Methodenartikel

Meten Oplopend stijfheid van de aorta In Vivo In Muizen met behulp van echografie

17.4K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/52200

⸱

2 december 2014

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Biomedical Engineering, Johns Hopkins University, 2Department of Anesthesiology and Critical Care Medicine, Johns Hopkins University, 3Department of Medicine (Cardiology), Johns Hopkins University, 4The Australian School of Advanced Medicine, Macquarie University

In dit artikel

Samenvatting

We beschrijven een techniek voor het meten van de aortica-stijfheid uit zijn druk-diameter relatie in vivo bij muizen. De diameter van de aorta wordt geregistreerd door middel van echografie en de aortadruk wordt invasief gemeten met een solid-state drukkatheter. De bloeddruk wordt incrementeel gewijzigd en de resulterende diameter wordt gemeten.

Samenvatting

We presenteren een protocol voor het meten van in vivo stijfheid van de aorta bij muizen met behulp van hoge-resolutie echografie. Aorta diameter wordt gemeten door middel van ultrageluid en aorta bloeddruk invasief gemeten met een solid-state druk katheter. De bloeddruk wordt verhoogd vervolgens stapsgewijs verlaagd door intraveneuze infusie van vasoactieve geneesmiddelen fenylefrine en natrium nitroprusside. Aorta diameter wordt gemeten voor elke drukstap de relatie druk-doorsnede van de aorta ascendens te karakteriseren. Stijfheid indices afhangen van de druk diameter kan worden berekend uit de verzamelde gegevens. Berekening van de arteriële compliantie wordt beschreven in dit protocol.

Deze techniek kan worden gebruikt om onderliggende mechanismen toegenomen stijfheid van de aorta geassocieerd met cardiovasculaire ziekte en veroudering onderzoeken. De techniek levert een fysiologisch relevante maatregel van stijfheid in vergelijking met ex vivo benadert omdat physiological invloeden op stijfheid van de aorta worden opgenomen in de meting. De belangrijkste beperking van deze techniek is de meetfout ingevoerd uit de beweging van de aorta tijdens de hartcyclus. Deze beweging kan worden gecompenseerd door het aanpassen van de locatie van de probe met de aorta beweging en om meerdere metingen van de aorta relatie druk-doorsnede en uitbreiding van de experimentele groepsgrootte.

Inleiding

Verhoogde stijfheid van de aorta is een kenmerk van cardiovasculaire ziekte. Aging 1, roken 2, diabetes 3, 4 hyperlipidemie en andere risicofactoren op hart- en vaatziekten is aangetoond aorta stijfheid verhogen. Epidemiologische studies hebben verder aangetoond stijfheid van de aorta als een krachtige onafhankelijke voorspeller van het optreden van coronaire hartziekten en beroerte, alsmede het optreden van cardiovasculaire gebeurtenissen en mortaliteit 5-8. Vanwege de klinische en de volksgezondheid van de toegenomen stijfheid van de aorta, wordt het huidige onderzoek richt zich op het begrijpen van de mechanismen die ten grondslag liggen aan de ontwikkeling en progressie van vasculaire stijfheid. Grote belangstelling bestaat daarom in het ontwikkelen van nauwkeurige metingen van vasculaire stijfheid in experimentele modellen van hart- en vaatziekten.

Stijfheid van een materiaal kan worden gekenmerkt door de spanning-rek relatie en gekwantificeerd als elastische modUlus. Een lineair elastisch materiaal vervormt omkeerbaar en de spanning stijgt in verhouding tot stam. De aorta en de grote slagaders lineaire elastische organen: trekkracht, is de stijfheid van de slagader niet constant, maar neemt toe met de graad van uitzetting. Deze niet-lineariteit in de mechanische eigenschappen van grote slagaders vanwege de verschillende stijfheid eigenschappen van de dragende elementen, namelijk elastine en collageen, die de vaatwand vormen. Elastine is zeer uitbreidbare met een elasticiteitsmodulus van 0,6 MPa. In vergelijking, collageen is zeer stijf met elastische modulus van 1 GPa 9. De initiële stijfheid vertoond door de aorta bij lagere rekwaarden wordt toegeschreven aan elastine De hoge stijfheid vertoonden hoge rekwaarden is door collageen. Belasting wordt uit elastine collageen als het schip uitzet en deze regio van lading overdracht is waar het vasculaire stelsel. Daarom, bij fysiologische druk, arteriële stijfheidafhankelijk van de bijdrage van zowel elastine en collageen 10.

