Abstract
Vi præsenterer en protokol til måling in vivo aorta stivhed hos mus ved hjælp af høj opløsning ultralydsscanning. Aorta diameter måles ved hjælp af ultralyd og aorta blodtryk måles invasivt med et solid-state trykkateter. Blodtrykket hæves derefter sænkes trinvist ved intravenøs infusion af vasoaktive stoffer phenylephrin og natriumnitroprussid. Aorta diameter måles for hver tryk trin til karakterisering af tryk diameter forholdet opstigende aorta. Stivhed indeks stammer fra tryk-diameter forhold kan beregnes ud fra de indsamlede data. Beregning af arterielle compliance er beskrevet i denne protokol.
Denne teknik kan anvendes til at undersøge mekanismerne bag øget aorta stivhed forbundet med kardiovaskulær sygdom og aldring. Teknikken giver en fysiologisk relevant mål for stivhed i forhold til ex vivo metoder, fordi physiological indflydelse på aorta stivhed er indarbejdet i målingen. Den primære begrænsning ved denne teknik er målefejlen indført fra bevægelsen af aorta under hjertecyklussen. Denne bevægelse kan kompenseres ved at justere placeringen af sonden med aorta bevægelse samt at multiple målinger af aortatryk diameter forholdet og udvide forsøgsgruppen størrelse.
Introduction
Øget aorta stivhed er kendetegnende for hjertekarsygdomme. Aging 1, rygning 2 diabetes 3, hyperlipidæmi 4 og andre risikofaktorer for hjerte-kar-sygdomme har vist sig at øge aorta stivhed. Epidemiologiske undersøgelser har yderligere demonstreret aorta stivhed som en kraftig uafhængig indikator for påbegyndelsen af koronar hjertesygdom og slagtilfælde, samt forekomsten af kardiovaskulære hændelser og mortalitet 5-8. På grund af den kliniske og betydning for folkesundheden af øget aorta stivhed, er aktuel forskning fokuseret på at forstå de mekanismer, der ligger til grund for udviklingen og progressionen af vaskulær stivhed. Stor interesse eksisterer derfor i at udvikle nøjagtige mål for vaskulær stivhed i forsøgsmodeller af hjertekarsygdomme.
En materiales stivhed kan karakteriseres ved sin stress-strain relation og kvantificeret som elastisk modUlus. En lineær elastisk materiale deformerer reversibelt og dens stress stiger proportionalt med stamme. Aorta og de store arterier er lineære elastiske organer: når den strækkes, er stivheden af arterien ikke forbliver konstant, men stiger med graden af distension. Denne ulinearitet i de mekaniske egenskaber af store arterier skyldes de forskellige stivhed af de bærende elementer, nemlig elastin og collagen, der udgør karvæggen. Elastin er yderst strækbar med et elasticitetsmodul på 0,6 MPa. I sammenligning collagen er meget stiv med et elasticitetsmodul på 1 GPa 9. Den oprindelige stivhed udvist af aorta ved lavere belastningsværdier tilskrives elastin mens høj stivhed udviste ved høje belastningsværdier skyldes collagen. Load overføres fra elastin til collagen som fartøjet distends og denne region af belastning overførsel er, hvor det vaskulære system fungerer. Derfor, ved fysiologiske tryk, arteriel stivhedafhænger af bidrag fra såvel elastin og kollagen 10.
Fordelingen og orienteringen af elastin og kollagen varierer fra lag i arterievæggen. I medierne er det elastin, kollagen og glatte muskelceller samlet i tætte spiraler, der er lagdelt koncentrisk. Dette arrangement tillader arterien til at modstå høje belastninger i den rundtgående retning. Adventitia overvejende kollagen med lidt elastin og kollagen fibre er organiseret i et net-lignende måde. Disse kollagen fibre er bølget i en ubelastet tilstand og ordne som belastningen stiger. Stivhed stiger som kollagenfibrene ordne og derved forhindre arterien fra overstretching og brud. På grund af den organisatoriske struktur og varierende orientering af kollagen fibre, arterier er anisotropisk: stivheden udstillet afhænger af, om fartøjet er strakt langs eller periferisk 11 In vivo stivhed.s er derfor sammensat af aorta langsgående og rundtgående stivhed.
