Abstract
Vi presenterar ett protokoll för mätning in vivo aorta stelhet i möss med användning högupplösta ultraljud. Aorta diameter mäts med ultraljud och aorta blodtrycket mäts invasivt med en solid-state tryckkateter. Blodtrycket höjs därefter sänks stegvis genom intravenös infusion av vasoaktiva läkemedel fenylefrin och natriumnitroprussid. Aorta diametern mäts för varje trycksteg för att karakterisera sambandet mellan aorta ascendens tryck-diameter. Stelhet index som härrör från relationen tryck diameter kan beräknas från insamlade data. Beräkning av arteriell överensstämmelse beskrivs i detta protokoll.
Denna teknik kan användas för att undersöka mekanismerna bakom ökad aorta styvhet i samband med hjärt-kärlsjukdom och åldrande. Tekniken ger en fysiologiskt relevant mått på styvhet jämfört med ex vivo metoder eftersom physiological influenser på aortastyvhet ingår i mätningen. Den främsta begränsningen med denna teknik är mätfelet införes från rörelsen av aorta under hjärtcykeln. Denna rörelse kan kompenseras genom att justera placeringen av sonden med aorta rörelse samt gör flera mätningar av förhållandet aortatryck diameter och expanderar den experimentella gruppstorlek.
Introduction
Ökad aortastyvhet är ett kännetecken för hjärt-kärlsjukdom. Aging 1, röka 2, diabetes 3, hyperlipidemi 4, och andra riskfaktorer för hjärt-kärlsjukdom har visat sig öka aorta styvhet. Epidemiologiska studier har vidare visat aortastyvhet som ett kraftfullt oberoende prediktor för uppkomsten av kranskärlssjukdom och stroke, samt förekomsten av kardiovaskulära händelser och mortalitet 5-8. På grund av den kliniska och betydelse för folkhälsan med ökad aorta styvhet, är aktuell forskning inriktad på att förstå de mekanismer som ligger bakom utvecklingen och utvecklingen av vaskulär styvhet. Stort intresse finns därför i att utveckla exakta mått på kärlstyvhet i experimentella modeller av hjärt-kärlsjukdom.
Ett materials styvhet kan karakteriseras av sin stress töjningssambandet och kvantifieras så elastisk modUlus. En linjär elastiskt material deformeras reversibelt och dess stress ökar proportionellt mot stammen. Aorta och de stora artärerna är olinjära elastiska kroppar: då den sträcks innebär styvhet artären inte vara konstant, men ökar med graden av buk. Denna olinjäritet i de mekaniska egenskaperna hos stora artärerna beror på de olika styvhetsegenskaper hos de belastningsbärande elementen, nämligen elastin och kollagen, som utgör kärlväggen. Elastin är höggradigt töjbar med en elasticitetsmodul av 0,6 MPa. I jämförelse är kollagen mycket hård med en elasticitetsmodul på 1 GPa 9. Den initiala styvhet uppvisas av aorta vid lägre belastningsvärden skrivs elastin medan den höga styvheten ut på höga belastningsvärden beror på kollagen. Load överförs från elastin till kollagen som fartyget utvidgar och denna region av kraftöverförings är där kärlsystemet fungerar. Därför vid fysiologiska tryck, arteriell styvhetberor på bidraget från både elastin och kollagen 10.
Fördelningen och orienteringen av elastin och kollagen varierar genom skiktet inom artärväggen. I media är det elastin, kollagen, och glatta muskelceller buntas i trånga spiraler som är skiktad koncentriskt. Detta arrangemang tillåter artären för att motstå höga belastningar i omkretsriktningen. Adventitia är övervägande kollagen med föga elastin och kollagenfibrerna är organiserade i en nätliknande sätt. Dessa kollagenfibrer är vågiga i ett obelastat tillstånd och räta ut som belastningen ökar. Stelhet ökar när kollagenfibrerna räta ut, vilket därigenom förhindrar artären från översträckning och brista. På grund av den strukturella organisationen och varierande orientering av kollagenfibrer, artärer är anisotropa: stelheten uppvisade beror på om fartyget sträcks i längdriktningen eller perifer 11 In vivo styvhet.s är alltså en sammansättning av aorta s längs- och tvärstyvhet.
