Summary
Apresentamos um protocolo para induzir e fenótipo uma insuficiência cardíaca direita aguda em um grande modelo animal com hipertensão pulmonar crônica. Este modelo pode ser usado para testar intervenções terapêuticas, desenvolver métricas cardíacas certas ou para melhorar a compreensão da fisiopatologia aguda de insuficiência cardíaca direita.
Abstract
O desenvolvimento de insuficiência cardíaca direita aguda (ARHF) no contexto da hipertensão pulmonar crônica (AP) está associado a desfechos de curto prazo ruins. O fenotipagem morfológica e funcional do ventrículo direito é de particular importância no contexto do comprometimento hemodinâmico em pacientes com ARHF. Aqui, descrevemos um método para induzir ARHF em um modelo animal de PH crônico previamente descrito, e ao fenótipo, dinamicamente, função ventricular direita usando o método padrão-ouro (ou seja, loops PV de volume de pressão) e com um método clinicamente disponível não invasivo (ou seja, ecocardiografia). A AP crônica é induzida pela primeira vez em suínos por ligação da artéria pulmonar esquerda e embolia do lobo inferior direito com cola biológica uma vez por semana durante 5 semanas. Após 16 semanas, o ARHF é induzido pelo carregamento sucessivo de volume usando soro fisiológico seguido de embolia pulmonar iterativa até que a razão da pressão pulmonar sistólica sobre a pressão sistêmica atinja 0,9 ou até que a pressão sistêmica sistólica diminua abaixo de 90 mmHg. A hemodinâmica é restaurada com infusão de dobutamina (de 2,5 μg/kg/min a 7,5 μg/kg/min). Os ciclos fotovoltaicos e a ecocardiografia são realizados durante cada condição. Cada condição requer cerca de 40 minutos para indução, estabilização hemodinâmica e aquisição de dados. Dos 9 animais, 2 morreram imediatamente após embolia pulmonar e 7 completaram o protocolo, que ilustra a curva de aprendizado do modelo. O modelo induziu um aumento de 3 vezes na pressão média da artéria pulmonar. A análise pv-loop mostrou que o acoplamento ventriculo-arterial foi preservado após o carregamento de volume, diminuiu após embolia pulmonar aguda e foi restaurado com dobutamina. Aquisições ecocardiográficas permitiram quantificar parâmetros ventriculares certos de morfologia e função com boa qualidade. Identificamos lesões isquêmicas ventriculares direitas no modelo. O modelo pode ser usado para comparar diferentes tratamentos ou para validar parâmetros não invasivos de morfologia ventricular direita e função no contexto do ARHF.
Introduction
A insuficiência cardíaca direita aguda (ARHF) foi recentemente definida como uma síndrome rapidamente progressiva com congestionamento sistêmico resultante do enchimento ventricular direito (RV) prejudicado e/ou redução da saída de fluxo de RV1. ArHF pode ocorrer em várias condições, como insuficiência cardíaca do lado esquerdo, embolia pulmonar aguda, infarto agudo do miocárdio ou hipertensão pulmonar (PH). No caso do PH, o início do ARHF está associado a um risco de 40% de mortalidade a curto prazo ou transplante de pulmão urgente2,3,4. Aqui, descrevemos como criar um grande modelo animal de ARHF no cenário de hipertensão pulmonar crônica e como avaliar o ventrículo direito usando ecocardiografia e loops de volume de pressão.
As características fisiopatologológicas do ARHF incluem sobrecarga de pressão do RV, sobrecarga de volume, diminuição da produção de RV, aumento da pressão venosa central e/ou diminuição da pressão sistêmica. Em PH crônico, há um aumento inicial na contratude do RV permitindo preservar a produção cardíaca, apesar do aumento da resistência vascular pulmonar. Portanto, no contexto do ARHF sobre PH crônico, o ventrículo direito pode gerar pressões quase isossistêmicas, particularmente sob suporte inotrópico. Juntos, o ARHF sobre PH crônico e restauração hemodinâmica com inotropos levam ao desenvolvimento de lesões isquêmicas de RV agudas, como descrito recentemente em nosso grande modelo animal5. O aumento dos inotrópicos cria uma demanda energética crescente que pode desenvolver ainda mais lesões isquêmicas e, finalmente, levar ao desenvolvimento de disfunção de órgãos finais e desfechos clínicos ruins. No entanto, não há consenso sobre como gerenciar pacientes com ARHF em PH, principalmente no que diz respeito ao manejo de fluidos, inotropos e ao papel do suporte circulatório extra-corpóreo. Consequentemente, um grande modelo animal de insuficiência cardíaca aguda direita pode ajudar a fornecer dados pré-clínicos sobre o manejo clínico arhf.