Arteriel stivhed er generelt kvantificeres in vivo som overholdelse eller puls bølge hastighed (PWV). Arterielle compliance er defineret som C = AD / AP hvor AD er ændring i diameter og AP er den tilsvarende ændring i trykket. Lavere værdier for overholdelse indikerer stivere fartøjer. Overholdelse beregnes ud fra tryk-dimension forholdet af arterien og er derfor en direkte måling af stivhed. Som stivhed udbredes ikke ensartet i karrene 12, skal måles overensstemmelse med samme / lignende placering i hvert emne at gøre meningsfulde sammenligninger mellem forsøgsgrupper.
Forskellen mellem overholdelse og elasticitetsmodul er, at elasticitetsmodulet er normaliseret til materialets dimensioner. Overholdelse afspejler derfor konstruktionens stivhed, mens elasticitetsmodul reflects materiale stivhed. Med aldring, arteriel væg tykkelse stiger og elastin / kollagen-forholdet falder, så både konstruktionens stivhed og materiale stivhed er større.
I forhold til overholdelse, PWV er et indirekte mål for arteriel stivhed. PWV er den hastighed, ved hvilken en trykimpuls bevæger sig langs en længde af arterie og påvirkes af egenskaberne af karvæggen. Den Moens-Korteweg ligning bruges til at modellere sammenhængen mellem PWV og elasticitetsmodul: PWV 2 = Eh / (2 ρ R) hvor E er trinvis elasticitetsmodul, h er vægtykkelse, ρ er blodets viskositet, og r er fartøj radius . En højere PWV værdi foreslår derfor en stivere fartøj.
Kan måles eksperimentelt ex vivo Overholdelse og elasticitetsmodul på en udskåret segment af skib. For at bestemme overensstemmelse, er fartøjet segment monteret på et tryk myograf 13,14. Tryk i beholderen øges trinvis og the resulterende ændring i diameter er sporet ved hjælp af video mikroskopi. Overholdelse bestemmes ud fra data for pres diameter. Incremental elasticitetsmodul kan måles ved trækprøvning. I disse eksperimenter fartøjet trukket fra hinanden trinvis og kraft-forskydning indsamles indtil fartøjet ring pauser. Stress og belastning værdier kan beregnes og plottes at bestemme trinvis elasticitetsmodul. Disse ex vivo metoder kan anvendes til at vurdere ændringer i de passive egenskaber, der påvirker stivhed.
In vivo, ud over væg indhold er vaskulær stivhed påvirkes dynamisk af glat muskel-tonus og blodtryk 13,15,16. PWV er den mest udbredte metode til måling in vivo aorta stivhed i eksperimentelle modeller. PWV kan bestemmes ikke-invasivt ved hjælp af Doppler ultralyd eller applanation tonometri 17. Trykimpuls måles på to forskellige steder, og den tid, der kræves forpulsen at gennemløbe afstanden er Pulsbølgehastigheden. Fordi PWV måles over en længde af aorta, er det en gennemsnitlig værdi af stivhed. Store arterier er lineær elastisk, så stivhed og derfor PWV vil variere med arterietryk. En højere PWV værdi kunne derfor opstå øget stivhed eller forhøjet tryk. PWV værdier må derfor normaliseret til blodtrykket til at udlede konklusioner om fartøjets stivhed. Målemetoder der inkorporerer indflydelse af blodtryk med de passive egenskaber af karvæggen og virkningerne af vasoaktive mediatorer, der ændrer tone ville give en fysiologisk relevant indeks for arteriel stivhed. Denne fremgangsmåde gennemføres ved måling af PWV invasivt ved hjælp af et kateter med to trykfølere adskilt i en fast afstand 13. Denne dobbelte tryk kateter er indsat i aorta og vasoaktive lægemidler, såsom phenylephrin eller natriumnitroprussid, infunderes intravenøst gennemet venekateter at hæve og sænke arterietryk.
