増加肺動脈の拍動流が豚における低酸素性肺高血圧を改善しました

サマリー

肺高血圧症は、肺動脈の拍動性、収縮性、弾力性の大幅な低下と関連しており、肺動脈圧と肺抵抗の増加に貢献しています。本研究では、低酸素子豚モデルを用いて、新たに開発した拍動性カテーテルを用いて肺動脈の可塑性を改善することで、低酸素性肺高血圧症を改善することを実証しました。

要約

肺動脈高血圧症（PAH）は、遠位肺動脈（PA）に影響を及ぼす疾患です。これらの動脈は右心室不全につながる、変形しています。現在の治療は限られています。生理学的に、拍動性血流が血管系に有害です。持続的な拍動性のストレスに応答して、血管が自己防衛のための血管拡張を誘導する一酸化窒素（NO）を放出します。この観察に基づいて、本研究は、人工肺の脈動血流が肺動脈圧のNO依存性減少を誘導することができるかどうかを評価するためのプロトコルを開発しました。子豚の1つの群は3週間の慢性低酸素状態にさらされると、子ブタの対照群と比較しました。週に一度、子豚は、PAHの重症度を評価するために心エコー検査を受けました。低酸素曝露の終了時に、子ブタは脈動カテーテルを用いて脈動プロトコルに供しました。麻酔をかけ、手術の準備をされた後、子ブタの頸静脈を単離し、CAtheterは、X線透視制御下で、右心房、右心室と肺動脈を介して導入されました。肺動脈圧（PAP）は、直ちに（T1）及び（T2）拍動プロトコル後の30分後、（T0）の前に測定しました。これは、この脈動プロトコルがNO依存性機構を介して、平均PAPの有意な減少を誘導する、安全で効率的な方法であることが実証されました。これらのデータは、PAHの臨床管理のための新たな道を開きます。

概要

肺動脈高血圧症は、肺血管系に影響を与える生命を脅かす疾患です。血管収縮剤の増加（エンドセリン、セロトニン）および血管拡張剤の減少（NO、プロスタサイクリン）の間の不均衡は、PAHの発展に貢献する分野での合意があります。時間が経つにつれて、このプロ収縮表現型は、血管病変¹の発展に貢献し、複雑なプロ増殖性および抗アポトーシス表現型に発展します。

血管収縮薬への長期暴露は、の[Ca ^2+]における有意かつ持続的な増加をもたらす肺動脈平滑筋細胞における_IにPASMC増殖および抵抗を促進する、例えば、NFAT ^2-4のようないくつかのカルシウム調節性転写因子の活性化を可能にしますアポトーシス表現型^5。この表現型は、PA圧および肺解像度の両方の増加に寄与し、肺血管病変につながります最終的に致命的な右心不全⁶につながるistance、。

現在、生活⁷の患者の質を向上させること、いくつかありますが、PAHを逆転させる利用可能な治療法はありません。これらの処理の中で、NO吸入治療の有効性が実証されているが、その短い半減期のために、臨床診療に使用することは困難です。このため、より安定した耐久性のある治療法は、そのようなプロスタサイクリン類似体、またはエンドセリン受容体遮断剤⁷として、好まれています。より良い治療法を開発するためには、PAHの病態生理学の知識を向上させ、拡張することが不可欠です。

脈動は、高圧流傷害^8,9からの非弾性の遠位動脈を保護し、せん断応力誘発性血管拡張を活性化する周知の刺激です。大動脈肺動脈の外科的シャントへの二次PAHのモデルでは、ヌールら実証肺内せん断STRESS-媒介内皮機能の強化^10。いくつかの研究は、NO、プロスタサイクリン及びET-1発現が厳密に拍動流の変化により調節されることを実証しました。実際、拍動流の緩やかな増加は、PAHに低減され、どちらもeNOSの活性およびプロスタサイクリンのレベルを増加させます。拍動流の変調は、おそらくPAHの病因に関与し、人工的にそれが肺循環内にNOとプロスタサイクリン産生を増加させる魅力と斬新な方法で増加しています。

本研究は、低酸素状態が誘導された人に子ブタにおける肺高血圧症（PH）モデルで血行動態測定に新たに開発された拍動性のカテーテルを用いて、10分間の拍動流の効果を評価することを目的とします。これは、肺動脈の拍動性を増加させること、それによって肺動脈圧を低下させる、肺動脈の血管弛緩を誘導することが仮定されています。

