Abstract
Vi presentiamo un protocollo per misurare in vivo rigidità aortica nei topi utilizzando ad alta risoluzione di immagini ecografiche. Diametro aortico viene misurato mediante ecografia e aortica pressione arteriosa viene misurata invasivamente con un catetere di pressione a stato solido. La pressione sanguigna si alza poi abbassato gradualmente per infusione endovenosa di farmaci vasoattivi fenilefrina e nitroprussiato di sodio. Diametro aortico viene misurato per ogni passo pressione per caratterizzare il rapporto di pressione diametro dell'aorta ascendente. Indici Rigidità derivanti dal rapporto di pressione di diametro possono essere calcolate a partire dai dati raccolti. Calcolo della compliance arteriosa è descritto in questo protocollo.
Questa tecnica può essere usato per studiare i meccanismi sottostanti maggiore rigidità aortica associata a malattie cardiovascolari e l'invecchiamento. La tecnica produce una misura fisiologicamente rilevanti di rigidità rispetto alla ex vivo approcci perché phinfluenze ysiological sulla rigidità aortica sono incorporati nella misurazione. Il limite principale di questa tecnica è l'errore di misura introdotto dal movimento dell'aorta durante il ciclo cardiaco. Questo movimento può essere compensato regolando la posizione della sonda con il movimento aortica oltre a rendere più misurazioni del rapporto di pressione aortica diametro ed espandendo la dimensione gruppo sperimentale.
Introduction
Aumento della rigidità aortica è una caratteristica della malattia cardiovascolare. Aging 1, fumare 2, diabete 3, iperlipidemia 4, e altri fattori di rischio di malattie cardiovascolari hanno dimostrato di aumentare la rigidità aortica. Studi epidemiologici hanno dimostrato ulteriore rigidità aortica come un potente predittore indipendente l'insorgenza della malattia coronarica e ictus, così come il verificarsi di eventi cardiovascolari e la mortalità 5-8. A causa del significato clinico e di salute pubblica di un aumento della rigidità aortica, la ricerca attuale è focalizzata sulla comprensione dei meccanismi alla base dello sviluppo e la progressione della rigidità vascolare. Grande interesse esiste pertanto a sviluppare misure accurate di rigidità vascolare in modelli sperimentali di malattie cardiovascolari.
Rigidità di un materiale può essere caratterizzato da un rapporto sforzo-deformazione e quantificato come mod elasticaUlus. Un materiale elastico lineare deforma in modo reversibile e il suo lo stress aumenta proporzionalmente alla tensione. L'aorta e le grandi arterie sono corpi elastici non lineari: quando allungato, la rigidità dell'arteria non rimane costante ma aumenta con il grado di distensione. Questa non linearità nelle proprietà meccaniche delle grandi arterie è dovuta alle diverse caratteristiche di rigidità degli elementi portanti, ossia elastina e collagene, che costituiscono la parete del serbatoio. Elastina è altamente estensibile con un modulo elastico di 0,6 MPa. In confronto, il collagene è molto rigido con un modulo elastico di 1 GPa 9. La rigidezza iniziale esibita dal dell'aorta a bassi valori di deformazione è attribuita alla elastina mentre l'alta rigidità esposto a valori elevati di deformazione è dovuta al collagene. Il carico è trasferito da elastina al collagene vaso distende e questa regione del carico trasferimento è dove il sistema vascolare opera. Pertanto, a pressioni fisiologiche, rigidità arteriosadipende dal contributo di entrambi elastina e collagene 10.
La distribuzione e l'orientamento di elastina e collagene variano dallo strato all'interno della parete arteriosa. In media, l'elastina, collagene, e le cellule muscolari lisce sono raggruppati in eliche strette che sono a strati concentrici. Questa disposizione consente l'arteria per resistere a carichi elevati in direzione circonferenziale. L'avventizia è prevalentemente collagene con poca elastina e le fibre di collagene sono organizzati in maniera reticolare. Queste fibre di collagene sono mossi in uno stato non sollecitata e stendere con l'aumento del carico. Aumenta la rigidità come le fibre di collagene si raddrizzano, impedendo così l'arteria da pressioni eccessive e rottura. A causa della organizzazione strutturale e variando l'orientamento delle fibre di collagene, le arterie sono anisotropico: la rigidezza esposto dipende se la nave è allungato longitudinalmente o circonferenziale 11 in vivo della durezza.s è quindi un composto di rigidità longitudinale e circonferenziale della aorta.
