增加肺动脉搏动性血流可改善仔猪低氧性肺动脉高压

摘要

肺动脉高压与肺动脉脉动性、收缩性和弹性的显著降低相关，这会导致肺动脉压力和肺血管阻力升高。本研究利用低氧幼猪模型证明，使用一种新开发的脉动导管改善肺动脉可塑性，可有效改善低氧性肺动脉高压。

摘要

肺动脉高压（PAH）是一种影响肺小动脉的疾病。这些动脉发生变形，导致右心室衰竭。目前的治疗方法有限。从生理学角度看，脉动性血流对血管系统有害。作为对持续脉动应力的响应，血管会释放一氧化氮（NO），以诱导血管舒张，实现自我保护。基于这一观察，本研究建立了一种实验方案，用于评估人工肺部脉动血流是否能够通过依赖一氧化氮的机制，降低肺动脉压力。一组幼猪暴露于慢性低氧环境持续3周，并与对照组幼猪进行比较。每周对幼猪进行一次超声心动图检查，以评估肺动脉高压的严重程度。在低氧暴露结束后，对幼猪实施使用脉动导管的脉动干预方案。在麻醉并完成手术准备后，在放射透视控制下，分离幼猪的颈静脉，并将导管经右心房、右心室插入肺动脉。在脉动干预前（T0）、干预后即刻（T1）以及干预后30分钟（T2）测量肺动脉压（PAP）。结果表明，该脉动干预方案是一种安全且有效的方法，可通过依赖一氧化氮的机制显著降低平均肺动脉压。这些数据为肺动脉高压的临床管理开辟了新的途径。

引言

肺动脉高压是一种影响肺血管系统的危及生命的疾病。该领域普遍认为，血管收缩因子（内皮素、5-羟色胺）增加与血管舒张因子（一氧化氮、前列环素）减少之间的失衡，促进了肺动脉高压的发生发展。随着时间推移，这种促收缩表型会演变为复杂的促增殖和抗凋亡表型，从而导致血管病变的形成¹。

长期暴露于血管收缩剂会导致肺动脉平滑肌细胞内钙离子浓度（[Ca²⁺]_i）显著且持续升高，从而激活多种钙调节的转录因子（如NFAT^2-4），促进肺动脉平滑肌细胞（PASMC）增殖并抵抗凋亡表型⁵。该表型可导致肺血管病变，增加肺动脉压力和肺血管阻力，最终引发致命性的右心衰竭⁶。

目前尚无能够逆转肺动脉高压（PAH）的治疗方法，尽管已有多种治疗手段可改善患者的生活质量⁷。在这些治疗方法中，吸入一氧化氮（NO）治疗的有效性已得到证实，但由于其半衰期较短，临床应用困难。因此，临床上更倾向于使用更稳定、持久的治疗方式，例如前列环素类似物或内皮素受体拮抗剂⁷。为了开发更有效的治疗方法，深入并拓展对PAH病理生理学的认识至关重要。

脉动性是已知可激活剪切应力诱导血管舒张的刺激因素，能够保护非弹性远端动脉免受高压血流损伤^8,9

方案

注意：本研究已获得伦理委员会编号 CEEA34.PB.103.12 的批准。

1. 猪仔作为动物模型的应用

1. 将动物分为两组（每组 n = 6），在性别、年龄（15 ± 3 个月）和体重（30 ± 10 kg）上相匹配（对照组和慢性低氧（CH）组）。将 CH 组置于低气压舱（0.4 atm）中饲养 3 周，对照组置于正常常压（1 atm）条件下饲养。
2. 使用一个由聚甲基丙烯酸甲酯（Plexiglas）制成的低压舱，其底面积为2平方米，高度为1.6米，如图所示。 图1.
3. 持续监测并维持温度为 18 °C、压力为 0.4 atm。通过真空泵确保充分通风，使空气更新速率达到 8 m³ 每小时
4. 将两只动物放入相应窝垫的舱室内。每48小时，将舱内压力恢复至常压条件半小时，在此期间于密闭舱室中对两只动物进行清洁，以防止其逃逸。该诱导肺动脉高压的方法已得到广泛验证。 ¹³.
5. 动物麻醉
   1. 用硫喷妥钠（10 mg/kg）静脉注射诱导仔猪麻醉，并通过持续吸入异氟烷（1.5%～3.5%）维持麻醉状态。向仔猪眼部滴加两滴卡波姆凝胶，以防止角膜干燥。
   2. 将动物置于左侧卧位，前肢屈曲并固定，以暴露胸部。先用肥皂和水清洁皮肤，再使用电动剃须刀剃除可能阻碍超声波穿透胸部的毛发。
   ....

