Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Medicine

Aumentare polmonare Arteria flusso pulsatile Migliora ipossica Ipertensione polmonare nei suinetti

doi: 10.3791/52571 Published: May 11, 2015

Abstract

L'ipertensione arteriosa polmonare (PAH) è una malattia che colpisce le arterie polmonari distali (PA). Queste arterie sono deformate, portando ad insufficienza ventricolare destra. I trattamenti attuali sono limitate. Fisiologicamente, pulsatile il flusso di sangue è dannosa per il sistema vascolare. In risposta allo stress pulsatile sostenuta, vasi rilascio di ossido nitrico (NO) per indurre vasodilatazione di autoprotezione. Sulla base di questa osservazione, questo studio ha sviluppato un protocollo per valutare se un flusso polmonare pulsatile artificiale potrebbe indurre una diminuzione NO-dipendente della pressione arteriosa polmonare. Un gruppo di suinetti è stato esposto a ipossia cronica per 3 settimane e confrontato con un gruppo di controllo di maialini. Una volta alla settimana, i suinetti sono stati sottoposti a ecocardiogramma per valutare PAH severità. Alla fine dell'esposizione ipossia, i maialini sono stati sottoposti ad un protocollo pulsatile utilizzando un catetere pulsatile. Dopo essere stato anestetizzato e preparati per la chirurgia, la vena giugulare del maialino è stato isolato e il catheter è stato introdotto attraverso l'atrio destro, il ventricolo destro e l'arteria polmonare, sotto controllo radioscopico. Pressione arteriosa polmonare (PAP) è stata misurata prima (T0), subito dopo (T1) e dopo 30 min (T2) il protocollo pulsatile. È stato dimostrato che questo protocollo pulsatile è un metodo sicuro ed efficace per indurre una significativa riduzione PAP media attraverso un meccanismo di NO-dipendente. Questi dati aprono nuove strade per la gestione clinica della PAH.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

L'ipertensione arteriosa polmonare è una malattia mortale che colpisce i vasi polmonari. C'è accordo nel settore uno squilibrio fra un aumento vasocostrittori (endotelina, serotonina) e una diminuzione vasodilatatori (NO, prostaciclina) contribuisce allo sviluppo di PAH. Nel corso del tempo, questo fenotipo pro-costrittiva evolve in un complesso fenotipo pro-proliferativa e anti-apoptotico, contribuendo allo sviluppo delle lesioni vascolari 1.

L'esposizione prolungata a vasocostrittori porta ad un aumento significativo e sostenuto in [Ca 2+] i nelle cellule muscolari lisce delle arterie polmonari, che consente l'attivazione di diversi fattori di trascrizione calcio-regolato, come NFAT 2-4, promuovendo la proliferazione PASMC e la resistenza ad un apoptosi fenotipo 5. Questo fenotipo porta a lesioni vascolari polmonari, contribuendo ad un aumento sia della pressione PA e res polmonariistance, che alla fine porta a insufficienza cardiaca destra fatale 6.

Attualmente, non esiste alcun trattamento disponibile che inverte PAH anche se ci sono molti che migliorare la qualità della vita dei pazienti 7. Tra questi trattamenti, l'efficacia del trattamento NO inalato è stata dimostrata, ma a causa della sua breve emivita è difficile da usare nella pratica clinica. Per questo motivo, i trattamenti più stabili e duraturi sono stati preferiti, come ad esempio gli analoghi della prostaciclina, o bloccanti del recettore dell'endotelina 7. Per sviluppare trattamenti più efficaci, è essenziale per migliorare ed estendere la conoscenza della fisiopatologia della PAH.

Pulsatilità è uno stimolo noto attivazione vasodilatazione indotta da stress di taglio, proteggendo l'arteria distale non elastico da infortuni di flusso ad alta pressione 8,9. In un modello di PAH secondaria a aortopolmonare manovra chirurgica, Nour et al. Dimostrato intrapolmonare taglio stress-mediata valorizzazione funzione endoteliale 10. Diversi studi hanno dimostrato che NO, prostaciclina e ET-1 sono strettamente regolati da cambiamenti nel flusso pulsatile. Infatti, un moderato aumento del flusso pulsatile aumenta l'attività della eNOS e livelli prostaciclina, entrambi i quali sono ridotti di PAH. La modulazione del flusso pulsatile è probabilmente implicato nell'eziologia della PAH e artificialmente in aumento è un modo attraente e romanzo di aumentare NO e della produzione prostaciclina nel circolo polmonare.

Il presente studio si propone di valutare gli effetti di un 10 min pulsatile flusso utilizzando un catetere pulsatile di nuova concezione su misurazioni emodinamiche in una ipertensione polmonare (PH) modello suinetti nei quali ipossia è stato indotto. E 'stato ipotizzato che l'aumento polmonare pulsatilità induce vasodilatazione delle arterie polmonari, diminuendo così la pressione arteriosa polmonare.

