כאן אנו מציגים פרוטוקול להערכת קשיחות דופן האאורטה הפנימית (מודול אלסטי) באמצעות מיוגרפיה של פינים וגישות לחקירת התפקיד הפוטנציאלי של הסביבה הפנימית בוויסות נוקשות דופן האאורטה הפנימית.
מאמר שיטה
כאן אנו מציגים פרוטוקול להערכת קשיחות דופן האאורטה הפנימית (מודול אלסטי) באמצעות מיוגרפיה של פינים וגישות לחקירת התפקיד הפוטנציאלי של הסביבה הפנימית בוויסות נוקשות דופן האאורטה הפנימית.
הידוק האאורטה הוא גורם סיכון עצמאי למחלות לב וכלי דם ולמחלות כרוניות אחרות, כולל ירידה קוגניטיבית, תפקוד כליה, פגיעה בראייה וירידה בתפקוד הגלוקוז–אינסולין. בגוף החיים, נוקשות האאורטה מוערכת בדרך כלל באמצעות טכניקות מבוססות טונומטריה או אולטרסאונד, המדמיינות גלי עורקים או מקטעים אורכיים של עורקים, בהתאמה. עם זאת, מדידות in vivo מושפעות ממספר גורמים—כגון לחץ עורקי וקלט אוטונומי—שמגבילים את התובנה המכאנית לגבי איך ולמה נוקשות האאורטה משתנה. מודלים פרה-קליניים של עכברים, המאפשרים רכישה ישירה של רקמת האאורטה, מציעים מסגרת ניסיונית ייחודית להערכת נוקשות אאורטה ב-vivo ותכונות מכניות פנימיות של האאורטה, ללא משתנים פיזיולוגיים מבלבלים. מודלים אלה מאפשרים גם חקירה ישירה של סביבת המחזור (כלומר, איסוף מולקולות ביואקטיביות במחזור הדם) ותפקידה בוויסות נוקשות האאורטה על פני הספקטרום הפרקליני לקליני. שינויים בסביבה המחזורית הופיעו כבסיס מכני מרכזי להיקשות האאורטה במצבים רבים—כולל הזדקנות ראשונית והזדקנות מוקדמת הקשורה לסרטן ולטיפולים בסרטן—הן במחקרים פרה-קליניים והן במחקרים קליניים, וכן בתיווך השפעות ההתערבויות. מאמר זה מספק מדריך שלב אחר שלב להערכה: (1) נוקשות אאורטה פנימית (מודולוס אלסטי) במודלים פרה-קליניים של עכברים, ו-(2) תרומת הסביבה הזורקת (ומרכיביה) לקשיחות האאורטה באמצעות דגימות ביולוגיות פרה-קליניות וקליניות.
הידוק האאורטה הוא גורם סיכון עצמאי למחלות לבוכלי דם ומחלות כרוניות אחרות. הערכת נוקשות האאורטה ב-vivo עלולה להיעדר פתרון מכניסטי, בהתחשב בתהליכים הפיזיולוגיים האינטגרטיביים שמווסתים את נוקשות האאורטה ב-vivo (למשל, לחץ דם וקלט אוטונומי)2. לכן, הערכת נוקשות פנימית של האאורטה (כלומר, נוקשות דופן האאורטה/מודולוס אלסטי) מחוץ לחיים באמצעות מיוגרפיית סיכות מאפשרת הזדמנות להערכה ישירה של נוקשות האאורטה ללא תלות במשתנים פיזיולוגיים מבלבלים2. יתרה מזאת, השימוש בגישה ניסויית ex vivo מאפשר חקירת מנגנונים מולקולריים פוטנציאליים שעשויים לתווך התקשות דופן האאורטה. בניגוד לשיטות מבוססות אחרות להערכת קשיחות עורקים מחוץ לחיים (ex-vivo), כגון מיוגרפיית לחץ, בדיקות מישוריות דו-ציריות ומערכות מיוגרפיה מחזוריות/פולסטיליות, התלויות במודלים פיזיולוגיים של מערכות (למשל, לחץ תוך-לומינלי והמודינמיקה פולסטילית), מיוגרפיה של פינים מאפשרת הערכה ישירה של קשיחות דופן האאורטה באמצעות כוח איזומטרי, בסביבות מבוקריות מאוד שאינן דורשות מידול בוויבו.
הסביבה המחזורית (כלומר, אוסף מולקולות ביואקטיביות בזרם הדם), שנמצאת במגע ישיר ותדיר עם האאורטה, משתנה לעיתים קרובות בהקשחות האאורטה (למשל, הזדקנות כרונולוגית/ראשונית והזדקנות מוקדמת, כמו אצל ניצולי סרטן או מודלים של הישרדות סרטן)3,4. קבענו, באמצעות דגימות ביולוגיות פרה-קליניות (עכברים) וקליניות (אנושיות) (פלזמה וסרום), כי הסביבה המחזורית תורמת ישירות להיקושות האאורטה הן עם הראשוני4 והן בהזדקנות מוקדמת3. יתרה מזאת, הקמנו מסגרת ניסויית לקביעת התרומה הישירה של רכיבים נבחרים בתוך הסביבה המחזורית בתיווך השפעתם על התקשות האאורטה 3,5,6. כאן, אנו מתארים ומתארים את הגישות הניסיוניות שלב אחר שלב להערכת הקשיחות הפנימית של האאורטה ואת תרומת הסביבה המסתובבת (ומרכיביו) לקשיחות האאורטה באמצעות מיוגרפיית סינים, ומספקים תוצאות מייצגות (עם איורים וציטוטים).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
עכברים זכרים מסוג בר מסוג C57BL/6J צעירים (בני 4 חודשים) שימשו לאורך כל המחקר הזה. דיור ונהלים הכוללים עכברים ניסיוניים אושרו על ידי ועדת הטיפול והשימוש בבעלי חיים מוסדית של אוניברסיטת קולורדו אנשוץ (IACUC).