De verdeling en oriëntatie van elastine en collageen verschillen per laag in de slagaderwand. In de media, de elastine, collageen en gladde spiercellen zijn gebundeld in strakke helices die gelaagd zijn concentrisch. Deze opstelling maakt de slagader hoge belastingen weerstaan ​​omtreksrichting. De adventitia overwegend collageen met weinig elastine en collageenvezels zijn georganiseerd in een net-achtige manier. Deze collageenvezels zijn golvend in een onbeklemtoonde staat en rechtzetten als belasting toeneemt. Stijfheid toeneemt naarmate de collageenvezels recht te trekken, waardoor de slagader voorkomen van overstrekken en scheuren. Wegens de structurele organisatie en wisselende oriëntatie van de collageenvezels, slagaders zijn anisotroop: de stijfheid tentoongesteld afhankelijk van wanneer het schip in de lengte of de omtrek 11 wordt uitgerekt In vivo stijfheid.s is derhalve een samenstelling van langs- en omtreksrichting stijfheid van de aorta's.

Arteriële stijfheid wordt meestal gekwantificeerd in vivo als compliance of polsgolfsnelheid (PWV). Arteriële compliantie wordt gedefinieerd als C = AD / AP waarin AD is diameterverandering en AP de overeenkomstige verandering in druk. Lagere waarden op de naleving duiden stijvere vaten. Compliance wordt berekend uit de druk-dimensie verhouding van de slagader en derhalve een directe maat van stijfheid. Stijfheid wordt verspreid niet gelijkmatig in het vaatstelsel 12, moet de naleving worden gemeten op hetzelfde / vergelijkbare locatie in elk onderwerp om zinvolle vergelijkingen tussen experimentele groepen te maken.

Het verschil tussen compliance en elasticiteitsmodulus dat elasticiteitsmodulus genormaliseerd op de afmetingen van het materiaal. Compliance weerspiegelt daarom structurele stijfheid, terwijl elasticiteitsmodulus reflects materiaal stijfheid. Bij het ouder worden, arteriële wanddikte toeneemt en elastine / collageen verhouding afneemt, zodat de structurele stijfheid en materiaal stijfheid groter.

Vergeleken met naleving PWV is een indirecte maat van arteriële stijfheid. PWV is de snelheid waarmee de druk puls langs een lengte van slagader en wordt beïnvloed door de eigenschappen van de vaatwand. De Moens-Korteweg vergelijking wordt gebruikt om de relatie tussen PWV en elastische modulus model: PWV 2 = E h / (2 ρ r) waarin E incrementeel elasticiteitsmodulus, h wanddikte, ρ is bloedviscositeit en r radius verblijf . Een hogere PWV waarde stelt daarom voor een stijvere vat.

Compliance en elastische modulus kan experimenteel ex vivo worden gemeten op een weggesneden segment van het schip. Om de naleving te bepalen, wordt het segment vat gemonteerd op een druk myograaf 13,14. Druk in het vat wordt verhoogd stapsgewijze en the resulterende verandering in diameter wordt gevolgd met behulp van video-microscopie. Compliance wordt bepaald uit de gegevens druk diameter. Incrementele elastische modulus kan worden gemeten door trekproeven. In deze experimenten wordt het schip uit elkaar getrokken stapsgewijze en kracht-verplaatsing gegevens worden verzameld tot het vaartuig de ring breekt. Stress en spanning waarden kunnen worden berekend en uitgezet om incrementele elastische modulus te bepalen. Deze ex vivo benaderingen kunnen worden gebruikt om wijzigingen in de passieve eigenschappen die stijfheid beïnvloeden evalueren.

In vivo, naast inhoud wand, wordt vasculaire stijfheid dynamisch beïnvloed door tonus en bloeddruk 13,15,16. PWV is de meest gebruikte methode voor het meten van in vivo aorta stijfheid in experimentele modellen. PWV kan niet-invasief worden bepaald met behulp van Doppler-echografie of applanatie tonometrie 17. Drukpuls wordt gemeten bij twee afzonderlijke plaatsen en de benodigde tijd voorde pols om de afstand te doorkruisen is het polsgolfsnelheid. Omdat PWV wordt gemeten over een lengte van aorta, is een gemiddelde waarde van stijfheid. Grote slagaders zijn niet-lineaire elastische, dus stijfheid en dus PWV zal variëren met de arteriële druk. Een hogere PWV waarde kan dus het gevolg zijn van verhoogde stijfheid of verhoogde druk. PWV waarden derhalve moet worden genormaliseerd om de bloeddruk tot conclusies over de stijfheid van het schip af te leiden. Meetmethoden dat de invloed van de bloeddruk met de passieve eigenschappen van de vaatwand en de effecten van vasoactieve mediatoren die veranderen toon zou een fysiologisch relevante index van arteriële stijfheid verkregen nemen. Deze benadering wordt uitgevoerd door het meten PWV invasief gebruik van een katheter met twee drukopnemers gescheiden op een vaste afstand 13. Deze dubbele druk katheter wordt ingebracht in de aorta en vasoactieve geneesmiddelen zoals fenylefrine of natrium nitroprusside, intraveneus toegediend viaeen veneuze katheter te verhogen en een lagere bloeddruk.

