Este manuscrito describe el régimen estructurado de ejercicio desarrollado para estudiar los efectos del ejercicio en la fisiopatología de la hipertensión pulmonar y la insuficiencia cardíaca ventricular derecha en un modelo ovino.
Artículo de método
Este manuscrito describe el régimen estructurado de ejercicio desarrollado para estudiar los efectos del ejercicio en la fisiopatología de la hipertensión pulmonar y la insuficiencia cardíaca ventricular derecha en un modelo ovino.
La insuficiencia cardíaca derecha (RHF) es una causa significativa de morbilidad y mortalidad por hipertensión pulmonar (HP). Para comprender mejor la fisiopatología y las implicaciones del estrés inducido por el ejercicio, implementamos un régimen de ejercicio para caracterizar aún más esta enfermedad utilizando nuestro modelo ovino previamente desarrollado de hipertensión pulmonar crónica con insuficiencia ventricular derecha (PH-RVF). Con este fin, ocho ovejas cruzadas de Dorset se sometieron al modelo PH-RVF mediante ligadura de la arteria pulmonar izquierda (LPA) y oclusión progresiva de la arteria pulmonar principal (MPA) con un manguito inflable. Las líneas de presión del manguito y del ventrículo derecho (RV) fueron tuneladas subcutáneamente hasta un puerto para su acceso. Durante ocho semanas, cada oveja se sometió a un régimen semanal de ejercicio y a un control de puños (CC). El régimen de ejercicios consistía en velocidades de trabajo y de recuperación durante 10 minutos cada una. Durante el ejercicio, accedimos a ambos puertos para transmitir la presión del manguito, la hemodinámica y tomar gases sanguíneos de la autocaravana. Al finalizar el ejercicio, el manguito PA se infló entre 150 y 200 mmHg para aumentar la postcarga del RV. Se realizó una gasometría de control de sangre y una gasometría de RV unos días después de la inflación para confirmar la presión en el manguito y asegurar la compensación. Durante ocho semanas, el SvsO 2 se mantuvo relativamente estable en máxima intensidad en la semana 1 frente a la semana 8: 62,7 ± 4,5% frente a 69,8 ± 4,0% a pesar de que el RVSP aumentó de la semana 1 a la semana 8: 78 ± 8 mmHg frente a 96 ± 8 mmHg. Además, la distancia recorrida aumentó de la semana 1 a la 8: 1390 ± 297 m frente a 1834 ± 189 m, a pesar de que la presión del manguito PA en la semana 8 aumentó a 777 ± 98 mmHg. Esto sugiere que, a pesar del aumento de la postcarga del RV, el ejercicio puede ayudar en una respuesta adaptativa y compensación al ejercicio en el entorno de la PH-RVF. Este régimen de ejercicio proporciona información novedosa sobre los efectos del ejercicio en la PH-RVF y permite estudios complejos de la fisiología del ejercicio en un modelo animal grande de la PH-RVF.
La hipertensión pulmonar (HP) es una enfermedad compleja que causa una amplia variedad de síntomas. Los síntomas pueden ser leves, como dispnea e intolerancia al ejercicio, hasta graves, como deterioro respiratorio y fallo evidente del ventrículo derecho (FVR)1. A medida que aumenta la carga posterior del corazón derecho, el ventrículo derecho (VD) comienza a dilatarse, causando disfunción sistólica y una fracción de eyección reducida. Esta desconexión en la demanda y la producción cardíaca hace que las actividades diarias y el ejercicio sean intolerables, lo que conduce tanto al deterioro físico como mental. Anteriormente, se consideraba que el ejercicio en el contexto de hipertensión pulmonar era perjudicial2. Recientemente, muchos estudios han demostrado que un programa de rehabilitación pulmonar con ejercicio podría reducir la dispnea y mejorar la calidad de vida tanto física como mentalmente 2,3,4. Sin embargo, el estudio del ejercicio en pacientes con HP se ha limitado a aquellos con enfermedad estable debido a una posible descompensación cardiopulmonar.
La descompensación rápida es una complicación temida de la FPH-RVF. Algunas personas con HP pueden tener un periodo de compensación adecuada y solo presentar síntomas leves, con la descompensación que se produce lentamente durante meses o años. Otros, desafortunadamente, pueden tener un pH más severo y pueden descompensarse rápidamente con cualquier tipo de esfuerzo. El ejercicio puede agravar la enfermedad y causar un rápido colapso cardiopulmonar debido a un ciclo de aumento de la demanda metabólica del VD, menor fracción de eyección y isquemia continua del VD. Esta es una complicación muy grave porque los pacientes que desarrollan una insuficiencia reproductiva descompensada requieren ingreso hospitalario y tienen tasas de mortalidad de hasta el 40%5. La HP puede afectar a personas de cualquier edad, siendo la mayoría de los casos desarrollados por enfermedad cardíaca izquierda (Grupo 2) y enfermedades pulmonares (Grupo 3). En casos raros, la HP puede desarrollarse por causas idiopáticas y es más común en mujeres en su cuarta década de vida (Grupo 1)6. Aunque la progresión de la enfermedad puede moderarse con el manejo médico, no existe una cura farmacológica definitiva. Una vez que los pacientes alcanzan la fase terminal de FVR, el único tratamiento definitivo es el trasplante de pulmón o decorazón-pulmón 7.
Debido a la morbilidad y mortalidad de la HP y la posterior RVF, previamente creamos un modelo clínicamente relevante de PH-RVF en ovejas para desarrollar nuevasterapias 8. En este modelo, ligamos la arteria pulmonar izquierda (LPA) y colocamos un manguito inflable que servía como oclusor vascular alrededor de la arteria pulmonar principal (AMP). Durante 8 semanas, aumentamos la presión dentro de este manguito para disminuir el flujo a través de la arteria pulmonar principal, aumentar la postcarga de la VR e inducir la remodelación de la RV. Este modelo se ha desarrollado aún más incorporando un régimen de ejercicio para estudiar mejor la interacción entre la HP y el ejercicio. Este protocolo es único porque captura cambios en parámetros hemodinámicos como la presión sistólica del ventrículo derecho (RVSP) y la frecuencia cardíaca (HR) en tiempo real. La sangre de RV se utilizó como sustituto de la sangre venosa mixta para analizar los cambios en SvsO2 y comparar la extracción de osígeno a diferentes velocidades de ejercicio. El régimen de ejercicios y los métodos de adquisición de datos se describen a continuación como recurso para que los investigadores desarrollen una mejor comprensión de la compleja fisiopatología de la PH-RVF.
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El Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales del Centro Médico de la Universidad Vanderbilt aprobó el siguiente protocolo. Los procedimientos descritos se llevaron a cabo de acuerdo con la Guía para el Cuidado y Uso de Animales de Laboratorio del Consejo Nacional de Investigación de EE.UU. 9. Todas las ovejas eran de especies cruzadas Dorset, hembras, pesaban entre 55 y 65 kg y tenían entre 1 y 2 años de edad. Consulta la Figura 1 para ver el cronograma completo del régimen y el protocolo de la sesión de ejercicio.
1. Adaptación a la cinta de correr
2. Modelo quirúrgico para iniciar el modelo PH-RVF
3. Recuperación postoperatoria
4. Preparar la sesión de ejercicio y la revisión de los brazaletes
5. Acceso al puerto
6. Régimen de ejercicio
7. Desconexión de puertos
8. Revisión de esposas
9. Completar todo el régimen
10. Terminar la sesión de ejercicio antes de tiempo
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Todos los datos se representan como medio±SEM. Durante ocho semanas, el SvsO 2 se mantuvo relativamente estable a la velocidad máxima de cinta en la semana 1 frente a la semana 8: 62,7 ± 4,5% frente a 69,8 ± 4,0% (Figura 5A), a pesar de que el RVSP aumentó de la semana 1 a la semana 8: 78 ± 8 mmHg frente a 96 ± 8 mmHg (Figura 5B). La distancia recorrida durante el ejercicio aumentó de la semana 1 a la 8: 13...
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El modelo presentado de PH-RVF en ovejas se ha actualizado respecto a la versión anterior combinándolo con una plataforma de ejercicio en cinta de correr para estudiar la interacción entre el ejercicio y el desarrollo de enfermedades8. Dado que cada animal puede responder de forma diferente a la inflación de los manguitos, para un acondicionamiento de ejercicio consistente entre animales, se ajustaron las velocidades de la cinta durante la sesión para incluir velo...
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Los autores no tienen conflictos de interés que revelar.
Este trabajo fue financiado por las siguientes instituciones y premios: National Institutes of Health R01HL171577, National Institute of General Medical Sciences de la subvención NIH T32 GM007347, subvención T32 HL160508 de los National Institutes of Health, Premio Vanderbilt Faculty Research Scholar, Premio a la Independencia Temprana del Profesorado Second Century de la American Heart Association 24SCEFIA1255079, Fondo de Investigación Cardiotorácica del Centro Médico de la Universidad Vanderbilt, Centro Médico de la Universidad Vanderbilt: Fondo Sra. Shelley F. Kleiner y Dr. Fredric Kleiner, Centro Médico de la Universidad Vanderbilt, Fondo de Investigación Sra. Dorothy Thomas y Fondo Conmemorativo de Trasplantes de Pulmón David M. Livingston. Además, este trabajo no habría sido posible sin el Programa de Cuidado y Uso de Animales de la Universidad de Vanderbilt y el personal del Laboratorio S.R. Light: Jamie Adcock, Susan Fultz, Azia Tanks y Eiman Barsoum, para su apoyo técnico.
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| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| 0.9% Normal Saline, 1000 mL | Baxter Healthcare Corp | 0338-0049-04 | Medicación, PH Crónico |
| 16 mm Heavy Duty Occluder with actuating tubing | Access Technologies | OC-16HD | Desechable, PH Crónico |
| 70% isopropyl alcohol prep pads | Medline | MDS090670 | Desechable, PH Crónico |
| Aluminum Lamb and Goat Treadmill | Livestock Performance Products | DC314 | Equipo |
| Bags, Infusion: Nonsterile Novaplus Infusion Bag, 500 mL | Medline | TCV4005H | Desechable, PH Crónico |
| Blue Clave | Medline | BOPC1000 | Desechable, PH Crónico |
| Cathflo Activase (alteplase) 2 mg | Cathflo | NDC 50242004164 | Medicación, PH Crónico |
| Computer | Dell | Lattitude 7400 | Equipo |
| Data acquisition hardware | ADInstruments | PowerLab 16/30 | Equipo |
| EPOC Point-of-care blood gas analyzer | Siemens Healthineers | Siemens-Epoc-R | Equipo |
| Flow Meter | Transonic | https://www.transonic.com/tubing-flow-meters-manufacturers | |
| Gauze Sponges: Sterile X-ray Compatible Gauze Sponges, 16-Ply, 4” × 4” | Medline | PRM21430LFH | Desechable, PH Crónico |
| GEM 7000 with iQM3 | Werfen | 6000228442 | Equipo |
| Heparin | Fresenius Kabi | 63323-540-31 | Medicación, PH Crónico |
| Hospira Primary IV Sets, 80” | Patterson Veterinary | 07-835-0123 | Desechable, PH Crónico |
| Hypertonic saline 3% | Baxter Healthcare Corp. | 0338-0054-03 | Medicación, PH Crónico |
| Hypodermic Needle with Bevel and Regular Wall, 20 G × 1” | Medline | B-D305175Z | Desechable, PH Crónico |
| Interface Cable, Edwards LifeScience Transducer to ADInstruments Bridge Amplifier | Fogg System | 0395-2434 | Equipo |
| Labchart software | ADInstruments | Labchart 8 | Equipo |
| Needles: Hypodermic Needle with Regular Bevel, Sterile, 18 G × 1.5” | Medline | B-D305185Z | Desechable, PH Crónico |
| Octal Bridge Amplifier | ADInstruments | FE228 | Equipo |
| Port-A-Cath Huber Needle, Straight, 22 G × 1-1/2” | Medline | AAKM21200724 | Desechable, PH Crónico |
| Sheep Halter | Weaver Livestock | 35-7840-S20 | Equipo |
| Sterile Leur-Lock Syringe, 1 mL | Fisher Scientific | BD309628 | Desechable, PH Crónico |
| Sterile Luer-Lock Syringe, 10 mL | Medline | SYR110010Z | Desechable, PH Crónico |
| Sterile Luer-Lock Syringe, 3 mL | Medline | SYR103010Z | Desechable, PH Crónico |
| Sterile Luer-Lock Syringe, 5 mL | Medline | SYR105010Z | Desechable, PH Crónico |
| Sterile Water | Fresenius Kabi | 918550 | Medicación |
| Stopcock: 3-Way Stopcock with Handle in OFF Position, Rotating Adaptor Male Collar Fitting, 45 PSI | Medline | DYNJSC301 | Desechable, PH Crónico |
| Transducer clip | Edwards LifeScience | TCLIP05 | Equipo |
| Transonic Perivascular Flow Probe (PAU Series) | ADInstruments | https://www.adinstruments.com/products/perivascular-flowprobes | |
| Transport Cage/ Large Animal Caging | Ancare | ANAT305660SS | Equipo |
| Trigger Aneroid Gauge (Sphygmomanometer) | Patterson Veterinary | 07-815-0464 | Equipo |
| TruWave Disposable Pressure Transducer Kits by Edwards Lifesciences | Medline | VSYPX260 | Desechable, PH Crónico |
| Tubing: Pressure Monitoring Tubing with Fixed Male Luer Lock and Female Fitting, Low Pressure, 72” L | Medline | DYNJPMTBG72MF | Desechable, PH Crónico |
| Umbilical Tape, Cotton, 3-Strand, 1/8 x 36" | Medline | DYNJPMTBG72MF | Desechable, PH Crónico |
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