右心猫heterization（RHC）は、診断のための重要な臨床的介入であり、PAH患者のフォローアップ。実際、PAHを診断する最も信頼性の高い方法であり、医師が血管反応^11,12ならびに疾患の進行を評価することができます。実際、すべてのPAH患者はRHC数回受けます。大型動物での本研究は、評価し、定期的なRHC手順中PAHの治療に拍動カテーテルの有効性と安全性を実証することを目的とします。拍動カテーテルが既に利用可能であり、RHCは日常PAH患者において行われるため、この研究は急速に臨床試験を実施することができるように必要なすべての情報を提供します。

プロトコル

注：この研究は倫理委員会の数CEEA34.PB.103.12によって承認されました。

動物モデルとして子豚の1.

1. 性別、年齢（15±3ヶ月）と重量（30±10キロ）（対照群および慢性低酸素症（CH）基）の点で一致した2群（各群n = 6）で実行します。ハウスCHの低圧室（0.4気圧）での3週間のグループ、および社内規則的normobaric（1気圧）の条件で、対照群。
2. 図1に示すように、2平方メートルのフットプリントとプレキシグラスボックスと1.6メートルの高さからなる低圧室を使用してください。
3. 継続的に監視し、18℃の温度および0.4気圧の圧力を維持します。時間当たり8メートル³の空気更新率を可能にする、真空ポンプで十分な換気を確保してください。
4. 適切なごみのチャンバー内に2匹の動物を配置します。 48時間ごとに、半分をnormobaric条件にあるボックス内の圧力を戻しますボックスで、2匹の動物の存在下で、ボックスをきれいにする時間は、彼らが逃げるのを防止closedto続けました。肺高血圧症を誘導するこの方法は、広く^13を検証^してきました。
5. 動物の麻酔
   1. チオペンタールナトリウム（10mg / kg）の最初の静脈内注射で子豚を麻酔し、イソフルラン（1.5から3.5パーセント）の連続吸入により麻酔を維持します。角膜の乾燥を防ぐために、子ブタの目にカーボポールゲルの2滴を適用します。
   2. 胸を露出させる屈曲位に縛ら自分の前足と左側臥位で動物を配置します。石鹸と水で肌をきれいにしてから胸を介して超音波の浸透を妨げる可能性のある毛を除去するために、電気シェーバーを使用して剃ります。
6. 心エコー図
7. 心エコー検査により、長手方向と非侵襲的にPAHの開発を監視します。 3 MHzのトランスデューサを使用して、毎週のエコーを実行します。レクリエーション左右の足にと胸の右側に3電極を配置することにより心電図をORD。
8. ドップラープローブを使用して、3つの異なる発生率（長手方向、短軸および頂端）で記録した二次元およびMモード撮像データ。第四及び第五左肋間空間の間の右手、所定の位置にプローブを保持します。良好な画像の解像度が異なる心の構造（ すなわち隔壁）が得られるまで左右に回転、ゆっくり上下プローブを移動します。音響窓は、胸の中の心臓の位置に応じて別の動物からは少し異なります。
9. これらの発生率のそれぞれについて、およびオフライン分析を使用可能にするには、少なくとも10の心臓サイクルの間に同時にECGを記録します。拡張末期は、心電図上のQ波の開始と一致する心周期内の点として定義されています。エンド収縮は、T波の始まりと一致します。
10. によって僧帽弁と三尖弁の血流を測定しますピカルビュードップラー超音波。胸骨柄の胸骨の先端に、ドップラープローブを配置します。サンプリング領域は、弁を横切る血流を記録するだけで、バルブの上方に配置しました。
11. 僧帽弁と三尖弁と大動脈と肺動脈弁を通る血流の積分速度 - 時間を得るために、ドップラー流量計によって心周期中の血流速度を記録します。エコーグラフによって設けられた固定画像又は画像シーケンスを取得するために、毎秒25フレームのレートで画像を保存するためにエコーグラフのビデオ·グラフィックス·アレイを使用します。
12. 測定器を用いて心臓の空洞および国際勧告¹⁴に従ってエコーグラフに統合されたソフトウェアによって提案された表面領域の輪郭の寸法や面積を測定します。
13. TM（時間モーション）マイナー軸入射¹⁴で記録することにより、拡張期および収縮期に右心室の自由な壁の厚さを測定します。
14. メア短軸図¹⁴の肺動脈弁の先端の肺動脈根径を ​​確認してください。
15. ECG ¹⁴のT波の先端のECG上と収縮期におけるQ波の開始時に長手方向の図の中隔とTM運動における拡張期に左心室の後壁を測定します。
16. 左室拡張末期径（LVEDD）、左心室収縮末期径（LVESD）を測定します。短縮率（FS）式FS（％）=（LVEDD-LVESD）/ LVEDDを使用して計算します。大動脈の直径と右と左心房の表面積を測定します。
17. 持続時間、速度、時間インデックス^14を流れ、Eおよび波、E波の減速ハーフタイムの最大振幅：僧帽弁と三尖弁血流の積分速度-timeから、次のように測定します。
18. 肺動脈のドップラー測定値から、以下の測定：最大速度を、アセンションハーフタイム、持続時間および¹⁴の積分を流します。
19. シンプソン¹⁵の方法を用いて、左心室容積を評価します。
20. グループ全体のその後の統計分析のためにデータベース内の各子豚のためのデータを格納します。

