이 원고는 난 모델에서 폐고혈압-우심실 심부전의 병태생리에 미치는 운동의 영향을 연구하기 위해 개발된 구조화된 운동 요법을 설명합니다.
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이 원고는 난 모델에서 폐고혈압-우심실 심부전의 병태생리에 미치는 운동의 영향을 연구하기 위해 개발된 구조화된 운동 요법을 설명합니다.
우심부전(RHF)은 폐고혈압(PH)으로 인한 이환율과 사망률의 중요한 원인입니다. 운동 유발 스트레스의 병태생리와 함의를 더 잘 이해하기 위해, 우리는 이전에 개발한 만성 폐고혈압-우심실 부전(PH-RVF) 난소 모델을 사용하여 이 질환을 더욱 특성화하는 운동 요법을 도입했습니다. 이를 위해 8마리의 도싯 교배양이 왼쪽 폐동맥(LPA) 결찰과 인플레이터블 커프를 이용한 주요 폐동맥(MPA)의 점진적 폐쇄를 통해 PH-RVF 모델을 받았습니다. 커프와 우심실(RV) 압력관은 피하 터널로 포트에 삽입되어 접근이 가능했습니다. 8주 동안 각 양은 주간 운동 루틴과 커프 체크(CC)를 받았습니다. 운동 루틴은 각각 10분씩 작업 속도와 회복 속도로 구성되었습니다. 운동 중에는 두 포트를 모두 이용해 커프 압력, 혈역학, RV 혈가스를 측정했습니다. 훈련 종료 시, PA 커프는 RV 후부하를 증가시키기 위해 150-200 mmHg 부풀렸습니다. 인플레이션 후 며칠 후 커프 압력을 확인하고 보상을 보장하기 위해 CC 및 RV 혈액 가스 검사를 실시하였습니다. 8주 동안 SvO 2는 1주차 최대 강도에서 비교적 안정적이었으며, 8주차 4.5% 대 69.8 ± 4.0%였으며, 1주차에서 8주차로 증가한 반면 48± 8 mmHg 대 96 ± 8 mmHg 62.7 ± 4.5%였습니다. 또한, 1주차에서 8주차로 이동 거리가 증가하여 1390± 297m± 1834m, 8주차에 PA 커프 압력이 777± 98 mmHg로 증가했음에도 불구하고 증가했습니다. 이는 RV 후부하가 증가했음에도 불구하고, 운동이 PH-RVF 환경에서 운동에 대한 적응적 반응과 보상에 도움이 될 수 있음을 시사합니다. 이 운동 요법은 PH-RVF 운동의 효과에 대한 새로운 정보를 제공하며, PH-RVF 대형 동물 모델에서 운동 생리학의 복잡한 연구를 가능하게 합니다.
폐고혈압(PH)은 다양한 증상을 유발하는 복잡한 질환입니다. 증상은 호흡곤란과 운동 불내증과 같은 경미한 것부터, 호흡 기능 저하 및 명백한 우심실부전(RVF)과 같은 심각할 수 있습니다. 우심 후부하가 증가하면 우심실(RV)이 확장되기 시작하여 수축기 기능 장애와 박출률 감소를 초래합니다. 이러한 심장 요구와 출출량의 불일치는 일상생활과 운동을 견딜 수 없게 하여 신체적, 정신적 쇠퇴로 이어집니다. 이전에는 폐고혈압 상황에서의 운동이 해롭다고 여겨졌다. 최근 많은 연구에서 운동을 포함한 폐 재활 프로그램이 호흡곤란을 줄이고 신체적, 정신적 삶의 질을 향상시킬 수 있음을 입증했습니다 2,3,4. 그러나 PH 환자에서의 운동 연구는 심폐 보상 장애 가능성으로 인해 안정된 질환자에 한정되어 왔습니다.
빠른 보상 부상은 PH-RVF의 우려되는 합병증입니다. 일부 PH 환자는 적절한 보상 기간을 가지며 증상이 경미하고, 회복 완화가 몇 달에서 몇 년에 걸쳐 서서히 일어날 수 있습니다. 불행히도 다른 환자들은 더 심한 pH를 가지고 있어 어떤 운동에도 빠르게 회복이 불안정해질 수 있습니다. 운동은 RV 대사 요구량 증가, 박출률 감소, 지속적인 RV 허혈의 악순환으로 인해 질병을 악화시키고 급속한 심폐 붕괴를 초래할 수 있습니다. 이는 매우 심각한 합병증으로, 보상되지 않은 RVF가 발생한 환자가 병원 입원이 필요하고 사망률이 최대 40%에 달하기 때문입니다5. PH는 모든 연령대의 사람에게 영향을 미칠 수 있으며, 대부분의 사례는 좌심병(그룹 2)과 폐 질환(그룹 3)에서 발생합니다. 드물게 PH는 특발성 원인으로 발생할 수 있으며, 생후 40대 여성(그룹 1)에서 더 흔합니다6. 질병 진행은 의학적 관리로 조절할 수 있지만, 확실한 약물학적 치료법은 없습니다. 환자가 말기 RVF에 도달하면 유일한 확정적 치료법은 폐 또는 심폐 이식입니다.
