Akute Rechtsherzinsuffizienz (ARHF) wurde kürzlich als ein schnell fortschreitendes Syndrom mit systemischer Stauung definiert, das sich aus einer gestörten rechtsventrikulären (RV) Füllung und / oder einer verminderten RV-Flussleistung ergibt1. ARHF kann bei verschiedenen Erkrankungen wie linksseitiger Herzinsuffizienz, akuter Lungenembolie, akutem Myokardinfarkt oder pulmonaler Hypertonie (PH) auftreten. Im Falle von PH ist der Beginn der ARHF mit einem 40%igen Risiko für eine kurzfristige Mortalität oder eine dringende Lungentransplantation verbunden2,3,4. Hier beschreiben wir, wie man ein großes Tiermodell von ARHF im Setting der chronischen pulmonalen Hypertonie erstellt und wie man den rechten Ventrikel mittels Echokardiographie und Druck-Volumen-Schleifen bewertet.
Zu den pathophysiologischen Merkmalen von ARHF gehören RV-Drucküberlastung, Volumenüberlastung, eine Abnahme der RV-Leistung, eine Erhöhung des zentralvenösen Drucks und / oder eine Abnahme des systemischen Drucks. Bei chronischer PH kommt es zu einer anfänglichen Zunahme der RV-Kontraktilität, die es ermöglicht, das Herzzeitvolumen trotz der Zunahme des pulmonalen Gefäßwiderstands zu erhalten. Daher kann der rechte Ventrikel im Rahmen von ARHF bei chronischem PH nahezu isosystemische Drücke erzeugen, insbesondere unter inotroper Unterstützung. Zusammengenommen führen ARHF bei chronischem PH und hämodynamische Wiederherstellung mit Inotropen zur Entwicklung akuter RV-ischämischer Läsionen, wie kürzlich in unserem Großtiermodell5 beschrieben. Der Anstieg der Inotrope erzeugt einen erhöhten energetischen Bedarf, der ischämische Läsionen weiter entwickeln und schließlich zur Entwicklung von Endorganfunktionsstörungen und schlechten klinischen Ergebnissen führen kann. Es gibt jedoch keinen Konsens darüber, wie Patienten mit ARHF auf PH behandelt werden sollen, hauptsächlich in Bezug auf Flüssigkeitsmanagement, Inotrope und die Rolle der extrakorporalen Kreislaufunterstützung. Folglich kann ein großes Tiermodell für akute Rechtsherzinsuffizienz dazu beitragen, präklinische Daten zum klinischen Management von ARHF bereitzustellen.
Als ersten Schritt zur Quantifizierung des Ansprechens auf die Therapie werden einfache und reproduzierbare Methoden zum Phänotyp des rechten Ventrikels benötigt. Bis heute gibt es keinen Konsens darüber, wie die Morphologie und Funktion von Patienten mit ARHF besser phänotypisiert werden kann. Die Goldstandardmethode zur Bewertung der RV-Kontraktilität (d.h. der intrinsischen Kontraktionsfähigkeit) und der ventrikulo-arteriellen Kopplung (d.h. der durch ventrikuläre Nachlast normalisierte Kontraktilität; ein Index der ventrikulären Anpassung) ist die Analyse von Druck-Volumen-Schleifen (PV). Diese Methode ist zweimal invasiv, da sie eine Katheterisierung des rechten Herzens und eine vorübergehende Verringerung der RV-Vorbelastung mit einem Ballon erfordert, der in die untere Hohlvene eingeführt wird. In der klinischen Praxis werden nicht-invasive und wiederholbare Methoden zur Beurteilung des rechten Ventrikels benötigt. Die kardiale Magnetresonanz (CMR) gilt als Goldstandard für die nicht-invasive Beurteilung des rechten Ventrikels. Bei Patienten mit ARHF unter chronischer PH, die auf der Intensivstation (ICU) behandelt werden, kann die Anwendung von CMR aufgrund des instabilen hämodynamischen Zustands des Patienten eingeschränkt sein; Darüber hinaus können wiederholte CMR-Auswertungen mehrmals täglich, auch nachts, aufgrund ihrer Kosten und begrenzten Verfügbarkeit eingeschränkt sein. Umgekehrt ermöglicht die Echokardiographie nicht-invasive, reproduzierbare und kostengünstige RV-Morphologie und Funktionsbewertungen bei Intensivpatienten.
Großtiermodelle sind ideal, um präklinische Studien durchzuführen, die sich auf die Beziehung zwischen invasiven hämodynamischen Parametern und nicht-invasiven Parametern konzentrieren. Die Anatomie des großen weißen Schweins ist dem Menschen nahe. Folglich sind die meisten der beim Menschen beschriebenen echokardiographischen Parameter bei Schweinen quantifizierbar. Zwischen Menschlichem und Schweineherz bestehen einige geringfügige Unterschiede, die bei echokardiographischen Studien berücksichtigt werden müssen. Schweine zeigen eine konstitutionelle Dextrokardie und eine leicht gegen den Uhrzeigersinn gerichtete Rotation der Herzachse. Dadurch wird die apikale 4-Kammer-Ansicht zu einer apikalen 5-Kammer-Ansicht und das Akustikfenster befindet sich unterhalb des Xiphoid-Blinddarms. Darüber hinaus befinden sich auf der rechten Seite des Brustbeins parasternale Achsansichten mit langen und kurzen Achsen.
Hier beschreiben wir eine neuartige Methode, um ARHF in einem großen Tiermodell des chronisch thromboembolischen PH zu induzieren und die Hämodynamik unter Verwendung von Dobutamin wiederherzustellen. Wir berichten auch über RV-ischämische Läsionen, die im Modell innerhalb von 2-3 Stunden nach hämodynamischer Wiederherstellung mit Dobutamin vorhanden sind. Darüber hinaus beschreiben wir, wie RV-PV-Schleifen und echokardiographische RV-Parameter bei jeder Bedingung erfasst werden können, um Einblicke in die dynamischen Veränderungen in der Morphologie und Funktion von RV zu erhalten. Da zuvor das Großtiermodell des chronisch thromboembolischen PH und die PV-Loop-Methoden beschrieben wurden6, werden diese Abschnitte kurz beschrieben. Außerdem berichteten wir über Ergebnisse von echokardiographischen Auswertungen, die in Schweinemodellen als potenziell schwierig angesehen werden. Wir werden die Methoden erklären, um eine wiederholte Echokardiographie im Modell zu erreichen.
Das in dieser Studie berichtete Modell von ARHF zur chronischen PH kann verwendet werden, um verschiedene therapeutische Strategien zu vergleichen. Die Methoden der RV-Phänotypisierung können in anderen großen Tiermodellen verwendet werden, die klinisch relevante Situationen wie akute Lungenembolie7, RV-Myokardinfarkt8, akutes Atemnotsyndrom9 oder Rechtsherzinsuffizienz im Zusammenhang mit linksventrikulärem Versagen10 oder linksventrikulärer mechanischer Kreislaufunterstützung11 nachahmen.