Como primeiro passo para quantificar a resposta à terapia, são necessários métodos simples e reprodutíveis para fenótipo do ventrículo direito. Até o momento, não há consenso sobre como melhorar o fenótipo da morfologia rv e função dos pacientes com ARHF. O método padrão-ouro para avaliar a contratilidade do RV (ou seja, capacidade intrínseca de contração) e o acoplamento ventriculo-arterial (ou seja, contratilização normalizada por carga posterior ventricular; índice de adaptação ventricular) é a análise de loops de volume de pressão (PV). Este método é duas vezes invasivo porque requer cateterismo cardíaco direito e uma redução transitória na pré-carga rv usando um balão inserido na veia cava inferior. Na prática clínica, são necessários métodos não invasivos e repetitivos para avaliar o ventrículo direito. A ressonância magnética cardíaca (RMC) é considerada como padrão-ouro para avaliação não invasiva do ventrículo direito. Em pacientes com ARHF em AP crônica que são gerenciados em unidade de terapia intensiva (UTI), o uso de RMC pode ser limitado devido à condição hemodinâmica instável do paciente; além disso, as repetidas avaliações da RMC, várias vezes ao dia, inclusive à noite, podem ser limitadas devido ao seu custo e disponibilidade limitada. Por outro lado, a ecocardiografia permite avaliações não invasivas, reprodutíveis e de baixo custo da morfologia e função de RV em pacientes com UTI.
Grandes modelos animais são ideais para realizar estudos pré-clínicos com foco na relação entre parâmetros hemodinâmicos invasivos e parâmetros não invasivos. A grande anatomia de porcos brancos é próxima aos humanos. Consequentemente, a maioria dos parâmetros ecocardiográficos descritos em humanos são quantificáveis em suínos. Existem algumas pequenas variações entre o coração humano e o porco que devem ser levadas em conta para estudos ecocardiográficos. Os porcos apresentam uma dextrocardia constitucional e uma rotação ligeiramente anti-horário do eixo cardíaco. Como resultado, a visão apical de 4 câmaras torna-se uma visão apical de 5 câmaras e a janela acústica está situada abaixo do apêndice xifoide. Além disso, janelas acústicas de eixo longo e curto parasternal estão situadas no lado direito do esterno.
Aqui, descrevemos um novo método para induzir ARHF em um grande modelo animal de PH tromboembólico crônico e restaurar a hemodinâmica usando dobutamina. Também relatamos lesões isquêmicas de RV presentes no modelo dentro de 2-3 horas após restauração hemodinâmica com dobutamina. Além disso, descrevemos como adquirir loops RV PV e parâmetros de RV ecocardiográficos em cada condição fornecendo insights sobre as mudanças dinâmicas na morfologia e função da RV. Como o grande modelo animal de PH tromboembólico crônico e os métodos pv-loop foram descritos anteriormente6, essas seções serão brevemente descritas. Além disso, foram relatados resultados de avaliações ecocardiográficas que são consideradas potencialmente difíceis em modelos suínos. Explicaremos os métodos para alcançar repetidas ecocardiográficas no modelo.
O modelo de ARHF sobre PH crônico relatado neste estudo pode ser utilizado para comparar diferentes estratégias terapêuticas. Os métodos de fenotipagem rv podem ser usados em outros grandes modelos animais imitando situações clinicamente relevantes, como embolia pulmonar aguda7, infarto do miocárdio RV8, síndrome de angústia respiratória aguda9 ou insuficiência cardíaca direita associada à insuficiência ventricular esquerda10 ou suporte mecânico ventricular esquerdo11.
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Protocol
O estudo cumpriu os princípios do cuidado laboratorial em animais de acordo com a Sociedade Nacional de Pesquisa Médica e foi aprovado pelo comitê de ética local para experimentos com animais no Hospital Marie Lannelongue.
1. PH tromboembólico crônico
- Induzir a AP tromboembólica crônica como descrito anteriormente6,12.
