Messung der Pulsausbreitungsgeschwindigkeit, Distensibilität und Dehnung in einem Abdominal Aortenaneurysm Mausmodell

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 Aortendurchmesser^6,7hin. PPV, ein Indikator für Aortensteifigkeit, wird als hervorragende Messung zur Quantifizierung von Steifigkeitsänderungen in der Gefäßwand^6,8akzeptiert. 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 Aneurysmaentwicklung^{korreliert 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 Gefäßverletzung^13,14,15verhindert 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.