Abstract
Vi presenterer en protokoll for å måle in vivo aorta stivhet hos mus ved hjelp av høyoppløselige ultralydavbildning. Aorta-diameter målt ved hjelp av ultralyd og aortisk blodtrykk måles invasiv med et faststofftrykk kateter. Blodtrykk forhøyes deretter senkes trinnvis ved intravenøs infusjon av vasoaktive medikamenter fenylefrin og natriumnitroprussid. Aorta-diameter måles for hvert trykktrinn for å karakterisere den trykk diameter forholdet mellom stigende aorta. Stivhet indekser avledet fra forholdet trykk-diameter kan beregnes ut fra de data som samles inn. Beregning av arterieføyelighet er beskrevet i denne protokoll.
Denne teknikken kan brukes til å undersøke mekanismene bak øket aorta stivhet forbundet med kardiovaskulær sykdom og aldring. Teknikken gir en fysiologisk relevant mål på stivhet i forhold til ex vivo tilnærminger fordi physiological påvirkninger på aortic stivhet er innarbeidet i målingen. Den primære begrensning ved denne teknikk er at målefeil innført fra bevegelsen av aorta under hjertesyklusen. Denne bevegelse kan kompenseres ved å justere plasseringen av proben med den aortiske bevegelse så vel som å gjøre flere målinger av aorta trykk-diameter forhold og utvide den eksperimentelle gruppen størrelse.
Introduction
Økt aortic stivhet er et kjennetegn for kardiovaskulær sykdom. Aldring 1, røyke 2, diabetes 3, hyperlipidemi 4, og andre risikofaktorer for hjerte- og karsykdommer har vist seg å øke aortic stivhet. Epidemiologiske studier har videre vist aorta stivhet som en kraftig uavhengig prediktor for angrep av koronar hjertesykdom og slag, samt forekomsten av kardiovaskulære hendelser og mortalitet 5-8. På grunn av den kliniske og betydning for folkehelsen av økt stivhet aorta, er dagens forskning fokusert på å forstå mekanismene bak utviklingen og progresjonen av vaskulær stivhet. Stor interesse finnes derfor i å utvikle nøyaktige målinger av vaskulær stivhet i eksperimentelle modeller for kardiovaskulær sykdom.
En materialets stivhet kan være preget av sin stress belastning forhold og kvantifisert som elastisk modUlus. En lineær elastisk materiale deformeres reversibelt og dens stresset øker proporsjonalt med belastning. Aorta og de store arterier er lineære elastiske organer: når strukket, ikke stivhet av arterien ikke forbli konstant, men øker med graden av distensjon. Denne ikke-linearitet i de mekaniske egenskaper av store arterier er på grunn av de forskjellige stivhetsegenskapene til de lastbærende elementer, nemlig elastin og kollagen, som utgjør beholderveggen. Elastin er meget utvidbar med en elastisitetsmodul på 0,6 MPa. Til sammenligning er kollagen meget stiv med en elastisitetsmodul på 1 GPa 9. Den opprinnelige stivhet oppvises av aorta ved lavere strekkverdier er knyttet til elastin mens den høye stivhet oppviste ved høye strekkverdier er på grunn av kollagen. Lasten overføres fra elastin til kollagen som fartøyet distends og denne regionen av last overføring er der det vaskulære systemet opererer. Derfor ved fysiologisk press, arteriell stivheter avhengig av bidraget fra både elastin og kollagen 10.
Fordelingen og orienteringen av elastin og kollagen variere fra lag i arterieveggen. I media, er det elastin, kollagen, og glatte muskelceller buntet inn i trange helikser som er lagdelt konsentrisk. Dette arrangement gjør det mulig for arterien for å motstå høye belastninger i omkretsretningen. Adventitia er overveiende kollagen med lite elastin og kollagen fibrene er organisert på en nettlignende måte. Disse kollagenfibre er bølgete i ubelastet tilstand og rette ut som belastningen øker. Stivhet øker etter hvert som kollagen fibrene rette ut, og dermed hindre at arterien overstrekking og sprekker. På grunn av den strukturelle organisering og varierende orientering av kollagenfibre, arterier er anisotrope: stivheten oppviste avhenger av om fartøyet er strukket i lengderetningen eller langs omkretsen 11 In vivo stiffnes.s er derfor en sammensetning av aorta langsgående og omkretsmessig stivhet.