Dit protocol beschrijft een werkwijze aorta stijfheid in vivo bepalen van de druk-afmeting verhouding in een muismodel. Deze aanpak biedt een aantal voordelen boven de invasieve PWV meting. Stijfheid indices, zoals naleving kan worden berekend uit de druk-afmetinggegevens van deze procedure verzameld. Bovendien laat deze techniek voor het meten van de lokale stijfheid van de aorta omdat stijfheid wordt gemeten vanaf één locatie. Deze benadering is bijzonder nuttig bij het meten opgaande aorta stijfheid korte lengte van deze regio maakt PWV meting moeilijk te verkrijgen. Onderzoek belangstelling bestaat specifiek in opgaande aorta omdat de mechanische eigenschappen beïnvloeden de perfusie van de coronaire circulatie en de cardiale respons op vasculaire dysfunctie.

De relatie druk-diameter van de aorta in vivo meten , wordt de aorta ascendens gevisualiseerd en de diameter wordt gemeten door echografie. Aorta bloeddruk invasief gemeten met een druk katheter. De bloeddruk wordt stapsgewijs veranderd door intraveneuze infusie van vasoactieve middelen. Fenylefrine de bloedvaten en wordt gebruikt om aortadruk verhogen. Natrium nitroprusside verwijdt bloedvaten en wordt gebruikt om aortadruk verlagen. Systolische en diastolische aorta diameter en bijbehorende aorta druk wordt gemeten voor elke druk increment. Naleving kan worden berekend op basis van de gegevens druk-diameter verzameld.

Protocol

Dit protocol is goedgekeurd door de Institutional Animal Care en gebruik Comite aan de Johns Hopkins University.

1. Voorbereiding van de oplossing, de materialen, en Animal

  1. Bereid een 300 ug / ml oplossing van fenylefrine (PE) en 300 ug / ml natrium- nitroprusside (SNP) in 0,9% zoutoplossing. Bereid een aparte heparine-zoutoplossing door het mengen van 1 ml van 1,000 U / ml heparine in 10 ml 0,9% zoutoplossing.
    OPMERKING: middelen moet bij kamertemperatuur vóór gebruik.
  2. Maak de katheter voor intraveneuze infusie van het geneesmiddel uit twee 30 G x ½ "injectienaalden en PE 10 polyethyleen buis. Om de katheter te maken, steek een naald in het ene uiteinde van de slang. Verwijder de naald gedeelte van de andere injectienaald en breng het stompe uiteinde in het andere uiteinde van de slang. Bevestig de katheter een 1 ml spuit en vul de catheter met heparine-zoutoplossing.
  3. Plaats de muis in de anesthesie inductie kamer containing 2-2,5% isofluraan in 100% zuurstof. Laat de muis in de inductie kamer totdat deze reageert op externe prikkels.
  4. Verwijder de muis uit de inductie kamer en plaats het op de verwarmde elektrocardiogram (ECG) pad. Handhaaf het dier op 2% isofluraan.
  5. Breng dierenarts zalf of zoutoplossing ogen van het dier tot droog tijdens de procedure te voorkomen.

2. Het inbrengen van katheter in Tail Vein

  1. Aangezien de staart aderen zijdelings aan weerszijden van de staart, plaats het dier op de zijkant voor betere toegang. Zet de muis op het ECG pad met tape. Zorg ervoor dat het dier wordt warm gehouden om vaatverwijding van de staart aderen te bevorderen.
  2. Met behulp van een stuk van flexibele slangen als een tourniquet, bind de tourniquet rond de basis van de staart. Bind de tourniquet strak genoeg om de aderen instorten, maar niet genoeg om af te snijden van de arteriële circulatie. Na 2-3 min, dient de ader uitpuilen en beter zichtbaar.
  3. Trek de staart strak. Buig de staart schuin met één hand houdt de naald parallel aan de staart van de andere. Pierce de naald wanneer de staart wordt gebogen door de huid in de ader. Bloed terug te duwen in de katheter wanneer de naald in de ader is geplaatst.
  4. Breng één druppel weefsellijm waar de naald wordt ingebracht om de katheter te verzekeren. Verwijder de tourniquet en bevestig doorgankelijkheid door het injecteren van een zoutoplossing met weinig weerstand.

