Przewlekłe zakrzepowo-zatorowe nadciśnienie płucne (CTEPH) i dysfunkcja prawej komory (RV) były indukowane u prosiąt przez postępującą niedrożność tętnic płucnych. Konsekwencje były niezwykle podobne do tych obserwowanych u pacjentów z CTEPH. Ten model zwierzęcy byłby bardzo przydatnym narzędziem do patofizjologii i eksperymentów terapeutycznych dotyczących CTEPH i niepowodzenia RV.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Przewlekłe zakrzepowo-zatorowe nadciśnienie płucne i ocena funkcji prawej komory u prosiąt
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Opisano oryginalny model przewlekłego zakrzepowo-zatorowego nadciśnienia płucnego (CTEPH) u prosiąt związanych z przewlekłą dysfunkcją prawej komory (RV). Nadciśnienie płucne (PH) było indukowane u 3-tygodniowych prosiąt przez postępującą niedrożność łożyska naczyniowego płuc. Najpierw wykonano podwiązanie lewej tętnicy płucnej (PA) poprzez minitorakotomię. Po drugie, cotygodniowe embolizacje prawego dolnego płata płucnego wykonywano pod kontrolą fluoroskopową z n-butylo-2-cyjanoakrylanem przez 5 tygodni. Średnie ciśnienie w tętnicy płucnej (mPAP) mierzone za pomocą cewnika serca wzrastało stopniowo, podobnie jak ciśnienie w prawym przedsionku i opór naczyniowy płuc (PVR) po 5 tygodniach w porównaniu ze zwierzętami pozorowanymi. Strukturalną i funkcjonalną przebudowę prawej komory (RV) oceniano za pomocą echokardiografii przezklatkowej (średnice RV, grubość ścianki RV, funkcja skurczowa RV). Elastancję RV i sprzężenie RV z płucami oceniano za pomocą analizy pętli ciśnieniowo-objętościowych (PVL) metodą konduktancji. Wykonano również badanie histologiczne płuc i prawej komory. Analizy molekularne świeżych tkanek RV można przeprowadzić za pomocą powtarzających się przezskórnych biopsji mięśnia sercowego. Chorobę mikrokrążenia płuc w obszarach niedrożnych i niedrożnych badano na podstawie biopsji płuc za pomocą analiz molekularnych i patologii. Co więcej, wiarygodność i odtwarzalność były związane z różnymi stopniami nasilenia pH u zwierząt. Większość aspektów ludzkiej choroby CTEPH została odtworzona w tym modelu, co pozwala na nowe perspektywy zrozumienia mechanizmów leżących u podstaw (mitochondria, stan zapalny) i nowych podejść terapeutycznych (terapie celowane, komórkowe lub genowe) przeciążonej prawej komory, ale także choroby mikronaczyniowej płuc.
Wprowadzenie
Przewlekłe zakrzepowo-zatorowe nadciśnienie płucne (CTEPH) jest podtypem nadciśnienia płucnego (PH) spowodowanym przewlekłą niedrożnością łożyska płucnego przez uporczywe i zorganizowane skrzepy związane z jednym lub więcej ostrymi zatorowościami płucnymi1-3. Połączenie obturacyjnej i nieobturacyjnej choroby mikronaczyniowej prowadzi do dodatkowego wzrostu naczyniowego oporu płucnego4. Prawa komora musi najpierw dostosować się z wyrównanym przerostem, aby utrzymać rzut serca. Bez leczenia prawa komora z czasem rozszerza się i ulega awarii. W epoce nowożytnej PH pozostaje chorobą postępującą i często śmiertelną, pomimo stosowania nowoczesnych terapii celowanych5. Wiele badań wykazało, że adaptacja prawej komory (RV) do przeciążenia ciśnieniem jest głównym wyznacznikiem przeżycia u pacjentów z PH. Z tego powodu zrozumienie mechanizmów leżących u podstaw przejścia od adaptacyjnej do nieadaptacyjnej przebudowy RV jest podstawą leczenia i opracowywania nowych terapii. Ponieważ pH jest rzadkie, a pobieranie próbek tkanek jest prawie niewykonalne u tych słabych pacjentów, wymagane są badania eksperymentalne. Ponadto obowiązkowe są badania przedkliniczne w celu ustalenia, czy lek korzystny dla układu krążenia płuc nie powoduje upośledzenia RV.