Arteriell stivhet er generelt kvantifiseres in vivo som compliance eller pulsbølgehastighet (PWV). Arterieføyelighet er definert som C = DD / AP hvor DD er forandring i diameter og AP er den tilsvarende forandring i trykk. Lavere verdier av etterlevelse indikere stivere fartøy. Compliance beregnes fra trykk-dimensjonen forholdet av arterien, og er derfor et direkte mål på stivhet. Som stivhet spres ikke jevnt i blodkar 12, bør samsvar måles på samme / lignende plassering i hvert fag for å lage meningsfulle sammenligninger mellom eksperimentelle grupper.
Forskjellen mellom samsvar og elastisitetsmodul er at elastisitetsmodulen er normalisert til materialets dimensjoner. Compliance gjenspeiler derfor strukturell stivhet, mens elastisk modulus reflects materiell stivhet. Med aldring, arteriell veggtykkelsen øker og elastin / kollagen andelen synker, så både strukturell stivhet og materiell stivhet er større.
Sammenlignet med compliance, er PWV et indirekte mål på arteriell stivhet. PWV er den hastighet ved hvilken en trykkpuls beveger seg langs en lengde av arterien og er påvirket av egenskapene til karveggen. Den Moens-Korteweg ligningen brukes til å modellere forholdet mellom PWV og elastisitetsmodul: PWV 2 = E h / (2 ρ r), hvor E er trinnvis elastisitetsmodul, h er veggtykkelsen, er ρ blod viskositet, og r er radius fartøyet . En høyere PWV verdi foreslår derfor en stivere fartøy.
Compliance og elastisitetsmodul kan måles eksperimentelt ex vivo på en utskåret del av fartøyet. Å bestemme compliance er segment fartøyet montert på en trykk myograph 13,14. Trykket i beholderen økes trinnvis og the forandring i diameter spores ved hjelp av videomikroskopi. I overensstemmelse bestemmes fra trykk diameter data. Inkrementell elastisitetsmodul kan måles ved strekkprøving. I disse eksperimentene blir beholderen trekkes fra hverandre trinnvis og kraft-forskyvningsdata er oppsamlet inntil fartøyet ring pauser. Stress og belastning verdier kan beregnes og plottes å bestemme inkrementell elastisk modulus. Disse ex vivo-metoder kan anvendes for å evaluere endringer i de passive egenskaper som påvirker stivhet.
In vivo, i tillegg vegg innhold, er vaskulær stivhet påvirket dynamisk av glatt muskel tone og blodtrykk 13,15,16. PWV er den mest brukte metoden for å måle in vivo aorta stivhet i eksperimentelle modeller. PWV kan bestemmes invasivt ved hjelp av Doppler ultralyd eller applanation tonometri 17. Trykkpuls blir målt ved to adskilte steder, og den tid som kreves forpulsen å traversere avstanden er pulsbølgehastighet. Fordi PWV blir målt over en lengde på aorta, er det en gjennomsnittlig verdi av stivhet. Store arterier er ikke-lineær elastisk, slik stivhet og derfor PWV vil variere med blodtrykk. En høyere PWV verdien kan derfor oppstå fra økt stivhet eller forhøyet trykk. PWV verdier derfor må være normalisert til blodtrykket til å utlede konklusjoner om fartøyets stivhet. Målemetoder som inkluderer påvirkning av blodtrykket med de passive egenskapene til vaskulær vegg og effekter av vasoaktive mediatorer som endrer tone ville gi en fysiologisk relevant indeks for arteriell stivhet. Denne fremgangsmåten gjennomføres ved å måle PWV invasiv ved hjelp av et kateter med to trykksensorer adskilt i en fast avstand 13. Denne dual press kateter settes inn i aorta og vasoaktive medikamenter, for eksempel fenylefrin eller natriumnitroprussid, blir tilført intravenøst gjennomet venekateter for å heve og senke blodtrykk.