- Brevemente, induza um modelo de PH trombo-embólico crônico em cerca de 20 kg de suínos brancos grandes (sus scrofa). Realizar uma ligadura da ligadura pulmonar esquerda através de uma toracotomia esquerda na semana 0 (pericárdio fechado); e realizar semanalmente uma embolização da artéria pulmonar do lobo inferior direito (0,2 mL a 0,4 mL por semana) com uma solução mista composta com 1 mL de cola de tecido mole, incluindo N-butil-2-cianoacrilato e 2 mL de corante de contraste lipídico (lipiodol) por 5 semanas.
- Realize uma xifoïdectomia na semana 0 no momento da ligadura da artéria pulmonar esquerda para melhorar a viabilidade da ecocardiografia. Para isso, realize uma incisão longitudinal de 4 cm em frente ao processo xifoide. Remova o processo xifoide usando uma faca de diatermia. Feche o plano subcutâneo e a pele com uma sutura em execução.
- Realize uma embolia pulmonar adicional do lobo inferior direito na semana 10 usando o mesmo protocolo explicado acima (passo 1.2).
- Realize o modelo de indução ARHF (seção 6) 6 semanas após a última embolização do lobo inferior direito (semana 16) a fim de evitar lesões agudas do coração direito induzidas por embolias pulmonares agudas.
NOTA: Outro grande modelo animal de insuficiência cardíaca direita pode ser usado, ou outras condições patológicas podem ser induzidas no modelo PH crônica-tromboembólico.
2. Posicionamento animal e colocações de cateter
- Realize anestesia geral como descrito anteriormente6.
- Resumidamente, deixe o animal jejuar por 12 h. Em seguida, realize uma injeção intramuscular de cloridrato de cetamina (30 mg/kg) para premedicção. Realize um bolus intravenoso de fentanil (0,005 mg/kg), Propofol (2 mg/kg) e cisatracurium (0,3 mg/kg) por via intravenosa através de uma veia de ouvido e entubar não-seletivamente o porco com uma sonda francesa de 7.
- Mantenha anestesia geral com isoflurano inalado de 2%, infusão contínua de fentanil (0,004 mg/kg) e propofol (3 mg/kg).
- Após indução geral da anestesia, posicione o porco nas costas com suas patas dianteiras em uma posição ligeiramente difundida para permitir a aquisição ecocardiográfica parasternal (seção 3).
- Coloque os eletrodos do dispositivo nos braços e pernas (ecocardiograma, estação de trabalho para aquisições hemodinâmicas) antes da colocação dos campos estéreis.
- Coloque uma bainha 8-francesa na veia jugular usando o método Seldinger13.
- Introduza um cateter IV de 18 G (1,3 mm x 48 mm) na veia jugular.
- Realize uma punção percutânea na linha média a 2 cm acima do manúbrio com orientação de 45°.
- Após obter um refluxo venoso, insira um fio-guia no cateter (0,035 polegadas / 0,089 mm, 180 cm, em ângulo).
- Verifique a colocação correta do fio-guia na veia cava superior com fluoroscopia e descarte a baia 8-francesa no fio-guia na veia cava superior.
NOTA: O fio-guia é colocado corretamente quando passa pela veia cava inferior ao longo da borda direita da coluna vertebral.
- Introduza um cateter IV de 18 G (1,3 mm x 48 mm) na veia jugular.
- Realize uma divisão dos vasos femorais direitos para introduzir um cateter preenchido com fluido na artéria femoral direita para monitoramento contínuo de pressão sistêmica e um cateter de dilatação de balão na veia cava inferior através da veia femoral da seguinte forma.
- Realize uma incisão transversal de 4 cm na virilha.
- Coloque um retrátil de Beckman e divida a face anterior da veia femoral e da artéria femoral usando um fórceps Debackey e uma tesoura Metzenbaum.
- Coloque um cateter de 20 G na artéria femoral sob controle visual direto e conecte-o a um transdutor descartável com um cateter cheio de fluido para obter monitoramento contínuo da pressão arterial sistêmica.
NOTA: A pressão arterial média deve ser continuamente acima de 60 mmHg. - Use um cateter de 18 G para inserir um fio-guia (0,035 polegadas / 0,089 mm, 180 cm, em ângulo) na veia femoral através da cava vena inferior sob controle fluoroscópico.
- Insira um cateter de dilatação de balão no fio-guia através da cava vena inferior no nível intraperiádico sob controle fluoroscópico.
- Realize o controle fluoroscópico com um braço C usando uma visão anteroposterior. Coloque os marcadores visíveis do balão imediatamente acima do nível de diafragma sob controle fluoroscópico. Remova o fio-guia quando o balão estiver colocado.
