im Vergleich zu Compliance, ist PWV ein indirektes Maß für Gefäßsteifigkeit. PWV ist die Geschwindigkeit, mit der ein Druckimpuls entlang einer Länge der Arterie und durch die Eigenschaften der Gefäßwand beeinflußt. Die Moens-Korteweg Gleichung wird verwendet, um die Beziehung zwischen PWV und des Elastizitätsmoduls zu modellieren: PWV ² = E h / (2 ρ r), wobei E inkrementellen Elastizitätsmodul, h Wanddicke, ρ die Blutviskosität und r Behälterradius . Ein höherer Wert PWV schlägt daher eine steifere Schiff.

Compliance und E-Modul kann experimentell ex vivo auf einem ausgeschnittenen Segment des Gefäßes gemessen werden. Um die Einhaltung wird das Gefäßsegment auf einen Druck Myographions ^13,14 montiert. Der Druck innerhalb des Behälters wird schrittweise erhöht und the resultierenden Änderung des Durchmessers wird mittels Videomikroskopie verfolgt. Die Einhaltung wird von den Druck-Durchmesser-Daten bestimmt. Inkrementelle Elastizitätsmodul im Zugversuch gemessen werden. In diesen Versuchen wird der Behälter auseinander gezogen schrittweise und Kraft-Weg-Daten, bis die Gefäßring Brüche gesammelt. Spannungs- und Dehnungswerte berechnet und aufgetragen, um inkrementelle Elastizitätsmodul bestimmen. Diese Ex-vivo-Ansätze können verwendet werden, um Veränderungen der passiven Eigenschaften, die Steifigkeit beeinflussen zu bewerten.

In vivo, zusätzlich zu Gehalt Wand, ist Gefäßsteifigkeit dynamisch von glatten Muskulatur und Blutdruck ^13,15,16 beeinflusst. PWV ist die am weitesten verbreitete Methode zur Messung in vivo Aorta Steifigkeit in experimentellen Modellen. PWV kann nicht-invasiv mittels Doppler-Ultraschall oder Applanationstonometrie ¹⁷ bestimmt werden. Druckimpuls an zwei getrennten Stellen gemessen und die dafür erforderliche Zeitder Impuls, um den Abstand zu queren, die Pulswellengeschwindigkeit. Weil PWV wird über eine Länge von Aorta gemessen wird, ist es ein gemittelter Wert der Steifigkeit. Große Arterien sind nicht linear elastisch, so Steifigkeit und damit PWV mit arteriellen Druck variieren. Ein höherer Wert PWV könnte daher von erhöhter Steifigkeit oder Überdruck entstehen. PWV Werte müssen daher den Blutdruck normalisiert werden, um Rückschlüsse auf die Steifigkeit des Schiffes abzuleiten. Messmethoden, die den Einfluss der Blutdruck mit den passiven Eigenschaften der Gefäßwand und die Auswirkungen von vasoaktiven Mediatoren, die ändern Ton würde einen physiologisch relevanten Index der arteriellen Steifigkeit ergeben integrieren. Dieser Ansatz wird durch die Messung PWV invasiv unter Verwendung eines Katheters mit zwei Drucksensoren in einem festen Abstand ¹³ getrennt umgesetzt. Dieses Zweidruckkatheter in der Aorta und vasoaktive Medikamente wie Phenylephrin oder Natriumnitroprussid eingesetzt werden intravenös durch Infusioneinen Katheter zum Heben und Senken arteriellen Druck.

Dieses Protokoll beschreibt ein Verfahren zur Aorta Steifigkeit in vivo aus seiner druck Dimension Verhältnis in einem Maus-Modell zu bestimmen. Dieser Ansatz bietet mehrere Vorteile gegenüber dem PWV invasive Messung. Steifigkeit Indizes wie Compliance, können aus den druckAbmessungsDaten von dieser Prozedur gesammelt wurden, berechnet werden. Darüber hinaus ermöglicht diese Technik für die Messung der lokalen Aorten-Steifigkeit, weil Steifigkeit von einem einzigen Ort gemessen. Dieser Ansatz ist besonders nützlich bei der Messung der Aorta ascendens Steifigkeit als die kurze Länge dieser Region ein PWV Messung schwierig zu erhalten. Forschungsinteresse besteht insbesondere in der aufsteigenden Aorta, da die mechanischen Eigenschaften beeinflussen die Durchblutung des Herzkreislauf und die Herz Reaktion auf vaskuläre Dysfunktion.

Um das Druck-Durchmesser-Verhältnis der Aorta in vivo zu messen </em> wird die aufsteigende Aorta sichtbar und ihr Durchmesser wird durch Ultraschall-Bildgebung gemessen. Aorten-Blutdruck invasiv mit einem Druckkatheter gemessen. Der Blutdruck wird stufenweise durch intravenöse Infusion vasoaktiver Medikamente verändert. Phenylephrin verengt die Blutgefäße und wird verwendet, um Aortendruck zu erhöhen. Natriumnitroprussid Blutgefässe und wird zur Aortadruck zu senken. Der systolische und diastolische Aorten-Durchmessern und entsprechenden Aorta Drücke für jeden Druckschritt gemessen. Compliance können aus den Druck-Durchmesser-Daten gesammelt wurden, berechnet werden.