Misurare Crescente aortica Rigidità<em> In Vivo</em> In topi con ultrasuoni

Aumento della rigidità aortica è una caratteristica della malattia cardiovascolare. Aging ^1, fumare ^2, diabete ^3, iperlipidemia ^4, e altri fattori di rischio di malattie cardiovascolari hanno dimostrato di aumentare la rigidità aortica. Studi epidemiologici hanno dimostrato ulteriore rigidità aortica come un potente predittore indipendente l'insorgenza della malattia coronarica e ictus, così come il verificarsi di eventi cardiovascolari e la mortalità ^5-8. A causa del significato clinico e di salute pubblica di un aumento della rigidità aortica, la ricerca attuale è focalizzata sulla comprensione dei meccanismi alla base dello sviluppo e la progressione della rigidità vascolare. Grande interesse esiste pertanto a sviluppare misure accurate di rigidità vascolare in modelli sperimentali di malattie cardiovascolari.

Rigidità di un materiale può essere caratterizzato da un rapporto sforzo-deformazione e quantificato come mod elasticaUlus. Un materiale elastico lineare deforma in modo reversibile e il suo lo stress aumenta proporzionalmente alla tensione. L'aorta e le grandi arterie sono corpi elastici non lineari: quando allungato, la rigidità dell'arteria non rimane costante ma aumenta con il grado di distensione. Questa non linearità nelle proprietà meccaniche delle grandi arterie è dovuta alle diverse caratteristiche di rigidità degli elementi portanti, ossia elastina e collagene, che costituiscono la parete del serbatoio. Elastina è altamente estensibile con un modulo elastico di 0,6 MPa. In confronto, il collagene è molto rigido con un modulo elastico di 1 GPa ^9. La rigidezza iniziale esibita dal dell'aorta a bassi valori di deformazione è attribuita alla elastina mentre l'alta rigidità esposto a valori elevati di deformazione è dovuta al collagene. Il carico è trasferito da elastina al collagene vaso distende e questa regione del carico trasferimento è dove il sistema vascolare opera. Pertanto, a pressioni fisiologiche, rigidità arteriosadipende dal contributo di entrambi elastina e collagene ^10.

La distribuzione e l'orientamento di elastina e collagene variano dallo strato all'interno della parete arteriosa. In media, l'elastina, collagene, e le cellule muscolari lisce sono raggruppati in eliche strette che sono a strati concentrici. Questa disposizione consente l'arteria per resistere a carichi elevati in direzione circonferenziale. L'avventizia è prevalentemente collagene con poca elastina e le fibre di collagene sono organizzati in maniera reticolare. Queste fibre di collagene sono mossi in uno stato non sollecitata e stendere con l'aumento del carico. Aumenta la rigidità come le fibre di collagene si raddrizzano, impedendo così l'arteria da pressioni eccessive e rottura. A causa della organizzazione strutturale e variando l'orientamento delle fibre di collagene, le arterie sono anisotropico: la rigidezza esposto dipende se la nave è allungato longitudinalmente o circonferenziale ¹¹ in vivo della durezza.s è quindi un composto di rigidità longitudinale e circonferenziale della aorta.

La rigidità arteriosa è generalmente quantificato in vivo come la velocità di conformità o di impulsi d'onda (PWV). Compliance arteriosa è definito come C = ΔD / Ap dove ΔD è il cambiamento di diametro e Dp è la corrispondente variazione di pressione. I valori più bassi di conformità indicano navi più rigide. Compliance viene calcolato dal rapporto pressione dimensione dell'arteria ed è quindi una misura diretta della rigidità. Come rigidità è diffusa non uniforme nel sistema vascolare ^12, il rispetto deve essere misurato nella stessa posizione / simile in ogni materia per fare confronti significativi tra i gruppi sperimentali.

La differenza tra la conformità e modulo elastico è che modulo elastico è normalizzato alle dimensioni del materiale. Compliance riflette quindi la rigidità strutturale, considerando modulo elastico reflects rigidità del materiale. Con l'invecchiamento, lo spessore della parete arteriosa aumenta e elastina / rapporto collageno diminuisce, così sia la rigidità strutturale e la rigidità del materiale sono maggiori.