Cuore gatto Destraheterization (RHC) è un intervento clinico critico per la diagnosi e il follow-up dei pazienti con PAH. Anzi, è il modo più affidabile di diagnosticare IPA e permette ai medici di valutare vascolare reattività 11,12 così come la progressione della malattia. Infatti ogni paziente sottoposto PAH RHC più volte. Il presente studio di grandi animali si propone di dimostrare l'efficacia e la sicurezza di cateteri pulsatili nella valutazione e nel trattamento PAH durante una procedura regolare RHC. Perché cateteri pulsatili sono già disponibili e RHC è di routine eseguiti in pazienti con PAH, questo studio fornisce tutte le informazioni necessarie per essere in grado di condurre rapidamente studi clinici.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

NOTA: Questo studio è stato autorizzato in base al numero comitato etico CEEA34.PB.103.12.

1. Uso di porcellini come un modello animale

  1. Eseguire la in due gruppi (n = 6 in ogni gruppo), compensata in termini di sesso, età (15 ± 3 mesi) e il peso (30 ± 10 kg) (gruppo di controllo e ipossia cronica (CH) gruppo). Casa del gruppo CH per 3 settimane in una camera ipobarica (0,4 atm), e la casa del gruppo di controllo a normobarica regolare (1 atm) condizioni.
  2. Usare una camera ipobarica costituito da una scatola in plexiglas con un quadrato ingombro 2 metri ed un'altezza di 1,6 metri, come mostrato in Figura 1.
  3. Monitorare e mantenere una temperatura di 18 ° C ed una pressione di 0,4 atm. Garantire un'adeguata ventilazione da una pompa a vuoto, consentendo un tasso di ricambio dell'aria di 8 m 3 per ora.
  4. Mettere due animali nella camera della cucciolata appropriata. Ogni 48 ore, riportare la pressione nella casella a condizioni normobariche per metàun'ora per pulire la scatola, in presenza dei due animali, con la scatola mantenuto closedto impedire loro fuga. Questo metodo per indurre ipertensione polmonare è stato ampiamente convalidato 13.
  5. Anestetizzante degli animali
    1. Anestetizzare i maialini con un'iniezione endovenosa iniziale di tiopentale sodico (10 mg / kg) e mantenere l'anestesia per inalazione continua di isoflurano (1,5 a 3,5%). Applicare due gocce di gel di Carbopol negli occhi dei suinetti 'per prevenire la secchezza della cornea.
    2. Mettere gli animali in decubito laterale sinistro con le zampe anteriori legate in una posizione flessa per esporre il petto. Pulire la pelle con acqua e sapone e poi la barba con un rasoio elettrico per rimuovere tutti i capelli, che potrebbero ostacolare la penetrazione degli ultrasuoni attraverso il torace.
  6. Ecocardiogramma
  7. Monitorare lo sviluppo di PAH longitudinalmente e non invasivo mediante ecocardiografia. Eseguire un'eco ogni settimana utilizzando un trasduttore 3 MHz. Record un elettrocardiogramma posizionando 3 elettrodi a destra e zampe sinistro e sul lato destro del torace.
  8. Registra bidimensionali e M-mode di dati di immagini in tre diverse incidenze (longitudinale asse minore e apicali) utilizzando sonde a-Doppler. Tenere la sonda nella mano destra e posto tra il quarto e il quinto spazio intercostale sinistro. Spostare la sonda lentamente su e giù, ruotandolo a destra ea sinistra fino ad ottenere una buona risoluzione immagine per le diverse strutture cardiache (cioè il setto). La finestra acustica differisce leggermente da un animale all'altro a seconda della posizione del cuore nel petto.
  9. Registrare il ECG allo stesso tempo per ciascuno di questi episodi e per almeno 10 cicli cardiaci per consentire analisi off-line. Telediastolica è definito come il punto del ciclo cardiaco in coincidenza con l'inizio dell'onda Q all'ECG. Fine sistole coincide con l'inizio dell'onda T.
  10. Misurare mitrale e tricuspide flusso di sangue valvola da unpical ecografia vista Doppler. Posizionare la-Doppler della sonda sulla punta della Sterni manubrio; la zona di campionamento era situato proprio sopra la valvola di registrare il flusso di sangue che attraversa la valvola.
  11. Registrare la velocità del sangue durante il ciclo cardiaco Doppler flussimetria avere la velocità-tempo integrale del flusso di sangue attraverso le valvole mitrale e tricuspide e le valvole aortica e polmonare. Utilizzare la matrice grafica video del ecografo per archiviare le immagini ad un frame rate di 25 sec in modo da ottenere immagini fisse o immagini sequenza forniti dal ecografo.
  12. Misurare le dimensioni e superficie delle cavità cardiache mediante strumenti di misura ed i contorni delle superfici proposti dal software integrato nel dell'ecografo in secondo le direttive internazionali 14.
  13. Misurare lo spessore della parete libera del ventricolo destro durante la diastole e la sistole da TM (tempo-motion) Registrazione nell'incidenza asse minore 14.
  14. Meache il diametro della radice dell'arteria polmonare alla punta delle valvole polmonari sulla vista asse minore 14.
  15. Misurare il setto e la parete posteriore del ventricolo sinistro durante la diastole in moto TM sulla vista longitudinale all'inizio delle onde Q all'ECG e in sistole all'estremità dell'onda T all'ECG 14.
  16. Misurare il diametro del ventricolo sinistro telediastolico (LVEDD) e ventricolo sinistro diametri telesistolico (LVESD). Calcola frazione di accorciamento (FS) con la formula FS (%) = (LVEDD-LVESD) / LVEDD. Misurare il diametro dell'aorta e la superficie del lato destro e atrio sinistro.
  17. Dalla velocità-tempo integrale della mitrale e flussi sanguigni tricuspide, misuri quanto segue: ampiezza massima della E e Un'onda, decelerazione metà tempo dell'onda E, Flow Index durata, velocità-tempo 14.
  18. Dalle misure Doppler dell'arteria polmonare, misurare la seguente: velocità massima, l'ascensione del primo tempo,la durata e il suo integrale 14 fluire.
  19. Valutare il volume del ventricolo sinistro con il metodo Simpson 15.
  20. Memorizzare i dati per ogni maialino in un database per la successiva analisi statistica su tutto il gruppo.