3. Het inbrengen van Bloeddruk katheter door Femorale Artery

  1. Plaats de druk katheter in een 30 ml injectiespuit gevuld met gedestilleerd water en sluit de catheter de druk regeleenheid. Week de katheter in het water, aangesloten, voor 30-45 min tijdens de set-up en chirurgische ingrepen.
  2. Plaats het dier in rugligging en tape zijn poten op de ECG-pad. Toepassing ontharingscrème op de borst en ruimte boven de femorale slagader.
    1. Wacht 3-5 minuten en verwijder crème en haar. Thoroughly verwijder haar van de borst te artefacten te voorkomen tijdens de echo. Veeg zowel de borst en achterste ledematen regio's met een vochtig pad om overtollig ontharingscrème te verwijderen.
  3. Met behulp van fijne schaar, een insnijding in de huid boven de plaats van de femorale slagader. Prepareer door het onderhuidse vetweefsel de femorale slagader onthullen. De femorale slagader wordt gedeeltelijk door de buik. Gebruik arterieklem om de buik bewegen afstand. Houd de weefsels vochtig door te bedekken met vochtig gaasje of als alternatief druipt zout overheen periodiek weefsels niet uitdroogt.
  4. Met behulp van fijne tang, scheiden de zenuw uit de buurt van de slagader-ader bundel. Voorzichtig doorboren via de schede rond de slagader-ader bundel om de slagader te scheiden van de ader. Ga een hechtdraad rondom de arterie aan het proximale uiteinde en plaats twee hechtingen aan het distale einde.
  5. Stevig knoop de meest distale hechtdraad tot distale bloedstroom te stoppen. Gebruik arterieklem aan de p trekkenroximal hechtdraad om tijdelijk te stoppen met de bloedstroom in de femorale slagader. Gebruik microscissors om een ​​kleine incisie in de femorale slagader. Maak de incisie in de buurt van de distale knoop.
  6. Kalibreer het data acquisitie software om de katheter via de kalibratie-instellingen van de druk regeleenheid. Schakel de drukregeleenheid terug naar het lezen van de transducer en de balans van de druk katheter, zodat de katheter uitgangen 0 mm Hg in het water spuit.
  7. Breng de katheter in de femorale slagader. Open de incisie met fijne tang met één hand en een katheter kop in de slagader met de andere hand.
    1. Knoop de middelste hechtdraad rondom de katheter draad de katheter in de slagader te verzekeren. Ontspannen de proximale hechtdraad en vooruit vooraf de katheter in de abdominale aorta. Knoop de proximale hechtdraad om de katheter verder te beveiligen en om het bloeden te voorkomen.
  8. Verplaats de ECG pad zorgvuldig met de muis, druk katheter en zoutoplossing syringe de echografie fase. Sluit de bloeddruk catheter de druk regeleenheid. Plaats de zoutoplossing spuit in de injectiepomp. Laat het dier en de katheter te equilibreren gedurende 20 min.

4. Het meten van Aorta Diameter over een bereik van bloeddruk

  1. Verminder isofluraan tot 1,5%. Visualiseer de aorta ascendens lengterichting op B-modus met behulp van een lange as uitzicht. Monteer de transducer op het railsysteem zodat dezelfde weergave wordt gehandhaafd gedurende de duur van het experiment.
  2. Op de echo mainframe, plaatst u de M-modus cursor over het gedeelte van de aorta te worden gevolgd. Volg de aorta diameter verandering over de hartcyclus met M-modus.
  3. Wijzig de zoutoplossing in de spuit met de PE-oplossing en plaats de injectiespuit in de injectiepomp.
    1. Opname M-modus bij aanvang aortadruk. Begin infusie met 360 ug / kg / min en trekken gedurende 1 min gedurende aorta druk om stationair. Voor een 25 g muis, hiervoorse gelijk aan 30 ui / min.
    2. Noteer de M-stand, dan is het infuus te stoppen, en wacht 2 min voor de bloeddruk om terug te keren naar de uitgangswaarde.
  4. Lagere infusiesnelheid tot 240 ug / kg / min. Voor een 25 g muis, deze dosis gelijk aan 20 pl / min. Infuus starten, trekken gedurende 1 min voor de bloeddruk naar een plateau, en opnemen M-modus. Stop de infusie, en wacht 2 min voor de bloeddruk om terug te keren naar de uitgangswaarde.
  5. Herhaal stap 4.4 120 ug / kg / min PE (10 pl / min bij 25 g muis).
  6. Vervang PE met een zoutoplossing en trekken de zoutoplossing tegen de koers die voor de 360 ​​ug / kg / min infusie (30 pl / min voor een 25 g muis). Trekken gedurende 2-3 minuten, tot nader infusie produceert niet een verhoging van de druk in de aorta en de druk is terug te keren naar de uitgangswaarde. Wacht 5 minuten voor de bloeddruk te stabiliseren op baseline.
  7. Vervang zoutoplossing met SNP.
    1. Opname M-modus bij aanvang aortadruk. Begin infusie met 240 ug / kg / min (20 ul / min gedurende 25 g muis)en trekken gedurende 1 min. Wanneer aortadruk een plateau bereikt, nemen de M-mode. Stop de infusie en wacht 2 min voor de bloeddruk om terug te keren naar de uitgangswaarde.
  8. Lagere infusiesnelheid tot 120 ug / kg / min (10 ul / min gedurende 25 g muis). Infuus starten, trekken gedurende 1 min voor de bloeddruk naar een plateau, en opnemen M-modus. Stop infusie en wacht 2 min voor de bloeddruk terug te keren naar de uitgangswaarde.
  9. Herhaal stap 4.8 60 ug / kg / min SNP (5 pl / min gedurende 25 g muis).