Denne protokollen beskriver en fremgangsmåte for å bestemme aorta stivhet in vivo fra sin press-dimensjonsforhold i en musemodell. Denne tilnærmingen gir flere fordeler fremfor invasiv PWV måling. Stivhet indekser, slik som overensstemmelse, kan beregnes ut fra den trykkdimensjonsdata som er samlet ved denne fremgangsmåte. Videre tillater denne teknikken for måling av lokal aortic stivhet fordi stivhet måles fra ett sted. Denne fremgangsmåten er spesielt nyttig i å måle stigende aorta-stivhet som den korte lengden av dette området gjør en PWV måling vanskelig å oppnå. Forskningsinteresse finnes spesielt i stigende aorta fordi dens mekaniske egenskaper påvirker blodgjennomstrømming i koronar sirkulasjon og hjerte respons på vaskulær dysfunksjon.
Å måle trykket diameter forholdet av aorta in vivo
Protocol
Denne protokollen er godkjent av Institutional Animal Care og bruk komité ved Johns Hopkins University.
1. Utarbeidelse av Solutions, Materials, og Animal
- Fremstille en 300 ug / ml løsning av fenylefrin (PE) og 300 pg / ml oppløsning av natriumnitroprussid (SNP) i 0,9% saltløsning. Tilbered en separat heparin-saltløsning ved å blande 1 ml av 1000 U / ml heparin i 10 ml 0,9% saltvann.
MERK: Legemidler bør ha romtemperatur før bruk. - Gjør kateteret for intravenøs narkotika infusjon fra to 30 G x ½ "sprøyte nåler og PE 10 polyetylen rør. For å gjøre kateteret, sette inn ett nål i en ende av slangen. Fjern nålen parti av den andre kanyle og sette den butte enden til den andre enden av slangen. Feste kateteret til en 1 ml sprøyte og fylle kateteret med heparin-saltløsning.
- Plasser musen i anestesi induksjon kammer containing 2-2,5% isofluran i 100% oksygen. La musen i induksjon kammer før det er ikke svarer på ytre stimuli.
- Fjern musen fra induksjonskammeret og plassere den på den oppvarmede elektrokardiogram (EKG) pad. Opprettholde dyret på 2% isofluran.
- Påfør dyrlege salve eller saltvannsoppløsning til dyrets øyne for å hindre tørrhet under prosedyren.
2. Innsetting av kateter inn Tail Vein
- Siden halevenene er plassert lateralt på begge sider av halen, plasserer hunden på siden for bedre tilgang. Fest musen på EKG-pad med tape. Sørge for at dyret holdes varmt å fremme vasodilatasjon av halevenen.
- Ved hjelp av et stykke silastinrør som en tourniquet, knytte tourniquet rundt haleroten. Knyt tourniquet stramt nok til å kollapse venene, men ikke nok til å skjære av arteriell sirkulasjon. Etter 2-3 minutter, bør venen bule ut og bli mer synlig.
- Trekke halen stram forsiktig. Bøy halen i en vinkel med en hånd og holde nålen parallelt med halen med den andre. Pierce nålen der halen blir bøyd gjennom huden og inn i venen. Blod vil skyves tilbake inn i kateteret når nålen føres inn i venen.
- Plassere en dråpe vevslim der nålen er satt inn for å feste kateteret. Ta av tourniquet og bekrefte åpenhet ved å injisere saltvann med liten motstand.
3. Innsetting av blodtrykk kateter gjennom femoralis
- Plasser trykk kateter inn i en 30 ml sprøyte fylt med destillert vann og koble kateteret til trykkreguleringsenheten. Suge kateteret i vann, plugget i, for 30-45 min under oppsett og kirurgi prosedyrer.
- Plasser dyret liggende og tape potene på EKG-pad. Påfør Hårfjerningskrem på brystet og området over lårarterie.
- Vent 3-5 minutter og fjerne kremen og hår. Thgrundig.vasket fjerne hår fra brystet for å hindre at gjenstander i løpet av ultralyd. Tørk både brystet og hind lem regioner med en fuktet pad for å fjerne overflødig Hårfjerningskrem.