2. Fare Cuore Catheterization

  1. Preparazione degli animali
    1. Prima di posizionamento del catetere pulsatile, maiale viene posto in una camera ipobarica per 3 settimane per indurre ipertensione polmonare.
    2. Nella Fast gli animali per 24 ore prima dell'intervento chirurgico (24 ore per il cibo solido, da 8 a 12 ore per l'acqua).
    3. 24 ore prima della RHC, avere un veterinario ben addestrato eseguire un esame clinico pre-anestesia per valutare il colore mucose, tempo di riempimento capillare, polmone globale e le funzioni del cuore con uno stetoscopio e la temperatura corporea con un termometro rettale.
    4. Somministrare iniezioni di Midazolam (intramuscolare, 0,5 mg / kg) e la morfina cloridrato (intramuscolare, 0,1 mg / kg) da 15 a 30 minuti prima o dell'induzioneanestesia f. Ripetere iniezione di morfina cloridrato (0,05 a 0,5 mg / kg, intramuscolare) durante l'induzione ogni 4 a 6 ore.
    5. Somministrare tiopentale sodico (10 mg / kg, per via endovenosa) tramite un bolo iniziale di 5 mg / kg poi per iniezione parziale finché non è stato efficace. Seguire questa dal sacchetto e maschera di ventilazione fino intubazione endotracheale.
    6. Piglet intubazione
      1. Lubrificare il tubo con il gel pramocaine. Inserire una stilo metallico nel tubo per irrigidire e facilitare il processo di intubazione.
      2. Toccare la palpebra per garantire anestesia profonda. Eseguire l'intubazione per la visualizzazione diretta della laringe, con un laringoscopio a sollevare la lingua e evitare lesioni al corde vocali. Gonfiare il palloncino tubo per evitare problemi di rigurgito legate.
    7. Controllare la frequenza respiratoria a 10-12 respiri al minuto; volume corrente di 7-10 ml / kg, la pressione di insufflazione di 25 a 30 cm H 2 O e una fase inspiratoria di 2 sec con una e positivapressione nd-espirazione 5 cm H 2 O.
    8. Anestetizzare l'animale con isoflurano in ossigeno al 100% (induzione 3-5% con flusso di ossigeno di 2 a 3 L / min, manutenzione di 1,5-2,5% flusso di ossigeno a 1 L / min). Applicare il gel carbopol alla cornea come al punto 1.5.1.
    9. Inserire un catetere eparinizzata nell'arteria auricolare caudale (5 ml di soluzione fisiologica 0,9% addizionati con 5.000 UI / ml di eparina) tramite infusione sottocutanea con cannula verde fisso in posizione con un punto di sutura.
    10. Infondere soluzione di Ringer lattato (10-20 ml / kg / ora).
    11. Posto l'animale su un lettino leggermente inclinato. Tenere la testa inclinata leggermente verso il basso per promuovere il flusso salivare.
  2. Monitoraggio
    1. Ogni 5 minuti, controllare e registrare i seguenti valori sul singolo caso clinico anestesia: colore mucose e tempo di riempimento capillare, il tono muscolare e la posizione mandibolare bulbo oculare, miosi / midriasi, riflesso palpebrale.
    2. Monitorare costantemente il cuore e respiratasso tory, pulsossimetria, la temperatura corporea e elettrocardiogrammi. Inserire un introduttore arterioso nell'arteria femorale. Inserire un grosso calibro lunghezza di 10 cm catetere nell'arteria femorale e monitorare la pressione arteriosa sistemica.
  3. Configurazione del catetere pulsatile
    NOTA: Questo dispositivo medico consiste di due cateteri posizionati fianco a fianco e saldati insieme. La parte distale del primo è collegato ad un palloncino standard con un diametro di 20 mm e una capacità massima volume di 5 ml. Il secondo catetere consente l'inserimento di un filo per facilitare il posizionamento in arteria polmonare. Il dispositivo è di 750 mm, con un manometro interna di 0,035 e un diametro esterno di 12 p
    1. Per gli esperimenti, effettuare pulsazioni con una piccola Harvard 683 animali ventilatore, che applica un vuoto attiva al palloncino durante sgonfiaggio e pressione positiva durante il gonfiaggio, con un volume di 2,5 ml per ogni impulso. Utilizzare l'elio come gas propellente per la pallaoon la pompa per evitare embolia gassosa.
    2. Registrare i tracciati elettrocardiografici superficie continuamente per documentare eventuali disturbi del ritmo cardiaco durante il protocollo. Nella arteria femorale sinistra, collegare un dispositivo sensore ad un catetere 20 gauge, collegato ad un sistema di monitoraggio emodinamico.
  4. Cateterismo cardiaco destro
    1. Lavare e radere al collo dell'animale. Pulire la pelle con una soluzione antisettica cutanea (Betadine scrub) con un impacco di garza. Per delimitare il sito chirurgico, collocare teleria sterile intorno alla giugulare destra tra la spalla destra e il Sterni manubrio.
    2. Effettuare una incisione longitudinale 4 cm e forbici sterili a metà strada tra la spalla destra e il Sterni manubrio.
    3. Rimuovere delicatamente gli strati della pelle e dei muscoli con una pinza. Quindi rimuovere delicatamente il tessuto connettivo circostante la vena per una lunghezza di circa 5 cm. Agganciare il lato distale per prevenire le emorragie. Mettere un filo legante in tutto il prlato oximal poter comandare l'apertura della vena dopo emi-sezione.
    4. Utilizzando uno specifico piccolo scalpello molto affilato, tagliate la vena a metà trasversalmente. Assicurarsi che i bordi dell'incisione sono ordinate. Utilizzando schiuma sottile, sollevare un bordo della incisione e spingere delicatamente il catetere nel lato prossimale della vena. Controllare l'emorragia con filo legante.
    5. Introdurre il catetere nella vena giugulare e successivamente spingere attraverso la vena cava superiore, atrio destro, ventricolo destro e, infine, l'arteria polmonare.
    6. Registrare le pressioni oltre 10 cicli cardiaci stabili, in ciascuna cavità cardiaca e l'arteria polmonare (T0). Misurare il flusso sanguigno cardiaco tre volte a intervalli di 1 min.
    7. Posizionare il catetere a palloncino nell'arteria polmonare sotto controllo radioscopico. Gonfiare e sgonfiare il palloncino (pulsazioni) con 1 cm 3 di elio. Continuare pulsazioni per 10 min. Registrare le pressioni di oltre 10 cicli cardiaci stabili, in ciascuna cavità cardiache e polmonari artery e misurare il flusso sanguigno cardiaco dopo 10 min (T1).
    8. Misurare nuovamente il flusso sanguigno cardiaco 30 min dopo il protocollo pulsatilità (T2).