La rigidità arteriosa è generalmente quantificato in vivo come la velocità di conformità o di impulsi d'onda (PWV). Compliance arteriosa è definito come C = ΔD / Ap dove ΔD è il cambiamento di diametro e Dp è la corrispondente variazione di pressione. I valori più bassi di conformità indicano navi più rigide. Compliance viene calcolato dal rapporto pressione dimensione dell'arteria ed è quindi una misura diretta della rigidità. Come rigidità è diffusa non uniforme nel sistema vascolare 12, il rispetto deve essere misurato nella stessa posizione / simile in ogni materia per fare confronti significativi tra i gruppi sperimentali.
La differenza tra la conformità e modulo elastico è che modulo elastico è normalizzato alle dimensioni del materiale. Compliance riflette quindi la rigidità strutturale, considerando modulo elastico reflects rigidità del materiale. Con l'invecchiamento, lo spessore della parete arteriosa aumenta e elastina / rapporto collageno diminuisce, così sia la rigidità strutturale e la rigidità del materiale sono maggiori.
Rispetto al rispetto, PWV è una misura indiretta della rigidità arteriosa. PWV è la velocità con cui un impulso di pressione viaggia lungo una lunghezza dell'arteria ed è influenzato dalle proprietà della parete vasale. L'equazione Moens-Korteweg viene utilizzato per modellare il rapporto tra PWV e modulo elastico: PWV 2 = E h / (2 ρ r) dove E è incrementale modulo elastico, h è lo spessore della parete, ρ è la viscosità del sangue, e la r è il raggio nave . Un valore più elevato PWV suggerisce pertanto una nave più rigido.
Compliance e modulo elastico può essere misurata sperimentalmente ex vivo su un segmento asportato della nave. Per determinare la conformità, il segmento vaso è montato su un miografo pressione 13,14. Pressione all'interno della nave è aumentato graduale e THe conseguente modifica del diametro viene tracciato usando la microscopia video. Compliance è determinata dai dati di pressione diametro. Incrementale modulo elastico può essere misurata mediante prove di trazione. In questi esperimenti, la nave è smembrato dati graduale e forza-spostamento viene raccolto fino alla rottura dell'anello nave. Valori di stress e deformazione possono essere calcolati e tracciati per determinare incrementale modulo elastico. Questi approcci ex vivo possono essere utilizzate per valutare le variazioni nelle proprietà passive che influenzano rigidità.
In vivo, oltre alla parete contenuti, rigidità vascolare è influenzato dinamicamente dal tono della muscolatura liscia e 13,15,16 pressione sanguigna. PWV è il metodo più usato per misurare in vivo rigidità aortica in modelli sperimentali. PWV può essere determinato in modo non invasivo con ultrasuoni Doppler o tonometria ad applanazione 17. Impulso di pressione viene misurata a due posizioni separate e il tempo richiesto perl'impulso di attraversare la distanza è la velocità dell'onda di polso. Poiché PWV è misurata su una lunghezza dell'aorta, è un valore medio di rigidità. Grandi arterie sono elastiche non lineari, così rigidità e quindi PWV varierà con la pressione arteriosa. Un valore più elevato PWV potrebbe quindi derivare da una maggiore rigidità o elevata pressione. I valori PWV quindi devono essere normalizzate a pressione sanguigna di trarre conclusioni sulla rigidità della nave. Metodi di misurazione che incorporano l'influenza della pressione sanguigna con le proprietà passivi della parete vascolare e gli effetti di mediatori vasoattivi che alterano tono produrrebbe un indice fisiologicamente rilevanti di rigidità arteriosa. Questo approccio è implementata misurando PWV invasivo utilizzando un catetere con due sensori di pressione separati ad una distanza fissa 13. Questo catetere doppia pressione viene inserito in aorta e vasoattive farmaci, come fenilefrina o nitroprussiato di sodio, sono infuse per via endovenosa attraversoun catetere venoso per sollevare e la pressione arteriosa inferiore.
Questo protocollo descrive un metodo per determinare la rigidità aortica in vivo dalla sua relazione pressione-dimensione in un modello di topo. Questo approccio offre numerosi vantaggi rispetto alla misura PWV invasiva. Indici di rigidità, come la compliance, possono essere calcolati in base ai dati di pressione-dimensionali raccolti da tale procedura. Inoltre, questa tecnica consente di misurare la rigidità aortica locale perché la rigidità viene misurata da una singola postazione. Questo approccio è particolarmente utile in misura crescente rigidità aortica come lunghezza corta di questa regione effettua una misurazione PWV difficile da ottenere. Interesse Research esiste specificamente in aorta ascendente per le sue proprietà meccaniche influenzano la perfusione della circolazione coronarica e la risposta cardiaca alla disfunzione vascolare.
