Kwantitatieve analyse van de Micro-CT van Aortopathy in een muismodel van β-aminopropionitrile-geïnduceerde aorta aneurysma en dissectie
Summary
Dit artikel beschrijft een gedetailleerde methodologie van het gebruik van een radiopaak loodhoudende silicone rubber te perfuse de lymfkliertest therapieën voor de diameter van de aorta kwantificering in een muismodel van aorta aneurysma en dissectie.
Abstract
Aneurysma van de aorta dissectie is geassocieerd met significante morbiditeit en sterfte in de bevolking en zeer dodelijk kunnen zijn. Hoewel diermodellen van aorta ziekte bestaan, in vivo beeldvorming van de therapieën beperkt gebleven. In de afgelopen jaren, micro-gecomputeriseerde tomografie (micro-CT) heeft ontpopt als een voorkeur modaliteit voor zowel grote als kleine vaartuigen imaging zowel in vivo als ex vivo. In combinatie met een methode van vasculaire gieten, hebben we met succes gebruikt micro-CT te karakteriseren de frequentie en de verdeling van de aorta pathologie in β-aminopropionitrile-testgroep C57/Bl6 muizen. Technische beperkingen van deze methode zijn variaties in de kwaliteit van de perfusie geïntroduceerd door slechte voorbereiding van de dieren, de toepassing van de juiste methodologieën voor vaartuig grootte kwantificering, en het niet-overlevingsvermogen van deze procedure. In dit artikel een overzicht van een methodologie voor de intravasculaire perfusie van een loodhoudende radiopaak siliconen rubber voor de kwantitatieve karakterisering van aortopathy in een muismodel van aneurysma en dissectie. Naast het visualiseren van aorta pathologie, kan deze methode worden gebruikt voor de behandeling van andere vasculaire bedden in vivo of post-mortem-vasculaire bedden verwijderd.
Introduction
De incidentie van Aortadissectie is 3 gevallen per 100.000 per jaar1. Aortadissectie en aneurysmal ziekten goed voor meer dan 10.000 doden in de Verenigde Staten elk jaar, goed voor 1-2% van alle sterfgevallen in westerse landen2. Aortadissectie wordt geïnitieerd door een scheur in de intima laag van het schip met de verspreiding van bloed door de lagen van de aorta muur onder fysiologische druk. Verhoogde patiënt pulse druk worden geassocieerd met een verhoogde incidentie van dissectie en complicaties. Verhoogde muur schuifspanning wordt geassocieerd met de uitbreiding van de aorta muur leidt tot een aneurysma vorming3,4. Gevolgen van Aortadissectie omvatten de occlusie van de bloedtoevoer naar verre organen, inclusief de hersenen, nieren, darmen, en ledematen, de vorming van chronische aneurysmata, breuk of dood5,6,7.
Op dit moment worden de biochemische en cellulaire processen die betrokken zijn bij de inleiding en de progressie van de aorta aneurysma en dissecties nog slecht begrepen. Reproduceerbaar diermodellen van aorta aneurysma en dissectie worden sleutel tot het begrijpen van hun pathofysiologie. Β-aminopropionitrile (BAPN) is een lysyl oxidase remmers, die voorkomt dat de cross-linking van elastine en collageen en is aangetoond dat aanzienlijk veranderen de structuur van de muur van de extracellulaire matrix van schip en de biomechanische integriteit6, 8. Knaagdieren die zijn behandeld met BAPN hebben gebruikt als een gemeenschappelijke diermodel van aorta aneurysma en dissectie9,10.
Vasculaire beeldvormende modaliteiten zijn instrumenteel in het identificeren van vasculaire pathologie, bevestiging van schip bij, en evalueren van orgel perfusie. Onlangs, micro-berekend tomografie (micro-CT) is gebruikt om te bestuderen van de therapieën van muizen en ook grote dieren. In tegenstelling tot het bot is de axiale beeldvorming van de bloedvaten door computertomografie beperkt, zoals intraluminale bloed inherent relatief radiolucente is. Wanneer gecombineerd met intravasculaire contrastmiddelen, echter kan micro-CT gedetailleerde driedimensionale reconstructies van dierlijke vasculatures voor de studie van macro-anatomische vasculaire pathologie11.