Artärstelhet är allmänt kvantifieras in vivo som efterlevnad eller pulsvågshastigheten (PWV). Arteriell överensstämmelse definieras som C = AD / AP där AD är förändringen i diameter och AP är motsvarande förändring av trycket. Lägre värden på efterlevnad indikerar styvare fartyg. Överensstämmelse beräknas från trycket-dimensionen förhållande av artären och är därför ett direkt mått på styvhet. Som styvhet sprids inte jämnt i kärl 12, bör efterlevnaden mätas vid samma / liknande plats i varje ämne att göra meningsfulla jämförelser mellan experimentella grupper.
Skillnaden mellan överensstämmelse och elasticitetsmodul är att elasticitetsmodulen är normaliserad till materialets dimensioner. Efterlevnad speglar därför strukturell styvhet, medan elasticitetsmodul reflects materialstyvhet. Med åldrande, arteriell väggtjockleken ökar och elastin / kollagenförhållande minskar, så både strukturell styvhet och materialstyvhet är större.
Jämfört med efterlevnaden är PWV ett indirekt mått på artärstelhet. PWV är den hastighet med vilken en tryckpuls färdas längs en längd av artär och påverkas av egenskaperna hos kärlväggen. Den Moens-Korteweg ekvation används för att modellera förhållandet mellan PWV och elasticitetsmodul: PWV 2 = Eh / (2 ρ r) där E är inkrementell elasticitetsmodul, h är väggtjockleken, är ρ blodets viskositet, och r är kärlet radie . Ett högre PWV värde föreslår därför en styvare kärl.
Efterlevnad och elasticitetsmodul kan mätas experimentellt ex vivo på en utskurna segment av kärlet. Att fastställa efterlevnaden, är fartyget segmentet monterad på en tryck myograph 13,14. Trycket inuti kärlet ökas stegvis och the resulte förändring i diameter spåras med hjälp av video mikroskopi. Överensstämmelse bestäms via data från tryck diameter. Stegvis elasticitetsmodul kan mätas genom dragprovning. I dessa experiment är fartyget dras isär stegvis och kraftförskjutnings data samlas tills kärlring raster. Stress och påfrestningar värden kan beräknas och plottas för att bestämma inkrementella elasticitetsmodul. Dessa ex vivo metoder kan användas för att utvärdera förändringar i de passiva egenskaper som påverkar styvheten.
In vivo, förutom att väggen innehåll, är vaskulär stelhet påverkas dynamiskt av glatt muskeltonus och blodtryck 13,15,16. PWV är den mest använda metoden för att mäta in vivo aorta styvhet i experimentella modeller. PWV kan bestämmas icke-invasivt använder Doppler ultraljud eller applanationstonometri 17. Tryckpuls mäts vid två separata ställen och den tid som krävs förpulsen att färdas avståndet är pulsvågshastigheten. Eftersom PWV mäts över en längd av aorta, det är ett medelvärde av styvhet. Stora artärer är olinjära elastiska, så styvhet och därmed PWV varierar med artärtryck. Ett högre PWV värde kan därför uppstå ökad styvhet eller förhöjt tryck. PWV värden därför måste normaliseras till blodtrycket att härleda slutsatser om fartygets styvhet. Mätmetoder som innehåller påverkan av blodtrycket med passiva egenskaper kärlväggen och effekterna av vasoaktiva mediatorer som förändrar tonen skulle ge ett fysiologiskt relevant index för artärstelhet. Detta tillvägagångssätt implementeras genom mätning av PWV invasivt med användning av en kateter med två trycksensorer separerade på ett fast avstånd 13. Denna dubbla tryck kateter förs in i aorta och vasoaktiva läkemedel, såsom fenylefrin eller natriumnitroprussid är infunderas intravenöst genomen venkateter för att höja och sänka artärtryck.
Detta protokoll beskriver en metod för att bestämma aorta stelhet in vivo från dess tryck-dimensionen relation i en musmodell. Detta tillvägagångssätt erbjuder flera fördelar jämfört med den invasiva PWV mätningen. Stelhet index, såsom efterlevnad, kan beräknas ur tryckmåttuppgifter som samlats in av denna procedur. Dessutom tillåter denna teknik för mätning av lokalt aorta styvhet eftersom styvhet mäts från en enda plats. Detta tillvägagångssätt är särskilt användbart vid mätning stigande aorta styvhet som den korta längden på denna region gör en PWV mätning svårt att få. Forskning intresse föreligger specifikt i aorta ascendens eftersom dess mekaniska egenskaper påverkar perfusion av krans cirkulationen och hjärt svar på vaskulär dysfunktion.