3. Nessuna misura

  1. Collegare un sacchetto Douglas al tubo di uscita del gas respiratorio espirata finché è completamente riempita. Posto sopra l'in-pipe di un analizzatore di NO respiro.
  2. Lentamente e costantemente forzare l'aria espirata nell'analizzatore comprimendo la sacca elastica Douglas. Misurare il deflusso sacchetto dal flussometro dell'analizzatore per mantenere un flusso costante.

4. Misure Istologia

  1. Sotto anestesia, iniettare 30 ml di Dolethal (soluzione iniettabile per eutanasia) nel catetere pulsatile posizionato nel cuore.
  2. Subito dopo l'eutanasia, aprite la cassa segando il manubrio in senso longitudinale, spostare leggermente il cuore e tenere premuto il polmone destro. Quindi, utilizzando dissezione forbici, tagliare due 2 o 3 centimetri 3 campioni dal milobo ddle del polmone.
  3. Snap congelare un campione in azoto liquido e conservati a -80 ° C. Fissare il secondo campione di 3,7% paraformaldeide per 24 ore e poi incorporare in paraffina per la successiva analisi istologica.
  4. Eseguire misurazioni istologici come descritto in precedenza 16. Misurare lo spessore della parete PA nel modo seguente: 2 misure / arteria in 10 arterie / maialino e in 6 suinetti / gruppo.
  5. Eseguire l'analisi statistica. I valori sono stati espressi come variazione piega ± SEM.
    1. Per confrontare due medie, utilizzare il test t di Student un spaiato. Per confrontare più di due mezzi, utilizzare un ANOVA a senso unico seguito da prova di un Dunn. Una p <0.05 è stato considerato statisticamente significativo (*).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Aumentare Arteria polmonare flusso pulsatile Migliora indotta cronica ipossica Ipertensione polmonare nei suinetti