- Costuile uma bolsa com uma sutura de monofilamento de polipropileno 5.0 ao redor do cateter de balão de dilatação venosa para evitar sangramento da veia femoral.
3. Ecocardiografia
- Realize a ecocardiografia logo após o posicionamento animal e a colocação do cateter (seção 2) em animais ainda sob anestesia geral e ventilação mecânica.
- Adquira cada visão ecocardiográfica no formato cine loop por pelo menos 3 ciclos cardíacos durante a apneia expiratória final.
- Adquira todas as visualizações nos modos 2-dimension e Tissue Doppler.
- Adquira a visão apical de 5 câmaras sob o processo xiphoide.
- Adquira as vistas parasternal curtas e longas do eixo no lado direito do esterno.
- Adquira fluxo valvular usando modos Doppler contínuos e pulsados.
- Adquira sinais de Tissue Doppler do anular tríptico lateral e anular mitral lateral e septal.
NOTA: Utilize as últimas diretrizes para avaliação ecocardiográfica em humanos para aquisições e interpretações ecocardiográficas14.
4. Cateterismo cardíaco direito
- Realize o cateterismo cardíaco direito após o eco cardíaco (seção 3) e antes das aquisições do loop de volume de pressão (seção 5)
- Ligue o cateter Swan-Ganz ao transdutor descartável.
- Introduza o cateter Cisne-Ganz na bainha jugular 8-francesa previamente inserida na veia jugular (seção 2.4) e adquira as pressões médias atrial, ventricular direita e artéria pulmonar. Coloque o cateter sob fluoroscopia, se necessário.
NOTA: Verifique se os cateteres cheios de fluidos estão bem limpos com soro fisiológico e remova bolhas de ar para evitar o amortecimento do sinal de pressão. - Depois de colocar o cateter Cisne-Ganz na artéria pulmonar, meça a saída cardíaca com o método de termodiluição, conforme explicado pelas instruções do fabricante; medir simultaneamente a frequência cardíaca para o cálculo do volume do acidente vascular cerebral.
- Certifique-se de que o soro fisiológico está a 4 °C para evitar superestimação da saída cardíaca.
- Conecte o transdutor descartável à estação de trabalho PV-loop para aquisições ao vivo de pressões derivadas de cateteres cheios de fluidos.
5. Aquisição de loop de volume de pressão usando o método de condução
NOTA: Esta seção foi publicada anteriormente15.
- Introduza o cateter de condução no ventrículo direito sob controle fluoroscópico.
- Verifique o sinal de qualidade usando a aquisição " ao vivo" de loops de volume de pressão.
- Ativar eletrodos adequados para obter o sinal ideal (ou seja, loops PV no sentido anti-horário com forma fisiológica).
- Acompanhamento das etapas de calibração de pressão e volume do fluxo de trabalho de acordo com a instrução do fabricante (condutividade sanguínea, volume paralelo, calibração do volume do traçado = calibração alfa).
NOTA: O avc externo com o cateter Swan-Ganz pode ser repetido para cada condição; que as outras etapas de calibração só podem ser realizadas uma vez. - Adquirir famílias de ciclo pv em estados estáveis e durante a redução aguda da pré-carga (ou seja, oclusão aguda da veia cava inferior) durante a apneia expiratória final.
- Realizar pelo menos 3 aquisições por condição (oclusão estável + IVC).
6. Indução de insuficiência cardíaca direita aguda por volume e sobrecarga de pressão (Figura 1).
- Induzir sobrecarga de volume usando uma infusão salina de 3 passos (cerca de 2 h).
- Inicie a primeira infusão de 15 mL/kg de soro fisiológico com uma saída de infusão de fluxo livre.
- Realizar as medidas (cateterismo cardíaco direito, laços fotovoltaicos e ecocardiográfico) 5 minutos após estabilização hemodinâmica após o fim de cada infusão.
- Inicie a infusão do segundo volume de 15 mL/kg imediatamente após o término das medições.
- Inicie a infusão do terceiro volume de 30 mL/kg de soro fisiológico imediatamente após o término das medições.
ATENÇÃO: O carregamento de volume pode induzir comprometimento hemodinâmico ou edema pulmonar, dependendo do modelo animal utilizado. Neste modelo, o carregamento de volume revelou uma resposta adaptativa caracterizada pelo aumento da produção cardíaca, pressão atrial direita estável e acoplamento ventriculo-arterial preservado.