- Ved hjelp av gode saks, lage et snitt i huden over plasseringen av femoral arterien. Dissekere gjennom subkutant fettvev å avsløre lårarterie. Lårarterie er delvis dekket av magen. Bruke hemostatene for å bevege magen bort. Hold vev fuktig ved å dekke den med fuktig gasbind eller alternativt drypper saltvann over det jevne mellomrom for å hindre vev tørker ut.
- Ved hjelp av fine tang, skille nerve bort fra arterie-vene bunt. Forsiktig pierce gjennom skjede rundt arterie-vene bunt å skille arterien fra venen. Passere en sutur rundt arterien ved den proksimale enden og å plassere to suturer ved den distale enden.
- Trygt knute den mest distale sutur å stoppe distal blodstrøm. Bruk hemostats å trekke proximal sutur å midlertidig stoppe blodstrømmen i lårarterien. Bruk microscissors å lage et lite snitt i lårarterien. Gjør snittet nær distal knute.
- Kalibrer datainnsamlings- programvare til kateteret ved hjelp av kalibreringsinnstillingene på trykkstyreenhet. Slå trykkreguleringsenheten tilbake til å lese svingeren og balansere trykket kateteret slik at kateter utganger 0 mm Hg i vannfylt sprøyte.
- Sett kateter i lårarterien. Åpne snittet med fin pinsett med en hånd og sette inn kateteret hodet inn i arterien med den andre hånden.
- Knute midt sutur rundt kateteret ledningen for å feste kateteret i arterien. Slapp den proksimale sutur og avansere kateteret fremover i abdominal aorta. Knute den proksimale sutur for ytterligere å feste kateteret og for å forhindre blødning.
- Flytte nøye EKG pad med mus, press kateter og saltvann syringe til ultralydavbildning scenen. Koble blodtrykk kateteret til trykkreguleringsenheten. Plasser saltvann sprøyten i sprøytepumpen. Tillate dyret og kateteret bringes til likevekt i 20 min.
4. Måling Aorta Diameter Over en Range av blodtrykk
- Redusere isofluran til 1,5%. Visualisere den stigende aorta lengderetningen på B-modus ved hjelp av en lang akse visning. Montere transduseren på skinnesystemet slik at den samme vis blir opprettholdt under hele forsøket.
- På ultralyd stormaskin, plassere M-modus markøren over den delen av aorta for å bli sporet. Spor aorta diameter endres over hjertesyklusen bruker M-modus.
- Endre saltvann i sprøyten til PE-løsning og legg sprøyten inn i sprøytepumpen.
- Posten M-modus på baseline aortic press. Begynn infusjon på 360 ug / kg / min og trekke i 1 min for aortisk trykk for å nå et platå. For en 25 g mus, dette gjørSE tilsvarer 30 pl / min.
- Spill M-modus, deretter stoppe infusjonen, og vent 2 min for blodtrykket å gå tilbake til baseline.
- Lavere infusjonshastighet til 240 mikrogram / kg / min. For en 25 g mus, tilsvarer denne dosen til 20 mL / min. Starte infusjonen, trekke i 1 min for blodtrykket til platået, og posten M-modus. Stopp infusjonen, og vent 2 min for blodtrykket å gå tilbake til baseline.
- Gjenta trinn 4.4 til 120 ug / kg / min PE (10 mL / min for en 25 g mus).
- Erstatt PE med saltvann og tilføre saltvann med en hastighet som brukes for 360 ug / kg / min infusjon (30 mL / min for en 25 g mus). Sette mot i 2-3 min, inntil videre infusjon produserer ikke en økning i aorta trykk og press er tilbake til utgangspunktet. Vent 5 min for blodtrykket til å stabilisere seg på baseline.
- Erstatt saltvann med SNP.
- Posten M-modus på baseline aortic press. Begynn infusjon på 240 ug / kg / min (20 mL / min i 25 g mus)og trekke i 1 min. Når aortic press når et platå, registrerer M-modus. Stoppe infusjonen og vent 2 min for blodtrykket å gå tilbake til baseline.