Denne protokol beskriver en fremgangsmåde til at bestemme aorta stivhed in vivo fra dens tryk-dimension forhold i en musemodel. Denne fremgangsmåde har flere fordele i forhold invasive PWV måling. Stivhed indeks, såsom overholdelse, kan beregnes ud fra de data, tryk-dimension indsamlet af denne procedure. Desuden denne teknik giver mulighed for måling af lokal aorta stivhed, fordi stivhed måles fra et enkelt sted. Denne fremgangsmåde er særlig anvendelig til at måle opstigende aorta stivhed som den korte længde af denne region gør en PWV måling vanskelig at opnå. Forskning interesse findes specifikt i aorta ascendens fordi dens mekaniske egenskaber påvirke perfusion af koronar cirkulation og hjertets reaktion på vaskulær dysfunktion.
Til måling af tryk-diameter forhold af aorta in vivo
Protocol
Denne protokol er blevet godkendt af Institutional Animal Care og brug Udvalg på Johns Hopkins University.
1. Fremstilling af løsninger, materialer og Animal
- Der fremstilles en opløsning af phenylephrin (PE) og opløsning 300 ug / ml af natriumnitroprussid (SNP) i 0,9% saltvand 300 ug / ml. Forbered en separat heparin-saltopløsning ved at blande 1 ml 1000 U / ml heparin i 10 ml 0,9% saltvand.
BEMÆRK: Narkotika bør have stuetemperatur før brug. - Gør kateteret til intravenøs infusion lægemiddel fra to 30 G x ½ "kanyler og PE 10 polyethylen slange. For at gøre kateteret, indsætte en nål i den ene ende af slangen. Fjern kanylen del af den anden kanyle og indsætte den stumpe ende ind i den anden ende af røret. Fastgør kateteret til en 1 ml sprøjte og fylde katetret med heparin-saltopløsning.
- Placer musen i anæstesi induktion kammer containing 2-2,5% isofluran i 100% ilt. Lad musen i induktion kammeret, indtil det ikke reagerer på eksterne stimuli.
- Fjern musen fra induktion kammeret og placere den på den opvarmede elektrokardiogram (EKG) pad. Oprethold dyret på 2% isofluran.
- Anvend dyrlæge salve eller saltvandsopløsning til dyrets øjne at forhindre tørhed under proceduren.
2. Indsættelse af kateteret i halevenen
- Da halevenerne er placeret lateralt på begge sider af halen, placere dyret på sin side for bedre adgang. Fastgør musen på EKG pad med tape. Sørg for, at dyret holdes varm til at fremme vasodilation af halevenerne.
- Med et stykke silastic-rør som en årepresse, binde årepresse omkring haleroden. Bind årepresse stramt nok til at kollapse venerne, men ikke nok til at afskære den arterielle cirkulation. Efter 2-3 min, bør venen bule ud og bliver mere synlig.
- Træk forsigtigt halen stram. Bøj halen i en vinkel med den ene hånd og holde nålen parallelt med hale med den anden. Pierce nålen hvor halen er bøjet gennem huden ind i venen. Blood vil skubbe tilbage ind i kateteret, hvis nål indsættes i venen.
- Anbring en dråbe vævslim, hvor nålen er indsat for at sikre kateteret. Fjern tourniquet og bekræft åbenhed ved at indsprøjte saltvand med lidt modstand.
3. Indsættelse af blodtryk kateteret gennem lårarterien
- Placer trykkateter i en 30 ml sprøjte fyldt med destilleret vand og forbinde kateteret til trykket styreenheden. Soak kateteret i vand, tilsluttet, for 30-45 min under opsætning og kirurgi procedurer.
- Placer dyret liggende og tape sine poter på EKG pad. Påfør hårfjerningsmiddel på brystet og området over den femorale arterie.
- Vent 3-5 min og fjerne fløde og hår. Thoroughly fjerne hår fra brystet for at forhindre artefakter under ultralyd. Tør både brystet og bagben regioner med fugtet pude for at fjerne overskydende hårfjerningsmiddel.
- Med fin saks, lave et snit i huden over placeringen af den femorale arterie. Skær gennem det subkutane fedtvæv at afsløre den femorale arterie. Den femorale arterie er delvist dækket af maven. Brug hemostats at flytte maven væk. Hold væv fugtig ved at dække den med fugtig gaze eller alternativt dryp saltvand over det jævne mellemrum for at forhindre væv tørrer ud.
- Ved hjælp af fine tænger, adskille nerve væk fra arterie-vene bundle. Gennembore forsigtigt gennem kappen omkring arterie-vene bundt at adskille arterie fra venen. Pass en sutur omkring arterien ved den proximale ende og placere to suturer ved den distale ende.
- Sikker knude mest distale sutur at stoppe distal blodgennemstrømning. Brug hemostats at trække proximal sutur for midlertidigt at stoppe blodgennemstrømningen i den femorale arterie. Brug microscissors at lave et lille snit i den femorale arterie. Gør indsnit nær den distale knude.
- Kalibrer datafangst software til kateteret ved hjælp kalibreringsindstillingerne på tryk kontrolenheden. Skift trykket styreenhed tilbage til at læse transduceren og afbalancere trykkateter så at kateteret udgange 0 mm Hg i vandet fyldt injektionssprøjte.
- Sæt kateter i den femorale arterie. Åbn indsnit med fine tænger med den ene hånd og indsætte kateteret hoved ind i arterien med den anden hånd.
- Bind den midterste sutur omkring kateteret tråd for at fastgøre kateteret i arterien. Slap den proximale sutur og fremføre kateteret ind i det abdominale aorta. Bind den proximale sutur for yderligere at sikre kateteret og for at forhindre blødning.
- Flyt forsigtigt EKG puden med mus, trykkateter og saltvand syringe til ultralydsscanning fase. Tilslut blodtryk kateter til trykket styreenheden. Placer saltvand sprøjten i sprøjtepumpen. Lad dyret og kateteret at ækvilibrere i 20 min.
4. Måling Aorta Diameter over et område af blodtryk
- Reducer isofluran til 1,5%. Visualisere opstigende aorta i længderetningen på B-mode under anvendelse af en lang akse visning. Monter transduceren på skinnen, således at den samme visning opretholdes under hele forsøget.
- På ultralyd mainframe placere M-mode markøren over den del af aorta, der skal spores. Spor aorta ændring diameter over hjertets cyklus ved hjælp af M-mode.
- Skift saltvand i sprøjten til PE opløsning og placere sprøjten i sprøjtepumpen.
- Record M-mode ved baseline aortatryk. Begynd infusion ved 360 ug / kg / min og trække i 1 min for aortatryk at nå et plateau. For en 25 g mus, dette gørSE svarer til 30 pl / min.
- Optag M-mode, så stop infusionen, og vent 2 min for blodtrykket at vende tilbage til baseline.
- Lavere infusionshastighed til 240 ug / kg / min. For en 25 g mus, denne dosis svarer til 20 pl / min. Start infusion, indgyde i 1 min for blodtrykket til plateau, og optage M-mode. Stop infusionen, og vent 2 min for blodtrykket at vende tilbage til baseline.
- Gentag trin 4.4 til 120 ug / kg / min PE (10 pl / min for en 25 g mus).
- Udskift PE med saltvand og indgyde den saltvand til den sats, der anvendes til 360 ug / kg / min infusion (30 pl / min for en 25 g mus). Trække i 2-3 min, indtil videre infusion ikke medføre en stigning i aorta tryk og trykket tilbage til baseline. Vent 5 min for blodtrykket at stabilisere ved baseline.
- Udskift saltvand med SNP.
- Record M-mode ved baseline aortatryk. Begynd infusion ved 240 ug / kg / min (20 pl / min for 25 g mus)og trække i 1 min. Når aorta trykket når et plateau, optage M-mode. Stop infusion og vente 2 min for blodtrykket at vende tilbage til baseline.
- Lavere infusionshastighed til 120 ug / kg / min (10 pl / min for 25 g mus). Start infusion, indgyde i 1 min for blodtrykket til plateau, og optage M-mode. Stop infusion og vente 2 min for blodtrykket at vende tilbage til baseline.
- Gentag trin 4.8 til 60 ug / kg / min SNP (5 pl / min for 25 g mus).
5. Afslutning af Experiment
- Aflive dyret, øge isofluran til 4%. Når vejrtrækning er aftaget, sædvanligvis i 1-2 min, skære gennem brystbenet med en saks for at åbne brysthulen og udsætte hjertet.
- Tag fat i hjerte med medium pincet og punktafgifter det fra kroppen ved at skære på opstigende aorta med en saks.
Representative Results
En langsgående billede af den venstre ventrikel og aorta ascendens indfanges på B-mode, som vist i figur 1. Alternativt kan der opnås en langsgående billede af kun aorta, som i figur 2. Bevægelsen af aortavæggen i hjerte- cyklus forekommer som to hvide streger på M-mode, som vist i figur 3. aorta lumen er området mellem linierne. Aortatryk moduleres ved infusion af vasoaktive stoffer. PE hæver aortatryk, som vist i figur 4A, og SNP sænker trykket, som vist i figur 4B. M-mode registreres, når blodtrykket plateauer, 1 min efter starten af infusionen. Aortatryk ændres trinvist gennem skiftende dosis af lægemidlet indgives som vist i figur 5. Dosis lægemiddel styres gennem infusionshastigheden. Alle doser narkotika er i pg / kg / min. Største og mindste diameter måles fra than M-mode, der er vist i figur 3. Disse diametre svarer til det systoliske og diastoliske aortiske tryk registreres af trykkateter.
Systolisk og diastolisk diameter og tryk værdier på tre hjertecyklusser måles ved baseline og for hver dosis PE og SNP. Standardafvigelsen mellem tre målinger diameter på en lægemiddeldosis fra 0,01 mm til 0,04 mm. Aorta diameter kan plottes mod dens tilsvarende aortatryk at illustrere tryk diameter forhold, som vist i figur 6A.
Disse værdier tryk diameter anvendes til at beregne aorta overholdelse. Arteriel overholdelse beregnes ved
C = (D sys - D dia) / (P sys - P dia) (1)
hvor D sys og D dia er systolisk og diastolisk diametre og P sys og P diaer systolisk og diastolisk tryk. Overholdelse og betyde aorta tryk (MAP) er beregnet ved baseline og for hver dosis PE og SNP. Overholdelse er plottet mod MAP at demonstrere tryk-afhængighed af stivhed. På grund af den ulineære elastiske opførsel af aorta, overholdelse falder med stigende MAP, som ses i figur 6B.
Figur 1:. Længdesnit af aorta ascendens på B-mode Diameter målinger fra en langsgående billede af aorta ascendens forlader den venstre ventrikel. LV: venstre ventrikel; PA: lungepulsåren; AA: opadstigende aorta. Visualisering af lungepulsåren afhænger sonden placering. Aorta diameter måles distalt i forhold til aortaklappen. Frekvens af proben anvendes til at indfange billedet er 40 MHz.
Figur 2:. Alternativ visning af opstigende aorta på B-mode Den opstigende aorta er featured mere fremtrædende og den venstre ventrikel og hjerte vægge er mindre tydelig. AA: opstigende aorta; LV: venstre ventrikel. Hyppighed af probe anvendes til at registrere billedet er 40 MHz.
Figur 3:. Aorta visualiseret på M-mode aorta diameter er målt fra M-mode image. Bevægelsen af aortavæggen vises som to bølgelinier. Mellemrummet mellem de to linier er aorta lumen. Systolisk og diastolisk aorta diametre på tre hjertecyklusser måles fra M-mode. I dette billede er aortatryk registreres af trykkateter, EKG-signalet, og respirationscyklus vises i rødt, grønt og gult på M-mode. Probe frequency anvendes til at registrere billedet er 40 MHz og købet feje hastighed er 1.200 Hz.
Figur 4:. Ændring aortatryk trinvist er aortatryk ændres trinvist ved lægemiddeldosis infunderet. Drug dosis moduleres af infusionshastigheden. Alle doser er i ug / kg / min.
Figur 5:. Modulerende aortatryk med vasoaktive stoffer aortatryk øges med infusion af vasokonstriktor phenylephrin (PE) og faldt med infusion af vasodilator natriumnitroprussid (SNP). Aortatryk plateauer 1 min efter starten af infusionen. M-mode af aorta diameter registreres ved plateauet. (A) viser stigningen i aortatrykmed / kg / min PE infusion 360 ug. (B) viser faldet i aortatryk med 240 ug / kg / infusion min SNP. Tiden infusionen påbegyndes, og det tidspunkt, hvor M-mode registreres er mærket på sporene. Aortatryk ændres trinvist ved lægemiddeldosis infunderet. Drug dosis moduleres af infusionshastigheden. Alle doser er i ug / kg / min.
Figur 6: Diameter vs. tryk og overholdelse vs. betyder aortatryk plots aorta diameter kan plottes mod dens tilsvarende aortatryk at vise forholdet tryk diameter (A).. Overholdelsen kan beregnes for hver tryk tilvækst og plottet mod den gennemsnitlige aortiske tryk (MAP) for at vise trykket afhængighed af aorta stivhed (B).
Discussion
Måling diameter på stigninger flere tryk over en bred vifte af trykværdier er nødvendig for nøjagtig karakterisering af tryk-diameter forhold. De øvre og nedre trykgrænser der kan farmakologisk induceres kan variere afhængigt af den eksperimentelle gruppe, men det ideelle interval er omkring 25 mm Hg til 125 mm Hg diastolisk og 50 mm Hg til 200 mm Hg systolisk. Doser på 360 mg / kg / min PE og 240 ug / kg / min SNP generelt fremkalde grænserne for trykområdet. Dog kan doser af PE øges til 480 ug / kg / min og SNP til 360 ug / kg / min for at kontrollere, at grænserne er nået. Arbejde koncentrationer af PE og SNP kan reduceres for at opnå stigninger finere tryk. Som diameteren vil ændre sig med aortatryk, inducere de samme trykværdier mellem dyr og eksperimentelle grupper er ikke vigtig.
Venøse og arterielle kanyle kan udføres på andre steder med samme outcomes. Halevenen kanylering kan være udfordrende på grund af den lille størrelse af halevenen. Desuden halevenen ikke er let synlige i mørke farvede mus. Den femorale vene kan være kanylerede som et alternativ. Denne rute kan være lettere, da den femorale vene er mere tilgængelig. For tryk kateteret, foruden den femorale arterie, kateteret kan indsættes gennem carotis. Den femorale arterie foretrækkes i halspulsåren, men fordi brystregionen forbliver intakt for ultralydsscanning. Femorale arterie kanylering kan være mere vanskeligt, fordi den femorale arterie er mindre. Ved hjælp af en 1,2 F kateteret og indføre kateteret i den proximale femorale arterie under bughulen vil lette kanylering proces. Placere et par dråber af en vasodilaterende middel, såsom lidocain på den femorale arterie eller anvendelse af et kateter introducer kan også hjælpe forstørre fartøj for at lette kateteret. Trykket kateter skal håndteres og anvendesifølge producentens instruktioner.
Placering af kateteret i aorta behøver ikke at være i overensstemmelse mellem dyr trykfaldet i aorta er ubetydeligt. Dog kan placere kateteret i den abdominale aorta være bedre at minimere interferens med ultralydsscanning af thorax aorta. Nogle ultralyd mainframes kan optage tryk realtid med M-type-optagelsen, hvilket giver en trykmåling for hver diameter målt på M-mode. Desværre, fordi det sted, hvor diameteren måles ikke på samme sted som, hvor trykket er registreret, foreligger der en forsinkelse mellem trykket registreres ved kateteret og det aktuelle tryk i aorta ascendens. Som et resultat heraf kan kun maksimum og målinger mindste diameter anvendes til analyse af data.