NOTA: O carregamento de volume pode ser interrompido em caso de baixa tolerância respiratória ou hemodinâmica.
- Induzir sobrecarga de pressão com embolia pulmonar iterativa.
- Insira um cateter angiográfico francês 5 através da bainha jugular na artéria pulmonar do lobo inferior direito sob controle fluoroscópico.
- Embolize a artéria pulmonar do lobo inferior direito com um bolus de 0,15 mL de uma solução mista composta com 1 mL de cola de tecido mole, incluindo N-butil-2-cianoacrilato e 2 mL de corante de contraste lipídico. Lave o cateter com 10 mL de soro fisiológico.
- Avalie a resposta hemodinâmica 2 minutos após a embolização usando a pressão sistêmica e a pressão arterial pulmonar.
- Repita embolias de 0,15 mL a cada 2 minutos até obter compromisso hemodinâmico ( ou seja, pressão sistêmica sistólica <90 mmHg ou pressão pulmonar sistólica sobre a taxa de pressão sistêmica sistólica >0,9).
ATENÇÃO: A embolia pulmonar pode induzir um grave comprometimento hemodinâmico, às vezes irreversível, levando à morte imediata. Antes de iniciar a etapa de embolização, esteja pronto para iniciar o suporte hemodinâmico (protocolo de dobutamina ou epinefrina em caso de parada circulatória). Esteja pronto para iniciar loops FOTOVOLTAICOS e monitoramento ecocardiográfico. Como este passo pode estar associado a um compromisso hemodinâmico grave, o cateterismo cardíaco direito usando o cateter Swan-Ganz pode ser evitado de modo a iniciar o suporte de dobutamina mais cedo.
7. Induzir a restauração da hemodinâmica sistêmica com dobutamina
- Depois de atingir o compromisso hemodinâmico e realizar loops PV e aquisições ecocardiográficas, inicie a infusão de dobutamina a 2,5 μg/kg/min.
NOTA: Outras drogas ou tratamentos podem ser iniciados neste momento. - Espere de 10 a 15 minutos para estabilização hemodinâmica.
- Realize cateterismo cardíaco direito, loops FOTOVOLTAICOS e aquisições ecocardiográficas.
- Aumente a dose de infusão de dobutamina para 5 μg/kg/min.
- Espere 15 min para estabilização hemodinâmica e reincidente aquisições.
- Repita o cateterismo cardíaco direito, loops PV e aquisições ecocardiográficas.
- Aumente a dose de infusão de dobutamina para 7,5 μg/kg/min.
NOTA: Outras doses, medicamentos ou tratamentos podem ser iniciados.
8. Eutanásia e colheita de tecido cardíaco
- No final do protocolo, realize uma esternotomia mediana usando uma serra oscilante.
- Abra o pericárdio e injete uma solução letal de cloreto de potássio (0,2 g/kg).
- Colher o coração; selecionar amostras das paredes livres ventricular direita e esquerda para avaliações patológicas e moleculares.
NOTA: Os métodos para as avaliações patológicas do ventrículo direito e para as estatísticas foram previamente relatados5.
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Representative Results
Viabilidade
Descrevemos os resultados de 9 procedimentos consecutivos de indução arhf em um modelo CTEPH animal de grande porte relatado anteriormente5. A duração do protocolo foi de cerca de 6 horas para ser concluída, incluindo indução de anestesia, instalação, colocações de acesso vascular/cateter, indução de sobrecarga de volume/pressão e restauração hemodinâmica, aquisição de dados e eutanásia. Cada condição hemodinâmica requer cerca de 40 minutos para obter a indução da condição, estabilização hemodinâmica e aquisição de dados.
O protocolo foi alcançado em 7 de 9 animais, o que representa a curva de aprendizado. Três protocolos adicionais foram alcançados com sucesso após estes descritos (não publicados). A causa das 2 falhas no protocolo foi a indução de uma falha hemodinâmica irreversível após a fase de embolia pulmonar.
Os laços fotovoltaicos não foram adquiridos em 1 em cada 7 animais no momento do compromisso hemodinâmico devido à necessidade de fornecer restauração hemodinâmica rápida com um bolus de epinefrina após o cateterismo cardíaco direito e o eco cardíaco. Neste caso, a dobutamina foi iniciada imediatamente após a restauração da hemodinâmica sistêmica com epinefrina.