PH와 그에 따른 RVF의 이환율과 사망률로 인해, 우리는 이전에 임상적으로 적합한 PH-RVF 모델을 양에서 만들어 새로운 치료법을 개발한 바 있습니다8. 이 모델에서는 좌폐동맥(LPA)을 결찰하고, 주요 폐동맥(MPA) 주위에 혈관 폐색 역할을 하는 팽창식 커프를 삽입했습니다. 8주 동안 우리는 이 커프 내부의 압력을 높여 주요 폐동맥을 통한 혈류를 줄여 RV 후부하를 증가시키고 RV 재형성을 유도했습니다. 이 모델은 현재 운동 루틴을 통합하여 PH와 운동 간의 상호작용을 더 잘 연구함으로써 더욱 발전되었습니다. 이 프로토콜은 우심실 수축기 혈압(RVSP)과 심박수(HR)와 같은 혈역학적 매개변수의 변화를 실시간으로 포착한다는 점에서 독특합니다. RV 혈액은 혼합 정맥 혈액의 대리동물로 사용되어 SvO 2 변화를 분석하여 다양한 운동 속도에서의 산소 추출을 비교하였습니다. 운동 요법과 데이터 수집 방법은 연구자들이 PH-RVF의 복잡한 병태생리를 더 잘 이해할 수 있도록 아래에 설명되어 있습니다.
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밴더빌트 대학교 의료센터의 기관 동물 관리 및 이용 위원회는 다음과 같은 프로토콜을 승인했습니다. 설명된 절차는 미국 국립연구위원회(National Research Council)의 실험동물 관리 및 사용 가이드9에 따라 수행되었습니다. 모든 양은 도싯 교배종의 암컷이었으며, 몸무게는 55–65kg이고 나이는 1세에서 2세 사이였습니다. 전체 치료 일정과 운동 세션 프로토콜 은 그림 1을 참조하십시오.
1. 러닝머신 적응
2. PH-RVF 모델을 시작하기 위한 외과적 모델
3. 수술 후 회복
4. 운동 세션과 커프 체크 준비
5. 항구 접근
6. 운동 계획
7. 포트 연결 해제
8. 커프 체크
9. 전체 치료 과정을 완료한다
10. 운동 세션을 조기 종료하기
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모든 데이터는 평균±SEM으로 표현됩니다. 8주 동안 SvO 2는 1주차 최대 러닝머신 속도에서 비교적 안정적이었으며, 8주차 기준 62.7 ± 4.5% 대 69.8 ± 4.0%였으며, 1주차에서 8주차까지 증가했음에도 불구하고 78 ± 8 mmHg 대 96 ± 8 mmHg(그림 5B). 운동 중 이동 거리는 1주차부터 8주차까지 증가했습니다: 1390 ± 297m 대 1834 ± 189m(그림 5C), 8주차에 PA 커프 압력이 777 ± 98 mmHg로 증가했음에도 불구하고(그림 5D). 이는 RV 후부하가 증가했음에도 불구하고, 운동이 PH-RVF 환경에서 운동에 대한 적응적 반응과 보상에 도움이 될 수 있음을 시...
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제시된 양 PH-RVF 모델은 이전 버전에서 러닝머신 운동 플랫폼과 결합하여 운동과 질병 발병 간의 상호작용을 연구하는 방식으로 업데이트되었습니다8. 각 동물이 커프스 팽창에 다르게 반응할 수 있기 때문에, 동물 간 일관된 운동 컨디셔닝을 위해 운동 세션 중 러닝머신 속도가 작업 속도와 회복 속도까지 포함되도록 조정되었습니다. 러닝머신 속도를 점진적으로 올리며 세 번의 점진적 작업 속도와 두 번의 회복 속도를 올리면, 양들이 적절히 몸을 풀고 충분히 회복할 수 있었습니다. 러닝머신 다이얼 속도 30, 40, 50은 각각 0.46 m/s, 0.78 m/s, 1.1 m/s에 해당하며, 연구에 사용된 양에서 관찰된 RVSP와 SvO 2 변화를 바탕으로 선택되었습니다. 이 속도에서 운동 속도가 증가하면 SvO2가 감소하고 RVSP가 증가하는 것을 볼 수 있...
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저자들은 공개할 이해 상충이 없습니다.