Per misurare il rapporto di pressione diametro dell'aorta in vivo
Protocol
Questo protocollo è stato approvato dalla cura e l'uso degli animali Comitato Istituzionale presso la Johns Hopkins University.
1. preparazione di soluzioni, materiali, e animali
- Preparare una soluzione di 300 mg / ml di fenilefrina (PE) e 300 mg / ml soluzione di nitroprussiato di sodio (SNP) in 0,9% soluzione salina. Preparare una soluzione di eparina-salina separata mescolando 1 ml di 1000 U / ml di eparina in 10 ml di soluzione salina allo 0,9%.
NOTA: I farmaci devono essere a temperatura ambiente prima dell'uso. - Fai il catetere per infusione endovenosa di droga da due 30 G x ½ "aghi ipodermici e PE 10 tubi in polietilene. Per rendere il catetere, inserire un ago in una estremità del tubo. Rimuovere la parte dell'ago dell'altro ago ipodermico e inserire l'estremità smussata nell'altra estremità del tubo. Fissare il catetere ad una siringa da 1 ml e riempire il catetere con la soluzione salina eparina.
- Posizionare mouse nella camera di induzione di anestesia containing 2-2,5% isoflurano in ossigeno al 100%. Lasciare il mouse nella camera di induzione finché non risponde agli stimoli esterni.
- Rimuovere il mouse dalla camera di induzione e posizionarlo sul tappetino riscaldato elettrocardiogramma (ECG). Mantenere l'animale al 2% isoflurano.
- Applicare una pomata veterinario o soluzione salina per gli occhi dell'animale per prevenire la secchezza durante la procedura.
2. Inserimento del catetere nella vena della coda
- Poiché le vene coda sono situati lateralmente su entrambi i lati della coda, posizionare l'animale su un lato per un migliore accesso. Fissare il mouse sul tappetino ECG con nastro adesivo. Assicurarsi che l'animale è tenuto in caldo per promuovere la vasodilatazione delle vene coda.
- Utilizzando un pezzo di tubo silastic come un laccio emostatico, legare il laccio emostatico intorno alla base della coda. Legare il laccio emostatico abbastanza stretto per comprimere le vene, ma non abbastanza per tagliare la circolazione arteriosa. Dopo 2-3 minuti, la vena dovrebbe gonfiarsi e diventare più visibile.
- Tirare delicatamente la coda tesa. Piegate la coda in un angolo con una mano e tenere l'ago parallelo alla coda con l'altra. Pierce l'ago quando la coda è piegato attraverso la pelle nella vena. Sangue sarà spinto verso il catetere se l'ago è inserito nella vena.
- Mettere una goccia di colla tessuto in cui è inserito l'ago per fissare il catetere. Rimuovere il laccio emostatico e confermare la pervietà iniettando soluzione fisiologica con poca resistenza.
3. Inserimento di catetere di pressione sanguigna attraverso femorale Arteria
- Posizionare il catetere di pressione in una siringa da 30 ml riempita con acqua distillata e collegare il catetere alla centralina pressione. Immergere il catetere in acqua, collegato, per 30-45 minuti durante le procedure di set-up e di chirurgia.
- Posizionare la supina animale e nastro le zampe sul pad ECG. Applicare la crema depilatoria sul petto e la zona sopra l'arteria femorale.
- Attendere 3-5 minuti e rimuovere la crema e capelli. Thoroughly eliminare i peli dal petto per evitare artefatti durante l'ecografia. Pulire sia il torace e le regioni degli arti posteriori con un batuffolo imbevuto di rimuovere crema depilatoria eccesso.
- Usando forbici sottili, fare un'incisione nella pelle sopra la posizione dell'arteria femorale. Sezionare attraverso il tessuto grasso sottocutaneo a rivelare l'arteria femorale. L'arteria femorale è parzialmente coperta da dell'addome. Utilizzare hemostats per spostare l'addome di distanza. Mantenere i tessuti umida coprendo con una garza umida o in alternativa grondante salina sopra periodicamente per evitare che i tessuti si secchi.
- Utilizzando una pinza sottile, separare il nervo dal fascio-arteria vena. Perforare delicatamente attraverso la guaina intorno al fascio dell'arteria venosa per separare l'arteria dalla vena. Passare una sutura intorno all'arteria all'estremità prossimale e posizionare due suture all'estremità distale.
