Abstract
Objective Vascular Ehlers–Danlos syndrome (vEDS) is associated with arterial ruptures due to
a mutant gene encoding collagen type III (Col-III). To better understand the role
of Col-III, we aimed at evaluating aortic stiffness and dynamic stiffening in vEDS
mouse models, with either a quantitative (col3KO mice) or a qualitative Col-III defect
(col3KI mice).
Materials and Methods Abdominal aortic wall pulse wave velocities (PWV) in col3KO and col3KI mice were
compared to their respective wild type (WT) littermates using a 15 MHz ultrafast ultrasonic
transducer. A carotid catheter continuously monitored pressure changes due to phenylephrine
injections. PWV1, generated at diastolic blood pressure (DBP), and PWV2, at systolic
blood pressure (SBP) were recorded. Difference between PWV2 and PWV1 (Delta-PWV) normalized
by the pulse pressure (PP), corresponding to the aortic stiffening over the cardiac
cycle, were compared between mutant and WT mice, as well as the regression slope of
PWV as a function of pressure.
Results Delta-PWV/PP was lower in col3KO (p = 0.033) and col3KI mice (p < 0.001) vs. WT-mice
regardless of the pressure level. The slope of PWV1 with DBP increase showed a lower
arterial stiffness in mutant mice vs. controls in both models. This difference was
amplified when evaluating stiffness at systolic blood pressure levels with PWV2.
Conclusion In both vEDS mouse models, aortic stiffening was reduced, mainly driven by a lower
stiffness at systolic blood pressure. Defective Col-III may be responsible for this,
as it is utilized when pressure rises. These pre-clinical data could explain vascular
fragility observed in vEDS patients.
Zusammenfassung
Ziel Das vaskuläre Ehlers-Danlos-Syndrom (vEDS) ist mit arteriellen Rupturen assoziiert,
zurückzuführen auf ein mutiertes Gen, das für Kollagen Typ III (Col-III) kodiert.
Um die Rolle von Col-III besser zu verstehen, untersuchten wir die Aortensteifigkeit
und die dynamische Steifigkeit in vEDS-Mausmodellen, die entweder einen quantitativen
(col3KO-Mäuse) oder einen qualitativen Col-III-Defekt (col3KI-Mäuse) hatten.
Material und Methoden Die Pulswellengeschwindigkeiten der Bauchaortenwand (PWV) in col3KO- und col3KI-Mäusen
wurden mit denen ihrer jeweiligen Wildtyp (WT)- Wurfgeschwister mit einem 15 MHz Ultrafast-Ultraschall-Transducer
verglichen. Ein Karotiskatheter überwachte fortlaufend die durch Injektion von Phenylephrin
hervorgerufenen Druckänderungen. PWV1, erzeugt bei diastolischem Blutdruck (DBP) und
PWV2, bei systolischem Blutdruck (SBP) wurden aufgezeichnet. Der Unterschied zwischen
PWV2 und PWV1 (Delta-PWV), normalisiert durch den Pulsdruck (PP), welcher der Aortensteifigkeit
beim Herzzyklus entspricht, sowie die Regressionsneigung von PWV als Funktion des
Drucks wurde zwischen Mutanten- und WT-Mäusen verglichen.
Ergebnisse Delta-PWV/PP war unabhängig vom Druckniveau niedriger in col3KO- (p = 0,033) und
col3KI-Mäusen (p < 0,001) im Vergleich zu WT-Mäusen. Die Neigung von PWV1 bei DBP-Anstieg
zeigte bei beiden Modellen eine geringere arterielle Steifigkeit in mutierten Mäusen
im Vergleich zu den Kontrollen. Dieser Unterschied wurde verstärkt, wenn die Steifigkeit
mit PWV2 bei systolischem Blutdruck bewertet wurde.
Schlussfolgerung Beide vEDS-Mausmodelle hatten eine reduzierte Aortensteifigkeit, hauptsächlich durch
die geringere Steifigkeit beim systolischen Blutdruck. Das defekte Col-III Gen könnte
dafür verantwortlich sein, da es zum Einsatz kommt, wenn der Druck steigt. Diese präklinischen
Daten könnten die bei Patienten mit vEDS beobachtete vaskuläre Fragilität erklären.
Key words
aorta - collagen type III - mouse - pulse wave velocity - arterial stiffness