Efeitos da sobrecarga de volume e pressão na hemodinâmica e função RV
O carregamento agudo de volume não induziu arhf, mas destacou o fenótipo adaptativo do modelo de PH crônico. Com o carregamento de volume, a saída cardíaca aumentou sem aumento da pressão atrial direita, enquanto o acoplamento ventriculo-arterial permaneceu estável (Figura 2).
Os critérios de comprometimento hemodinâmico foram alcançados após 1 embolia em 1 animal, 2 emboli em 2 animais, 3 emboli em 5 animais e 4 emboli em 1 animal. Dois animais morreram logo após PE (1 animal com 1 embolia e 1 animal com 4 emboli). Em outro animal, a hipotensão grave exigiu um bolus de epinefrina e início imediato da dobutamina antes de aquisições de dados pv-loop e ecocardiográficos. As duas mortes ocorridas imediatamente após embolia pulmonar aguda foram associadas à trombose aguda das cavidades cardíacas direitas (como ilustrado na Figura 3).
O comprometimento hemodinâmico foi associado a uma diminuição significativa na produção cardíaca, volume de derrame e acoplamento ventriculo-arterial (Ees/ea), enquanto a contratilidade do RV manteve-se estável (Figura 2); houve um aumento de duas vezes na pressão atrial direita e pressão média da artéria pulmonar.
Efeito dobutamina no ARHF
A dobutamina restaurou uma saída cardíaca, volume de derrame e acoplamento ventriculo-arterial dentro da faixa normal (Figura 2).
Ecocardiografia
A ecocardiografia foi viável proporcionando quantificação de mudanças dinâmicas no tamanho e função do RV durante o protocolo (Figura 4). Os parâmetros ecocardiográficos não foram avaliados em um animal com comprometimento hemodinâmico grave após embolia pulmonar que requer um bolus de epinefrina e início imediato da dobutamina.
Loops PV rv
A análise do loop de volume de pressão permitiu quantificação dinâmica da elastância final do RV e do acoplamento ventriculo-arterial (Figura 2 e Figura 5).
Lesões isquêmicas ventriculares direitas
Após a coloração de hematein, eosina e açafrão, observamos lesões isquêmicas de RV no subendocardial e nas camadas subepicardiais da parede livre do RV (Figura 6). As lesões isquêmicas foram caracterizadas por agrupamentos de cardiomiócitos hipereotófilos com núcleo picnótico.
Figura 1: Resumo do protocolo. PH, hipertensão pulmonar; VL1, carregamento de volume com 15 mL/kg de soro fisiológico; VL2, 15 mL/kg de soro fisiológico; VL3, 30 mL/kg de soro fisiológico; ARHF, insuficiência cardíaca direita aguda; PE, embolia pulmonar. *Pressão sistólica sistêmica <90 mmHg ou relação pressões pulmonares/sistêmicas sistólicas >0,9. Este número foi modificado a partir de 5. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2: Alterações dinâmicas dinâmicas de loop hemodinâmico e de volume de pressão individuais. MPAP, pressão arterial pulmonar média; MAP, pressão arterial média; RAP, pressão atrial direita; HR, frequência cardíaca; SV, volume de traçado; CO, produção cardíaca; Ees; final ventricular direito elastância sistólica; Ea, elastância arterial. As parcelas são medianas e interquartil range. *P<0,05 em comparação com a linha de base; comparações foram realizadas usando testes de classificação assinados por Pares de Wilcoxon com GraphPad Prism 6. Este número foi modificado a partir de 5. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 3: Exemplo de causa da falha do protocolo: trombose cardíaca direita aguda (seta) após embolia pulmonar responsável por comprometimento hemodinâmico irreversível, morte imediata e falha no protocolo. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 4: Janelas e resultados ecocardiográficos representativos. (A) Posição para aquisição da visão apical de 5 câmaras (A5C). (B) Posição para aquisição da visão de eixo curto parasténal (PSSAX). (C) Avaliações ecocardiográficas dinâmicas das visões A5C e PSSAX durante as diferentes etapas do protocolo. VL, carregamento de volume; PE, embolia pulmonar; Dobu 2.5, dobutamina 2,5 μg/kg/min; Dobu 7.5, dobutamina 7,5 μg/kg/min. *ventrículo direito; **ventrículo esquerdo. Este número foi modificado a partir de 5. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 5: Loops de volume de pressão multibeat dinâmicos representativos. PH, hipertensão pulmonar; PE, embolia pulmonar; Ees, euforia sistólica final (linha preta rotulada *); Ea, elasidade arterial (linha preta rotulada **); Ees/Ea, acoplamento ventriculo-arterial. Este número foi modificado a partir de 5. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 6: Lesões isquêmicas de RV representativas no subendocardium e nas camadas sub-epicárdio. (A) Lesão isquêmica subepicardial; (B) Lesões isquêmicas subendocácádicas; (C) Ampliação de uma borda de lesão isquêmica subepicardial com núcleos normais (1), vacuolização intracytoplasmática (2) e núcleos pitnóticos (3). (D) números individuais de lesões isquêmicas subetocáricas e subepicardicas em amostras de 2 cm de comprimento de rv-free-wall de animais com insuficiência cardíaca direita aguda (ARHF) em hipertensão pulmonar crônica (AP), animais com PH crônico e controles saudáveis; parcelas são medianas. As comparações foram realizadas utilizando-se o teste de Mann-Whitney com o GraphPad Prism 6. *P<0,05. Este número foi modificado a partir de 5. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
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Discussion
Descrevemos um método para modelar as principais características fisiodológicas do ARHF em PH crônico em um grande modelo animal, incluindo sobrecarga de volume e pressão e restauração hemodinâmica com dobutamina. Também relatamos como adquirir dados hemodinâmicos e de imagem para fenótipo das mudanças dinâmicas do ventrículo direito em cada condição criada durante o protocolo. Esses métodos podem fornecer dados de fundo para construir futuros protocolos de pesquisa no campo da ARHF, particularmente no que diz respeito ao gerenciamento de fluidos e ao suporte inotrópico.
Induzir o comprometimento hemodinâmico foi um passo crítico no modelo devido ao risco de morte inesperada e imediata do animal. Consequentemente, recomendamos induzir embolia pulmonar progressiva com pequenos volumes de embolia. No momento da embolia pulmonar, os investigadores devem estar prontos para iniciar imediatamente aquisições de dados e suporte hemodinâmico. Em nossa experiência, pudemos realizar as aquisições de ciclo pv e a ecocardiografia antes de iniciar a dobutamina em 6 dos 7 animais em que o protocolo foi concluído.
O passo crítico para o fenótipo do ventrículo direito é obter dados hemodinâmicos, fotovoltaicos e ecocardiográficos abrangentes. O cateterismo cardíaco direito permite estimar a saída cardíaca e as alterações no volume do curso para cada condição. Alterações na produção cardíaca e no volume do derrame podem ser avaliadas com ecocardiografia. Esta análise multimodal da saída cardíaca e do volume de traçado altera melhor a calibração de volume externo dos loops PV. É importante ressaltar que valores absolutos e taxas de alterações dos parâmetros do ciclo FOTO podem ser quantificados com mais precisão, incluindo alterações de volume de saída cardíaca e de traçado com métodos externos realizados para cada situação.
Observou-se que o carregamento de volume não induzia o comprometimento hemodinâmico, mas revelava o fenótipo adaptativo do modelo PH, pois observamos um aumento na produção cardíaca, volume de derrame e pressão sistêmica com acoplamento ventriculo-arterial preservado. Portanto, em nosso modelo, o carregamento inicial de volume proporcionou as condições para observar uma grande queda na produção cardíaca e no volume do derrame após embolia pulmonar aguda, aumentando assim a sensibilidade do modelo. Estudos futuros devem determinar o efeito do carregamento de volume ou esgotamento do fluido no momento do compromisso hemodinâmico.
Nosso protocolo tem várias limitações. Este protocolo não foi construído para analisar a causa do edema, mas pode representar uma área de pesquisa interessante. Outro limite do protocolo é o tempo de consumo e as habilidades necessárias para realizar todas as etapas. A fase de carregamento de volume pode ser encurtada ou removida do protocolo, mas isso pode resultar em uma menor diminuição no valor absoluto da saída cardíaca e do volume do derrame após embolias pulmonares agudas. As habilidades necessárias para realizar o protocolo exigem a colaboração de vários investigadores para colocar o cateter sob fluoroscopia, realizar a ecocardiografia e analisar em tempo real a qualidade do ciclo PV. Reconhecemos que não realizamos avaliações tridimensionais dos volumes de RV. Nosso objetivo é desenvolver avaliações tridimensionais de volumes de RV, pois pode fornecer mais precisão na calibração de volume de RV para avaliações de loop PV rv. Um dos primeiros passos seria avaliar a viabilidade do método. Além disso, nosso protocolo exige instalações específicas, como uma sala de cirurgia e fluoroscopia para avaliações invasivas de RV.