- Saldamente annodare la sutura più distale di fermare il flusso di sangue distale. Utilizzare hemostats per tirare la psutura roximal per interrompere temporaneamente il flusso di sangue nell'arteria femorale. Utilizzare microscissors di fare una piccola incisione nell'arteria femorale. Rendere l'incisione in prossimità del nodo distale.
- Calibrare il software di acquisizione dei dati per il catetere utilizzando le impostazioni di calibrazione della centralina pressione. Il commutatore contropressione alla lettura del trasduttore e bilanciare il catetere pressione in modo che le uscite catetere 0 mm Hg nella siringa riempita di acqua.
- Inserire il catetere nell'arteria femorale. Aprire l'incisione con pinza sottile con una mano e inserire la testa del catetere nell'arteria con l'altra mano.
- Nodo sutura centrale attorno al filo del catetere per fissare il catetere nell'arteria. Rilassatevi la sutura prossimale e far avanzare il catetere in avanti in aorta addominale. Nodo della sutura prossimale per fissare ulteriormente il catetere e per prevenire le emorragie.
- Muoversi con cautela il pad ECG con il mouse, il catetere pressione e soluzione salina syringe alla fase ecografica. Collegare il catetere pressione sanguigna alla centralina pressione. Posizionare la siringa salina nella pompa a siringa. Lasciare l'animale e il catetere per equilibrare per 20 minuti.
4. Misura diametro dell'aorta in un range di pressione sanguigna
- Ridurre isoflurano al 1,5%. Visualizza l'aorta ascendente longitudinalmente sul B-mode con una vista lungo l'asse. Montare il trasduttore sul sistema ferroviario in modo che la stessa vista viene mantenuta per tutta la durata dell'esperimento.
- Sul mainframe ultrasuoni, posizionare il cursore M-mode sul tratto di aorta di essere rintracciato. Traccia la variazione aortica diametro su tutto il ciclo cardiaco utilizzando M-mode.
- Modificare la soluzione salina nella siringa alla soluzione PE e mettere la siringa nella pompa a siringa.
- Record M-mode al basale pressione aortica. Iniziare infusione a 360 mcg / kg / min e infusione per 1 min per pressione aortica per raggiungere un plateau. Per un 25 g del mouse, questo dose equivale a 30 microlitri / min.
- Registrare la M-mode, quindi interrompere l'infusione, e attendere 2 minuti per la pressione del sangue per tornare alla linea di base.
- Velocità di infusione inferiore a 240 mg / kg / min. Per un 25 g del mouse, questa dose equivale a 20 microlitri / min. Avviare l'infusione, infusione per 1 min per la pressione sanguigna a plateau, e registrare M-mode. Interrompere l'infusione, e attendere 2 minuti per la pressione del sangue per tornare alla linea di base.
- Ripetere il punto 4.4 per 120 mg / kg / min PE (10 microlitri / min per un 25 g mouse).
- Sostituire PE con soluzione salina e infondere la soluzione salina al tasso usato per la 360 mg / kg / min (30 microlitri / min per 25 g mouse). Lasciare in infusione per 2-3 minuti, fino a nuova infusione non produce un aumento della pressione aortica e la pressione sta tornando alla linea di base. Attendere 5 min per la pressione del sangue si stabilizzi al basale.
- Sostituire salina con SNP.
- Record M-mode al basale pressione aortica. Iniziare infusione a 240 mcg / kg / min (20 microlitri / min per 25 g mouse)e infusione per 1 min. Quando la pressione aortica raggiunge un plateau, registrare l'M-mode. Interrompere l'infusione e attendere 2 minuti per la pressione del sangue per tornare alla linea di base.
- Velocità di infusione inferiore a 120 mg / kg / min (10 microlitri / min per 25 g mouse). Avviare l'infusione, infusione per 1 min per la pressione sanguigna a plateau, e registrare M-mode. Smettere di infusione e attendere 2 minuti per la pressione del sangue per tornare alla linea di base.
- Ripetere il punto 4.8 per 60 mg / kg / min SNP (5 ml / min per 25 g mouse).
5. Terminare l'esperimento
- Per eutanasia dell'animale, aumentare isoflurano al 4%. Quando la respirazione ha rallentato, di solito in 1-2 minuti, tagliare lo sterno con le forbici per aprire la cavità toracica e esporre il cuore.
- Afferrare il cuore con una pinza a medio e asportare dal corpo tagliando presso l'aorta ascendente con le forbici.