De geselecteerde contrast agent is (Zie de Tabel van materialen) een radiopaak silicone rubber dat lood chromaat en lood sulfaat bevat. Bij perfusie in aanwezigheid van een katalysator, verhardt het snel om te vormen van een cast van de therapieën met minimale wijzigingen in de macro-anatomische architectuur van de schepen, waardoor de therapieën zeer radiopaak in tegenstelling tot de achtergrond weefsels wanneer röntgenologisch onderzocht. Deze agent contrast is voordelig omdat het is gemakkelijk te hanteren en vermijdt de aantasting van het weefsel en het vaartuig verlies als gevolg van breuk vaak geassocieerd met vasculaire cast corrosie. Zoals het geneest met minimale krimp12, schepen gewist van bloed blijven octrooi en zorgen voor een correcte inschatting van de dierlijke macro-therapieën in de niet-survival experimenten. Vorige werk heeft met succes gebruikt voor radiopaak silicone rubber-contrast in een verscheidenheid van dierproeven. Specifiek, is toepasbaarheid in het visualiseren van de coronaire, glomerulaire, placenta, en de cerebrale circulatie11,12,13,14,15 aangetoond. In deze paper detailleren wij de methodologie van open links-ventriculaire punctie voor de intravasculaire perfusie van loodhoudende radiopaak silicone rubber te karakteriseren kwantitatief BAPN-geïnduceerde aorta pathologie in een muismodel door micro-CT.
Protocol
Representative Results
Discussion
Micro-CT beeldvorming kan worden gebruikt om zeer gedetailleerde en drie-dimensionale reconstructies van vasculaire pathologie in diermodellen. Door het gebruik van intravasculaire contrast-enhanced media, kunnen non-enhanced zachte weefsels, zoals het lumen van een bloedvat, worden onderscheiden van die verbetering van zijn. Terwijl laser Doppler, microangiography, magnetische resonantie angiografie, histologie met confocal, of twee-foton microscopie kan worden gebruikt voor het beoordelen van vasculaire bedden, ze mees…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We bedank Mark Smith voor zijn hulp met radiografische beeldvorming. Dit werk wordt ondersteund door de NIH T32 subsidie voor interdisciplinair onderzoek in de NIH R35 Grant (DKS), cardiovasculaire ziekte (BOA) en de American Heart Association (SMC).
Materials
| Microfil | Flow Tech, Inc | MV-122 | We use yellow, a different color can be ordered as desired. Kit includes MV-Compound, MV-Diluent, and MV-Curing Agent. |
| Heparin (1000 U/mL) | Sagent Pharmaceuticals | 25021-400-10 | |
| Phosphate buffered saline | Corning | 21-031-CV | |
| Isoflurane | Vet One, MWI | 502017 | |
| 3-Aminopropionitrile fumarate salt | Sigma-Aldrich | A3134 | |
| Single syringe pump | Fisher Scientific | 14-831-200 | |
| 27-gauge scalp vein set needle | Exel Int | 26709 | 27G x 3/4", 12" tube |
| Inveon Micro-CT scanner | Siemens Medical Solutions | ||
| Osirix MD | Pimxmeo SARL | Version 8.0.2 | |
| Inveon Research Workplace | Siemens Medical Solutions | Version 4.2 | |
| Rodent Chow | Harlan Teklad | 2018sx |
References
- Meszaros, I., et al. Epidemiology and clinicopathology of aortic dissection. CHEST. 117 (5), 1271-1278 (2000).
- Kochanek, K. D., et al. Deaths: final data for 2009. National Vital Statistics Reports. 60 (3), 1-116 (2011).
- Li, J. S., Li, H. Y., Wang, L., Zhang, L., Jing, Z. P. Comparison of beta-aminopropionitrile-induced aortic dissection model in rats by different administration and dosage. Vascular. 21 (5), 287-292 (2013).