5. Beëindiging van het Experiment

  1. Om het dier te laten inslapen, verhogen isofluraan tot 4%. Als de ademhaling is vertraagd, meestal in 1-2 min, dwars door het borstbeen met een schaar om de borstholte te openen en het hart bloot te leggen.
  2. Pak het hart met medium tang en accijnzen uit het lichaam door te snijden in de aorta ascendens met een schaar.

Resultaten

Een longitudinale beeld van de linker ventrikel en aorta ascendens wordt vastgelegd op B-modus, zoals getoond in figuur 1. Als alternatief kan een longitudinale beeld van alleen de aorta worden verkregen, zoals in figuur 2. De beweging van de aortawand tijdens de cardiale cyclus verschijnt als twee witte lijnen op de M-modus, zoals getoond in figuur 3. De aorta lumen is het gebied tussen de lijnen. Aortadruk wordt gemoduleerd door infusie van vasoactieve middelen. PE verhoogt de druk in de aorta, zoals getoond in figuur 4A en SNP verlaagt druk, zie figuur 4B. M-mode wordt geregistreerd wanneer de bloeddruk plateaus, 1 min na de start van de infusie. Aortadruk wordt stapsgewijs veranderd door het veranderen van de dosis van het toegediende geneesmiddel, zie figuur 5. Dosis van het geneesmiddel wordt geregeld door de infusiesnelheid. Alle drug doses in mg / kg / min. Maximale en minimale diameters worden gemeten vanaf tHij M-modus, getoond in figuur 3. Deze diameters overeen met de systolische en diastolische druk aorta geregistreerd door de druk katheter.

Systolische en diastolische diameter en drukwaarden drie hartcycli worden bepaald bij aanvang en voor elke PE en SNP dosis. De standaardafwijking van drie metingen diameter bij een geneesmiddel dosis varieert van 0,01 mm tot 0,04 mm. Aorta diameter kan worden uitgezet tegen de bijbehorende aortadruk de relatie druk-doorsnede illustratie, zoals getoond in figuur 6A.

Deze waarden druk diameter worden gebruikt aorta naleving berekenen. Arteriële compliantie wordt berekend door

C = (D sys - D dia) / (P sys - P dia) (1)

waarbij D sys en D dia zijn systolische en diastolische diameters en P sys en P diazijn systolische en diastolische druk. Compliance and mean aorta druk (MAP) worden berekend bij aanvang en voor elke PE en SNP dosis. Naleving wordt uitgezet tegen MAP om de druk-afhankelijkheid van stijfheid te tonen. Vanwege de niet-lineaire elastische gedrag van de aorta, naleving afneemt met toenemende MAP, zoals getoond in figuur 6B.

figure-results-1
Figuur 1:. Longitudinale weergave van aorta op B-modus Diameter metingen vanuit longitudinaal beeld van de opgaande aorta verlaat de linker ventrikel. LV: linker ventrikel; PA: longslagader; AA: oplopend aorta. Visualisatie van de longslagader afhankelijk van de probe plaatsing. Aorta diameter distaal gemeten om de aortaklep. Frequentie van de sonde gebruikt om dit beeld vast te leggen is 40 MHz.

figure-results-2
Figuur 2:. Alternatieve gezien aorta op B-modus de aorta ascendens is meer prominent en het linker ventrikel en hartwanden zijn minder duidelijk. AA: oplopend aorta; LV: linker ventrikel. Frequentie van de sonde gebruikt om dit beeld op te nemen is 40 MHz.