结果

增加肺动脉脉动血流可改善仔猪缺氧性肺动脉高压

在将动物暴露于脉动血流增加之前，采用无创超声检查确认仔猪是否已形成肺动脉高压。如图所示 图2，三周的慢性缺氧在仔猪中诱导了肺动脉高压的发生，表现为肺动脉加速时间显著缩短（多普勒法）以及右心室肥厚增加（M型超声心动图）。在右心导管检查（RHC）过程中，对右心室收缩压（RVSP）和平均肺动脉压的有创测量结果均证实，与对照组仔猪相比，慢性缺氧仔猪存在肺动脉高压（数值为T0时）（图3）。右心室舒张压在对照组为-3 ± 1 mmHg，在肺动脉高压组为-2 ± 1 mmHg；两组的房压均为-4 ± 2 mmHg。体循环压力为106 ± 13 与 对照组为 95 ± 18 mmHg 与 PAH 组。肺动脉高压还通过组织学切片上血管重塑的定量分析得到证实。为了评估脉动血流对肺动脉高压可能的治疗作用，使用脉动导管产生人工脉动肺血流，持续 10 min。如图所示 图3 10分钟的脉动血流增加导致右心室收缩压（RVSP）和.......

讨论

首次发现，肺部脉动血流的变化与慢性缺氧暴露继发的肺动脉高压（PAH）的发生存在因果关系。这种转化医学方法表明，使用专门设计的导管人为增加肺部脉动血流可改善肺动脉高压，其机制可能是通过增加一氧化氮（NO）的生成实现的。

这些发现不仅具有原创性，而且具有重要的治疗意义，表明在肺循环中可以通过机械方式安全地刺激内源性一氧化氮（NO）的产生，同时不影响全身功能。该研究设计符合肺动脉高压领域最新的临床前研究建议，该建议最近提出在将新方法应用于临床之前，应先在大型动物身上进行测试。这些发现的转化潜力非常高。

然而，肺动脉高压（PAH）的病理生理机制并非单一。PAH 的分类将其分为五个不同组别。第三组代表由慢性缺氧引起的中膜肥厚。尽管该模型可归入此组，但并不能完全模拟人类的 PAH。人类由慢性缺氧继发的 PAH 主要与慢性支气管炎相关，其支气管和肺实质的病变可导致外周肺循环至体循环的分流。这些分流通过与该模型不同的机制引起低氧血症。因此，该模型更接近于高海拔生活状态，而非肺部疾病。然而，该模型的心脏血流动力学与人类相近：心率相同、心输出量相.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
麻醉药物
硫喷妥钠，THIOPENTAL SODIUM	Abbott, 法国	0000071-73-8	粉末 3 place Gustave Eiffe 94518 RUNGIS CEDEX.
异氟烷，FORANE	Abbott, 法国	05260-05	玻璃瓶装 250 ml 3 place Gustave Eiffe 94518 RUNGIS CEDEX.
咪达唑仑，Hypnovel	Accord Healthcare	Vidal	注射用安瓿 1mg/ml 45 Rue du Faubourg de Roubaix 59000 里尔 法国
普莫卡因，TRONOTHANE 1%	Laboratoires LISAPHARM	Vidal	局部应用凝胶 T/30g 3, rue Scheffer. 75016 巴黎.
盐酸吗啡 Lavoisier	CMD Lavoisier Laboratoires CHAIX et DU MARAIS	Vidal	注射用安瓿  7, rue Labie -75017 巴黎 - 法国
丙烯酸酯共聚物-Carbopol® Aqua SF-1 聚合物	Lubrizol		局部应用凝胶 Elysées La Défense 19 le Parvis 92073 巴黎 la défense
材料
哈佛呼吸机 683	Harvard apparatus	Harvard apparatus	DRIM 75 rue des Anglais - 78700 Conflans Ste Honorine
配备 3.5 MHz 探头的 Voluson E8 超声仪	通用电气	GEHealthcare	DRIM 75 rue des Anglais - 78700 Conflans Ste Honorine
Pulsatil 导管	Cardio inovating system		Cardio innovative systems, 33 rue Vivienne, 巴黎, 法国 75002
一氧化氮呼吸分析仪	Respur	Respur	26 rue Felix Rouget 95490 Vaureal 法国