Para nosso conhecimento, descrevemos o primeiro modelo animal de ARHF com PH crônico. Estudos anteriores relataram alterações dinâmicas do ventrículo direito com dobutamina e levosimendan após constrição aguda da artéria pulmonar7. Em nosso grupo, também quantificamos a reserva de RV usando infusão de dobutamina em PH crônica sem compromisso hemodinâmico15. Os ciclos PV multibeat são considerados o método padrão-ouro para quantificar a elastância final sistólica, que representa a contratilidade ventricular independentemente das condições de carregamento16. Os valores absolutos de elastância rv (Ees=end sistólica) devem ser interpretados com cautela, pois existem vários limites metodológicos. Os principais limites são a definição do ponto sistólico final e a precisão da calibração do volume com métodos externos (termodilução e ecocardiografia)17. A razão de euforia sistólica final sobre a elastância arterial (Ea=end-sistólica pressure over stroke volume ratio), conhecida como a razão de acoplamento ventriculo-arterial (Ees/Ea), reduz os erros devido à calibração do volume externo. O acoplamento ventriculo-arterial é de grande interesse no campo da hipertensão pulmonar, pois captura a adaptação da contratilidade do RV ao aumento da carga posterior. Métodos que medem a adaptação do RV à pós-carga ganharam grande interesse nos últimos anos porque tem melhor fenotipagem de pacientes com PH18,19,20.
Nossos métodos forneceram valores de acoplamento ventriculo-arterial (ou seja, Ees/Ea) consistentes com valores publicados anteriormente21 e com estimativa de função RV usando ecocardiografia. Neste protocolo, mostramos que a oclusão aguda da vena cava é segura quando realizada no contexto de compromisso hemodinâmico. Além disso, a avaliação ecocardiográfica rv no modelo animal de grande porte foi complementar da avaliação ecocardiográfica rv em modelos de animais pequenos, pois permitiu quantificar diferentes parâmetros de função de RV em comparação com modelos de camundongos previamente relatados com remodelação de RV22.
Os métodos descritos neste estudo podem ser utilizados para diferentes protocolos de pesquisa com o objetivo de abordar questões-chave no campo da ARHF. Em primeiro lugar, esses métodos podem ser utilizados para a realização de protocolos de pesquisa com o objetivo de comparar diferentes estratégias de tratamento no contexto do ARHF sobre PH crônico Em segundo lugar, a avaliação fotovoltaiva e simultânea pv-loop e ecocardiográfica pode permitir validar índices ecocardiográficos em diferentes situações de interesse clínico.
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Disclosures
Os autores não têm nada a revelar.
Acknowledgments
Este trabalho é apoiado por uma bolsa pública supervisionada pela Agência Nacional de Pesquisa francesa (ANR) como parte do Programa Investissements d'Avenir (referência: ANR-15RHUS0002).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Radiofocus Introducer II | Terumo | RS+B80K10MQ | catheter sheath |
| Equalizer, Occlusion Ballon Catheter | Boston Scientific | M001171080 | ballon for inferior vena cava occlusion |
| Guidewire | Terumo | GR3506 | 0.035; angled |
| Vigilance monitor | Edwards | VGS2V | Swan-Ganz associated monitor |
| Swan-Ganz | Edwards | 131F7 | Swan-Ganz catheter 7 F; usable lenghth 110 cm |
| Echocardiograph; Model: Vivid 9 | General Electrics | GAD000810 and H45561FG | Echocardiograph |
| Probe for echo, M5S-D | General Electrics | M5S-D | Cardiac ultrasound transducer |
| MPVS-ultra Foundation system | Millar | PL3516B49 | Pressure-volume loop unit; includes a powerLab16/35, MPVS-Ultra PV Unit, bioamp and bridge amp and cables |
| Ventricath 507 | Millar | VENTRI-CATH-507 | conductance catheter |
| Lipiodol ultra-fluid | Guerbet | 306 216-0 | lipidic contrast dye |
| BD Insyte Autoguard | Becton, Dickinson and Company | 381847 | IV catheter |
| Arcadic Varic | Siemens | A91SC-21000-1T-1-7700 | C-arm |
| Prolene 5.0 | Ethicon | F1830 | polypropilene monofil |
References
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