figure-results-3
Figuur 3:. Aorta gevisualiseerd op M-modus Aorta diameter wordt gemeten vanaf imago van de M-stand. De beweging van de aortawand wordt weergegeven met twee golvende lijnen. De ruimte tussen de twee lijnen is de aorta lumen. Systolische en diastolische aorta diameter van drie hartcycli worden gemeten vanaf de M-mode. In dit beeld, aortadruk opgenomen door de druk katheter ECG signaal en ademhalingscyclus worden in rood, groen en geel op de M-mode. Sonde frequency gebruikt om op te nemen het beeld is 40 MHz en de overname sweep snelheid is 1200 Hz.

figure-results-4
Figuur 4:. Veranderen aorta druk incrementeel aorta druk stapsgewijs veranderd door de dosis geneesmiddel toegediend. Dosis drug wordt gemoduleerd door de infusiesnelheid. Alle doses in mg / kg / min.

figure-results-5
Figuur 5:. Modulerende aortadruk met vasoactieve geneesmiddelen aorta druk wordt verhoogd met infusie van vasoconstrictor fenylefrine (PE) en nam af bij infusie van vaatverwijdende natriumnitroprusside (SNP). Aortadruk plateaus 1 min na de start van de infusie van het geneesmiddel. M-mode van de aorta diameter wordt geregistreerd op het plateau. (A) toont de stijging aortadrukmet 360 ug / kg / min PE infusie. (B) toont de afname in druk in de aorta met 240 ug / kg / min SNP infusie. De tijd van de infusie wordt begonnen en het moment dat de M-modus is opgenomen, worden aangegeven op de sporen.   Aortadruk wordt stapsgewijs veranderd door de dosis geneesmiddel toegediend. Dosis drug wordt gemoduleerd door de infusiesnelheid. Alle doses in mg / kg / min.

figure-results-6
Figuur 6: Diameter versus druk en naleving versus gemiddelde aortadruk plaatsen aorta diameter tegen de bijbehorende aortadruk de relatie druk-diameter (A) tonen worden uitgezet.. Naleving kan worden berekend voor elke druk afneemt en uitgezet tegen de gemiddelde aorta druk (MAP) de druk afhankelijkheid van stijfheid van de aorta (B) tonen.

Discussie

Metingen diameter bij verschillende stappen druk over een breed bereik van drukwaarden nodig voor nauwkeurige karakterisering van de relatie druk-doorsnede. De bovenste en onderste limieten die druk kan farmacologisch worden geïnduceerd kunnen per experimentele groep, maar het ideale bereik is ongeveer 25 mm Hg tot 125 mm Hg diastolisch en 50 mm Hg tot 200 mm Hg systolisch. Doses van 360 ug / kg / min PE en 240 ug / kg / min SNP algemeen wekken de grenzen van het drukbereik. Echter, doses van PE verhoogd tot 480 ug / kg / min en SNP tot 360 ug / kg / min om te controleren of de grenzen zijn bereikt. Werken concentraties van PE en SNP kan worden verlaagd tot fijnere drukniveau. Aangezien de diameter zal veranderen aorta druk induceren dezelfde drukwaarden tussen dieren en experimentele groepen is niet belangrijk.

Veneuze en arteriële canule kan worden uitgevoerd op andere plaatsen met hetzelfde outcomes. Staartaderinjectie canulatie kan lastig zijn vanwege de geringe omvang van de staart ader. Bovendien is de staartader niet gemakkelijk zichtbaar in donkere muizen. De femorale ader kan worden canule als een alternatief. Deze route kan gemakkelijker omdat de femorale ader toegankelijker. Voor druk katheter inbrengen, naast de femorale slagader, kan de katheter worden ingebracht via de halsslagader. De femorale slagader voorkeur via halsslagader, echter, omdat de borstkas blijft intact voor de echografie. Dijbeenslagader canule soms moeilijker omdat de femorale slagader kleiner. Met behulp van een 1,2 F katheter inbrengen van de katheter in de proximale dij slagader onder de buikholte de canule vergemakkelijken. Het plaatsen van een paar druppels van een vaatverwijdend middel, zoals lidocaïne op de femorale arterie of via een katheter introducer kan ook helpen vergroten het vat inbrengen van de katheter vergemakkelijken. De druk katheter worden gehanteerd en gebruiktvolgens de instructies van de fabrikant.

Locatie van de katheter in de aorta hoeft niet vergelijkbaar bij dieren als de drukval in de aorta is onbelangrijk. Echter, het plaatsen van de katheter in de abdominale aorta kan beter zijn om interferentie met de echografie van de thoracale aorta minimaliseren. Sommige ultrasone mainframes kan druk real time opnemen met de M-modus spoor, waardoor aan een drukmeting voor elke diameter gemeten op de M-mode. Helaas, omdat de plaats waar de diameter wordt gemeten is niet dezelfde plaats als waar de druk wordt opgenomen, bestaat er een vertraging tussen het opgenomen in de katheter druk en de werkelijke druk in de omhooggaande aorta. Daardoor kan alleen maximale en minimale diameter metingen worden gebruikt voor gegevensanalyse.

