قياس سرعة انتشار النبض، وقابلية التشتت والسلالة في نموذج الماوس الأبهري البطني
Summary
تصف هذه المخطوطة بروتوكولًا مفصلًا لاستخدام التصوير بالموجات فوق الصوتية عالي التردد لقياس القطر اللموي وسرعة انتشار النبض ووضوح القابلية والضغط الشعاعي على نموذج الماوس من تمدد الأوعية الدموية الأبهري البطني.
Abstract
يُعرَّف تمدد الأوعية الدموية الأبهري البطني (AAA) بأنه تمدد موضعي للأبهر البطني يتجاوز القطر اللاالفيللي الأقصى (MILD) بمقدار 1.5 مرة من حجمه الأصلي. وقد أظهرت الدراسات السريرية والتجريبية أن تمدد الأوعية الدموية الصغيرة قد تمزق, في حين أن السكان الفرعية من تمدد الأوعية الدموية الكبيرة قد تبقى مستقرة. وهكذا، بالإضافة إلى قياس قطر الأورمنالمنتال من الأورطان، معرفة الصفات الهيكلية للجدار السفينة قد توفر معلومات هامة لتقييم استقرار AAA. وقد برز مؤخرا تصلب الأبهر كأداة موثوق بها لتحديد التغيرات المبكرة في جدار الأوعية الدموية. سرعة انتشار النبض (PPV) جنبا إلى جنب مع عدم القابلية وسلالة شعاعي هي طرق مفيدة للغاية الموجات فوق الصوتية القائمة على ذات الصلة لتقييم تصلب الأبهر. الغرض الأساسي من هذا البروتوكول هو توفير تقنية شاملة لاستخدام نظام التصوير بالموجات فوق الصوتية للحصول على الصور وتحليل الخصائص الهيكلية والوظيفية للأورطام على النحو الذي يحدده MILD ، PPV ، عدم القابلية للإجهاد والإجهاد الشعاعي.
Introduction
يمثل تمدد الأوعية الدموية الأبهري البطني (AAA) مرضًا كبيرًا في القلب والأوعية الدموية يتميز بتمدد موضعي دائم للأبهر يتجاوز قطر الوعاء الأصلي بمقدار 1.5 مرة1. AAA تحتل المرتبة بين أعلى 13 أسباب الوفيات في الولايات المتحدة2. ويعزى تطور AAA إلى انحطاط الجدار الأبهري وتجزئة الإيلاستين، مما يؤدي في نهاية المطاف إلى تمزق الأبهر. قد تحدث هذه التغييرات في الجدار الأبهري دون زيادة كبيرة في القطر اللامنشهر الحدالأقصى (معتدل)، مما يشير إلى أن خفيفة وحدها ليست كافية للتنبؤ شدة المرض3. لذلك ، يجب تحديد عوامل إضافية للكشف عن التغيرات الأولية في الجدار الأبهري ، والتي قد توجه خيارات العلاج المبكر. الهدف العام لهذا البروتوكول هو توفير دليل عملي لتقييم الخصائص الوظيفية الأبهرية باستخدام التصوير بالموجات فوق الصوتية كما تتميز قياسات سرعة انتشار النبض (PPV) ، وعدم القابلية للإجهاد والسلالة الشعاعية.
نموذج تجريبي يتميز بشكل جيد لدراسة AAA ، الذي وصفه لأول مرة Daugherty وزملاؤه ، ينطوي على ضخ تحت الجلد من الأنجيوتنسين الثاني (AngII) عبر مضخات تناوليكية في Apoe-/- الفئران4. وكان القياس الدقيق للخفيفة باستخدام التصوير بالموجات فوق الصوتية مفيدة في توصيف AAA في هذا النموذج الماوس5. على الرغم من أن التغيرات النسيجية أثناء تطوير AAA قد درست على نطاق واسع، والتغيرات في الخصائص الوظيفية للجدار السفينة مثل تصلب الأبهر لم يتم توصيفها بشكل جيد. يؤكد هذا البروتوكول على استخدام الموجات فوق الصوتية عالية التردد في تركيبة مع التحليلات المتطورة كأدوات قوية لدراسة التقدم الزمني لـ AAA. على وجه التحديد، هذه النهج تسمح لنا لتقييم الخصائص الوظيفية للجدار السفينة كما تقاس PPV، عدم قابلية التحمل وسلالة شعاعي.