För att mäta förhållandet av aorta in vivo tryck diameter
Protocol
Detta protokoll har godkänts av Institutional Animal Care och användning kommittén vid Johns Hopkins University.
1. Beredning av lösningar, material, och djur
- Bered en 300 | ig / ml lösning av fenylefrin (PE) och 300 | ig / ml lösning av natriumnitroprussid (SNP) i 0,9% saltlösning. Bered en separat heparin-koksaltlösning genom att blanda 1 ml av 1000 U / ml heparin i 10 ml 0,9% saltlösning.
OBS: Läkemedel bör vara vid rumstemperatur före användning. - Gör katetern för intravenös infusion av läkemedel från två 30 G x ½ "injektionssprutor och PE 10 polyetylenslang. För att göra katetern, för in en nål i en ände av slangen. Avlägsna nålen delen av den andra injektionsnålen och för in den trubbiga änden i den andra änden av slangen. Fäst katetern till en 1 ml spruta och fylla katetern med heparin-saltlösning.
- Placera musen i anestesi induktion kammare containing 2-2,5% isofluran i 100% syrgas. Låt musen i induktionskammare tills det inte svarar på yttre stimuli.
- Ta bort musen från induktionskammare och placera den på den uppvärmda elektrokardiogram (EKG) pad. Bibehåll djuret vid 2% isofluran.
- Applicera veterinär salva eller koksaltlösning till djurets ögon att förhindra torrhet under förfarandet.
2. Insättning av kateter i svansvenen
- Eftersom svansvenerna är belägna i sidled på båda sidor av svansen, placera djuret på sin sida för bättre åtkomst. Säkra musen på EKG pad med tejp. Kontrollera att djuret hålls varm för att främja vasodilatation av svansvenerna.
- Med hjälp av en bit av silastic slang som tryckförband, knyta tryckförband runt svansroten. Knyt tryckförband stram nog att kollapsa venerna, men inte tillräckligt för att skära av den arteriella cirkulationen. Efter 2-3 minuter, bör venen bukta ut och bli mer synliga.
- Dra försiktigt svansen sträckt. Böj svansen i en vinkel med en hand och hålla nålen parallellt med svans med den andra. Pierce nålen där svansen är böjd genom huden in i venen. Blod kommer att trycka tillbaka in i katetern om nålen är införd i venen.
- Placera en droppe av vävnadslim där nålen är införd för att fästa katetern. Avlägsna tryckförband och bekräfta öppenhet genom att injicera koksaltlösning med lite motstånd.
3. Införande av blodtryck kateter genom lårbensartären
- Placera tryckkateter in i en 30 ml spruta fylld med destillerat vatten och ansluta katetern till tryckstyrenheten. Blöt katetern i vatten, inkopplad, för 30-45 min under de förfaranden uppsättning och kirurgi.
- Placera djuret liggande och tejpa sina tassar på EKG dynan. Applicera hårborttagningskräm på bröstet och området ovanför lårbensartären.
- Vänta 3-5 minuter och ta bort grädde och hår. Thoroughly bort hår från bröstet för att undvika artefakter under ultraljudet. Torka både bröstet och bakbenen regioner med fuktad pad att avlägsna överskott hårborttagningskräm.
- Med fin sax, gör ett snitt i huden ovanför platsen för den femorala artären. Dissekera genom subkutana fettvävnaden att avslöja lårbensartären. Lårbensartären är delvis täckt av buken. Använd peanger att flytta buken bort. Håll vävnaderna fuktig genom att täcka den med fuktig gasväv eller alternativt droppande saltlösning över den regelbundet för att förhindra att vävnader från uttorkning.
- Med fin pincett, separera nerven från artär-ven bunt. Borra försiktigt genom slidan runt artären-ven bunt att separera artär från venen. Passera en sutur runt artären vid den proximala änden och placera två suturer vid den distala änden.