Prima di esporre gli animali ad un aumento del flusso pulsatile, ultrasuoni è stato utilizzato in modo non invasivo per verificare che i maialini avevano sviluppato ipertensione polmonare. Come mostrato in Figura 2, tre settimane di ipossia cronica indotto lo sviluppo di ipertensione polmonare in porcellini, caratterizzato da una significativa riduzione nel tempo di accelerazione dell'arteria polmonare (Doppler) e un aumento ipertrofia ventricolare (M-mode). Durante RHC, le misurazioni invasive sia di destra che di pressione sistolica ventricolare (RVSP) e media pressione PA confermato la presenza di ipertensione polmonare nei suinetti ipossia cronica vs. suinetti di controllo (i valori T0) (Figura 3). Pressione diastolica nel ventricolo destro era di -3 ± 1 mmHg nel gruppo di controllo e -2 ± 1 nel gruppo di PAH e la pressione atriale era -4 ± 2 mmHg a each gruppo. La pressione sistemica era 106 ± 13 vs 95 ± 18 mmHg nel gruppo di controllo rispetto al gruppo PAH. L'ipertensione polmonare è stata confermata anche dalla quantificazione del rimodellamento vascolare su fette istologiche. Per valutare l'effetto terapeutico probabile flusso pulsatile sulla ipertensione polmonare, un catetere pulsatile è stato usato per generare un flusso pulsatile polmonare artificiale per 10 min. Come mostrato in figura 3 un aumento del flusso pulsatile per 10 min indotto una riduzione significativa sia RVSP e della pressione PA (valori T1) rispetto al basale (valori T0). Poiché la gittata cardiaca non è stato modificato, pulsatilità ridotto la resistenza vascolare polmonare del 26 ± 3% nel gruppo di controllo e del 41 ± 4% nel gruppo PAH. Per garantire che la diminuzione della pressione PA è sostenuta nel tempo, animali in cui il catetere destra non generare ulteriore flusso pulsatile alloggiato in posizione per altri 30 min. Come illustrato (valori T2), entrambi RVSPe la pressione media PA ha continuato a diminuire rispetto al basale (valori T0). Va notato che i parametri vascolare sistemica non sono stati influenzati dalla generazione di flusso pulsatile in arteria polmonare e che né la pressione sistemica né gittata cardiaca cambiati significativamente.

NO espirata è stata misurata per 6 maialini cronicamente ipossia (T0) e 40 minuti dopo la generazione del flusso pulsatile artificiale (T2). Questo risultato preliminare, che deve essere confermato - dimostrato una significativa (p <0,001) aumento NO esalato da 2 ± 1 ppm a 22 ± 8 ppm.

Infine, il flusso pulsatile non ha mostrato effetti significativi sui livelli circolanti ET-1 e 5-HT, suggerendo che la diminuzione della pressione PA è dovuto principalmente ad un aumento NO generazione.

Figura 1
Figura 1: Diagrammo del protocollo. (A) Schema della scatola ipossico con le attrezzature necessarie. (B) Timeline dell'esperimento. Ecocardiografi sono stati eseguiti ogni settimana per 3 settimane prima, durante e dopo l'ipossia. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 2
Figura 2: Risultati Ecocardiografia Caratteristiche tipiche misurato in modo non invasivo.. (A) Nel corso le 3 settimane (W1, W2, W3) di esposizione ipossia cronica (0,4 atmosfere), modificazioni della frequenza cardiaca sono stati osservati come l'ipertrofia ventricolare destra progressivamente aumentato (B). Inoltre, polmonare tempo di accelerazione arteria (Paat) misurazioni (C) hanno dimostrato che PAAT diminuita significativamente in PAH piglets come PAH progredito, mentre nessuna modifica si è verificato nel gruppo di controllo. L'analisi statistica ANOVA adattata al piccolo numero di animali in questione è stata eseguita (* p <0.05; ** p <0,005; *** p <0.001). Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 3
Figura 3:. Pressione polmonare è stata invertita seguito Pulsatile catetere dell'esposizione (A) suinetti sono stati esposti a cateterizzazione pulsatile per 10 minuti. Pressione arteriosa polmonare (PAPcm H 2 O) è stata valutata prima (T0), subito dopo (T1), e 30 minuti dopo la pulsazione (T2). Ogni volta, la pressione è stata misurata in 10 cicli cardiaci stabili in modo da ottenere un valore rappresentativo per i risultati. (B) Vascular REMOD Elini è stata quantificata ed è stata aumentata in suinetti IPA rispetto a suinetti di controllo. L'analisi statistica ANOVA adattata al numero di animali in questione è stata eseguita (* p <0,05; ** p <0,005; *** p <0.001).