Przez wiele lat opracowywane były różne eksperymentalne modele awarii PH i RV z zaletami i ograniczeniami6,7. W mysich modelach farmakologicznych (monokrotalina, SU5416, niedotlenienie) niewydolność PH i RV występuje wtórnie do masywnego stanu zapalnego, niedokrwienia lub toksycznego stresora, który może wywołać kilka "skutków ubocznych" i stronniczość w analizie szlaków molekularnych. Co więcej, biopsje endomięśnia sercowego RV w modelu mysim powinny być bardzo trudne bez poświęcania zwierzęcia. Modele chirurgiczne u większych zwierząt są bardziej fizjologiczne, ale nie wpływają na układ naczyniowy płuc (pasmo tętnicy płucnej, zastawka układowo-płucna) ani nie wywołują ostrego PH i RVF (ostrej zatorowości płucnej). Celem artykułu jest opisanie oryginalnego modelu CTEPH u prosiąt, który jest bardziej reprezentatywny dla patofizjologii CTEPH. Ten duży model zwierzęcy umożliwia wielokrotne nieinwazyjne i inwazyjne pomiary, zwykle wykonywane w praktyce klinicznej (cewnikowanie prawego serca) w celu śledzenia zmian w hemodynamice płuc i funkcji RV.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół
Ten protokół został zatwierdzony przez lokalną komisję etyki ds. eksperymentów na zwierzętach oraz przez Instytucjonalną Komisję ds. Dobrostanu Zwierząt naszej instytucji. Wszystkie zwierzęta otrzymały humanitarną opiekę zgodnie z "Zasadami opieki nad zwierzętami laboratoryjnymi" opracowanymi przez National Society for Medical Research oraz "Przewodnikiem opieki i użytkowania zwierząt laboratoryjnych" opracowanym przez Instytut Zasobów Zwierząt Laboratoryjnych i wydanym przez National Institutes of Health (publikacja NIH nr 86-23, zrewidowany w 1996 r.).
Uwagi ogólne: Wszystkie zwierzęta muszą być traktowane z szacunkiem, zgodnie z zasadami 3Rs (National Centre for Replacement Refinement and Reduction of Animals in Research). Zabiegi chirurgiczne muszą być wykonywane ze ścisłą sterylnością i w taki sam sposób, jak u ludzi. Wszystkie wyroby medyczne muszą być sterylne.
1. Protokół anestezjologiczny
UWAGA: Użyto dużych białych prosiąt o wadze 20 kg (3-tygodniowych). Nadciśnienie płucne było indukowane stopniowo. Pierwszym krokiem było podwiązanie lewej tętnicy płucnej (PA) przez torakotomię lewą. Kolejne kroki polegały na wykonywaniu cotygodniowych embolizacji PA przez 5 tygodni. Wszystkie zabiegi wykonywane były w znieczuleniu ogólnym.
- Nie należy karmić zwierząt na 12 godzin przed zabiegiem.
- Wykonaj premedykację prosiaka, wykonaj iniekcję domięśniową przy użyciu 30 mg/kg chlorowodorku ketaminy i aropiny 0,05 mg/kg w mięśnie szyi, 30 minut przed zabiegiem. 8
- Gdy świnia jest uspokojona, włóż cewnik do żyły usznej.