- Säkert knut den mest distala suturen för att stoppa distala blodflöde. Använd peanger att dra proximal sutur för att temporärt stoppa blodflödet i lårbensartären. Använd microscissors att göra ett litet snitt i femoralartären. Gör snitt nära distala knut.
- Kalibrera datainsamling programvara till katetern med hjälp av de kalibreringsinställningar på tryckstyrenheten. Slå tryckregleringsenheten tillbaka till läsning givaren och balansera trycket katetern så att katetern utgångar 0 mm Hg i sprutan vattenfyllda.
- För in katetern i lårbensartären. Öppna snittet med fin pincett med ena handen och föra in katetern huvudet in i artären med den andra handen.
- Formhörnet mitt sutur runt katetern tråd för att säkra katetern in i artären. Slappna proximala sutur och avancera katetern framåt in i bukaorta. Knyt den proximala suturen att ytterligare säkra katetern och förhindra blödning.
- Flytta försiktigt EKG pad med musen, tryck kateter och saltlösning syringe till ultraljudsavbildningssteget. Anslut blodtrycket katetern till tryckstyrenheten. Placera saltlösning sprutan i sprutpumpen. Låt djuret och katetern ekvilibrera under 20 min.
4. Mätning Aorta Diameter över ett område av blodtryck
- Reducera isofluran till 1,5%. Visualisera aortaascendens längdled på B-läge med en lång axel vy. Montera givaren på skenan systemet så att samma vy bibehålls för varaktigheten av experimentet.
- På ultraljuds stordator, placera M-mode markören över den del av aorta som ska spåras. Spåra förändring aortadiametern under hjärtcykeln med hjälp av M-mode.
- Ändra saltlösning i sprutan till PE och placera sprutan i sprutpumpen.
- Record M-mode vid baslinjen aortatrycket. Börja infusionen vid 360 ug / kg / min och dra i en min för aortatrycket att nå en platå. För en 25 g mus, detta görse motsvarar 30 l / min.
- Anteckna M-läget, sedan stoppa infusionen, och vänta 2 min för blodtrycket att återvända till baslinjen.
- Lägre infusionshastighet till 240 ug / kg / min. För en 25 g mus, motsvarar denna dos till 20 l / min. Starta infusionen, dra i 1 min för blodtryck till platån, och spela in M-läget. Stoppa infusionen, och vänta 2 min för blodtrycket att återvända till baslinjen.
- Upprepa steg 4,4 för 120 mikrogram / kg / min PE (10 pl / min för en 25 g mus).
- Ersätt PE med saltlösning och ingjuta saltlösning vid den kurs som används för 360 mikrogram / kg / min infusion (30 pl / min för en 25 g mus). Ingjuta i 2-3 min, tills vidare infusion inte producerar en ökning av aortatrycket och trycket återvänder till baslinjen. Vänta 5 min för blodtrycket stabiliseras vid baslinjen.
- Ersätt saltlösning med SNP.
- Record M-mode vid baslinjen aortatrycket. Börja infusionen vid 240 ug / kg / min (20 | il / min för 25 g mus)och dra i en minut. När aortatrycket når en platå, spela in M-läget. Stoppa infusionen och vänta 2 min för blodtrycket att återvända till baslinjen.
- Lägre infusionshastighet till 120 ug / kg / min (10 ul / min för 25 g mus). Starta infusionen, dra i 1 min för blodtryck till platån, och spela in M-läget. Stoppa infusionen och vänta 2 min för blodtrycket att återvända till baslinjen.
- Upprepa steg 4.8 för 60 | ig / kg / min SNP (5 | il / min för 25 g mus).
5. Avsluta experimentet
- För att avliva djuret, öka isofluran till 4%. Vid andnings har avtagit, vanligen i 1-2 minuter, skär genom bröstbenet med en sax för att öppna brösthålan och exponerar hjärtat.
- Ta tag i hjärtat med medel pincett och skära den från kroppen genom att skära i aorta ascendens med sax.