이 연구는 다음 기관과 수상금으로 자금을 지원받았습니다: 국립보건원R01HL171577, NIH 일반의학과학국립연구소 T32 GM007347, 국립보건원 T32 보조금HL160508, 밴더빌트 교수 연구 학자상, 미국 심장 협회 2세기 초기 교수 독립상(24SCEFIA1255079), 밴더빌트 대학교 의료센터 심흉부 연구 기금, 밴더빌트 대학교 의료센터 셸리 F. 클라이너 부인과 프레드릭 클라이너 박사 기금, 밴더빌트 대학교 의료센터 도로시 토마스 연구 기금, 그리고 밴더빌트 대학교 의료센터 데이비드 M. 리빙스턴 폐 이식 기념 기금. 또한, 이 연구는 밴더빌트 대학교 동물 관리 및 이용 프로그램과 S.R. 라이트 연구소 직원인 제이미 애드콕, 수잔 풀츠, 아지아 탱크스, 아이만 바르숨의 기술 지원 없이는 불가능했을 것입니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 0.9% Normal Saline, 1000 mL | Baxter Healthcare Corp | 0338-0049-04 | Medication, Chronic PH |
| 16 mm Heavy Duty Occluder with actuating tubing | Access Technologies | OC-16HD | Disposable, Chronic PH |
| 70% isopropyl alcohol prep pads | Medline | MDS090670 | Disposable, Chronic PH |
| Aluminum Lamb and Goat Treadmill | Livestock Performance Products | DC314 | Equipment |
| Bags, Infusion: Nonsterile Novaplus Infusion Bag, 500 mL | Medline | TCV4005H | Disposable, Chronic PH |
| Blue Clave | Medline | BOPC1000 | Disposable, Chronic PH |
| Cathflo Activase (alteplase) 2 mg | Cathflo | NDC 50242004164 | Medication, Chronic PH |
| Computer | Dell | Lattitude 7400 | Equipment |
| Data acquisition hardware | ADInstruments | PowerLab 16/30 | Equipment |
| EPOC Point-of-care blood gas analyzer | Siemens Healthineers | Siemens-Epoc-R | Equipment |
| 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 | Disposable, Chronic PH |
| GEM 7000 with iQM3 | Werfen | 6000228442 | Equipment |
| Heparin | Fresenius Kabi | 63323-540-31 | Medication, Chronic PH |
| Hospira Primary IV Sets, 80” | Patterson Veterinary | 07-835-0123 | Disposable, Chronic PH |
| Hypertonic saline 3% | Baxter Healthcare Corp. | 0338-0054-03 | Medication, Chronic PH |
| Hypodermic Needle with Bevel and Regular Wall, 20 G × 1” | Medline | B-D305175Z | Disposable, Chronic PH |
| Interface Cable, Edwards LifeScience Transducer to ADInstruments Bridge Amplifier | Fogg System | 0395-2434 | Equipment |
| Labchart software | ADInstruments | Labchart 8 | Equipment |
| Needles: Hypodermic Needle with Regular Bevel, Sterile, 18 G × 1.5” | Medline | B-D305185Z | Disposable, Chronic PH |
| Octal Bridge Amplifier | ADInstruments | FE228 | Equipment |
| Port-A-Cath Huber Needle, Straight, 22 G × 1-1/2” | Medline | AAKM21200724 | Disposable, Chronic PH |
| Sheep Halter | Weaver Livestock | 35-7840-S20 | Equipment |
| Sterile Leur-Lock Syringe, 1 mL | Fisher Scientific | BD309628 | Disposable, Chronic PH |
| Sterile Luer-Lock Syringe, 10 mL | Medline | SYR110010Z | Disposable, Chronic PH |
| Sterile Luer-Lock Syringe, 3 mL | Medline | SYR103010Z | Disposable, Chronic PH |
| Sterile Luer-Lock Syringe, 5 mL | Medline | SYR105010Z | Disposable, Chronic PH |
| Sterile Water | Fresenius Kabi | 918550 | Medication |
| Stopcock: 3-Way Stopcock with Handle in OFF Position, Rotating Adaptor Male Collar Fitting, 45 PSI | Medline | DYNJSC301 | Disposable, Chronic PH |
| Transducer clip | Edwards LifeScience | TCLIP05 | Equipment |
| Transonic Perivascular Flow Probe (PAU Series) | ADInstruments | https://www.adinstruments.com/products/perivascular-flowprobes | |
| Transport Cage/ Large Animal Caging | Ancare | ANAT305660SS | Equipment |
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| Tubing: Pressure Monitoring Tubing with Fixed Male Luer Lock and Female Fitting, Low Pressure, 72” L | Medline | DYNJPMTBG72MF | Disposable, Chronic PH |
| Umbilical Tape, Cotton, 3-Strand, 1/8 x 36" | Medline | DYNJPMTBG72MF | Disposable, Chronic PH |
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