- Przed intubacją należy wykonać dożylnie bolus z fentanylu (0,005 mg/kg) i propofolu (2 mg/kg). Wstrzyknąć dożylnie do żyły usznej Cisatracurium (0,3 mg/kg) i zaintubować świnię (nieselektywna intubacja sondą francuską 7)9.
- Umieścić na prosięciu urządzenia do ciągłego monitorowania: ciągłe EKG, wydechowy CO2 i tlenometria8,9. Wprowadzić cewnik pola płynu tętniczego przez tętnicę szyjną pod kierunkiem echografii w celu monitorowania ogólnoustrojowego ciśnienia tętniczego8-10.
- Utrzymuj znieczulenie ogólne izofluranem (2%) w 100% suplemencie tlenu, ciągłym wlewie dożylnym fentanylu (0,004 mg/kg) i propofolu (3 mg/kg).
- Dodaj profilaktykę przeciwbiologiczną z wstrzyknięciem cefatoksyny (1 g) i gentamycyny (80 mg).
- Zapobiegaj bólowi śródoperacyjnemu i pooperacyjnemu poprzez wstrzyknięcie nalbufiny (0,01 mg/kg) t.i.d.
- Co 15 minut sprawdzaj kompletność znieczulenia: brak ruchu, stabilne tętno, ciśnienie krwi, natlenienie.
- Stosowanie maści weterynaryjnej na oczy, aby zapobiec wysuszeniu podczas znieczulenia.
2. Podwiązanie lewej tętnicy płucnej
- Ułóż prosię w pozycji leżącej na lewym boku, ogol obszar operacyjny i zdezynfekuj skórę roztworem alkoholowym. Użyj lokalnego sterylnego pola.
- Otwórz klatkę piersiową przez małą torakotomię boczną lewą (5 do 10 cm) w 4. przestrzeni międzyżebrowej. Nie schodź za czubek łopatki. Ostrożnie cofnij płuco w kierunku przepony.
- Po idealnym zlokalizowaniu okna chirurgicznego cofnij lewą żyłę azygotyczną i wypreparuj główną lewą tętnicę płucną przed związaniem jej niewchłanialnym jedwabiem 2/0.
UWAGA: Bardzo ważne jest, aby nie otwierać osierdzia. - Zamknij klatkę piersiową warstwa po warstwie za pomocą wchłanialnych szwów. Użyj rurki do klatki piersiowej, aby usunąć pooperacyjną odmę opłucnową. Wyjmij rurkę piersiową zaraz po ekstubacji prosiąt.
3. Embolizacja prawej dolnej tętnicy płucnej
płata dolnego- Po znieczuleniu ogólnym ułóż prosię w pozycji leżącej. Przez cały czas trwania zabiegu należy prowadzić ciągłe monitorowanie toksymetrii, wydechowego CO2 , EKG, średniego ogólnoustrojowego ciśnienia krwi (mPA) i średniego ciśnienia w tętnicy płucnej (mPAP).
- Wszystkie cewniki należy wprowadzić przezskórnie pod kontrolą echograficzną. Wprowadzić cewnik francuski 6 tętniczy do tętnicy szyjnej w celu monitorowania ciśnienia krwi i osłonkę francuską 8 w żyle głównej górnej przez żyłę szyjną (nakłucie wykonać 2 cm powyżej wcięcia nadmostkowego w kierunku kąta 45°).
- Pod kontrolą fluoroskopową wprowadzić przez osłonkę 8 Fr cewnik angioograficzny 5 francuski do prawej tętnicy płucnej. Końcówka cewnika musi znajdować się w odcinkowej tętnicy płucnej dolnego płata.
- Przygotować materiał do embolizacji tętnicy płucnej: 1 ml kleju do tkanek miękkich zawierającego N-butylo-2-cyjanoakrylan dodaje się do 2 ml lipidowego barwnika kontrastowego.