- Lavere infusjonshastighet på 120 ug / kg / min (10 mL / min i 25 g mus). Starte infusjonen, trekke i 1 min for blodtrykket til platået, og posten M-modus. Stoppe infusjonen og vente 2 min for blodtrykket å gå tilbake til baseline.
- Gjenta trinn 4.8 i 60 ug / kg / min SNP (5 ul / min for 25 g mus).
5. Avslutte Experiment
- For å avlive dyret, øke isofluran til 4%. Når du puster har avtatt, vanligvis i 1-2 min, skjære gjennom sternum med saks for å åpne brysthulen og utsetter hjertet.
- Ta tak i hjertet med mellom tang og avgiftsdirektoratet det fra kroppen ved å kutte på den stigende aorta med saks.
Representative Results
Et langsgående bilde av den venstre ventrikkel og aorta ascendens fanges om B-modus, som vist i figur 1. Alternativt kan oppnås en langsgående bilde av bare aorta, som i figur 2. Bevegelsen av aortaveggen under hjerte syklus vises som to hvite linjer i M-modus, som vist på figur 3. aorta lumen er området mellom linjene. Aortic press moduleres av infusjon av vasoaktive medikamenter. PE hever aortisk trykk, som vist i figur 4A, og SNP senker trykket, slik som vist i figur 4B. M-modus registreres når blodtrykket platåer, 1 min etter start av infusjon. Aorta-trykket endres trinnvis gjennom å endre dosen av administrert medikament, som vist i figur 5. Dose av legemiddel er kontrollert gjennom infusjonshastigheten. Alle narkotika doser er i mikrogram / kg / min. Maksimum og minimum diameter måles fra tHan M-modus, er vist på figur 3. Disse diametre tilsvarer den systoliske og diastoliske trykk aorta registreres av trykk kateteret.
Systolisk og diastolisk diameter og trykkverdier av tre hjertesykluser måles ved start og for hver PE og SNP dose. Standardavviket mellom tre diametermålinger på en medikamentdose i området fra 0,01 mm til 0,04 mm. Aorta-diameter kan plottes mot den tilsvarende aorta trykk for å illustrere forholdet trykk-diameter, slik som vist i figur 6A.
Disse trykk-diameter-verdier benyttes for å beregne samsvars aorta. Arterieføyelighet beregnes av
C = (D sys - D dia) / (P sys - P dia) (1)
hvor D sys og D dia er systolisk og diastolisk diameter og P sys og P diaer systolisk og diastolisk trykk. Etterlevelse og mener aortic trykk (MAP) er beregnet ved start og for hver PE og SNP dose. Compliance er plottet mot MAP å demonstrere den trykkavhengighet av stivhet. På grunn av den ikke-lineære elastiske oppførsel av aorta, samsvar avtar med økende MAP, som vist i figur 6B.
Fig. 1: riss av aorta ascendens om B-modus diametermålinger blir tatt fra et langsgående bilde av den oppadstigende aorta forlater den venstre ventrikkel. LV: venstre ventrikkel; PA: lungearterien; AA: stigende aorta. Visualisering av lungearterien avhenger av sondens plassering. Aorta-diameter måles distalt til aortaventilen. Frekvens av sonden brukes til å fange dette bildet er 40 MHz.
Figur 2:. Alternativ visning av stigende aorta på B-modus Den stigende aorta er omtalt mer fremtredende og venstre ventrikkel og hjertevegger er mindre tydelig. AA: stigende aorta; LV: venstre ventrikkel. Frekvens av sonde brukes til å registrere dette bildet er 40 MHz.
Fig. 3: Aorta visualisert på M-modus Aorta diameter måles fra M-modus bilde. Bevegelsen av aortaveggen vises som to bølgete linjer. Plassen mellom de to linjene er aorta lumen. Systolisk og diastolisk aortisk diametere på tre hjertesykluser blir målt fra M-modus. I dette bilde, er aortisk trykk registreres ved hjelp av trykk kateter, EKG-signalet, og respirasjonssyklus vist i rødt, grønt og gult i M-modus. Probe Frekvensy brukes til å registrere dette bildet er 40 MHz og oppkjøpet sveipehastighet er 1200 Hz.