2.右心カテーテル法

1. 動物の準備
   1. 拍動カテーテル留置の前に、ブタは、肺高血圧を誘導するために3週間の間に低圧のチャンバ内に配置されています。
   2. （固形食品用の24時間の水は8〜12時間）、手術前に24時間のために動物を絶食。
   3. 前RHCの24時間は、よく訓練された獣医は、直腸温度計を使用して、粘膜の色、キャピラリーリフィル時間、地球の肺と聴診器を用いて心臓の機能や体温を評価するために、前麻酔の臨床試験を行っています。
   4. 誘導Oの前にミダゾラム（筋肉内、0.5ミリグラム/ kg）および塩酸モルヒネの注射を投与（筋肉内、0.1ミリグラム/ kg）を15〜30分F麻酔。誘導時のモルヒネ塩酸塩（0.05〜0.5ミリグラム/ kgの筋肉）の繰り返し注射ごとに4〜6時間。
   5. それが効果的になるまで部分的な注射により、その後5 10mg / kgの初期ボーラス注射を介して、チオペンタールナトリウム（10mg / kgの静脈内）を管理します。気管内挿管までバッグとマスク換気によりこれに従ってください。
   6. ピグレット挿管
      1. pramocaineゲルでチューブに注油してください。それを補強し、挿管プロセスを容易にするために、チューブに金属針を挿入します。
      2. 深麻酔を確実にするために瞼をタッチします。舌を上げ、声帯への損傷を避けるために、喉頭鏡を使用して、喉頭の直接可視化することにより挿管を実行します。逆流に関連する問題を防止するために、チューブのバルーンを膨らませます。
   7. 毎分10〜12回の呼吸で呼吸速度を制御します。 7〜10ミリリットル/ kgでの現在のボリューム、正の電子を持つ25のH ₂ Oおよび2秒の吸気相センチ〜30の通気圧力5cmのH ₂ OのND-呼気圧力
   8. 100％酸素（誘導2 /分で、1 L /分の1.5から2.5パーセントの酸素流を維持L 3への酸素の流れとの3〜5％）でイソフルランで動物を麻酔。ステップ1.5.1のように角膜にカルボポールゲルを適用します。
   9. 尾耳介動脈にヘパリン化カテーテルを挿入し、縫合糸のステッチで所定の位置に固定された緑のカニューレと皮下注入を介して（0.9％生理食塩水5mlを5,000 IU / mlのヘパリンでスパイク）。
   10. 乳酸リンゲル液（10〜20ミリリットル/ kg /時間）を注入します。
   11. わずかに傾いた診察台の上に動物を配置します。唾液の分泌を促進するために、わずかに下方に傾斜ヘッドにしてください。
2. 監視
   1. 粘膜の色とキャピラリーリフィル時間、下顎筋緊張と眼球位置、縮瞳/散瞳、眼瞼反射：5分ごとに、個々の麻酔症例報告書に次の値を確認し、記録します。
   2. 継続的に心とrespiraを監視トーリーレート、パルス酸素濃度計、体温や心電図。大腿動脈に動脈イントロデューサを挿入します。大腿動脈に、大口径長さ10cmのカテーテルを挿入し、全身血圧を監視します。
3. 拍動カテーテルの設定
   注：この医療機器は、横並びに配置され、互いに溶接2つのカテーテルで構成されています。最初の遠位部分は、20mmの直径及び5mlを最大ボリューム容量の標準バルーンに接続されています。第二のカテーテルは、肺動脈の位置決めを容易にするために、ワイヤの挿入を可能にします。デバイスは、0.035の内部ゲージと12神父の外径と750ミリメートルの長さであります
   1. 実験のために、パルス毎に2.5ミリリットルの容量で、膨張時デフレと正圧の間にバルーンへのアクティブな真空を適用し、小さなハーバード683動物の人工呼吸器との脈動を行います。ボールのための噴射剤ガスとしてヘリウムを使用しますOONガス塞栓症を防止するために、ポンプ。
