Dynamic Single Cell Imaging of Coronary Microvascular Dysfunction in the Failing Heart

心力衰竭冠状动脉微血管功能障碍的动态单细胞成像

基本信息

  • 批准号:
    10523513
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 41.1万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-12-15 至 2024-11-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Despite decades of advances in clinical diagnosis and treatment of heart disease, there is a rising epidemic of heart failure in an aging population worldwide. Historically, much focus has been on atherosclerosis, acute myocardial infarction, and treatment of large vessel coronary disease. However, relatively little is known at a mechanistic level about the vast network of small arteries, capillaries and veins in the heart beyond the large coronary arteries, the coronary microcirculation, and increasing evidence links dysfunction of the microcirculation to various forms of heart disease including heart failure. In vitro experiments, histologic analysis, and computational modeling have provided insight about how the coronary microcirculation is regulated and remodels in the failing heart, but prior studies have been unable to directly evaluate the complex microcirculatory physiology of the heart at the cellular level in vivo. Intravital optical microscopy is being used in the neurosciences and tumor biology to decipher dynamic vascular physiology in vivo, but these techniques have not been applicable in the heart due to severe imaging limitations imposed by contractile motion. We have recently pioneered intravital imaging methods to perform motion-artifact free, cellular resolution microscopy in the beating heart. Building on this work, this proposal seeks to investigate mechanisms of coronary microvascular dysfunction by utilizing intravital microscopy to quantitatively map flow in the coronary microcirculation down to the capillary level in animal models of heart disease. Studies will be performed in mice comparing microcirculatory function in healthy controls, in a model of physiologic hypertrophy due to exercise, and in a model of pressure overload leading to pathologic hypertrophy and heart failure. In addition, the specific role of microvascular pericytes will be investigated as a master regulator of capillary blood flow. Intravital confocal and two-photon microscopy, multiplexed fluorescent reporters, and cell-specific optogenetics approaches will be used to record and manipulate microvascular flow, and to correlate abnormal flow patterns with cardiomyocyte metabolism, inflammatory response, and fibrosis. This work will lead to new understanding of microcirculatory pathophysiology in the failing heart at the single cell level and promising new insights for clinical therapeutics.
尽管心脏病的临床诊断和治疗取得了数十年的进步,但心脏病的流行率仍在上升 历史上,全球人口老龄化引起的心力衰竭一直备受关注。 然而,人们对心肌梗死和大血管冠状动脉疾病的治疗知之甚少。 关于心脏中大动脉、毛细血管和静脉的庞大网络的机械水平 冠状动脉、冠状微循环以及越来越多的证据表明冠状动脉功能障碍与 微循环对各种形式的心脏病(包括心力衰竭)的影响。 分析和计算模型提供了有关冠状动脉微循环如何变化的见解 在衰竭的心脏中受到调节和重塑,但先前的研究无法直接评估复杂的 活体光学显微镜在体内细胞水平上研究心脏的微循环生理学。 神经科学和肿瘤生物学来破译体内动态血管生理学,但这些技术 由于收缩运动造成的严重成像限制,尚未适用于心脏。 最近开创了活体成像方法,以实现无运动伪影的细胞分辨率 在这项工作的基础上,该提案旨在研究跳动心脏的显微镜检查机制。 冠状动脉微血管功能障碍利用活体显微镜定量绘制冠状动脉血流图 心脏病动物模型中的微循环至毛细血管水平的研究将在小鼠中进行。 在运动引起的生理肥大模型中比较健康对照的微循环功能, 以及导致病理性肥大和心力衰竭的压力超负荷模型。 将研究微血管周细胞作为毛细血管血流的主要调节器的具体作用。 活体共焦和双光子显微镜、多重荧光产生器和细胞特异性光遗传学 方法将用于记录和操纵微血管血流,并关联异常的血流模式 这项工作将带来新的认识。 在单细胞水平上研究衰竭心脏的微循环病理生理学,并为以下方面带来新的见解: 临床治疗。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Intravital Microscopy in Atherosclerosis Research.
The myeloid type I interferon response to myocardial infarction begins in bone marrow and is regulated by Nrf2-activated macrophages.
  • DOI:
    10.1126/sciimmunol.aaz1974
  • 发表时间:
    2020-09-25
  • 期刊:
  • 影响因子:
    24.8
  • 作者:
    Calcagno DM;Ng RP Jr;Toomu A;Zhang C;Huang K;Aguirre AD;Weissleder R;Daniels LB;Fu Z;King KR
  • 通讯作者:
    King KR
Optical Coherence Tomography of Plaque Vulnerability and Rupture: JACC Focus Seminar Part 1/3.
  • DOI:
    10.1016/j.jacc.2021.06.050
  • 发表时间:
    2021-09-21
  • 期刊:
  • 影响因子:
    24
  • 作者:
    Aguirre, Aaron D.;Arbab-Zadeh, Armin;Soeda, Tsunenari;Fuster, Valentin;Jang, Ik-Kyung
  • 通讯作者:
    Jang, Ik-Kyung
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  • 通讯作者:
    Aaron D Aguirre

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  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 41.1万
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作者:{{ showInfoDetail.author }}

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