Representative Results
En längsgående bild av den vänstra ventrikeln och aorta ascendens fångas in på B-läge, såsom visas i figur 1. Alternativt kan en längsgående bild av endast aortan erhållas, såsom i fig 2. Förflyttningen av aortaväggen under hjärt cykeln visas som två vita linjerna i M-läget, såsom visas i fig 3. aortalumen är området mellan raderna. Aortatrycket moduleras av infusion av vasoaktiva läkemedel. PE höjer aortatrycket, såsom visas i figur 4A, och SNP sänker trycket, såsom visas i fig 4B. M-mode registreras när blodtrycks platåer, en minut efter starten av infusionen. Aortatrycket ändras inkrementellt genom att ändra den dos av läkemedlet som administreras, såsom visas i fig 5. Läkemedelsdos kontrolleras genom infusionshastigheten. Alla läkemedelsdoser är i ng / kg / min. Största och minsta diameter mäts från than M-läget, som visas i figur 3. Dessa diametrar motsvarar de systoliska och diastoliska aorta tryck som registreras av tryckkatetern.
Systoliskt och diastoliskt diameter och tryckvärden av tre hjärtcykler mäts vid baslinjen och för varje dos PE och SNP. Standardavvikelsen mellan mätningarna tre diameter på en läkemedelsdos varierar från 0,01 mm till 0,04 mm. Aorta diameter kan plottas mot dess motsvarande aortatrycket för att illustrera relationen tryck diameter, såsom visas i figur 6A.
Dessa värden tryck-diameter används för att beräkna aorta efterlevnad. Arteriell överensstämmelse beräknas genom
C = (D sys - D dia) / (P sys - P dia) (1)
där D sys och D dia är systoliskt och diastoliskt diametrar och P sys och P diaär systoliskt och diastoliskt tryck. Efterlevnad och menar aortatrycket (MAP) beräknas vid baslinjen och för varje dos PE och SNP. Överensstämmelse är avsatt mot MAP att demonstrera tryckberoendet av styvhet. På grund av den icke-linjära elastiska uppträdandet av aorta, minskar överensstämmelse med ökande MAP, såsom framgår av fig 6B.
Figur 1:. Mätningar Diameter Longitudinal syn på stigande aorta på B-mode är hämtade från en longitudinell bild av aorta ascendens lämnar vänster kammare. LV: vänster kammare; PA: lungartären; AA: stigande aorta. Visualisering av lungpulsådern beroende på sondplacering. Aorta diametern mäts distalt aortaklaffen. Frekvens av sonden används för att fånga den här bilden är 40 MHz.
Figur 2:. Alternativ syn på stigande aorta på B-Läge aortaascendens hävs mer framträdande och vänster kammare och hjärtväggarna är mindre distinkt. AA: stigande aorta; LV: vänster kammare. Frekvens av sond som används för att spela in den här bilden är 40 MHz.
Figur 3:. Aorta visualiseras på M-mode Aorta diameter mäts från M-mode bild. Förflyttningen av aortaväggen visas som två våglinjer. Utrymmet mellan de två linjerna är de aorta lumen. Systoliskt och diastoliskt aorta diametrar tre hjärtcykler mäts från M-läget. I denna bild, aortatrycket registreras av tryckkateter, EKG-signalen, och andningscykel visas i rött, grönt och gult på M-mode. Probe frekvensernay används för att registrera den här bilden är 40 MHz och förvärvet svephastighet är 1200 Hz.
Figur 4:. Ändra aortatrycket stegvis Aortatrycket ändras stegvis med dosen av läkemedlet infunderas. Läkemedelsdos moduleras av infusionshastigheten. Alla doser är i ng / kg / min.
Figur 5:. Moduleraortatrycket med vasoaktiva läkemedel Aorta trycket ökas med infusion av vasokonstriktor fenylefrin (PE) och minskade med infusion av vasodilaterande natriumnitroprussid (SNP). Aortatrycket platåer 1 min efter starten av läkemedelsinfusion. M-mode av aortadiametern registreras på platån. (A) visar ökningen av aortatrycketmed 360 | ig / kg / min PE infusion. (B) visar minskningen i aortatrycket med 240 | ig / kg / min SNP-infusion. Tiden infusionen påbörjas och när M-läget registreras är märkta på spåren. Aortatrycket ändras stegvis med dosen av läkemedlet infunderas. Läkemedelsdos moduleras av infusionshastigheten. Alla doser är i ng / kg / min.
Figur 6: Diameter vs tryck och efterlevnad vs betyder aortatrycket tomter Aorta diameter kan plottas mot dess motsvarande aortatrycket för att visa förhållandet tryck-diameter (A).. Överensstämmelse kan beräknas för varje trycksteg och plottades mot medelvärdet aortatrycket (MAP) för att visa tryckberoendet för aorta styvhet (B).