   2. プロトコル中に心臓のリズムの乱れを文書化するために継続的に表面心電図の追跡を記録します。左大腿動脈では、血行動態モニタリングシステムに接続された20ゲージカテーテルのセンサデバイスを接続します。
4. 右心カテーテル検査
   1. 動物の首を洗い、剃ります。ガーゼ圧縮を使用して皮膚の消毒液（ベタジンスクラブ）で皮膚をきれいにしてください。手術部位を画定するために、右の肩と胸骨柄の胸骨の間に右頸静脈の周りに滅菌ドレープを配置します。
   2. ハーフウェイ右肩と胸骨柄の胸骨の間の滅菌はさみで4センチメートル縦切開を行います。
   3. 慎重にピンセットで皮膚や筋肉層を除去。そして静かに約5cmの長さにわたって静脈を周囲の結合組織を除去。出血を防ぐために、遠位側クリップ。広報の周りのバインダー線を配置oximal側半部の後に静脈開口部を制御することができるようにします。
   4. 特定の小さな非常に鋭いノミを使用して、横方向に半分に静脈を切りました。切開部のエッジがきちんとしていることを確認してください。薄いフォームを使用して、切開部の一方の端を上げ、ゆっくりと静脈の近位側へのカテーテルを押してください。バインダーワイヤーで出血コントロール。
   5. 頸静脈にカテーテルを導入し、順次上大静脈、右心房、右心室と、最終的には、肺動脈を押し通します。
   6. 各心腔および肺動脈（T0）に、10安定した心サイクルにわたって圧力を記録します。心臓の血液を1分間隔で3回のフロー測定します。
   7. 透視制御下肺動脈内にバルーンカテーテルを配置します。膨らませるとヘリウムから1cm ³でバルーン（脈動）を収縮させます。 10分間の拍動を続けます。レコード各心腔で10安定した心サイクルにわたって圧力、および肺アルテRYおよび10分（T1）後の心臓の血流を測定します。
   8. 30分拍動プロトコル（T2）後に再び心臓の血流を測定します。

3. NOの測定

1. それが完全に満たされるまで、呼気呼吸ガス出口管にダグラスバッグを接続します。 NO呼気分析器の中にパイプの上に置きます。
2. ゆっくりと常に弾性ダグラスバッグを圧縮することにより分析装置に呼気を強制します。一定の流れを維持するために、分析装置の流量計によって袋流出を測定します。

4.組織学測定

1. 麻酔下で、中心部に配置された拍動性のカテーテル内にDolethalの30ミリリットル（安楽死のための注射液）を注入します。
2. すぐに安楽死の後、わずかに、縦方向胸骨柄をソーイングすることによって胸を開き、心臓を移動し、右肺を保持します。そして解剖ハサミを使用して、2つの2cmまたは3cmにマイルから³のサンプルをカット肺のddleローブ。
3. スナップは、液体窒素中で一つの試料を凍結し、-80℃で保存しました。 24時間、3.7％パラホルムアルデヒド中で第二のサンプルを修正してから、その後の組織学的分析のためにパラフィン中に埋め込みます。
4. 以前に^16を説明したように組織学測定を行います。 2測定/動脈を10動脈/子ブタおよび6子豚/グループに次のようにPAの壁の厚さを測定します。
5. 統計分析を実行します。値は平均±SEM倍率変化として表しました。
   1. 2つの手段を比較するには、対応のないスチューデントのt検定を使用しています。以上の2つの手段を比較するには、ダンの試験が続く一方向ANOVAを使用。 P <0.05（*）、統計的に有意とみなしました。

