ROS mechanisms in BAV aortopathy

BAV 主动脉病中的 ROS 机制

基本信息

  • 批准号:
    9884346
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 79.7万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2012
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2012-05-01 至 2021-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY Ascending aortic aneurysmal disease is a major worldwide health problem. Bicuspid aortic valve (BAV)- associated aortopathy represents the largest subset of affected patients and this congenital anomaly is present in 1-2% of the general population. Current aortic diameter-based guidelines for surgical intervention stem from a non-controlled extrapolation of natural history data that does not reflect patient-specific aortic catastrophe risk rendering under-treatment in some patients and over-treatment in others. This is largely because there is an incomplete understanding of what biological and biomechanical features are unique to BAV-associated aortopathy or other degenerative aneurysms and how these insults potentiate aortic dissection. During the prior funding period, we uncovered several cellular, tissue architectural, and biomechanical-based features distinguishing BAV-associated aortopathy from that of degenerative aneurysms. We discovered that elevated production of superoxide anion by medial smooth muscle cells, increased oxidative stress-induced cellular damages, and a biomechanical strength profile coupled with an anisotrophic collagen and elastin microarchitecture uniquely define the tissue microenvironment of the BAV aorta. In the next phase of the project, we will elucidate how an interplay of mechanical and oxidative stress mediates ECM remodeling, determine where hypoxia comes into play, and how clinical imaging-derived metrics correspond to cellular and tissue aberrations in the BAV aorta. In a two-aim approach, we will test the central hypothesis that mechanical forces- and local hypoxia-induced oxidative stress invokes differential ECM remodeling in BAV and TAV patients, and these insults can be correlated to patient-specific aortic wall indices that can be imaged, bundled and used to predict disease progression and/or aortic catastrophe. Aim 1's approach will employ our established patient-specific 3D culture models to determine how mechanical stretch and low oxygen tension impact antioxidant response, free radical production, cellular oxidative damages, and influence ECM production, microarchitecture and degradation in BAV aorta-derived smooth muscle cells. In Aim 2, quantification of local hypoxic effects, measures of oxidative cellular damages, ECM microarchitecture, and biochemical ECM composition will be regionally compared and then correlated with patient-specific wall shear stress measurements from 4D flow MRI, aortic wall morphometrics from dynamic ECG-gated CTA, and distensibility metrics from echocardiography to develop a workable patient-specific multi-parameter imaging- based paradigm. Completion of this project phase will generate an aortic bio-map that profiles mechanical and oxidative stress-mediated ECM remodeling in BAV-associated aortopathy and will identify what in vivo bio- imaging endpoints correlate with these tissue insults. A perceived deliverable is a set of building blocks for a workable multi-parameter computational model whose main output will be a patient specific aortic integrity score that more accurately identifies dissection risk for a given patient. This work will also reveal new opportunities for the implementation of PET-based probes to non-invasively detect local aortic vulnerability and identify novel targets for medical therapeutic intervention.
项目摘要 升高主动脉瘤性是全球主要的健康问题。双刺主动脉瓣(BAV) - 相关的主动脉肿大是受影响患者的最大子集,并且存在该先天性异常 在1-2%的普通人群中。目前的基于主动脉干预的基于主动脉的直径准则,源于 自然历史数据的非控制外推,不反映患者特异性主动脉灾难 某些患者的风险施用不足和其他患者的过度治疗。这主要是因为有 对哪些生物学和生物力学特征是与BAV相关的独特的不完全理解 主动脉肿大或其他退化性动脉瘤以及这些侮辱如何增强主动脉夹层。在 先前的资金期,我们发现了几个细胞,组织结构和基于生物力学的特征 区分BAV相关的主动脉瘤与退化性动脉瘤的主动脉瘤。我们发现高架 内侧平滑肌细胞生产超氧化阴离子,增加氧化应激诱导的细胞 损坏和生物力学强度曲线以及各向营养的胶原蛋白和弹性蛋白 微体系结构独特地定义了BAV主动脉的组织微环境。在下一阶段 项目,我们将阐明机械和氧化应激的相互作用如何介导ECM重塑, 确定缺氧在哪里发挥作用,以及临床成像衍生的指标如何与细胞相对应 BAV主动脉中的组织像差。在两种AIM的方法中,我们将测试机械的中心假设 力和局部缺氧诱导的氧化应激引用BAV和TAV中的差异ECM重塑 患者,这些侮辱可以与可以成像,捆绑的患者特异性主动脉壁指数相关 并用于预测疾病进展和/或主动脉灾难。 AIM 1的方法将采用我们的 已建立的患者特异性3D培养模型,以确定机械拉伸和低氧张力如何 影响抗氧化剂反应,自由基产生,细胞氧化损伤并影响ECM BAV主动脉衍生的平滑肌细胞的生产,微体系结构和降解。在AIM 2中, 量化局部缺氧作用,氧化细胞损伤的测量,ECM微体系结构和 生化ECM组成将在区域比较,然后与患者特异性壁剪相关 来自4D流MRI,动态ECG门控CTA的主动脉壁形态计量学和应力测量 超声心动图的可扩展指标以开发可行的患者特异性多参数成像 - 基于范式。该项目阶段的完成将产生一个主动脉映射,该主动脉映射介绍机械和 氧化应激介导的ECM重塑与BAV相关的主动脉疾病,将确定体内生物体内什么 成像终点与这些组织侮辱相关。感知到的可交付是一组构建块 可行的多参数计算模型的主要输出将是患者特定主动脉完整性 得分更准确地确定给定患者的解剖风险。这项工作也将揭示新的 实施基于宠物的探针以非侵入性检测局部主动脉脆弱性和 确定医学治疗干预的新目标。

项目成果

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  • 批准号:
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  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 79.7万
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