Fig. 4: Endring av aorta trykket trinnvis aorta trykket endres trinnvis av dosen av medikament tilført. Medikament dose moduleres av infusjonshastigheten. Alle doser er i ug / kg / min.
Fig. 5: Moduler aortisk trykk med vasoaktive medikamenter aorta trykket økes med infusjon av vasokonstriktor fenylefrin (PE) og redusert med infusjon av vasodilator natriumnitroprussid (SNP). Aortisk trykk platåer 1 min etter starten av medikamentinfusjon. M-modus av aorta registreres diameter på vidda. (A) viser økning i aorta trykkmed 360 ug / kg / min PE infusjon. (B) viser reduksjonen i aortisk trykk med 240 ug / kg / min SNP infusjon. Den tid infusjonen startet og tiden M-modus blir tatt opp, er merket på trasene. Aorta-trykket endres trinnvis ved dosen av medikament tilført. Medikament dose moduleres av infusjonshastigheten. Alle doser er i ug / kg / min.
Figur 6: Diameter vs. trykk og overholdelse vs. betyr aorta trykkplott Aorta diameter kan plottes mot den tilsvarende aorta trykk for å vise sammenhengen trykk-diameter (A).. Compliance kan beregnes for hver trykkøknings og plottet mot den midlere aorta trykk (MAP) til å vise trykket avhengighet av aorta stivhet (B).
Discussion
Inntak av diametermålinger ved flere trykk inkrementer over et vidt område av trykkverdier som er nødvendig for nøyaktig karakterisering av forholdet trykk-diameter. De øvre og nedre trykkgrenser som kan induseres farmakologisk kan variere fra den eksperimentelle gruppe, men det ideelle området er omkring 25 mm Hg til 125 mm Hg diastolisk og 50 mm Hg til 200 mm Hg systolisk. Doser på 360 mikrogram / kg / min PE og 240 mikrogram / kg / min SNP generelt framprovosere grensene for trykkområdet. Imidlertid kan doser av PE økes til 480 ug / kg / min, og SNP til 360 ug / kg / min for å verifisere at de grenser er nådd. Arbeider konsentrasjoner av PE og SNP kan reduseres for å oppnå finere trykk trinn. Ettersom diameteren vil endres med aortisk trykk, indusere de samme trykkverdier mellom dyr og forsøksgrupper er ikke viktig.
Venøse og arterielle kanylering kan utføres på andre steder med samme outcomes. Halevenen kanylering kan være utfordrende på grunn av den lille størrelsen av halevenen. Videre er halevenen ikke er lett synlig i mørke mus. Lårvenen kan kanylert som et alternativ. Denne ruten kan være enklere siden lårvenen er mer tilgjengelig. For trykkkateterinnførings, foruten lårarterien, kateteret kan innføres gjennom carotis. Lårarterien er å foretrekke over halspulsåren, men fordi bryst region forblir intakt for ultralydavbildning. Lårarterie kanylering kan være mer vanskelig på grunn lårarterien er mindre. Ved anvendelse av en 1.2 F kateteret og innføring av kateteret i den proksimale lårarterien under bukhulen vil lette kanylering prosessen. Plassere noen få dråper av et vasodilaterende middel som lidokain på lårarterien eller ved hjelp av et kateter innførings kan også bidra til større fartøyet for å lette innsetting av kateteret. Trykket kateteret skal håndteres og brukeshenhold til produsentens instruksjoner.
Plassering av kateteret i aorta trenger ikke å være konsistent mellom dyr som trykkfallet i aorta er ubetydelig. Imidlertid, å plassere kateteret på den abdominale aorta kan være bedre å minimalisere interferens med ultralydavbildning av torakal aorta. Enkelte ultralydstormaskiner kan ta opp trykket i sanntid med M-modus spor, og dermed gi en trykkmåling for hver diameter målt på M-modus. Dessverre, fordi det sted hvor diameteren måles ikke på samme sted som hvor trykket blir registrert, finnes et etterslep mellom trykket registreres på kateteret og det faktiske trykk i den oppadstigende aorta. Som et resultat av dette kan bare maksimum og minimum diameter målingene brukes for dataanalyse.