De belangrijkste beperking van deze methode is de onzekerheid in de meting die door de aorta verschuiven en uit of het ultrasone vlak tijdens de hartcyclus. -Motion geïntroduceerd fout is gemeenschappelijk voor alle beeldvorming op basis van studies, waaronder MRI en CT. Compensatie strategieën omvatten het gebruik van anatomische kenmerken om het referentiekader te verschuiven met de beweging 18 en tijdens de verwerking van gegevens ten uitvoer worden gelegd. Als bewegingscompensatie software niet beschikbaar is, de onderzoeker is waakzaam Verschuiven van de probe de verschuiving in de locatie van de aorta bloeddruk stijgt volgen en vermindert zijn. Diameter metingen worden genomen door het midden van de aorta. Echter, het bepalen of de M-mode opnamelocatie wordt door het middelpunt kan moeilijk te beoordelen op het ultrasone beeld, vooral de aorta schakelposities. De onzekerheid die door deze beperkingen manifesteren in de mate van spreiding in de gegevens, zoals blijkt uit figuur 6. Verkrijgen van een beeld van de dwarsdoorsnede plaats langsas van de ascending aorta kan een oplossing zijn. Echter, het verkrijgen van deze visie kan soms lastig zijn en de resulterende M-modus trace kan minder duidelijk zijn. De dwarsdoorsnede omtrek van het B-mode kunnen worden gemeten in plaats van de diameter van het beeld M-mode. Echter, het bepalen wanneer de maximale en minimale omtrek is bereikt zal worden beperkt door de B-modus frame rate en kan moeilijker te beoordelen dan de M-modus.

Maken meerdere metingen van de plot druk diameter en toenemende experimentele groepsgrootte kan de nauwkeurigheid van de gegevens te verbeteren. De data druk diameter kan worden vanuit verschillende plaatsen langs de borst. Dit protocol zal eerst met de sonde geplaatst op een locatie op de borst worden uitgevoerd. De aorta zou dan worden gevisualiseerd met de probe geplaatst op een andere locatie en het protocol herhaald.

Vasoactieve middelen die worden gebruikt om de bloeddruk te moduleren kan mogelijk invloed hebben op de aorta gladde muscle toon, waardoor stijfheid zou beïnvloeden. Echter manipulatie van aortadruk veneuze terugkeer is aangetoond soortgelijke veranderingen in invasief gemeten PWV als farmacologische manipulatie ratten produceren. Deze bevindingen tonen aan dat infusie van vasoactieve geneesmiddelen werken voornamelijk op perifere weerstand slagaders en hebben geen significante invloed aorta gladde spiertonus 19.

Dit protocol kan worden uitgevoerd bij ratten met enkele kleine aanpassingen. De kist wordt voorafgaand aan het aanbrengen van ontharingscrème geschoren. Een commercieel 27 G x ½ "katheter voor toediening van het geneesmiddel. De drug doses gebruikt aortadruk moduleren 40, 80, en 120 ug / kg / min PE en 40, 80, en 120 ug / kg / min SNP.

Naast de aorta ascendens, kunnen regionale verschillen in stijfheid van de aorta worden bepaald met dit protocol. Regionale stijfheid gemeten door deze aanpak zou nauwkeuriger zijn dan door PWV als metingen are genomen van de ene locatie, in tegenstelling tot twee locaties voor PWV. Echter, gebieden langs de aorta die kan worden gemeten met deze techniek zijn beperkt tot die welke kan worden gevisualiseerd door echografie.

Elasticiteitsmodulus kan ook worden berekend uit de door deze methode verzameld als een wanddikte meting worden verkregen gegevens. Nauwkeurige in vivo meting van de muis aorta wordt beperkt door het beperkt de huidige ultrasone technologie. Toekomstige verbetering van ultrasone technologie zou kunnen maken in vivo wanddikte meting meer haalbaar. Als alternatief kan diktemetingen worden uitgevoerd ex vivo. Druk myography zou de meest nauwkeurige metingen te bieden, omdat de dikte kan worden gemeten bij elke druk increment.

Openbaarmakingen

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dankbetuigingen

Dit werk werd ondersteund door een National Heart, Lung, en Blood Institute-subsidie 1RO1-HL-105296-01 (aan D.E. Berkowitz) en een Australian Research Council-subsidie DP110101134 (aan A. Avolio).