Discussion
Mätning diameter på flera inkrement tryck över ett brett intervall av tryckvärden som är nödvändigt för noggrann karakterisering av förhållandet mellan tryck diameter. De övre och undre tryckgränser som kan farmakologiskt inducerade kan variera med experimentgruppen men den ideala intervallet är ca 25 mm Hg till 125 mm Hg diastoliskt och 50 mm Hg till 200 mm Hg systoliskt. Doser på 360 mikrogram / kg / min PE och 240 mikrogram / kg / min SNP framkalla allmänhet gränserna för tryckområdet. Däremot kan doser av PE ökas till 480 mikrogram / kg / min och SNP till 360 mikrogram / kg / min för att verifiera att gränserna har uppnåtts. Arbets koncentrationer av PE och SNP kan minskas för att uppnå steg finare tryck. Eftersom diametern kommer att förändras med aortatrycket, inducera samma tryckvärden mellan djur och experimentgrupper är inte viktigt.
Venösa och arteriell kanyle kan utföras på andra platser med samma outcomes. Svansvenen kanyle kan vara utmanande på grund av den lilla storleken svansvenen. Dessutom är svansvenen icke lätt synliga i mörkt färgade möss. Den femorala venen kan vara kanylerade som ett alternativ. Denna väg kan vara lättare eftersom lårbensvenen är mer tillgänglig. För tryckkateter insättning, förutom lårbensartären, katetern kan införas genom carotis. Den femorala artären är att föredra över halspulsådern, men eftersom bröstregionen förblir intakt för ultraljudavbildning. Lårbensartären kanyle kan vara svårare eftersom lårbensartären är mindre. Med användning av en 1,2 F kateter och införa katetern i det proximala lårbensartären nedanför bukhålan underlättar kanyleprocessen. Att placera några droppar av en vasodilaterande medel såsom lidokain på lårbensartären eller med användning av en kateterinför kan också hjälpa förstora kärlet för att underlätta kateter införing. Tryck kateter ska hanteras och användasenligt tillverkarens instruktioner.
Placering av katetern inuti aortan behöver inte vara konsekvent mellan djur som tryckfallet inuti aortan är obetydlig. Emellertid kan placera katetern i bukaorta vara bättre att minimera interferens med ultraljud av bröstaortan. Vissa ultraljudsstordatorer kan spela in tryck realtid med M-mode spår, vilket ger en tryckmätning för varje diameter mätt på M-läget. Olyckligtvis, eftersom platsen där diametern mäts är inte samma plats som där trycket registreras, existerar en eftersläpning mellan trycket registrerades vid katetern och det faktiska trycket i aorta ascendens. Som ett resultat, kan endast maximalt och mätningar minimidiameter användas för dataanalysen.
Den primära begränsning med denna metod är den osäkerhet i mätningar infördes genom aortan skifta in och ut of ultraljudsplanet under hjärtcykeln. Motion infört felet är gemensam för alla imaging baserade studier, inklusive MRI och CT. Kompensationsstrategier inkluderar använder anatomiska funktioner för att flytta den referensram med rörelsen 18 och genomförs under databehandling. Som rörelsekompensation programvara är inte lätt tillgänglig, har utredaren att vara vaksam om att justera placeringen av sonden för att spåra skiftet i placeringen av aorta som blodtryck stiger och sjunker. Diameter mätningar bör också tas genom centrum av aorta. Emellertid kan bestämma huruvida M-mode inspelning läge passerar genom centrum vara svårt att bedöma på ultraljudsbilden, speciellt med aorta skiftande positioner. Den osäkerhet som införs genom dessa begränsningar uppenbart i graden av spridning i data, såsom framgår i fig 6. Erhålla en bild av tvärsnittet i stället för längsgående axeln för ascending aorta kan vara en lösning. Men att få denna uppfattning kan ibland vara mer utmanande och den resulte M-mode spår kan vara mindre tydlig. Tvärsnitts omkrets från B-modbild kunde mätas i stället för diametern från M-modbild. Men att avgöra när maximal och minimal omkrets har uppnåtts kommer att begränsas av B-mode bildhastighet och kan vara svårare att bedöma än på M-läget.