1. הכנת תמיסת מלח פיזיולוגית קרה (CPSS)
2. ניתוח האאורטה של העכבר (איור 1, איור 2 ואיור 3)
3. ניסויי מיוגרפיה של סיכות מאמץ-עיוות
הערה: מערכת ה-Pin Myography תשמש לביצוע בדיקות חוץ-גופיות של נוקשות האאורטה (איור 4 ואיור 5).
4. ניתוח ניסויים במיוגרפיה של פינים במאמץ-עיוות לקביעת מודולוס האלסטי של אזור הקולגן והאלסטין
5. הערכת קוטר האאורטה ועובי הדופן
6. מודולוס האלסטי האאורטלי המתווך-סביבתי בסירקולציה
הערה: כדי לקבוע האם גורמי מחזור או תרכובות ספציפיות משנים את הקשיחות האאורטה הפנימית, ניתן לדגור טבעות אאורטה חזה מעכברים נאיביים מתערבים מחוץ לחי תחת תנאי תרבית סטנדרטיים מוגדרים (37 מעלות צלזיוס, 5%CO2, 20% O2, לח) (איור 9).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
התקשות אאורטה הקשורה לגיל
עבור קשיחות מכנית פנימית, הכוח המתאים לכל מרווח מתיחה נרשם ומשמש לחישובים. בחישובים שנדונו קודם, נוצר עקומות מתח-עיוות ומחשבים את המודול האלסטי עבור אזור הקולגן ו/או אזור האלסטין של עקומות אלו, כפי שתואר לעיל והוצג במקור על ידי ג'יושיה-ריאן ואח'9. המודולוס האלסטי של האזור הדומיננטי יותר בקולגן של עקומת המאמצ-עיוות נקבע כשיפוע המשוואה הליניארית, המתאים לארבע הנקודות האחרונות של
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
השימוש במיוגרפיה של פין להערכת נוקשות פנימית באאורטה מחוץ לחי מספק הזדמנות להעריך נוקשות פנימית באאורטל ללא תלות במשתנים פיזיולוגיים פוטנציאליים מבלבלים ב-vivo , כגון לחץ דם וקלט אוטונומי2. יתרה מזאת, גישה ניסויית אקס ויבו זו מספקת הזדמנות לסנן מנגנונים מולקולריים פוטנציאליים שעלולים להוביל להבדלים בנוקשות פנימית באאורטה. כאן סיפקנו מדריך שלב אחר שלב להערכת נוקשות פנימית של האאורטה באמצעות מיוגרפיית סיכות וסיפקנו תוצאות מייצגות ממחקרים ש...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
אנו רוצים להודות לכל המתמחים והצוות במעבדת סילס באוניברסיטת קולורדו בולדר ובמעבדת קלייטון באוניברסיטת קולורדו אנשוץ, שסייעו בניסויים במיוגרפיה של סיכה לאורך השנים.
מקורות המימון היו המכון הלאומי לבריאות T32 AGAG000279 (BLN & MNK), איגוד הלב האמריקאי 26POST1556999 (MNK), והמכון הלאומי לבריאות R00 HL159241 (ZSC).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 2-methylbutane | Fisher Scientific | AA19387AP | |
| BSA | Fisher Bioreagents | BP1600 | |
| Calcium Chloride Dihydrate | Sigma-Aldrich | C7902 | |
| Cryomold | Fisher Scientific | NC9511236 | |
| D-(+)-Glucose (Dextrose) | Sigma-Aldrich | G7021 | |
| DMEM | Fisher Scientific | MT10017CV | |
| EDTA (A.C.S.) | Fisher Chemical | E478 | |
| KCl | Sigma-Aldrich | P4504 | |
| Magnesium Sulfate Heptahydrate | Sigma-Aldrich | M2773 | |
| MitoQ | Cayman Chemical | 845959-50-4 | |
| Monosodium Phosphate | Sigma-Aldrich | S5011 | |
| MOPS (Na salt) | Sigma-Aldrich | M9024 | |
| Multi Pin Myography System | Danish Myo Technology (DMT) | 620M | |
| NaCl | Fisher Chemical | S271 | |
| Penicillin-streptomycin | Fisher Scientific | 15-140-148 | |
| RAGE antibody | R&D System | AF1145 | |
| Sodium pyruvate | Sigma-Aldrich | P2256 | |
| TEMPOL | Sigma-Aldrich | 2226-96-2 | |
| Tissue-tek OCT compound | Sakura | 4583 | |
| Trimethylamine N-oxide (TMAO) | Sigma Aldrich | 317594 |
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה