通过大鼠主动脉解缩窄建立左心疾病所致肺动脉高压的血管逆向重塑模型

摘要

本方案描述了一种手术方法，用于移除因左心疾病导致肺动脉高压的大鼠模型中的升主动脉缩窄。该技术旨在研究肺循环和右心的内源性逆向重构机制，从而为逆转肺动脉高压和/或右心室功能障碍的策略提供依据。

摘要

由于左心疾病引起的肺动脉高压（PH-LHD）是最常见的肺动脉高压类型，但其病理生理机制相较于肺动脉高压（PAH）尚不明确。因此，目前尚无获批用于治疗或预防 PH-LHD 的有效疗法。用于治疗 PAH 患者肺动脉高压的药物不推荐用于 PH-LHD 的治疗，因为在左侧充盈压升高的情况下，降低肺血管阻力（PVR）并增加肺血流量可能导致左心失代偿和肺水肿。需要开发新的治疗策略以逆转 LHD 患者的肺动脉高压。与 PAH 不同，PH-LHD 是由于左心衰竭时血液在肺循环中淤积所导致的机械负荷增加而引发的。临床上，在主动脉瓣狭窄患者中通过主动脉瓣置换术，或在终末期心力衰竭患者中植入左心室（LV）辅助装置，可实现左心室的机械性减负荷，不仅可使肺动脉压和右心室（RV）压力恢复正常，还可使 PVR 恢复正常，从而为肺血管系统的逆向重构提供了间接证据。本研究利用一种已建立的由压力超负荷诱发左心衰竭进而发展为 PH 的大鼠 PH-LHD 模型，构建了用于研究该生理逆向重构过程分子与细胞机制的模型。具体而言，实施了主动脉去束带手术，导致左心室心肌发生逆向重构并实现减负荷。与此同时，右心室收缩压完全恢复正常，右心室肥厚显著改善但未完全逆转。该模型可能成为研究肺循环及右心室生理逆向重构机制的重要工具，旨在为开发治疗 PH-LHD 及其他类型肺动脉高压的治疗策略提供依据。

引言

心力衰竭是发达国家死亡的首要原因，预计在未来十年内将增加25%。肺动脉高压（PH）——肺循环血压的病理性升高——影响约70%的终末期心力衰竭患者；世界卫生组织将其分类为由左心疾病引起的肺动脉高压（PH-LHD）¹。PH-LHD起始于左心室（LV）收缩和/或舒张功能受损，导致充盈压升高，血液被动淤积进入肺循环²。尽管初期具有可逆性，但PH-LHD会因肺循环各部分（即动脉、毛细血管和静脉）发生主动的肺血管重构而逐渐变为固定性病变^3,4。可逆性和固定性肺动脉高压均会增加右心室后负荷，初期引起代偿性心肌肥厚，但最终导致右心室扩张、运动减弱、纤维化和失代偿，进而逐步发展为右心室功能衰竭^1,2,5,6。因此，肺动脉高压会加速心力衰竭患者的疾病进展并增加死亡率，尤其是在接受左心室辅助装置（LVAD）植入和/或心脏移植手术治疗的患者中更为显著^7,8,

方案

所有操作均按照以下规定进行 "实验动物护理和使用的指南" （美国实验动物资源研究所，第8版，2011年）制定的标准，并经德国柏林州卫生与社会事务局（Landesamt für Gesundheit und Soziales (LaGeSO)）动物护理与使用委员会批准（方案编号：G0030/18）。首先，通过手术在体重约100克（bw）的幼年Sprague-Dawley大鼠中诱导充血性心力衰竭（见 材料表通过在升主动脉放置内径为0.8 mm的钛夹（主动脉缩窄，AoB）进行操作，具体方法如前所述^29,30术后第3周（AoB后）图1），进行去束带（Deb）手术以移除主动脉上的夹子。AoB大鼠中肺动脉高压逆转的手术操作步骤及验证方法如图所示 图1.

1. 手术准备

1. 通过高压灭菌法对所需手术器械（图2）进行灭菌。
2. 术前30分钟，通过腹腔注射给予大鼠卡洛芬（5 mg/kg 体重）（参见材料表）以实现镇痛。
3. 通过腹腔注....