الدراسات السريرية الحديثة في البشر مع AAA, وكذلك في نموذج AAA اليورين الناجم عن الإيلاسا, تشير إلى وجود علاقة إيجابية بين تصلب الأبهر والأبهر يقطر6,7. PPV، وهو مؤشر على صلابة الأبهر، يتم قبوله كقياس ممتاز لقياس التغيرات في تصلب في جدار السفينة6،8. يتم حساب PPV عن طريق قياس وقت عبور شكل الموجة النبضية في موقعين على طول الأوعية الدموية ، وبالتالي توفير تقييم إقليمي للتصلب الأبهري. لقد أثبتنا مؤخرا أن زيادة صلابة الأبهر كما تقاس PPV، وعلى المستوى الخلوي على النحو المحدد باستخدام المجهر القوة الذرية، ويرتبط بشكل إيجابي مع تطوير تمدد الأوعية الدموية9. علاوة على ذلك ، تشير الأدبيات إلى أن تصلب الأبهر قد يسبق تمدد الأوعية الدموية ، وبالتالي قد يوفر معلومات مفيدة حول الخصائص الجوهرية الإقليمية لجدار السفينة أثناء تطوير AAA10. وبالمثل، فإن قياسات عدم القابلية للإجهاد والسلالة هي أدوات القياس الكمي لقياس التغيرات السابقة في اللياقة الشريانية. الشرايين الصحية مرنة ومرنة ، في حين أنه مع زيادة صلابة ومرونة أقل ، يتم تقليل عدم القابلية للإجهاد والإجهاد. هنا ، نقدم دليلًا عمليًا وبروتوكولًا تدريجيًا لاستخدام نظام الموجات فوق الصوتية عالي التردد لقياس MILD و PPV وعدم القابلية للإجهاد والإجهاد الشعاعي في الفئران. ويوفر البروتوكول النُهج التقنية التي ينبغي استخدامها بالاقتران مع المعلومات الأساسية التي توفرها الأدلة الخاصة بأدوات التصوير بالموجات فوق الصوتية المحددة والبرنامج التعليمي المصاحب للفيديو. الأهم من ذلك ، في أيدينا بروتوكول التصوير الموصوف يوفر بيانات قابلة للاستنساخ ودقيقة التي تبدو قيمة في دراسة تطور وتطور AAA التجريبية.
لمزيد من إظهار فائدة التصوير بالموجات فوق الصوتية ، نقدم مثالًا على الصور والقياسات المأخوذة من دراساتنا الخاصة التي تهدف إلى استخدام النهج الدوائية لمنع AAAالتجريبية 11. على وجه التحديد ، وقد اقترح إشارة الشق للمشاركة في جوانب متعددة من تطور الأوعية الدموية والتهاب12. باستخدام الجين haploinly ونهج الدوائية، وقد أثبتنا سابقا أن تثبيط نوتش يقلل من تطور AAA في الفئران عن طريق منع تسلل الضامة في موقع إصابة الأوعية الدموية13،14،15. للمادة الحالية، وذلك باستخدام النهج الدوائي ة لتثبيط نوتش نركز على العلاقة بين تصلب الأبهر والعوامل المتعلقة AAA. توضح هذه الدراسات أن تثبيط نوتش يقلل من تصلب الأبهر ، وهو مقياس للتقدم AAA11.
Protocol
Representative Results
Discussion
التصوير بالموجات فوق الصوتية يوفر تقنية قوية لتحديد الخصائص الوظيفية للأورطام من خلال قياسات PPV، وقابلية التشتت والسلالة الشعاعية. هذه القياسات مفيدة بشكل خاص لدراسة نماذج الماوس من AAA ونهج في الجسم الحي يسمح لجمع البيانات الطولية التي يحتمل أن تكون مهمة لفهم التطور الزمني للأمراض الأبه?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم دعم هذا العمل من قبل R01HL124155 (CPH) والتمويل من معهد البحوث في جامعة ميسوري إلى CPH.