Representative Results
Un'immagine longitudinale del ventricolo sinistro e dell'aorta ascendente viene catturato sulla B-mode, come mostrato in Figura 1. In alternativa, un'immagine longitudinale solo dell'aorta può essere ottenuta, come in Figura 2. Il movimento della parete aortica durante l'cardiaca ciclo appare come due linee bianche sul M-mode, come mostrato nella figura 3. Il lume aortico è l'area tra le righe. Pressione aortica è modulata da infusione di farmaci vasoattivi. PE solleva la pressione aortica, come mostrato nella Figura 4A, e SNP abbassa la pressione, come mostrato nella Figura 4B. M-mode viene registrato quando plateau pressione sanguigna, 1 min dopo l'inizio dell'infusione. Pressione aortica viene modificato in modo incrementale attraverso cambiando la dose del farmaco somministrato, come mostrato in Figura 5. Dose di farmaco è controllata attraverso il tasso di infusione. Tutti dosi di farmaco sono in mcg / kg / min. Diametri massimi e minimi sono misurati da tegli M-mode, mostrato in Figura 3. Questi diametri corrispondono alla pressione sistolica e diastolica aortica registrati dal catetere pressione.
Sistolica e diastolica e pressione diametro valori di tre cicli cardiaci sono misurate al basale e per ogni dose PE e SNP. La deviazione standard tra tre misure di diametro ad una dose di farmaco varia da 0,01 mm a 0,04 mm. Diametro aortico può essere tracciata contro la corrispondente pressione aortica per illustrare la relazione pressione-diametro, come mostrato nella Figura 6A.
Questi valori di pressione diametro sono utilizzati per calcolare la conformità aortica. Compliance arteriosa è calcolato
C = (D sys - D dia) / (P sys - P DIA) (1)
dove sys D e D dia sono diametri sistolica e diastolica e P sys e P diasono pressione sistolica e diastolica. Compliance e media pressione aortica (MAP) sono calcolati al basale e per ogni dose PE e SNP. La conformità è tramato contro MAP per dimostrare la pressione dipendenza di rigidità. A causa del comportamento elastico lineare dell'aorta, rispetto diminuisce all'aumentare MAP, come mostrato nella Figura 6B.
Figura 1:. Vista longitudinale dell'aorta ascendente in B-mode diametro misurazioni sono prese da un'immagine longitudinale dell'aorta ascendente lasciando il ventricolo sinistro. LV: ventricolo sinistro; PA: arteria polmonare; AA: ascendente aorta. Visualizzazione dell'arteria polmonare dipende dal posizionamento della sonda. Diametro aortico viene misurato distale alla valvola aortica. Frequenza della sonda utilizzata per catturare questa immagine è di 40 MHz.
Figura 2:. Vista Alternate dell'aorta ascendente in B-mode L'aorta ascendente è descritto in maniera più evidente e il ventricolo sinistro del cuore e le pareti sono meno distinte. AA: ascendente aorta; LV: ventricolo sinistro. Frequenza di sonda utilizzata per registrare questa immagine è di 40 MHz.
Figura 3:. Aorta visualizzata su M-mode diametro aortico viene misurato dall'immagine M-mode. Il movimento della parete aortica appare come due linee ondulate. Lo spazio tra le due linee è il lume aortico. Diametri dell'aorta sistolica e diastolica di tre cicli cardiaci sono misurati dalla M-mode. In questa immagine, la pressione aortica registrato dal catetere di pressione, segnale ECG, e ciclo respiratorio vengono visualizzati in rosso, verde e giallo sul M-mode. Probe frequency utilizzato per registrare questa immagine è di 40 MHz e la velocità di scansione di acquisizione è di 1.200 Hz.
Figura 4:. La modifica della pressione aortica incrementale pressione aortica è cambiata gradualmente entro la dose del farmaco infuso. Dose Drug viene modulata dalla velocità di infusione. Tutti i dosaggi sono in mcg / kg / min.
Figura 5:. Modulante pressione aortica con farmaci vasoattivi aortica pressione viene aumentata con infusione di vasocostrittore fenilefrina (PE) e si riduce con infusione di nitroprussiato sodico vasodilatatore (SNP). Plateau pressione aortica 1 min dopo l'inizio dell'infusione droga. M-mode del diametro aortico è registrato presso l'altopiano. (A) mostra l'aumento della pressione aorticacon 360 mg / kg / min PE infusione. (B) mostra la diminuzione della pressione aortica con 240 mg / kg / min SNP infusione. Il tempo di infusione è iniziata e il tempo la M-mode è registrato sono etichettati sulle tracce. Pressione aortica è cambiata gradualmente entro la dose del farmaco infuso. Dose Drug viene modulata dalla velocità di infusione. Tutti i dosaggi sono in mcg / kg / min.