- Huffman, M. D., Curci, J. A., Moore, G., Kerns, D. B., Starcher, B. C., Thompson, R. W. Functional importance of connective tissue repair during the development of experimental abdominal aortic aneurysms. Surgery. 128 (3), 429-438 (2000).
- Wu, D., Shen, Y. H., Russel, L., Coselii, J. S., LeMaire, S. A. Molecular mechanisms of thoracic aortic dissection. Journal of Surgical Research. 184 (2), 907-924 (2013).
- Bruel, A., Ortoft, G., Oxlund, H. Inhibition of cross-links in collagen is associated with reduced stiffness of the aorta in young rats. Atherosclerosis. 140 (1), 135-145 (1998).
- Martinez-Revelles, S., et al. Lysyl oxidase induces vascular oxidative stress and contributes to arterial stiffness and abnormal elastin structure in hypertension: Role of p38MAPK. Antioxidants & Redox Signaling. 27 (7), 379-397 (2017).
- Kumar, D., Trent, M. B., Boor, P. J. Allylamine and beta-aminopropionitrile induced aortic medial necrosis: Mechanisms of synergism. Toxicology. 125 (2-3), 107-115 (1998).
- Ren, W., et al. β-Aminopropionitrile monofumarate induces thoracic aortic dissection in C57BL/6 mice. Scientific Reports. 6, 28149 (2016).
- Kanematsu, Y., et al. Pharmacologically-induced thoracic and abdominal aortic aneurysms in mice. Hypertension. 55 (5), 1267-1274 (2010).
- Weyers, J. J., Carlson, D. D., Murry, C. E., Schwartz, S. M., Mahoney, W. M. Retrograde Perfusion and Filling of Mouse Coronary Vasculature as Preparation for Micro Computed Tomography Imaging. J Vis Exp. (60), e3740 (2012).
- Cortell, S. Silicone rubber for renal tubular injection. Journal of Applied Physics. 26 (1), 158-159 (1969).
- Bentley, M. D., Ortiz, M. C., Ritman, E. L., Romero, J. C. The use of microcomputed tomography to study microvasculature in small rodents. American Journal of Physiology – Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 282 (5), R1267-R1279 (2002).
- Marxen, M., et al. MicroCT scanner performance and considerations for vascular specimen imaging. Medical Physics. 31 (2), 305-313 (2004).
- Yang, J., Yu, L. X., Rennie, M. Y., Sled, J. G., Henkelman, R. M. Comparative structural and hemodynamic analysis of vascular trees. American Journal of Physiology – Heart and Circulatory Physiology. 298 (4), H1249-H1259 (2010).
- Jia, L. X., et al. Mechanical stretch-induced endoplasmic reticulum stress, apoptosis, and inflammation contribute to thoracic aortic aneurysm and dissection. The Journal of Pathology. 236 (3), 373-383 (2015).
- Kurihara, T., et al. Neutrophil-derived matrix metalloproteinase 9 triggers acute aortic dissection. Circulation. 126 (25), 3070-3080 (2012).
- Dillavou, E. D., Buck, D. G., Muluk, S. C., Makaroun, M. S. Two-dimensional versus three-dimensional CT scan for aortic measurement. Journal of Endovascular Therapy. 10 (3), 531-538 (2003).
- Muratoglu, S. C., et al. LRP1 protects the vasculature by regulating levels of connective tissue growth factor and HtrA1. Arterioclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 33, 2137-2146 (2013).
- Badea, C. T., Dragova, M., Holdsworth, D. W., Johnson, G. A. In vivo small animal imaging using micro-CT and digital subtraction angiography. Phys Med Biol. 53 (19), R319-R350 (2008).
- Zhou, Y. Q., et al. Ultrasound-guided left-ventricular catheterization: A novel method of whole mouse perfusion for microimaging. Laboratory Investigation. 84, 385-389 (2004).