Rispetto al rispetto, PWV è una misura indiretta della rigidità arteriosa. PWV è la velocità con cui un impulso di pressione viaggia lungo una lunghezza dell'arteria ed è influenzato dalle proprietà della parete vasale. L'equazione Moens-Korteweg viene utilizzato per modellare il rapporto tra PWV e modulo elastico: PWV ² = E h / (2 ρ r) dove E è incrementale modulo elastico, h è lo spessore della parete, ρ è la viscosità del sangue, e la r è il raggio nave . Un valore più elevato PWV suggerisce pertanto una nave più rigido.

Compliance e modulo elastico può essere misurata sperimentalmente ex vivo su un segmento asportato della nave. Per determinare la conformità, il segmento vaso è montato su un miografo pressione ^13,14. Pressione all'interno della nave è aumentato graduale e THe conseguente modifica del diametro viene tracciato usando la microscopia video. Compliance è determinata dai dati di pressione diametro. Incrementale modulo elastico può essere misurata mediante prove di trazione. In questi esperimenti, la nave è smembrato dati graduale e forza-spostamento viene raccolto fino alla rottura dell'anello nave. Valori di stress e deformazione possono essere calcolati e tracciati per determinare incrementale modulo elastico. Questi approcci ex vivo possono essere utilizzate per valutare le variazioni nelle proprietà passive che influenzano rigidità.

In vivo, oltre alla parete contenuti, rigidità vascolare è influenzato dinamicamente dal tono della muscolatura liscia e ^13,15,16 pressione sanguigna. PWV è il metodo più usato per misurare in vivo rigidità aortica in modelli sperimentali. PWV può essere determinato in modo non invasivo con ultrasuoni Doppler o tonometria ad applanazione ^17. Impulso di pressione viene misurata a due posizioni separate e il tempo richiesto perl'impulso di attraversare la distanza è la velocità dell'onda di polso. Poiché PWV è misurata su una lunghezza dell'aorta, è un valore medio di rigidità. Grandi arterie sono elastiche non lineari, così rigidità e quindi PWV varierà con la pressione arteriosa. Un valore più elevato PWV potrebbe quindi derivare da una maggiore rigidità o elevata pressione. I valori PWV quindi devono essere normalizzate a pressione sanguigna di trarre conclusioni sulla rigidità della nave. Metodi di misurazione che incorporano l'influenza della pressione sanguigna con le proprietà passivi della parete vascolare e gli effetti di mediatori vasoattivi che alterano tono produrrebbe un indice fisiologicamente rilevanti di rigidità arteriosa. Questo approccio è implementata misurando PWV invasivo utilizzando un catetere con due sensori di pressione separati ad una distanza fissa ^13. Questo catetere doppia pressione viene inserito in aorta e vasoattive farmaci, come fenilefrina o nitroprussiato di sodio, sono infuse per via endovenosa attraversoun catetere venoso per sollevare e la pressione arteriosa inferiore.

Questo protocollo descrive un metodo per determinare la rigidità aortica in vivo dalla sua relazione pressione-dimensione in un modello di topo. Questo approccio offre numerosi vantaggi rispetto alla misura PWV invasiva. Indici di rigidità, come la compliance, possono essere calcolati in base ai dati di pressione-dimensionali raccolti da tale procedura. Inoltre, questa tecnica consente di misurare la rigidità aortica locale perché la rigidità viene misurata da una singola postazione. Questo approccio è particolarmente utile in misura crescente rigidità aortica come lunghezza corta di questa regione effettua una misurazione PWV difficile da ottenere. Interesse Research esiste specificamente in aorta ascendente per le sue proprietà meccaniche influenzano la perfusione della circolazione coronarica e la risposta cardiaca alla disfunzione vascolare.

Per misurare il rapporto di pressione diametro dell'aorta in vivo </em>, l'aorta ascendente è visualizzato e il suo diametro è misurato dal ecografica. Aortica pressione sanguigna è misurata invasivamente con un catetere pressione. La pressione sanguigna è cambiato in modo incrementale per infusione endovenosa di farmaci vasoattivi. Fenilefrina restringe i vasi sanguigni e viene usato per aumentare la pressione aortica. Nitroprussiato di sodio dilata i vasi sanguigni e viene usato per abbassare la pressione aortica. Diametri dell'aorta sistolica e diastolica e le corrispondenti pressioni aortici sono misurati per ogni incremento di pressione. La conformità può essere calcolato in base ai dati di pressione-diametro raccolti.