Figura 6: Diametro vs pressione e compliance vs. significano piazzole pressione aortica diametro aortico può essere tracciata contro la corrispondente pressione aortica per mostrare la relazione pressione-diametro (A).. La conformità può essere calcolato per ogni incremento di pressione e tramato contro la pressione aortica media (MAP) per mostrare la dipendenza pressione di rigidità aortica (B).
Discussion
Le misurazioni del diametro in diversi incrementi di pressione in un ampio intervallo di valori di pressione è necessaria per la caratterizzazione accurata della relazione pressione-diametro. I limiti di pressione superiore e inferiore che può essere indotta farmacologicamente possono variare dal gruppo sperimentale ma la gamma ideale è circa 25 mm Hg a 125 mm Hg diastolica e 50 mm Hg a 200 mm Hg sistolica. Dosi di 360 mg / kg / min PE e 240 mg / kg / min SNP generalmente suscitare i limiti del campo di pressione. Tuttavia, dosi di PE può essere aumentata a 480 mg / kg / min e SNP a 360 mcg / kg / min per verificare che sono stati raggiunti i limiti. Le concentrazioni di lavoro del PE e SNP possono essere ridotti per ottenere incrementi di pressione più fini. Poiché il diametro cambia con la pressione aortica, inducendo gli stessi valori di pressione tra animali e gruppi sperimentali non è importante.
Venoso e incannulamento arteriosa possono essere eseguite in altri luoghi con la stessa UOtcomes. Cannulazione vena della coda può essere difficile a causa delle piccole dimensioni della vena della coda. Inoltre, la vena della coda non è facilmente visibile nei topi di colore scuro. La vena femorale può essere incannulata come alternativa. Questo percorso può essere più facile dal momento che la vena femorale è più accessibile. Per l'inserimento del catetere di pressione, oltre l'arteria femorale, il catetere può essere inserito attraverso la carotide. L'arteria femorale è preferibile sopra l'arteria carotide, tuttavia, poiché la regione toracica rimane intatto per il rilevamento di immagini ecografiche. Femorale incannulamento può essere più difficile perché l'arteria femorale è più piccolo. Utilizzando un catetere F 1.2 e introducendo il catetere nell'arteria femorale prossimale sotto la cavità addominale faciliterà il processo cannulazione. Posizionamento poche gocce di un agente vasodilatatore come lidocaina sulla arteria femorale o usando un catetere introduttore può anche aiutare a ingrandire il vaso per facilitare l'inserimento del catetere. Il catetere pressione deve essere maneggiato e usatosecondo le istruzioni del produttore.
Posizione del catetere all'interno dell'aorta non deve essere coerente tra animali come la caduta di pressione all'interno della aorta è insignificante. Tuttavia, posizionando il catetere in aorta addominale può essere meglio per minimizzare l'interferenza con la ecografica dell'aorta toracica. Alcuni mainframe ultrasuoni possono registrare pressione in tempo reale con la traccia M-mode, dando così una misurazione della pressione per ogni diametro misurato sulla M-mode. Sfortunatamente, poiché la posizione in cui viene misurato il diametro non è la stessa posizione in cui viene registrata la pressione, esiste un ritardo tra la pressione registrata al catetere e la pressione effettiva in aorta ascendente. Di conseguenza, le misurazioni diametro minimo solo massimo e possono essere utilizzate per l'analisi dei dati.
Il limite principale di questo metodo è l'incertezza nella misurazione introdotto dal dell'aorta spostamento in e fuori of piano ultrasuoni durante il ciclo cardiaco. Errore di movimento-introdotto è comune a tutti gli studi di imaging basato, tra cui la risonanza magnetica e TAC. Strategie di compensazione includono l'utilizzo di caratteristiche anatomiche di spostare il quadro di riferimento con il movimento 18 e sono attuate durante l'elaborazione dei dati. Come software compensazione del movimento non è prontamente disponibile, il ricercatore deve vigilare sulla regolazione della posizione della sonda per monitorare lo spostamento in posizione dell'aorta come l'aumento della pressione e diminuisce. Diametro misurazioni dovrebbero essere prese attraverso il centro dell'aorta. Tuttavia, determinare se la posizione di registrazione M-mode passa attraverso il centro può essere difficile giudicare l'immagine ad ultrasuoni su, soprattutto con le posizioni aorta spostamento. L'incertezza introdotti dalle suddette limitazioni manifestano nel grado di dispersione nei dati, come evidente nella figura 6. Ottenere un'immagine della sezione trasversale anziché all'asse longitudinale del ascending dell'aorta potrebbe essere una soluzione. Tuttavia, ottenere questo punto di vista può essere a volte più impegnativo e il conseguente traccia M-mode può essere meno chiaro. La circonferenza della sezione trasversale della immagine B-mode potrebbe essere misurata invece del diametro della immagine M-mode. Tuttavia, determinare quando circonferenza massima e minima è stata raggiunta sarà limitato dal frame rate B-mode e può essere più difficile giudicare che sulla M-mode.