Göra flera mätningar av tomten den tryck diameter och ökar experiment gruppstorlek kan förbättra noggrannheten av uppgifterna. Data tryck diameter kan samlas in från flera platser längs bröstet. Detta protokoll skulle först utföras med sonden placerad på en plats på bröstet. Aorta skulle då visualiseras med sonden placeras på en annan plats och protokollet upprepas.
Vasoaktiva medel som används för att modulera blodtrycket kan potentiellt påverka aorta smidig muscle ton, vilket i sin tur skulle påverka styvhet. Emellertid har manipulering av aortatrycket genom venöst återflöde visats producera liknande förändringar i invasivt uppmätt PWV som farmakologisk manipulation i råttor. Dessa resultat visar att infusion av vasoaktiva läkemedel verkar i första hand på de perifera motstånds artärer och inte signifikant påverkar aorta glatt muskeltonus 19.
Detta protokoll kan utföras på råttor med några mindre modifikationer. Kistan är rakat före ansökan hårborttagningskräm. En kommersiellt tillgänglig 27 G x ½ "kateter används för läkemedelsinfusion. De läkemedelsdoser som används för att modulera aortatrycket är 40, 80, och 120 | ig / kg / min av PE och 40, 80, och 120 ug / kg / min av SNP.
Förutom aortaascendens, kan regionala skillnader i aorta styvhet bestämmas med detta protokoll. Regional styvhet mätt med denna metod skulle vara mer exakt än genom PWV som mätningar are tagen från en plats som motsätter sig att två platser för PWV. Emellertid är regioner längs aortan som kan mätas med denna teknik begränsade till dem som kan visualiseras genom ultraljud.
Elastisk modul kan också beräknas från data som samlats in av denna metod om man kan få en väggtjockleksmätning. Noggrann mätning in vivo av musen aorta begränsas av upplösnings gränserna för nuvarande ultraljudsteknik. Framtida förbättringar av ultraljudsteknik kan göra in vivo väggtjockleksmätning mer genomförbar. Som ett alternativ, kan utföras tjockleksmätningar ex vivo. Tryck myography skulle ge den mest noggranna mätningar eftersom tjockleken kan mätas vid varje tryckökning.
Disclosures
Författarna har ingenting att lämna.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Equipment | |||
| High-resolution ultrasound machine | Visual Sonics | Vevo2100 | |
| 13-24 MHz transducer | Visual Sonics | MS250 | Used for imaging rats |
| 22-55 MHz transducer | Visual Sonics | MS550D | Used for imaging mice |
| Imaging Station | Visual Sonics | Imagine Station 1 | |
| 1.2F Pressure catheter | Transonic | FTH-1211B-0018 | |
| SP200 pressure control unit | Transonic | FFS-095-DP01 | |
| Standard Infusion Only Harvard Pump 11 Plus syringe pump | Harvard Apparatus | 702208 | |
| Isoflurane vaporizer | VetEquip | 911103 | |
| Induction chamber | VetEquip | 941443 | |
| 100% O2 | Airgas | OX USP200 | |
| Single Stage Brass 0-50 psi General Purpose Cylinder Regulator CGA540 | Airgas | Y11215B540 | |
| Stereo Boom Stand Microscope | National Optical | 420-BMSQ | |
| Fiber optic illuminator & light pipe | Cole Palmer | EW-41500-50 | |
| Supplies | |||
| 30G x 1/2" BD PrecisionGlide Needle | BD | 305106 | For tail vein cannulation in mice |
| Polyethylene Tubing PE10 | Becton Dickinson | 427401 | For tail vein cannulation in mice |
| 27G x 1/2" Surfloe winged infusion set | Terumo | SV*27EL | For tail vein cannulation in rats |
| Signa Gel Electrode Gel | Parker | 15-25 | Use for ECG recording |
| Aquasonic Clear Ultrasound Gel | Parker | 03-08 | Use for ultrasound |
| 1ml Sub-Q Syringes, 26G x 5/8" | BD | 309597 | |
| Nair | Nair | Depilatory cream | |
| Histoacryl | TissueSeal | TS1050071FP | Tissue glue |
| Braided Silk Suture 6-0 | Teleflex | 104-S | |
| Dumostar P55 fine forceps | Roboz | RS-4984 | |
| Microscissors | WPI | 501839 | |
| Fine scissors | FST | 14060-11 | |
| Medium forceps | Ted Pella | 5665 | |
| Hemostatic forceps | Roboz | RS-7131 | |
| Non-sterile cotton gauze sponge | Fisherbrand | 22-362-178 | |
| Cotton tipped applicators | Oritan | 803-WC | |
| Label tape | Fisherbrand | 15-901-20 | |
| Drugs | |||
| Sodium chloride | Sigma Aldrich | S7653 | |
| R-Phenylephrine hydrochloride | Sigma Aldrich | P6126 | |
| Sodium nitroprusside dihydrate | Sigma Aldrich | 71778 | |
| Software | |||
| Prism | GraphPad | ||
| Excel | Microsoft |
References
- Mitchell, G. F., et al. Changes in arterial stiffness and wave reflection with advancing age in healthy men and women - The Framingham Heart Study. Hypertension. 43, 1239-1245 (2004).