结果

首先，通过在AoB动物中进行去束带手术前后的心脏超声检查，确认了主动脉去束带的成功（图6）。为此，在胸骨旁长轴（PLAX）B模式下观察主动脉弓。在AoB动物中可见升主动脉上的夹闭夹位置，而去束带（Deb）手术后该夹闭夹消失（图6A、B）。随后，采用脉冲波多普勒成像评估主动脉血流（图6C-F）。AoB动物在夹闭前后测得的峰值血流速度分别为733.24 ± 17.39 mm/s和5215.08 ± 48.05 mm/s（n = 8只动物）（图6C、E），表明在AoB部位存在显著的压力梯度。去除夹闭夹后，在相应主动脉位置的峰值血流速度分别为1093.79 ± 28.97 mm/s和2578.73 ± 42.27 mm/s，显示压力梯度明显减弱，符合功能性去束带效果（.......

讨论

本文报道了一种用于幼年大鼠主动脉缩窄（AoB）模型中进行主动脉去带术的详细外科技术，该技术可用于研究 PH-LHD 的可逆性，以及肺血管和右心室（RV）逆向重构过程中的细胞与分子机制。在幼年大鼠中实施为期三周的主动脉缩窄后，可成功建立 PH-LHD 模型，表现为左心室（LV）压力升高、左心室肥厚，同时伴有右心室压力升高和右心室肥厚。在 AoB 术后第3周进行主动脉去带术（Deb），可在去带术后两周内有效减轻左心室负荷，并完全逆转左心室肥厚。与此同时，主动脉去带术也使右心室压力完全恢复正常，右心室肥厚得到部分逆转。

因此，该模型模拟了临床情况下的关键方面：在心力衰竭患者中，通过植入具有连续流动特性的非搏动性左心室辅助装置（LVAD）对左心室（LV）进行机械性减负，此前已被发现可逆转肺动脉高压（PH）^34,35。在一项回顾性分析中，无论心力衰竭患者存在可逆性还是固定性PH，LVAD支持均被证明可将肺动脉压力降低至相似程度，其中固定性PH定义为平均肺动脉压>25 m.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
阿莫西林	Ratiopharm	PC: 04150075615985	抗生素
抗BNP抗体	Abcam	ab239510	Western Blotting
Aquasonic 100 超声耦合剂	Parker Laboratories	BT-025-0037L	超声心动图耗材
贝潘尼（眼膏）	Bayer	6029009.00.00	眼用软膏
卡普罗索尔（卡洛芬）	CP-Pharma	401808.00.00	镇痛药
持夹器	Weck stainless USA	523140S	手术器械
精细钨碳合金剪刀	Fine Science Tools	14568-12	手术剪
精细钨碳合金剪刀	Fine Science Tools	14568-09	手术剪
高分辨率成像系统	FUJIFILM VisualSonics, Amsterdam, Netherlands	VeVo 3100	超声心动图设备。图像通过脉冲波多普勒模式、M型和B型模式获取
异氟烷	CP-Pharma	400806.00.00	麻醉剂
氯胺酮	CP-Pharma	401650.00.00	麻醉剂
马蒂厄持针器	Fine Science Tools	12010-14	手术器械
机械通气机（啮齿类动物呼吸机）	UGO Basile S.R.L.	7025	容积控制呼吸机
金属夹	Hemoclip	523735	手术耗材
显微镜	Leica	M651	用于显微外科手术的手动手术显微镜
Millar Mikro-Tip 压力导管	ADInstruments	SPR-671	血流动力学评估
Moria 虹膜镊	Fine Science Tools	11373-12	手术镊
Noyes 弹簧剪	Fine Science Tools	15013-12	手术剪
聚维酮碘/碘伏溶液	B/Braun	16332M01	消毒剂
PowerLab	ADInstruments	4_35	血流动力学评估
Prolene 缝线，4-0	Ethicon	EH7830	手术耗材
肋骨牵开器（Alm 自持式钝性牵开器，70 mm，2 3/4″）	Austos	AE-BV010R	手术器械
带齿格拉费镊	Fine Science Tools	11052-10	手术镊
丝线缝合线，4-0	Ethicon	K871	手术耗材
皮肤消毒液（有色）	B/Braun	19412M07	消毒剂
Spectra 360 电极凝胶	Parker Laboratories	TB-250-0241H	超声心动图耗材
海绵组织点	Sugi	REF 30601	手术耗材
斯普拉格-道利大鼠	Janvier Labs, Le Genest-Saint-Isle, France		实验动物
气管插管导管			外径 2 mm
赛拉嗪	CP-Pharma	401510.00.00	麻醉剂