UWAGA: Unikać kontaktu skóry lub oczu z N-butylo-2-cyjanoakrylanem. - Gdy cewnik angiologiczny jest dobrze ustawiony, wstrzyknąć 0,2 ml do 0,4 ml preparatu do tętnicy płucnej. Oceń tolerancję embolizacji, mierząc stosunek mPAP / mPA, który nie powinien przekraczać 0,5. Przerwać embolizację, jeśli saturacja tlenem wynosiła < 90% i/lub mPA spadło poniżej 60 mm Hg i/lub pojemność minutowa serca była mniejsza niż 2 l/min.
- Usuń cewnik angiograficzny i osłonki i wykonaj cyfrowe uciski miejsca wkłucia.
4. Ocena hemodynamiczna
- Po znieczuleniu ogólnym ułóż prosię w pozycji leżącej. Przez cały czas trwania zabiegu należy prowadzić ciągłe monitorowanie tlenometrii, wydechowego CO2 , EKG, ogólnoustrojowego ciśnienia krwi (mPA) i ciśnienia płucnego krwi (mPAP).
- Przewietrzyć prosięta o jak najniższym poziomie FiO2 zgodnie z nasyceniem tlenem (> 95%).
- Wprowadzić cały cewnik przezskórnie pod kontrolą echograficzną. Do tętnicy szyjnej wprowadza się cewnik francuski 6 tętniczy, a do żyły głównej górnej wprowadza się osłonkę francuską 8 (nakłucie należy wykonać 2 cm powyżej wcięcia nadmostkowego w kierunku kąta 45°).
- Wprowadzić 7-cylindrowy francuski cewnik Swan-Ganz do pnia tętnicy płucnej. Ocenić pojemność minutową serca techniką termorozcieńczania, wstrzykując 10 ml roztworu soli fizjologicznej o temperaturze 4 °C.
- Zapisz następujące parametry: skurczowe, rozkurczowe i średnie ciśnienie ogólnoustrojowe i płucne, tętno, saturację tlenem, ciśnienie w prawym przedsionku, rzut serca.
5. Echokardiograficzna ocena prawej komory
- Po znieczuleniu ogólnym zainstaluj prosię w pozycji leżącej na plecach i wykonaj echokardiografię przezklatkową zgodnie z ludzkimi wytycznymi dotyczącymi badań przesiewowych RV. Nagrywaj pętle wideo podczas przerwy na wydech.
6. Ocena pętli ciśnienie-objętość metodą konduktancji
- Po znieczuleniu ogólnym ułóż prosię w pozycji leżącej. Przez cały czas trwania zabiegu należy prowadzić ciągłe monitorowanie tlenometrii, wydechowego CO2 , EKG, ogólnoustrojowego ciśnienia krwi (mPA) i ciśnienia płucnego krwi (mPAP).
- Wprowadzić cewnik francuski 6 tętniczy do prawej lub lewej tętnicy szyjnej i cewnik angioograficzny do lewej komory. Wprowadzić 9-francuską osłonkę do żyły głównej górnej, francuską 8 do prawej lub lewej żyły udowej i tętniczy cewnik PiCCO do prawej lub lewej tętnicy udowej. Wszystkie cewniki należy wprowadzić przezskórnie pod kontrolą echograficzną.
- Wykonaj kalibrację ciśnienia i objętości sondy konduktancji zgodnie z zaleceniami producenta. Zmierzyć rezystywność krwi (Rho), pobierając próbki z 5 ml krwi tętniczej. Pobrać 5 ml krwi tętniczej, odwietrzyć strzykawkę i napełnić sondę do pomiaru rezystywności krwi. Rozdział 10-13.
- Wprowadzić cewnik konduktancyjny do prawej komory przez osłonkę 9Fr w żyle głównej górnej. Umieść prawidłowo koniec cewnika pod kontrolą fluoroskopową. Umieść koniec cewnika w wierzchołku prawej komory i włóż go tak długo, jak to możliwe.