- Mahmud, A., Feely, J. Effect of smoking on arterial stiffness and pulse pressure amplification. Hypertension. 41, 183-187 (2003).
- Lehmann, E. D., Gosling, R. G., Sonksen, P. H.
- Wang, Y. -X., et al. Reduction of cardiac functional reserve and elevation of aortic stiffness in hyperlipidemic Yucatan minipigs with systemic and coronary atherosclerosis. Vasc. Pharmacol. 39, 69-76 (2002).
- Ben-Shlomo, Y., et al. Aortic Pulse Wave Velocity Improves Cardiovascular Event Prediction: An Individual Participant Meta-Analysis of Prospective Data From 17,635 Subjects. J. Am. Coll. Cardiol. 63, 636-646 (2014).
- Mitchell, G. F., et al. Arterial stiffness and cardiovascular events: the Framingham Heart Study. Circulation. 121, 505-511 (2010).
- Mattace-Raso, F. U., et al. Arterial stiffness and risk of coronary heart disease and stroke: the Rotterdam Study. Circulation. 113, 657-663 (2006).
- Laurent, S., et al. Aortic stiffness is an independent predictor of all-cause and cardiovascular mortality in hypertensive patients. Hypertension. 37, 1236-1241 (2001).
- Fung, Y. C. Biomechanics: Mechanical Properties of Living Tissues. , 2nd edn, Springer. New York, NY. (1993).
- Shadwick, R. E.
- Gasser, T. C., Ogden, R. W., Holzapfel, G. A. Hyperelastic modelling of arterial layers with distributed collagen fibre orientations. Journal of The Royal Society Interface. 3, 15-35 (2006).
- Zieman, S. J., Melenovsky, V., Kass, D. A. Mechanisms, Pathophysiology, and Therapy of Arterial Stiffness. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 25, 932-943 (2005).
- Jung, S. M., et al. Increased tissue transglutaminase activity contributes to central vascular stiffness in eNOS knockout mice. Am. J. Physiol.-Heart Circul. Physiol. 305, 803-810 (2013).
- Santhanam, L., et al. Decreased S-Nitrosylation of Tissue Transglutaminase Contributes to Age-Related Increases in Vascular Stiffness. Circ. Res. 107, 117-243 (2010).
- Fitch, R. M., Vergona, R., Sullivan, M. E., Wang, Y. X. Nitric oxide synthase inhibition increases aortic stiffness measured by pulse wave velocity in rats. Cardiovasc. Res. 51, 351-358 (2001).
- Bergel, D. H. The static elastic properties of the arterial wall. The Journal of Physiology. 156, 445-457 (1961).
- Leloup, A. J., et al. Applanation Tonometry in Mice: A Novel Noninvasive Technique to Assess Pulse Wave Velocity and Arterial Stiffness. Hypertension. 21, 21 (2014).
- Morrison, T. M., Choi, G., Zarins, C. K., Taylor, C. A. Circumferential and longitudinal cyclic strain of the human thoracic aorta: age-related changes. J Vasc Surg. 49, 1029-1036 (2009).
- Butlin, M., Hammond, A., Lindesay, G., Viegas, K., Avolio, A. P. In vitro and in vivo use of vasoactive agents in characterising aortic stiffness in rats: testing the assumptions. Hypertens. 30, 42 (2012).