Figura 4
Figura 4: pulsatile cateteri non ha modificato Parametri emodinamici La pressione sistolica sistemica (A) e la gittata cardiaca (B) sono stati valutati in PAH e suinetti di controllo prima, durante e dopo il protocollo pulsatile.. Nessuna differenza significativa è stata osservata tra i gruppi ei diversi tempi. (C) sistolica pressione polmonare sono stati misurati (mmHg) tramite cateterismo come a T0, T1 e T2. L'analisi statistica ANOVA adattata al numero di animali in questione è stata eseguita (* p <0,05; ** p <0,005; *** p <0.001).ww.jove.com/files/ftp_upload/52571/52571fig4large.jpg "target =" _ blank "> Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Per la prima volta, è stato dimostrato che i cambiamenti nel flusso pulsatile polmonare sono probabilmente correlate a sviluppo di PAH secondaria a esposizione cronica ipossica. Questo approccio traslazionale fornisce la prova che inducono un aumento artificiale del flusso pulsatile polmonare utilizzando un catetere appositamente migliora l'ipertensione polmonare, probabilmente aumentando NO generazione.

Questi risultati non sono solo originali, ma sono anche di grande interesse terapeutico, a dimostrazione che la produzione endogena NO può essere stimolata meccanicamente e sicuro all'interno del circolo polmonare senza compromettere funzioni sistemiche. Il disegno dello studio è conforme alle ultime raccomandazioni di ricerca preclinica di ipertensione polmonare, che hanno test su animali di grandi dimensioni recentemente raccomandati prima di nuovi metodi non saranno adottati nelle cliniche. Il potenziale di traslazione di questi risultati è molto elevata.

Tuttavia il fisiopatologicoMeccanismo di PAH non è univoco. Classificazione della PAH distingue tra cinque gruppi differenti. Gruppo tre rappresentativa mediale ipertrofia secondaria all'ipossia cronica. Anche se può essere incluso in questo gruppo, il modello non rappresenta perfettamente PAH umana. PAH umana secondaria all'ipossia cronica è principalmente legata alla bronchite cronica in cui le lesioni del parenchima polmonare, bronchi e inducono polmonare-to-sistemico shunt periferici. Questi shunt inducono ipossiemia attraverso un meccanismo diverso da quello utilizzato nel modello. Qui, il modello è più vicino alla vita in alta quota di malattia polmonare. Tuttavia le emodinamica cardiaca del modello sono vicini a quelli negli esseri umani: parità di frequenza cardiaca, la stessa gittata cardiaca e stessa pressione polmonare.

Un precedente studio da Nour et al. Hanno dimostrato coronarica 17 e polmonare circolazione 10 vasodilatazione secondaria a pulsazioni. Il loro modello di PAH è stato uno shunt aortopolmonare. Aortopolmonare scacce aumentare il flusso sanguigno nell'arteria polmonare. E 'nostra opinione che ponendo un palloncino nell'arteria polmonare crea un ostacolo al diritto di eiezione ventricolare che potrebbero interferire con la diminuzione della pressione polmonare osservata nel loro esperimento. E 'per questo motivo che è stato scelto un modello di PAH che non influenza la gittata cardiaca. Invece il flusso cardiaco sangue rimane costante per tutta la esperimento.

Inoltre, le condizioni sperimentali sono molto diverse dal petto dell'animale viene aperto chirurgicamente durante l'applicazione di pulsatilità, che modifica normale ventilazione e circolazione polmonare. È quindi difficile comparare i due esperimenti.

Il meccanismo tramite il quale pulsatilità diminuisce PAH non è stata dimostrata. Lo studio condotto da Nour ha mostrato un aumento di e-NOS, mentre abbiamo dimostrato un aumento di NO esalato. Queste due conclusioni sono fortemente indicativi di una pla ruoloYed da NO nel meccanismo di riduzione PAH. Tuttavia altri mediatori possono essere coinvolti 18. Sarebbe utile per eseguire ulteriori studi per esaminare i biomarcatori coinvolti nella vasodilatazione indotta pulsazioni.

NO consegna 'stato segnalato come essere utile per i pazienti con PAH 19-21. Tuttavia, NO ha una breve emivita e il suo uso per il trattamento di pazienti comporta quindi una procedura complicata. Inoltre, il rilascio di NO secondaria a flusso pulsatile deve essere più chiaramente dimostrata. L'aumento eNOS e la vasodilatazione sistemica osservata nello studio condotto da Nour ma non nello studio suggeriscono che è necessario effettuare ulteriori studi che esaminano NO rilascio indotto da pulsatilità e il suo ruolo nella vasodilatazione. Questo è un altro motivo per cui NO terapia non è ancora utilizzata nella pratica clinica.