Den primære begrensning ved denne metode er den usikkerhet i måle introdusert av aorta skiftende inn og ut of ultralyd plan under hjertesyklusen. Motion-introdusert feil er felles for alle bildebaserte studier, inkludert MR og CT. Kompensasjonsstrategier inkluderer bruk av anatomiske trekk å skifte referanseramme med bevegelse 18 og er gjennomført i løpet av databehandling. Som bevegelseskompensasjon programvare er ikke lett tilgjengelig, har etterforskeren å være årvåken om å justere plasseringen av sonden å spore skifte i plasseringen av aorta som blodtrykket stiger og synker. Diametermålinger bør også tas gjennom sentrum av aorta. Imidlertid, å bestemme hvorvidt den M-modus-opptak plassering passerer gjennom sentrum kan være vanskelig å bedømme på ultralydbildet, spesielt med aorta skiftende stillinger. Usikkerheten introdusert av disse begrensningene manifest i graden av spredning i dataene, slik det fremgår i figur 6. Innhenting av et bilde av tverrsnittet i stedet for lengdeaksen av Ascending aorta kan være en løsning. Men å skaffe dette synet kan noen ganger være mer utfordrende og den resulterende M-modus spor kan være mindre klar. Tverrsnittsomkrets fra B-modus bilde kunne måles i stedet for diameteren fra M-modus bilde. Imidlertid, å bestemme når maksimal og minimal omkrets har blitt oppnådd, vil være begrenset av B-modus bildefrekvens og kan være mer vanskelig å bedømme enn på M-modus.
Å gjøre flere målinger av trykk diameter tomten og økende eksperimentelle gruppestørrelse kan forbedre nøyaktigheten av dataene. De trykk-diameter-data kan samles inn fra flere steder langs brystet. Denne protokollen vil først utføres med sonden plasseres på et sted på brystet. Aorta vil da bli visualisert med proben plasseres på et annet sted og protokollen gjentatt.
Vasoaktive midler som brukes til å modulere blodtrykk kan potensielt påvirke aortic glatt muscle tone, som i sin tur vil påvirke stivheten. Imidlertid har manipulering av aorta trykk ved venøse retur vist seg å gi tilsvarende forandringer i invasiv målt PWV som farmakologisk manipulasjon i rotter. Disse funnene viser at infusjon av vasoaktive medikamenter virker primært på de perifere motstand arterier og ikke vesentlig påvirke aortic glatt muskel tone 19.
Denne protokollen kan bli utført på rotter med noen mindre modifikasjoner. Brystet er barbert før påføring Hårfjerningskrem. En kommersielt tilgjengelig 27 G x ½ "kateter anvendes for medikamentinfusjon. Den medikamentdoser som brukes til å modulere aorta trykket er 40, 80 og 120 ug / kg / min av PE og 40, 80 og 120 ug / kg / min av SNP.
Foruten den stigende aorta, kan regionale forskjeller i aortic stivhet bestemmes med denne protokollen. Regional stivhet målt ved denne tilnærmingen ville være mer presis enn ved PWV som målinger are tatt fra ett sted som motsetter seg til to steder for PWV. Imidlertid er områdene langs aorta som kan måles med denne teknikken er begrenset til de som kan bli visualisert ved hjelp av ultralyd.
Elastisitetsmodul kan også beregnes ut fra de data som er samlet ved denne metode hvis en veggtykkelsesmåling kan oppnås. Nøyaktig måling av in vivo muse aorta er begrenset av oppløsnings grensene for dagens ultralyd-teknologi. Tidig forbedring av ultralydteknologi kan gjøre in vivo veggtykkelse måling mer gjennomførbart. Som et alternativ, kan tykkelsesmålinger utføres ex vivo. Trykk myography ville gi de mest nøyaktige målingene fordi tykkelsen kan måles ved hvert trykk tilvekst.
Disclosures
Forfatterne har ingenting å avsløre.
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).