結果

増加肺動脈の拍動流が豚に誘導される慢性低酸素性肺高血圧を改善しました

拍動流の増加に動物を曝露する前に、超音波は、子豚が、肺高血圧症を発症していたことを確認するために非侵襲的に使用されました。 図2に示すように、慢性低酸素の三週間は、肺動脈の加速時間（ドップラー）の有意な減少とRV肥大（Mモード）の増加によって特徴付けられる子ブタにおける肺高血圧症の発症を誘導しました。 RHCの間に、右心室収縮期圧（RVSP）とPA圧力を意味両方の侵襲的測定値は対照子豚（値T0）（ 図3）対慢性低酸素の子ブタにおける肺高血圧症の存在を確認しました。右心室拡張期圧が-3対照群の±1 mmHgのと-2 PAH群では±1とした心房圧-4 EACで±2 mmHgのH基。全身圧力は106±13 対 PAH群対対照群の95±18 mmHgでした。肺高血圧症はまた、組織学的切片の血管リモデリングの定量化によって確認されました。肺高血圧に拍動流の可能性治療効果を評価するために、脈動カテーテル10分間人工肺拍動流を...

ディスカッション

初めて、それは肺の拍動流の変化を原因として、慢性低酸素曝露に続発するPAHの開発に関連していることが示されています。この翻訳アプローチは、特別に設計されたカテーテルを用いて肺の拍動流人工増加を誘導することはおそらくNO生成を増加しないことによって、肺高血圧症を改善するという証拠を提供します。

これらの知見は、オリジナルだけではない、彼らは、内因性NO産生が全身の機能に影響を与えることなく、肺循環の中に機械的にかつ安全に刺激され得ることを実証し、大きな治療的関心もあります。研究デザインは、新しいメソッドが診療所で採用される前に、最近、大型動物でテストを推奨している肺高血圧症の最新の前臨床研究の勧告に準拠しています。これらの知見の翻訳可能性は非常に高いです。

しかし、病態生理学PAHのメカニズムは一意ではありません。 PAHの分類は、5つの異なるグループを区別します。グループ3は、慢性低酸素症に続発内側肥大の代表です。それは、このグループに含めることができますが、モデルは完全に人間のPAHを表すものではありません。慢性低酸素症に続...

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
麻酔
チオペンタールナトリウム、チオペンタールナトリウム	アボット、フランス	0000071-73-8	powder 3 place Gustave Eiffe 94518 RUNGIS CEDEX.
イソフルラン、FORANE	Abbott、フランス	05260-05	ガラス瓶250 ml 3場所ギュスターヴエッフェ94518ルンギスCEDEX。
ミダゾラム、ヒプノベル	アコードヘルスケア	Vidal	注射用アンプル1mg / ml 45 Rue du Faubourg de Roubaix 59000リールフランス
プラモカイン、TRONOTHANE 1%	Laboratoires LISAPHARM	Vidal	Gel appl locale T/30g 3, rue Scheffer. 75016 Paris.
モルヒネクロハイドレートLavoisier	CMD Lavoisier Laboratoires CHAIX et DU MARAIS	Vidal	注射用アンプル  7, rue Labie -75017 Paris - France
Acrylates Copolymer-Carbopol®アクアSF-1ポリマー	ルブリゾール		ゲルappl local Elysées La Défense 19 le Parvis 92073 Paris la déフェンス
素材
Ventilateur Harvard 683	Harvard apparatus	Harvard apparatus	DRIM 75 rue des Anglais - 78700 Conflans Ste Honorine
Echographe Voluson E8 with a 3.5 MHz probe	General Electric	GEHealthcare	DRIM 75 rue des Anglais - 78700 Conflans Ste Honorine
Pulsatil Catheter	Cardio inovating system		Cardio innovative systems, 33 rue Vivienne, Paris, France 75002
NO breath Analyseur	Respur	Respur	26 rue Felix Rouget 95490 Vaureal France