Cateterismo cardiaco destro è una procedura standard utilizzata per valutare la gravità della condizione e di monitorare patient trattamento 16,18. Sarebbe del tutto possibile utilizzare cateteri pulsatile invece di cateteri regolare. Questo non richiede procedure aggiuntive e potrebbe essere utilizzato per valutare la gravità della PAH, nonché per curare i pazienti e migliorare la loro condizione. Un altro vantaggio di questa tecnica è che ha poche, se del caso, gli effetti tossici. Poiché questi dispositivi inducono NO generazione tramite un processo fisiologico, qualsiasi interazione con altre terapie dannoso è improbabile. Di conseguenza, cateteri pulsatili potrebbero essere rapidamente e sicuro utilizzato in pazienti che necessitano di trattamento in corso.

Anche se il romanzo, i risultati di questo studio confermano precedenti osservazioni formulate nei pazienti con insufficienza cardiaca di sinistra che hanno sviluppato ipertensione polmonare secondaria. Infatti, i pazienti con ipertensione polmonare associata a scompenso cardiaco congestizio cronico presentano un rischio significativo di morbilità e mortalità dopo i trapianti di cuore. Torre-Amione et al. 22 osservata thin pazienti che hanno ricevuto un pulsatile sinistra dispositivo di assistenza ventricolare avuto una significativa riduzione della pressione polmonare, consentendo loro di beneficiare di trapianti di cuore. Sebbene non esplorato in studio, NO rilascio potrebbe probabilmente spiegare il miglioramento nella pressione polmonare, come in questo studio. Questo studio non solo conferma i risultati precedenti, ma suggerisce che l'uso di cateteri pulsatili dovrebbe esplorare anche in pazienti con insufficienza cardiaca di sinistra che sviluppano ipertensione polmonare secondaria di alto significato clinico.