Rendere più misurazioni della trama pressione diametro e aumentando la dimensione sperimentale del gruppo può migliorare l'accuratezza dei dati. I dati della pressione di diametro possono essere raccolti da diverse località lungo il torace. Questo protocollo dovrebbe prima essere eseguita con la sonda posta su una posizione sul petto. L'aorta dovrebbe quindi essere visualizzato con la sonda posta su un'altra posizione e il protocollo ripetuto.
Agenti vasoattivi utilizzati per modulare la pressione arteriosa potrebbero potenzialmente influenzare aortica musc lisciole tonalità, che a sua volta influenzare la rigidità. Tuttavia, la manipolazione di pressione aortica da ritorno venoso ha dimostrato di produrre cambiamenti simili a PWV invasivo misurata come manipolazione farmacologica nei ratti. Questi risultati dimostrano che l'infusione di farmaci vasoattivi agiscono principalmente sulle arterie di resistenza periferiche e non influenzano in modo significativo aortica tono della muscolatura liscia 19.
Questo protocollo può essere eseguita in ratti con alcune piccole modifiche. Il torace è rasato prima di applicare la crema depilatoria. A 27 G x ½ "catetere disponibile in commercio viene utilizzato per infusione di farmaci. Le dosi di farmaco utilizzato per modulare la pressione aortica sono 40, 80, e 120 mg / kg / min di PE e 40, 80, e 120 mg / kg / min di SNP.
Oltre l'aorta ascendente, le differenze regionali in rigidità aortica può essere determinato con questo protocollo. Rigidità regionale misurata da questo approccio sarebbe più preciso rispetto da PWV come misurazioni are preso da una posizione di opporsi a due posizioni per PWV. Tuttavia, regioni lungo l'aorta che possono essere misurati con questa tecnica sono limitati a quelli che possono essere visualizzati da ultrasuoni.
Modulo elastico può anche essere calcolata dai dati raccolti da questo metodo se una misurazione dello spessore della parete può essere ottenuta. Accurata nella misurazione vivo dell'aorta topo è limitato dai limiti di risoluzione della tecnologia ultrasuoni corrente. Miglioramento futuro della tecnologia ad ultrasuoni potrebbe fare in vivo misurazione dello spessore della parete più fattibile. In alternativa, le misure di spessore possono essere eseguite ex vivo. Myography pressione fornirebbe le misurazioni più accurate, perché lo spessore può essere misurata ad ogni incremento di pressione.
Disclosures
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Equipment | |||
| High-resolution ultrasound machine | Visual Sonics | Vevo2100 | |
| 13-24 MHz transducer | Visual Sonics | MS250 | Used for imaging rats |
| 22-55 MHz transducer | Visual Sonics | MS550D | Used for imaging mice |
| Imaging Station | Visual Sonics | Imagine Station 1 | |
| 1.2F Pressure catheter | Transonic | FTH-1211B-0018 | |
| SP200 pressure control unit | Transonic | FFS-095-DP01 | |
| Standard Infusion Only Harvard Pump 11 Plus syringe pump | Harvard Apparatus | 702208 | |
| Isoflurane vaporizer | VetEquip | 911103 | |
| Induction chamber | VetEquip | 941443 | |
| 100% O2 | Airgas | OX USP200 | |
| Single Stage Brass 0-50 psi General Purpose Cylinder Regulator CGA540 | Airgas | Y11215B540 | |
| Stereo Boom Stand Microscope | National Optical | 420-BMSQ | |
| Fiber optic illuminator & light pipe | Cole Palmer | EW-41500-50 | |
| Supplies | |||
| 30G x 1/2" BD PrecisionGlide Needle | BD | 305106 | For tail vein cannulation in mice |
| Polyethylene Tubing PE10 | Becton Dickinson | 427401 | For tail vein cannulation in mice |
| 27G x 1/2" Surfloe winged infusion set | Terumo | SV*27EL | For tail vein cannulation in rats |
| Signa Gel Electrode Gel | Parker | 15-25 | Use for ECG recording |
| Aquasonic Clear Ultrasound Gel | Parker | 03-08 | Use for ultrasound |
| 1ml Sub-Q Syringes, 26G x 5/8" | BD | 309597 | |
| Nair | Nair | Depilatory cream | |
| Histoacryl | TissueSeal | TS1050071FP | Tissue glue |
| Braided Silk Suture 6-0 | Teleflex | 104-S | |
| Dumostar P55 fine forceps | Roboz | RS-4984 | |
| Microscissors | WPI | 501839 | |
| Fine scissors | FST | 14060-11 | |
| Medium forceps | Ted Pella | 5665 | |
| Hemostatic forceps | Roboz | RS-7131 | |
| Non-sterile cotton gauze sponge | Fisherbrand | 22-362-178 | |
| Cotton tipped applicators | Oritan | 803-WC | |
| Label tape | Fisherbrand | 15-901-20 | |
| Drugs | |||
| Sodium chloride | Sigma Aldrich | S7653 | |
| R-Phenylephrine hydrochloride | Sigma Aldrich | P6126 | |
| Sodium nitroprusside dihydrate | Sigma Aldrich | 71778 | |
| Software | |||
| Prism | GraphPad | ||
| Excel | Microsoft |
References
- Mitchell, G. F., et al. Changes in arterial stiffness and wave reflection with advancing age in healthy men and women - The Framingham Heart Study. Hypertension. 43, 1239-1245 (2004).