- Kontroluj jakość pętli. (Rysunek 6)
- Włóż balon zużywalny w żyle głównej dolnej przez żyłę udową. Umieść kończynę tuż poniżej prawego przedsionka. Stosuj wskazówki fluoroskopowe.
- Rejestruj pętle ciśnienie-objętość prawej komory w stanie podstawowym i podczas niedrożności żyły głównej dolnej, jak opisano wcześniej10-12. (Rysunek 7)
7. Biopsje endomiokardzia prawej komory
- Po znieczuleniu ogólnym ułóż prosię w pozycji leżącej. Przez cały czas trwania zabiegu należy prowadzić ciągłe monitorowanie tlenometrii, wydechowego CO2 , EKG, ogólnoustrojowego ciśnienia krwi (mPA) i ciśnienia płucnego krwi (mPAP).
- Wprowadzić przezskórnie 10 osłonki francuskiej do żyły głównej górnej. Umieść 7-francuską sondę Swan-Ganz (SG) i długą osłonę cewnika francuskiego 7,5 French w prawym przedsionku. Gdy końcówka sondy SG jest dobrze umieszczona w prawej komorze (RV), napompuj balon sondy SG, dociśnij cewnik z długą osłonką w RV do balonu. Opróżnij balon i wyjmij sondę SG, pozostawiając cewnik z długą osłonką w kamperze. Dobre położenie końcówki długiej pochewki jest kontrolowane za pomocą fluoroskopii i echokardiografii.
- Wprowadzić biotom do długiej osłonki i wykonać biopsję endomięśnia sercowego pod kontrolą echograficzną, fluoroskopową i EKG.
8. Ogólne uwagi dotyczące opieki pooperacyjnej
- Po zabiegu należy ekstubować prosię dopiero po odzyskaniu spontanicznych funkcji oddechowych.
- W przypadku leków pooperacyjnych należy wykonać domięśniowe wstrzyknięcie cefatoksyny (1 g) Umrzeć na 5 dni i dostarczyć odpowiednią analgezję (Buprenorfina, wstrzyknięcie domięśniowe 0,01 mg / kg Bid przez 10 dni.
- Nie zostawiaj zwierzęcia, które przeszło operację, w towarzystwie innych zwierząt, dopóki w pełni nie wyzdrowieje.
9. Metoda eutanazji
- Poddaj zwierzęta eutanazji w następujących sytuacjach; Koniec eksperymentów, utrata wagi 15% lub więcej w ciągu jednego tygodnia, niezdolność do odpowiedniego odżywiania się, anoreksja, nieuleczalna infekcja, ból lub inna choroba, choroba zbyt sévère : sinica, duża duszność
- Podczas znieczulenia ogólnego sewoluoranem 8% należy wstrzyknąć dużą dawkę propofolu (0,5 mg/kg) w połączeniu ze śmiertelną dawką chlorku potasu (0,2 g/kg). Kiedy serce zostanie zatrzymane w stanie rozkurczu, należy pobrać blok serca i płuc w celu przeprowadzenia badania histologicznego i molekularnego.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
Wykonalność
Ten model prosiąt z chronicznym nadciśnieniem płucnym po zatorowości został opracowany w naszym laboratorium w latach 2009-2010. Od 2011 roku wykorzystaliśmy 70 prosiąt i przeprowadziliśmy 63 kompletne modele. Z naszego doświadczenia wynika, że realizacja tego modelu wymagała okresu nauki.
W odniesieniu do śmiertelności, zaobserwowano 5 niezaplanowanych zgonów (7,1%), głównie w pierwszej części naszego doświadczenia. Dwiema krytycznymi proc...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
Podobnie jak w praktyce klinicznej u ludzi, przestrzeganie zasad aseptyki jest obowiązkowe podczas wszystkich zabiegów chirurgicznych. W oryginalnym modelu prosięcia CTEPH opisanym przez O. Merciera i wsp. podwiązanie lewej tętnicy płucnej wykonano po otwarciu osierdzia, przez sternotomię pośrodkową14. Ponieważ osierdzie pozostało otwarte, interakcja między prawą komorą a osierdziem była upośledzona, a niewydolność prawego serca opóźniona. Wykazano, że niekorzystny wpływ powiększenia RV na rzut serca ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Brak konfliktu interesów do ujawnienia.