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 |
References
- Wanhainen, A. How to Define an Abdominal Aortic Aneurysm — Influence on Epidemiology and Clinical Practice. Scandinavian Journal of Surgery. 97, 105-109 (2008).
- Benjamin, E. J., et al. Heart Disease and Stroke Statistics—2018 Update: A Report From the American Heart Association. Circulation. 137, 67 (2018).
- Xu, J., Shi, G. -. P. Vascular wall extracellular matrix proteins and vascular diseases. Biochimica et biophysica acta. 1842, 2106-2119 (2014).
- Daugherty, A., Manning, M. W., Cassis, L. A. Angiotensin II promotes atherosclerotic lesions and aneurysms in apolipoprotein E-deficient mice. Journal of Clinical Investigation. 105, 1605-1612 (2000).
- Au – Sawada, H., et al. Ultrasound Imaging of the Thoracic and Abdominal Aorta in Mice to Determine Aneurysm Dimensions. Journal of Visualized Experiments. , 59013 (2019).
- Raaz, U., et al. Segmental Aortic Stiffening Contributes to Experimental Abdominal Aortic Aneurysm Development. Circulation. 131, 1783-1795 (2015).
- van Disseldorp, E. M. J., et al. Influence of limited field-of-view on wall stress analysis in abdominal aortic aneurysms. Journal of Biomechanics. 49, 2405-2412 (2016).
- Miyatani, M., et al. Pulse wave velocity for assessment of arterial stiffness among people with spinal cord injury: a pilot study. Journal of Spinal Cord Medicine. 32, 72-78 (2009).
- Sharma, N., et al. Deficiency of IL12p40 (Interleukin 12 p40) Promotes Ang II (Angiotensin II)-Induced Abdominal Aortic Aneurysm. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 39, 212-223 (2019).
- Raaz, U., et al. Segmental Aortic Stiffening Contributes to Experimental Abdominal Aortic Aneurysm Development. Circulation. 131, 1783-1795 (2015).
- Sharma, N., et al. Pharmacological inhibition of Notch signaling regresses pre-established abdominal aortic aneurysm. Scientific Reports. , (2019).
- Bray, S. J. Notch signalling: a simple pathway becomes complex. Nature Reviews Molecular and Cell Biology. 7, 678-689 (2006).
- Hans, C. P., et al. Inhibition of Notch1 signaling reduces abdominal aortic aneurysm in mice by attenuating macrophage-mediated inflammation. Arteriosclerosis, Thrombosis and Vascular Biology. 32, 3012-3023 (2012).
- Cheng, J., Koenig, S. N., Kuivaniemi, H. S., Garg, V., Hans, C. P. Pharmacological inhibitor of notch signaling stabilizes the progression of small abdominal aortic aneurysm in a mouse model. Journal of American Heart Association. 3, 001064 (2014).
- Hans, C. P., et al. Transcriptomics analysis reveals new insights into the roles of Notch1 signaling on macrophage polarization. The Journal of Immunology. 200, (2018).
- Paraskevas, K. I., et al. Evaluation of aortic stiffness (aortic pulse-wave velocity) before and after elective abdominal aortic aneurysm repair procedures: a pilot study. Open Cardiovascular Medicine Journal. 3, 173-175 (2009).
- Fortier, C., Desjardins, M. P., Agharazii, M. Aortic-Brachial Pulse Wave Velocity Ratio: A Measure of Arterial Stiffness Gradient Not Affected by Mean Arterial Pressure. Pulse. 5, 117-124 (2017).
- Golledge, J. Abdominal aortic aneurysm: update on pathogenesis and medical treatments. Nature Reviews Cardiology. 16 (4), 225-242 (2019).
- Choksy, S. A., Wilmink, A. B., Quick, C. R. Ruptured abdominal aortic aneurysm in the Huntingdon district: a 10-year experience. Annals of the Royal College of Surgeons of England. 81, 27-31 (1999).
- Luo, F., Zhou, X. -. L., Li, J. -. J., Hui, R. -. T. Inflammatory response is associated with aortic dissection. Ageing Research Reviews. 8, 31-35 (2009).