- Mahmud, A., Feely, J. Effect of smoking on arterial stiffness and pulse pressure amplification. Hypertension. 41, 183-187 (2003).
- Lehmann, E. D., Gosling, R. G., Sonksen, P. H.
- Wang, Y. -X., et al. Reduction of cardiac functional reserve and elevation of aortic stiffness in hyperlipidemic Yucatan minipigs with systemic and coronary atherosclerosis. Vasc. Pharmacol. 39, 69-76 (2002).
- Ben-Shlomo, Y., et al. Aortic Pulse Wave Velocity Improves Cardiovascular Event Prediction: An Individual Participant Meta-Analysis of Prospective Data From 17,635 Subjects. J. Am. Coll. Cardiol. 63, 636-646 (2014).
- Mitchell, G. F., et al. Arterial stiffness and cardiovascular events: the Framingham Heart Study. Circulation. 121, 505-511 (2010).
- Mattace-Raso, F. U., et al. Arterial stiffness and risk of coronary heart disease and stroke: the Rotterdam Study. Circulation. 113, 657-663 (2006).
- Laurent, S., et al. Aortic stiffness is an independent predictor of all-cause and cardiovascular mortality in hypertensive patients. Hypertension. 37, 1236-1241 (2001).
- Fung, Y. C. Biomechanics: Mechanical Properties of Living Tissues. , 2nd edn, Springer. New York, NY. (1993).
- Shadwick, R. E.
- Gasser, T. C., Ogden, R. W., Holzapfel, G. A. Hyperelastic modelling of arterial layers with distributed collagen fibre orientations. Journal of The Royal Society Interface. 3, 15-35 (2006).
- Zieman, S. J., Melenovsky, V., Kass, D. A. Mechanisms, Pathophysiology, and Therapy of Arterial Stiffness. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 25, 932-943 (2005).
- Jung, S. M., et al. Increased tissue transglutaminase activity contributes to central vascular stiffness in eNOS knockout mice. Am. J. Physiol.-Heart Circul. Physiol. 305, 803-810 (2013).
- Santhanam, L., et al. Decreased S-Nitrosylation of Tissue Transglutaminase Contributes to Age-Related Increases in Vascular Stiffness. Circ. Res. 107, 117-243 (2010).
- Fitch, R. M., Vergona, R., Sullivan, M. E., Wang, Y. X. Nitric oxide synthase inhibition increases aortic stiffness measured by pulse wave velocity in rats. Cardiovasc. Res. 51, 351-358 (2001).
- Bergel, D. H. The static elastic properties of the arterial wall. The Journal of Physiology. 156, 445-457 (1961).
- Leloup, A. J., et al. Applanation Tonometry in Mice: A Novel Noninvasive Technique to Assess Pulse Wave Velocity and Arterial Stiffness. Hypertension. 21, 21 (2014).
- Morrison, T. M., Choi, G., Zarins, C. K., Taylor, C. A. Circumferential and longitudinal cyclic strain of the human thoracic aorta: age-related changes. J Vasc Surg. 49, 1029-1036 (2009).
- Butlin, M., Hammond, A., Lindesay, G., Viegas, K., Avolio, A. P. In vitro and in vivo use of vasoactive agents in characterising aortic stiffness in rats: testing the assumptions. Hypertens. 30, 42 (2012).