Podziękowania
Autorzy dziękują zespołowi z Laboratorium Badań Chirurgicznych, Szpitala Marie Lannelongue, za pomoc techniczną i opiekę nad zwierzętami. System ultrasonograficzny serca VividE9 (General Electric Medical System) został sfinansowany z grantu Cardio-vasculaire-Obésité Domaine D'Intérêt Majeur (CODDIM cod 100158, RégionIle-de-France, Francja).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Bibliografia
- Simonneau, G., et al. Updated clinical classification of pulmonary hypertension. J Am Coll Cardiol. 54, Suppl 1. S43-S54 (2009).
- Dartevelle, P., et al. Chronic thromboembolic pulmonary hypertension. Eur Respir J. 23 (4), 637-648 (2004).
- Hoeper, M. M., Mayer, E., Simonneau, G., Rubin, L. J. Chronic thromboembolic pulmonary hypertension. Circulation. 113 (16), 2011-2020 (2006).
- Galie, N., Kim, N. H. Pulmonary microvascular disease in chronic thromboembolic pulmonary hypertension. Proc Am Thorac Soc. 3 (7), 571-576 (2006).
- Humbert, M., et al. Survival in patients with idiopathic, familial, and anorexigen-associated pulmonary arterial hypertension in the modern management era. Circulation. 122 (2), 156-163 (2010).
- Guihaire, J., et al. Experimental models of right heart failure: a window for translational research in pulmonary hypertension. Semin Respir Crit Care Med. 34 (5), 689-699 (2013).
- Mercier, O., Fadel, E. Chronic thromboembolic pulmonary hypertension: animal models. Eur Respir J. 41 (5), 1200-1206 (2013).
- Kaiser, G. M., Heuer, M. M., Fruhauf, N. R., Kuhne, C. A., Broelsch, C. E. General handling and anesthesia for experimental surgery in pigs. J Surg Res. 130 (1), 73-79 (2006).
- Flegal, M. C., Kuhlman, S. M. Anesthesia monitoring equipment for laboratory animals. Lab Anim (NY). 33 (7), 31-36 (2004).
- Guihaire, J., et al. Right ventricular reserve in a piglet model of chronic pulmonary hypertension. Eur Respir J. , (2014).
- Guihaire, J., et al. Right ventricular plasticity in a porcine model of chronic pressure overload. J Heart Lung Transplant. 33 (2), 194-202 (2014).
- Guihaire, J., et al. Non-invasive indices of right ventricular function are markers of ventricular-arterial coupling rather than ventricular contractility: insights from a porcine model of chronic pressure overload. Eur Heart J Cardiovasc Imaging. 14 (12), 1140-1149 (2013).
- Kass, D. A., Yamazaki, T., Burkhoff, D., Maughan, W. L., Sagawa, K. Determination of left ventricular end-systolic pressure-volume relationships by the conductance (volume) catheter technique. Circulation. 73 (3), 586-595 (1986).
- Mercier, O., et al. Piglet model of chronic pulmonary hypertension. Pulm Circ. 3 (4), 908-915 (2013).
- Brooks, H., Kirk, E. S., Vokonas, P. S., Urschel, C. W., Sonnenblick, E. H. Performance of the right ventricle under stress: relation to right coronary flow. J Clin Invest. 50 (10), 2176-2183 (1971).
- Boulate, D., et al. Pulmonary microvascular lesions regress in reperfused chronic thromboembolic pulmonary hypertension. J Heart Lung Transplant. , (2014).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