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
Apparatuur
High-resolutie echografieapparaatVisual SonicsVevo2100
13-24 MHz transducerVisual SonicsMS250Gebruikt voor beeldvorming van ratten
22-55 MHz transducerVisual SonicsMS550DGebruikt voor beeldvorming van muizen
BeeldvormingsstationVisual SonicsImagine Station 1
1.2F DrukkatheterTransonicFTH-1211B-0018
SP200 drukbeleidsunitTransonicFFS-095-DP01
Alleen infusie Harvard Pump 11 Plus spuitpompHarvard Apparatus702208
IsofluraannevelizerVetEquip911103
InductiekamerVetEquip941443
100% O2AirgasOX USP200
Single Stage Messing 0-50 psi Algemeen Doel Cilinderregelaar CGA540AirgasY11215B540
Stereo Boom Stand MicroscoopNational Optical420-BMSQ
Vezeloptische verlichter & lichtpijpCole PalmerEW-41500-50
Benodigdheden
30G x 1/2" BD PrecisionGlide NaaldBD305106Voor canulerings van de staartader bij muizen
Polyethyleenbuis PE10Becton Dickinson427401Voor canulerings van de staartader bij muizen
27G x 1/2" Surfloe gevleugelde infuussetTerumoSV*27ELVoor canulerings van de staartader bij ratten
Signa Gel Elektroden GelParker15-25Gebruik voor ECG-opname
Aquasonic Clear Ultrasound GelParker03-08Gebruik voor echografie
1ml Sub-Q Spuiten, 26G x 5/8"BD309597
NairNairDepilatoire crème
HistoacrylTissueSealTS1050071FPWeefsellijm
Gevlochten Zijde Naald 6-0Teleflex104-S
Dumostar P55 fijne pincetRobozRS-4984
MicroschaarWPI501839
Fijne schaarFST14060-11
Medium pincetTed Pella5665
Hemostatische pincetRobozRS-7131
Niet-steriele katoengaas sponsFisherbrand22-362-178
Met katoen bedekte applicatorsOritan803-WC
LabeltapeFisherbrand15-901-20
Geneesmiddelen
NatriumchlorideSigma AldrichS7653
R-Fenylephrine hydrochlorideSigma AldrichP6126
Natriumnitroprusside dihydraatSigma Aldrich71778
Software
PrismGraphPad
ExcelMicrosoft

Referenties

  1. 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).
  2. Mahmud, A., Feely, J. Effect of smoking on arterial stiffness and pulse pressure amplification. Hypertension. 41, 183-187 (2003).
  3. Lehmann, E. D., Gosling, R. G., Sonksen, P. H. Arterial wall compliance in diabetes. Diabet Med. 9, 114-119 (1992).
  4. 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).
  5. 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).
  6. Mitchell, G. F., et al. Arterial stiffness and cardiovascular events: the Framingham Heart Study. Circulation. 121, 505-511 (2010).
  7. Mattace-Raso, F. U., et al. Arterial stiffness and risk of coronary heart disease and stroke: the Rotterdam Study. Circulation. 113, 657-663 (2006).
  8. Laurent, S., et al. Aortic stiffness is an independent predictor of all-cause and cardiovascular mortality in hypertensive patients. Hypertension. 37, 1236-1241 (2001).
  9. Fung, Y. C. Biomechanics: Mechanical Properties of Living Tissues. , 2nd edn, Springer. New York, NY. (1993).
  10. Shadwick, R. E. Mechanical design in arteries. J Exp Biol. 202, 3305-3313 (1999).
  11. 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).
  12. Zieman, S. J., Melenovsky, V., Kass, D. A. Mechanisms, Pathophysiology, and Therapy of Arterial Stiffness. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 25, 932-943 (2005).
  13. 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).
  14. Santhanam, L., et al. Decreased S-Nitrosylation of Tissue Transglutaminase Contributes to Age-Related Increases in Vascular Stiffness. Circ. Res. 107, 117-243 (2010).
  15. 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).
  16. Bergel, D. H. The static elastic properties of the arterial wall. The Journal of Physiology. 156, 445-457 (1961).
  17. 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).
  18. 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).
  19. 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).

Herprints en machtigingen

Meer artikelen verkennen

Aorta ascendensechografiedruk-diameterrelatievasoactieve geneesmiddelenbloeddrukmetingaortiale compliantiein vivo metingM-mode trackingcatheterplaatsing
Meten Oplopend stijfheid van de aorta In Vivo In Muizen met behulp van echografie
Neem contact met ons op
Aanbevelen aan de bibliotheek

Privacy

Gebruiksvoorwaarden

Beleidsoverzicht

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Alle rechten voorbehouden.