Den primære begrænsning ved denne metode er den måleusikkerhed indført ved aorta flytte ind og ud of ultralyd fly under hjertecyklussen. Motion-introduceret fejl er fælles for alle billeddiagnostiske baserede undersøgelser, herunder MR og CT. Erstatning strategier omfatter hjælp anatomiske træk at flytte referencerammen med bevægelsen 18 og gennemføres under databehandling. Som bevægelseskompensation software er ikke let tilgængelige, investigator skal være på vagt om at justere placeringen af sonden til at spore skiftet i placering af aorta som blodtryk stiger og falder. Diameter målinger bør også tages gennem midten af aorta. Imidlertid kan det bestemmes, om M-mode optagelse placering passerer gennem centrum være vanskeligt at bedømme ultralydsbilledet, især med aorta skiftende positioner. Usikkerheden indført ved disse begrænsninger åbenbart i graden af spredning i data, som fremgår af figur 6. Opnåelse et billede af tværsnittet i stedet for længdeakse Ascending aorta kunne være en løsning. Men at opnå dette synspunkt kan nogle gange være mere udfordrende, og den resulterende M-type-optagelsen kan være mindre klar. Tværsnitsarealet omkreds fra B-mode billedet kan blive målt i stedet for diameteren fra M-mode image. , Bestemmelse Men når maksimum og minimum omkreds er opnået, vil være begrænset af B-mode frame rate og kan være mere vanskeligt at bedømme end på M-mode.
Tage flere målinger af tryk-diameter plot og voksende forsøgsgruppe størrelse kan forbedre nøjagtigheden af dataene. Kan indsamles data tryk-diameter fra flere steder langs brystet. Denne protokol vil først blive udført med proben placeret på et sted på brystet. Aorta vil derefter blive visualiseret med proben placeret på en anden placering, og protokollen gentages.
Vasoaktive midler, der anvendes til at modulere blodtryk kan potentielt påvirke aorta glat MUSCle tone, hvilket igen vil påvirke stivhed. Manipulation af aorta pres fra venøst tilbageløb har imidlertid vist, at producere tilsvarende ændringer i invasivt målt PWV som farmakologisk manipulation hos rotter. Disse resultater viser, at infusion af vasoaktive stoffer virker primært på de perifere modstand arterier og ikke i væsentligt omfang berøre aorta glat muskeltonus 19.
Denne protokol kan udføres i rotter med et par mindre ændringer. Brystet er barberet før påføring hårfjerningsmiddel. En kommercielt tilgængelig 27 G x ½ "Kateteret anvendes til lægemiddelinfusion. Doserne lægemiddel anvendes til at modulere aortatryk er 40, 80 og 120 ug / kg / min af PE og 40, 80 og 120 ug / kg / min af SNP.
Udover opstigende aorta, kan regionale forskelle i aorta stivhed bestemmes med denne protokol. Regional stivhed målt med denne fremgangsmåde ville være mere præcist end ved PWV som målinger are taget fra et sted som modsætter sig til to placeringer for PWV. Men regioner langs aorta, der kan måles med denne teknik er begrænset til dem, der kan visualiseres ved hjælp af ultralyd.
Elasticitetsmodul kan også beregnes ud fra indsamlet af denne metode, hvis der kan opnås måling en vægtykkelse data. Præcis in vivo måling af musen aorta er begrænset af grænserne for nuværende ultralyd teknologi opløsning. Future forbedring af ultralyd-teknologi kan gøre in vivo vægtykkelse måling mere gennemførlig. Som et alternativ kan tykkelsesmålinger udføres ex vivo. Pressure myography ville give de mest præcise målinger, fordi tykkelsen kan måles ved hvert tryk tilvækst.
Disclosures
Forfatterne har ikke noget at afsløre.
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. Arterial wall compliance in diabetes. Diabet Med. 9, 114-119 (1992).
- 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. Mechanical design in arteries. J Exp Biol. 202, 3305-3313 (1999).
- 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).