Nonostante sia molto promettente, questo studio ha diversi limiti. In primo luogo, l'efficacia di questo dispositivo è stato testato solo con un modello di ipertensione polmonare. Attualmente ci sono pochissimi modelli di grandi dimensioni ipertensione polmonare animali 23. E 'essenziale per lo sviluppo di nuovi modelli. Alla luce dei risultati di Torre-Amione et al. 22 in materia di ipertensione polmonare secondaria, un modello di ipertensione polmonare associatod con scompenso cardiaco sinistro sarebbe di grande interesse terapeutico. L'effetto di cateteri pulsatili sul rilascio di NO è stata stimata misurando NO esalato e non direttamente tramite il NO che circola nella PA. Ozkan et al. 24 hanno dimostrato che NO esalato è un buon indicatore della quantità di NO nella circolazione PA. Infatti nel loro studio, hanno dimostrato che NO esalato ridotta nei pazienti con PAH vs controlli e che stimolare NO generazione nella PA utilizzando epoprostenol si rifletteva nel espirata NO. Ciò significa che NO esalato misura è un valido metodo per stimare i livelli di NO che circolano nella PA. Questo studio ha anche misurato la pressione PA oltre 30 minuti, ma gli effetti a lungo termine (settimane, mesi e anni) non sono state studiate. Condividendo questa tecnica permetterà altre squadre per testare diversi protocolli (ovvero combinazioni con altri trattamenti), analizzare i vantaggi e forse scoprire gli effetti negativi. Soprattutto, si spera che questo studio può portare auso rapida e sicura del dispositivo in pazienti PAH umani.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Drugs for anesthesia
sodium thiopental, THIOPENTAL SODIUM Abbott, France 0000071-73-8 powder
3 place Gustave Eiffe 94518 RUNGIS CEDEX.
 isoflurane, FORANE Abbott, France 05260-05 glass bottle 250 ml
3 place Gustave Eiffe 94518 RUNGIS CEDEX.
midazolam, Hypnovel Accord Healthcare  Vidal injectable ampoules 1mg/ml
45 Rue du Faubourg de Roubaix 59000 Lille France
pramocaine,TRONOTHANE 1%  Laboratoires LISAPHARM Vidal Gel appl locale T/30g
3, rue Scheffer. 75016 Paris.
morphine chlohydrate Lavoisier CMD Lavoisier Laboratoires CHAIX et DU MARAIS Vidal injectable ampoules 
7, rue Labie -75017 Paris - France
Acrylates Copolymer-Carbopol® Aqua SF-1 Polymer Lubrizol gel appl local
Elysées La Défense 19 le Parvis 92073 Paris la défense
Material 
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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Malenfant, S., et al. Signal transduction in the development of pulmonary arterial hypertension. Pulm Circ. 3, (2), 278-293 (2013).
  2. Paulin, R., et al. Signal transducers and activators of transcription-3/pim1 axis plays a critical role in the pathogenesis of human pulmonary arterial hypertension. Circulation. 123, (11), 1205-1215 (2011).
  3. Courboulin, A., et al. Role for miR-204 in human pulmonary arterial hypertension. J Exp Med. 208, (3), 535-548 (2011).
  4. Bonnet, S., et al. The nuclear factor of activated T cells in pulmonary arterial hypertension can be therapeutically targeted. Proc Natl Acad Sci U S A. 104, (27), 11418-11423 (2007).
  5. Meloche, J., et al. Role for DNA damage signaling in pulmonary arterial hypertension. Circulation. 129, (7), 786-797 (2014).
  6. Humbert, M., et al. Cellular and molecular pathobiology of pulmonary arterial hypertension. J Am Coll Cardiol. 43, (12 Suppl S), 13S-24S (2014).
  7. Archer, S. L., Michelakis, E. D. An evidence-based approach to the management of pulmonary arterial hypertension. Curr Opin Cardiol. 21, (4), 385-392 (2006).
  8. Li, M., Scott, D. E., Shandas, R., Stenmark, K. R., Tan, W. High pulsatility flow induces adhesion molecule and cytokine mRNA expression in distal pulmonary artery endothelial cells. Ann Biomed Eng. 37, (6), 1082-1092 (2009).
  9. Li, M., Stenmark, K. R., Shandas, R., Tan, W. Effects of pathological flow on pulmonary artery endothelial production of vasoactive mediators and growth factors. J Vasc Res. 46, (6), 561-571 (2009).
  10. Nour, S., et al. Intrapulmonary shear stress enhancement: a new therapeutic approach in pulmonary arterial hypertension. Pediatr Cardiol. 33, (8), 1332-1342 (2012).
  11. Barst, R. J., et al. Diagnosis and differential assessment of pulmonary arterial hypertension. J Am Coll Cardiol. 43, (12 Suppl S), 40S-47S (2004).
  12. Galie, N., et al. Guidelines on diagnosis and treatment of pulmonary arterial hypertension. The Task Force on Diagnosis and Treatment of Pulmonary Arterial Hypertension of the European Society of Cardiology. Eur Heart J. 25, (24), 2243-2278 (2004).
  13. Naeije, R., Dewachter, L. Animal models of pulmonary arterial hypertension. Rev Mal Respir. 24, (4 pt 1), 481-496 (2007).
  14. Via, G., et al. International evidence-based recommendations for focused cardiac ultrasound. J Am Soc Echocardiogr. 27, (7), e681-e683 (2014).
  15. Folland, E. D., et al. Assessment of left ventricular ejection fraction and volumes by real-time, two-dimensional echocardiography. A comparison of cineangiographic and radionuclide techniques. Circulation. 60, (4), 760-766 (1979).
  16. Meloche, J., et al. Critical role for the advanced glycation end-products receptor in pulmonary arterial hypertension etiology. J Am Heart Assoc. 2, (1), e005157 (2013).
  17. Nour, S., et al. Intrapulmonary shear stress enhancement: a new therapeutic approach in acute myocardial ischemia. Int J Cardiol. 168, 4199-4208 (2013).
  18. Barrier, M., et al. Today's and tomorrow's imaging and circulating biomarkers for pulmonary arterial hypertension. Cell Mol Life Sci. 69, (17), 2805-2831 (2012).
  19. Budev, M. M., Arroliga, A. C., Jennings, C. A. Diagnosis and evaluation of pulmonary hypertension. Cleve Clin J Med. 70, Suppl 1. S9-S17 (2003).
  20. Barst, R. J., Channick, R., Ivy, D., Goldstein, B. Clinical perspectives with long-term pulsed inhaled nitric oxide for the treatment of pulmonary arterial hypertension. Pulm Circ. 2, (2), 139-147 (2012).
  21. Pepke-Zaba, J., Higenbottam, T. W., Dinh-Xuan, A. T., Stone, D., Wallwork, J. Inhaled nitric oxide as a cause of selective pulmonary vasodilatation in pulmonary hypertension. Lancet. 338, (8776), 1173-1174 (1991).
  22. Zapol, W. M., Rimar, S., Gillis, N., Marletta, M., Bosken, C. H. Nitric oxide and the lung. Am J Respir Crit Care Med. 149, (5), 1375-1380 (1994).
  23. Stenmark, K. R., Meyrick, B., Galie, N., Mooi, W. J., McMurtry, I. F. Animal models of pulmonary arterial hypertension: the hope for etiological discovery and pharmacological cure. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 297, (6), L1013-L1032 (2009).
  24. Torre-Amione, G., et al. Reversal of secondary pulmonary hypertension by axial and pulsatile mechanical circulatory support. J Heart Lung Transplant. 29, (2), 195-200 (2010).
Aumentare polmonare Arteria flusso pulsatile Migliora ipossica Ipertensione polmonare nei suinetti
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Courboulin, A., Kang, C., Baillard, O., Bonnet, S., Bonnet, P. Increasing Pulmonary Artery Pulsatile Flow Improves Hypoxic Pulmonary Hypertension in Piglets. J. Vis. Exp. (99), e52571, doi:10.3791/52571 (2015).More

Courboulin, A., Kang, C., Baillard, O., Bonnet, S., Bonnet, P. Increasing Pulmonary Artery Pulsatile Flow Improves Hypoxic Pulmonary Hypertension in Piglets. J. Vis. Exp. (99), e52571, doi:10.3791/52571 (2015).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter