Dieses Manuskript beschreibt das strukturierte Trainingsprogramm, das entwickelt wurde, um die Auswirkungen von Bewegung auf die Pathophysiologie der pulmonalen Hypertonie – rechtsventrikuläre Herzinsuffizienz in einem Schafmodell zu untersuchen.
Methodenartikel
Dieses Manuskript beschreibt das strukturierte Trainingsprogramm, das entwickelt wurde, um die Auswirkungen von Bewegung auf die Pathophysiologie der pulmonalen Hypertonie – rechtsventrikuläre Herzinsuffizienz in einem Schafmodell zu untersuchen.
Die rechte Herzinsuffizienz (RHF) ist eine bedeutende Ursache für Morbidität und Mortalität durch pulmonale Hypertonie (PH). Um die Pathophysiologie und die Auswirkungen von durch Bewegung verursachtem Stress besser zu verstehen, haben wir ein Trainingsprogramm implementiert, um diese Erkrankung anhand unseres bereits entwickelten Schafmodells der chronischen pulmonalen Hypertonie mit rechter Ventrikelinsuffizienz (PH-RVF) weiter zu charakterisieren. Zu diesem Zweck unterzogen acht Dorset-Kreuzschafe das PH-RVF-Modell mittels Ligation der linken Lungenarterie (LPA) und fortschreitender Verschluss der Hauptpulmonalarterie (MPA) mit einer aufblasbaren Manschette. Die Druckleitungen der Manschette und der rechten Ventrikel (RV) wurden subkutan zu einem Port getunnelt, um Zugang zu erhalten. Über acht Wochen durchlief jedes Schaf ein wöchentliches Trainingsprogramm und eine Manschettenkontrolle (CC). Das Trainingsprogramm bestand aus Arbeitsgeschwindigkeiten und Erholungszeiten von jeweils 10 Minuten. Während des Trainings haben wir beide Ports genutzt, um den Manschettendruck, die Hämodynamik zu transduzieren und RV-Blutgase zu entnehmen. Am Ende der Übung wurde die PA-Manschette um 150–200 mmHg aufgeblasen, um die RV-Nachspannung zu erhöhen. Ein CC und ein RV-Blutgas wurden einige Tage nach der Aufblasung durchgeführt, um den Manschettendruck zu bestätigen und eine Kompensation sicherzustellen. Über einen Zeitraum von acht Wochen blieb das SvsO2 bei maximaler Intensität in Woche 1 gegenüber Woche 8 relativ stabil: 62,7 ± 4,5 % gegenüber 69,8 ± 4,0 %, obwohl der RVSP von Woche 1 bis Woche 8 anstieg: 78 ± 8 mmHg gegenüber 96 ± 8 mmHg. Außerdem stieg die zurückgelegte Distanz von Woche 1 bis Woche 8: 1390 ± 297 m gegenüber 1834 ± 189 m, obwohl der PA-Manschettendruck in Woche 8 auf 777 ± 98 mmHg erhöht wurde. Dies deutet darauf hin, dass trotz erhöhter RV-Nachbelastung Bewegung eine adaptive Reaktion und Kompensation auf Bewegung im Kontext von PH-RVF fördern kann. Dieses Trainingsprogramm liefert neuartige Informationen über die Auswirkungen von Bewegung bei PH-RVF und ermöglicht komplexe Studien der Trainingsphysiologie in einem Großtiermodell von PH-RVF.
Pulmonale Hypertonie (PH) ist eine komplexe Erkrankung, die eine Vielzahl von Symptomen verursacht. Die Symptome können mild sein, wie Dyspnoe und Belastungsintoleranz, bis hin zu schwerwiegenden Atemwegsschwächen und offensichtlichem rechten Ventrikelversagen (RVF)1. Wenn die Nachlast des rechten Herzens zunimmt, beginnt sich der rechte Ventrikel (RV) zu dehnen, was zu einer systolischen Dysfunktion und einer verringerten Auswurffraktion führt. Diese Diskrepanz zwischen Herzbedarf und -leistung macht tägliche Aktivitäten und Bewegung unerträglich, was sowohl zu körperlichem als auch geistigem Rückgang führt. Früher galt Bewegung im Zusammenhang mit pulmonaler Hypertonie als schädlich2. In jüngster Zeit haben viele Studien gezeigt, dass ein pulmonales Rehabilitationsprogramm mit Bewegung die Atemnot reduzieren und die allgemeine Lebensqualität sowohl körperlich als auch geistig verbessern könnte 2,3,4. Die Untersuchung der Bewegung bei Patienten mit PH war jedoch aufgrund möglicher kardiopulmonaler Dekompensation auf Personen mit stabiler Erkrankung beschränkt.
Schnelle Dekompensation ist eine befürchtete Komplikation bei PH-RVF. Manche Menschen mit PH haben eine Phase der angemessenen Kompensation und nur milde Symptome, wobei die Dekompensation langsam über Monate bis Jahre eintritt. Andere haben leider einen stärkeren pH-Wert und können sich bei jeder Art von Anstrengung schnell verschlechtern. Bewegung kann die Krankheit verschlimmern und einen schnellen kardiopulmonalen Kollaps verursachen, bedingt durch einen Zyklus aus erhöhtem Stoffwechselbedarf, verringerter Auswurffraktion und anhaltender RV-Ischämie. Dies ist eine sehr ernste Komplikation, da Patienten, die eine dekompensierte RVF entwickeln, eine Krankenhausaufnahme benötigen und eine Sterblichkeitsrate von bis zu 40 % aufweisen. PH kann Menschen jeden Alters betreffen, wobei die meisten Fälle durch eine linke Herzerkrankung (Gruppe 2) und Lungenerkrankungen (Gruppe 3) auftreten. In seltenen Fällen kann sich PH aus idiopathischen Ursachen entwickeln und ist bei Frauen im vierten Lebensjahrzehnt (Gruppe 1)6 häufiger. Obwohl der Krankheitsverlauf durch medizinische Behandlung gemildert werden kann, gibt es keine endgültige pharmakologische Heilung. Sobald die Patienten das Endstadium RVF erreichen, ist die einzige endgültige Behandlung die Lungen- oder Herz-Lungen-Transplantation7.
Aufgrund der Morbidität und Mortalität von PH und der daraus resultierenden RVF haben wir zuvor ein klinisch relevantes PH-RVF-Modell bei Schafen entwickelt, um neuartige Therapienzu entwickeln 8. In diesem Modell haben wir die linke Lungenarterie (LPA) ligiert und eine aufblasbare Manschette platziert, die als vaskulärer Okkludeur um die Hauptpulmonalarterie (MPA) diente. Im Verlauf von 8 Wochen erhöhten wir den Druck in dieser Manschette, um den Durchfluss durch die Haupt-Lungenarterie zu verringern, die Nachlastung des RV zu erhöhen und eine RV-Umgestaltung zu induzieren. Dieses Modell wurde nun weiterentwickelt, indem ein Trainingsprogramm integriert wurde, um die Wechselwirkung zwischen PH und Bewegung besser zu untersuchen. Dieses Protokoll ist einzigartig, da es Veränderungen hämodynamischer Parameter wie den systolischen Druck des rechten Ventrikels (RVSP) und die Herzfrequenz (HR) in Echtzeit erfasst. RV-Blut wurde als Ersatz für gemischtes venöses Blut verwendet, um Veränderungen im SvO2 zu analysieren und die Sauerstoffextraktion bei unterschiedlichen Trainingsgeschwindigkeiten zu vergleichen. Das Trainingsprogramm und die Methoden zur Datenerhebung werden im Folgenden als Ressource für Forscher vorgestellt, um ein besseres Verständnis der komplexen Pathophysiologie von PH-RVF zu entwickeln.
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Das Institutional Animal Care and Use Committee am Vanderbilt University Medical Center hat das folgende Protokoll genehmigt. Die beschriebenen Verfahren wurden gemäß dem Leitfaden des US National Research Council für die Pflege und Nutzung von Labortieren9 durchgeführt. Alle Schafe waren Dorset-Kreuzungen, weiblich, wogen 55–65 kg und waren zwischen 1 und 2 Jahre alt. Siehe Abbildung 1 für den vollständigen Zeitplan des Trainings und das Trainingsprotokoll.
1. Laufbandgewöhnung
2. Chirurgisches Modell zur Initiierung des PH-RVF-Modells
3. Postoperative Erholung
4. Vorbereitung für Trainingseinheiten und Manschettenkontrolle
5. Hafenzugang
6. Trainingsprogramm
7. Trennen von Ports
8. Manschettencheck
9. Das gesamte Regime absolvieren
10. Die Trainingseinheit vorzeitig beenden
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Alle Daten werden als Mittelwert±SEM dargestellt. Im Verlauf von acht Wochen blieb der SgegenO2 bei maximaler Laufbandgeschwindigkeit in Woche 1 gegenüber Woche 8 relativ stabil: 62,7 ± 4,5 % gegenüber 69,8 ± 4,0 % (Abbildung 5A), obwohl der RVSP von Woche 1 auf Woche 8 anstieg: 78 ± 8 mmHg gegenüber 96 ± 8 mmHg (Abbildung 5B). Die während des Trainings zurückgelegte Distanz stieg von Woche 1 bis Woche 8: 1...
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Das vorgestellte Schaf-PH-RVF-Modell wurde gegenüber der vorherigen Version aktualisiert, indem es mit einer Laufband-Trainingsplattform kombiniert wurde, um die Wechselwirkung zwischen Bewegung und Krankheitsentwicklung zu untersuchen8. Da jedes Tier unterschiedlich auf Manschettenaufblasen reagieren kann, wurden für eine konsequente Trainingskonditionierung während einer Trainingseinheit die Laufbandgeschwindigkeiten während einer Trainingseinheit angepasst, um ...
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Die Autoren haben keine Interessenkonflikte, die offengelegt werden müssen.
Diese Arbeit wurde von folgenden Institutionen und Auszeichnungen finanziert: National Institutes of Health R01HL171577, National Institute of General Medical Sciences des NIH-Zuschuss T32 GM007347, National Institutes of Health Zuschuss T32 HL160508, Vanderbilt Faculty Research Scholar Award, American Heart Association Second Century Early Faculty Independence Award 24SCEFIA1255079, Vanderbilt University Medical Center Cardiothoracic Research Fund, Vanderbilt University Medical Center Mrs. Shelley F. Kleiner und Dr. Fredric Kleiner Fund, Vanderbilt University Medical Center Ms. Dorothy Thomas Research Fund sowie der Vanderbilt University Medical Center David M. Livingston Lung Transplant Memorial Fund. Außerdem wäre diese Arbeit ohne das Vanderbilt University Animal Care and Use Program und das Personal des S.R. Light Laboratory: Jamie Adcock, Susan Fultz, Azia Tanks und Eiman Barsoum für ihre technische Unterstützung, nicht möglich gewesen.
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| 0,9% Normal Saline, 1000 mL | Baxter Healthcare Corp | 0338-0049-04 | Medikament, chronische PH |
| 16 mm Heavy Duty Occluder mit Betätigungsschlauch | Access Technologies | OC-16HD | Einweg, chronische PH |
| 70% Isopropylalkohol-Präparationspads | Medline | MDS090670 | Einweg, chronische PH |
| Aluminium-Lamm- und Ziegentreibband | Livestock Performance Products | DC314 | Ausrüstung |
| Beutel, Infusion: Nichtsterile Novaplus-Infusionsbeutel, 500 ml | Medline | TCV4005H | Einweg, chronische PH |
| Blue Clave | Medline | BOPC1000 | Einweg, chronische PH |
| Cathflo Activase (alteplase) 2 mg | Cathflo | NDC 50242004164 | Medikament, chronische PH |
| Computer | Dell | Lattitude 7400 | Ausrüstung |
| Datenerfassungshardware | ADInstruments | PowerLab 16/30 | Ausrüstung |
| EPOC Point-of-care Blutgasanalysator | Siemens Healthineers | Siemens-Epoc-R | Ausrüstung |
| Durchflussmesser | Transonic | https://www.transonic.com/tubing-flow-meters-manufacturers | |
| Gazeschwämme: Sterile, röntgenkompatible Gazeschwämme, 16-Ply, 4” × 4” | Medline | PRM21430LFH | Einweg, chronische PH |
| GEM 7000 mit iQM3 | Werfen | 6000228442 | Ausrüstung |
| Heparin | Fresenius Kabi | 63323-540-31 | Medikament, chronische PH |
| Hospira Primary IV Sets, 80” | Patterson Veterinary | 07-835-0123 | Einweg, chronische PH |
| Hypertone Kochsalzlösung 3% | Baxter Healthcare Corp. | 0338-0054-03 | Medikament, chronische PH |
| Hypodermische Nadel mit Schrägschnitt und normaler Wandstärke, 20 G × 1” | Medline | B-D305175Z | Einweg, chronische PH |
| Interface-Kabel, Edwards LifeScience-Transducer zu ADInstruments-Brückenverstärker | Fogg System | 0395-2434 | Ausrüstung |
| Labchart-Software | ADInstruments | Labchart 8 | Ausrüstung |
| Nadeln: Hypodermische Nadel mit regulärem Schrägschnitt, steril, 18 G × 1,5” | Medline | B-D305185Z | Einweg, chronische PH |
| Oktalbrückenverstärker | ADInstruments | FE228 | Ausrüstung |
| Port-A-Cath Huber-Nadel, gerade, 22 G × 1-1/2” | Medline | AAKM21200724 | Einweg, chronische PH |
| Schafhalsung | Weaver Livestock | 35-7840-S20 | Ausrüstung |
| Sterile Leur-Lock-Spritze, 1 ml | Fisher Scientific | BD309628 | Einweg, chronische PH |
| Sterile Luer-Lock-Spritze, 10 ml | Medline | SYR110010Z | Einweg, chronische PH |
| Sterile Luer-Lock-Spritze, 3 ml | Medline | SYR103010Z | Einweg, chronische PH |
| Sterile Luer-Lock-Spritze, 5 ml | Medline | SYR105010Z | Einweg, chronische PH |
| Steriles Wasser | Fresenius Kabi | 918550 | Medikament |
| Stopfen: 3-Wege-Stopfen mit Griff in AUS-Position, rotierender Adapter Männliche Kragenbefestigung, 45 PSI | Medline | DYNJSC301 | Einweg, chronische PH |
| Transducer-Klemme | Edwards LifeScience | TCLIP05 | Ausrüstung |
| Transonic Perivascular Flow Probe (PAU-Serie) | ADInstruments | https://www.adinstruments.com/products/perivascular-flowprobes | |
| Transportkäfig / Käfig für große Tiere | Ancare | ANAT305660SS | Ausrüstung |
| Trigger Aneroid-Manometer (Sphygmomanometer) | Patterson Veterinary | 07-815-0464 | Ausrüstung |
| TruWave Einweg-Drucktransducer-Kits von Edwards Lifesciences | Medline | VSYPX260 | Einweg, chronische PH |
| Schlauch: Drucküberwachungsschlauch mit fester männlicher Luer-Lock- und weiblicher Armatur, niedriger Druck, 72” L | Medline | DYNJPMTBG72MF | Einweg, chronische PH |
| Nabelschnurband, Baumwolle, 3-Stränge, 1/8 x 36" | Medline | DYNJPMTBG72MF | Einweg, chronische PH |
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Genehmigung beantragen, um den Text oder die Abbildungen dieses JoVE-Artikels zu verwenden
Genehmigung beantragen