Waiting
Login processing...

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

Medicine

Stigende lungepulsåren Pulsatile Flow Forbedrer Hypoksisk pulmonal hypertension i Smågrise

doi: 10.3791/52571 Published: May 11, 2015

Abstract

Pulmonal arteriel hypertension (PAH) er en sygdom, der påvirker distale pulmonale arterier (PA). Disse arterier er deformeret, hvilket fører til højre ventrikel svigt. Nuværende behandlinger er begrænset. Fysiologisk, pulserende blodgennemstrømning er til skade for vaskulaturen. Som svar på vedvarende pulserende stress, fartøjer frigiver nitrogenoxid (NO) til at fremkalde vasodilatation for selvbeskyttelse. Baseret på denne observation, dette studie udviklet en protokol til at vurdere, om en kunstig lunge pulserende blodgennemstrømning kunne fremkalde en NO-afhængigt fald i lungepulsåren pres. En gruppe af smågrise blev udsat for kronisk hypoxi i 3 uger og sammenlignet med en kontrolgruppe af smågrise. En gang om ugen, smågrisene undergik ekkokardiografi til at vurdere PAH sværhedsgrad. Ved slutningen af ​​hypoxi eksponering blev smågrisene underkastet en pulserende protokol under anvendelse af en pulserende kateter. Efter at være blevet bedøvet, og klar til kirurgi, halsvenen af ​​pattegris blev isoleret og CAtheter blev introduceret gennem højre atrium, højre ventrikel og den pulmonære arterie, under røntgenundersøgelse kontrol. Pulmonale arterietryk (PAP) blev målt før (T0), umiddelbart efter (T1) og 30 minutter efter (T2) den pulserende protokol. Det blev påvist, at denne pulserende protokol er en sikker og effektiv fremgangsmåde til at inducere en signifikant reduktion i middel PAP via en NO-afhængig mekanisme. Disse data åbner nye muligheder for den kliniske behandling af PAH.

Introduction

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

Pulmonal arteriel hypertension er en livstruende sygdom, der påvirker den pulmonale kar. Der er enighed på området, at en ubalance mellem en stigning i vasokonstriktorer (endothelin, serotonin) og et fald i vasodilatorer (NO, prostacyclin) bidrager til udviklingen af ​​PAH. Over tid, dette pro-konstriktiv fænotype udvikler sig til en kompleks pro-proliferativ og anti-apoptotisk fænotype, der bidrager til udviklingen af vaskulære læsioner 1.

Langvarig udsættelse for vasokonstriktorer fører til en signifikant og vedvarende forøgelse af [Ca2 +] i i lungepulsåren glatte muskelceller, hvilket muliggør aktivering af flere calcium-regulerede transskriptionsfaktorer, såsom NFAT 2-4, fremme PASMC proliferation og resistens over for et apoptose fænotype 5. Denne fænotype fører til pulmonale vaskulære læsioner, der bidrager til en stigning i både PA tryk og pulmonale resistance, hvilket i sidste ende fører til fatal højre hjertesvigt 6.

I øjeblikket er der ingen behandling til rådighed, der vender PAH selv om der er flere, der forbedrer patienternes livskvalitet 7. Blandt disse behandlinger, blev virkningen af ​​inhaleret NO-behandling påvist men på grund af dets korte halveringstid er det vanskeligt at anvende i klinisk praksis. Af denne grund har mere stabile og holdbare behandlinger blevet foretrukket, såsom prostacyclin analoger eller endothelin-receptorblokkere 7. At udvikle bedre behandlinger, er det vigtigt at forbedre og udvide kendskabet til patofysiologien af ​​PAH.

Pulsatility er en velkendt stimulus aktiverende shear stress-induceret karudvidelse, beskytter det ikke-elastiske distale arterie fra højtryks-flow skader 8,9. I en model for PAH sekundært til aortopulmonary kirurgisk rangering, Nour et al. Påvist intrapulmonal shear stress-medieret endotelfunktion ekstraudstyr 10. Flere undersøgelser har vist, at NO, prostacyclin og ET-1-ekspression er nøje reguleret af ændringer i pulserende flow. Faktisk en moderat stigning i pulserende flow øger eNOS aktivitet og prostacyclin niveauer, som begge er reduceret i PAH. Pulserende flow modulation sandsynligvis impliceret i ætiologien af ​​PAH og kunstigt øge den er en attraktiv og ny måde at øge NO og prostacyclin produktionen i lungekredsløbet.

Nærværende undersøgelse har til formål at vurdere virkningerne af en 10 min pulserende flow ved hjælp af en nyudviklet pulsatil kateter på hæmodynamiske målinger i en pulmonal hypertension (PH) model i smågrise i hvem hypoxi er blevet fremkaldt. Det er blevet antaget, at stigende lungepulsåren pulsatility inducerer vasorelaksation af de pulmonale arterier og derved lungearterietryk faldende.

Højre hjerte katheterization (RHC) er en kritisk klinisk intervention for diagnosticering og opfølgning af PAH-patienter. Mobilitet er den mest pålidelige måde at diagnosticere PAH og tillader læger at vurdere vaskulær reaktivitet 11,12 samt sygdomsprogression. Faktisk hver PAH patient gennemgår RHC flere gange. Nærværende studie i store dyr har til formål at påvise effekten og sikkerheden af ​​pulserende katetre i vurdering og behandling af PAH under en almindelig RHC procedure. Fordi pulserende katetre er allerede tilgængelige og RHC rutinemæssigt udføres i PAH patienter, denne undersøgelse indeholder alle de oplysninger, der kræves for at kunne gennemføre kliniske forsøg hurtigt.

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

BEMÆRK: Denne undersøgelse blev godkendt af Etisk komité nummer CEEA34.PB.103.12.

1. Brug af smågrise som en dyremodel

  1. Udfør i to grupper (n = 6 i hver gruppe), matchet med hensyn til køn, alder (15 ± 3 måneder) og vægt (30 ± 10 kg) (kontrolgruppe og kronisk hypoxi (CH) gruppe). Hus CH gruppen i 3 uger i en hypobarisk kammer (0,4 atm), og hus kontrolgruppen i regelmæssig normobar (1 atm) betingelser.
  2. Brug en hypobarisk kammer bestående af en plexiglas kasse med en 2 kvadratmeter fodaftryk og en højde på 1,6 meter, som vist i figur 1.
  3. Løbende overvåge og opretholde en temperatur på 18 ° C og et tryk på 0,4 atm. Sørg for tilstrækkelig ventilation ved en vakuumpumpe, så en luft fornyelse på 8 m 3 pr time.
  4. Placer to dyr i kammeret af den passende strøelse. Hver 48 timer, returnere trykket i boksen til normobar betingelser for halvdelenen time at rengøre i feltet, i nærvær af de to dyr, med boksen holdt closedto forhindre dem i at undslippe. Denne metode til at inducere pulmonal hypertension er blevet bredt valideret 13.
  5. Bedøvelse af dyrene
    1. Bedøver smågrisene med en indledende intravenøs injektion af natrium thiopental (10 mg / kg) og opretholde anæstesi ved kontinuerlig inhalation af isofluran (1,5 til 3,5%). Påfør to dråber Carbopol gel ind i pattegrisenes øjnene for at forhindre tørhed af hornhinden.
    2. Placere dyrene i den venstre laterale decubitus position med forbenene bundet i en bøjet position at eksponere brystet. Rens huden med sæbe og vand og derefter barbere bruge en elektrisk barbermaskine til at fjerne enhver hår, der kunne hindre indtrængen af ​​ultralyd gennem brystet.
  6. Ekkokardiografi
  7. Overvåge udviklingen af ​​PAH på langs og ikke-invasivt ved ekkokardiografi. Udføre et ekko hver uge ved anvendelse af en 3 MHz transducer. RecORD et elektrokardiogram ved at placere 3 elektroder på højre og venstre poter og på højre side af brystet.
  8. Optag todimensionel og M-mode billeddata i tre forskellige hændelser (længderetningen, mindre akse og apikale) ved hjælp af en-Doppler probe. Hold sonden i højre hånd og sted mellem fjerde og femte venstre interkostale rum. Bevæg sonden langsomt op og ned, dreje den til højre og venstre, indtil en god billedopløsning er opnået for de forskellige hjerte-strukturer (dvs. skillevæggen). Den akustiske vindue er lidt forskellig fra dyr til dyr afhængig af positionen af ​​hjertet i brystet.
  9. Optage EKG på samme tid for hver af disse forekomster og i mindst 10 hjertecyklusser at muliggøre off-line analyse. Slutdiastoliske er defineret som det punkt i hjertecyklussen falder sammen med starten af ​​Q-tak på EKG. Ende systole falder sammen med starten af ​​T-bølgen.
  10. Måle mitral og tricuspid ventil blodgennemstrømningen med enPical view Doppler ultralyd. Placer-Doppler probe ved spidsen af ​​manubrium sterni; prøvetagningsstedet var placeret lige over ventilen for at optage blodgennemstrømningen passage ventilen.
  11. Optage blodets hastighed under hjertecyklussen ved Doppler flowmetri at opnå hastigheden-integralet af blodgennemstrømningen gennem mitral og trikuspidalklapperne og aorta og pulmonal ventiler. Brug video graphics array af ultralydsundersøgelse for at gemme billeder med en ramme på 25 pr sek for at få faste billeder eller sekvens billeder leveret af ultralydsundersøgelse.
  12. Mål dimensioner og overfladearealet af hjerte hulrum ved hjælp af måleinstrumenter og konturerne af de arealer, der foreslås af software integreret i ultralydsundersøgelse i overensstemmelse med internationale anbefalinger 14.
  13. Mål fri vægtykkelse højre hjertekammer under diastole og systole af TM (tid-motion) optagelse i sideakse forekomst 14.
  14. Measikker lungepulsåren rod diameter ved spidsen af de pulmonale ventiler på lilleaksen view 14.
  15. Mål skillevæg og den bageste væg af den venstre ventrikel under diastole i TM bevægelse på længdesnit i begyndelsen af Q-bølger på EKG og i systole på spidsen af T-bølgen på EKG 14.
  16. Mål den venstre ventrikulære ultimo diastoliske diametre (LVEDD) og venstre ventrikulære end-systoliske diametre (LVESD). Beregn fraktioneret forkortelse (FS) ved hjælp af formlen FS (%) = (LVEDD-LVESD) / LVEDD. Måle diameteren af ​​aorta og overfladearealet af den højre og venstre atrium.
  17. Fra hastigheden-integralet af mitral og tricuspid blod strømme, måle følgende: maksimale amplitude af E og A bølge, deceleration halv tid af E bølge, flow varighed, hastighed-tid indeks 14.
  18. Fra Doppler målinger af lungepulsåren, måle følgende: maksimal hastighed, opstigning halv tid,varighed og dens integreret 14 flyde.
  19. Vurdere venstre ventrikel lydstyrken ved hjælp af Simpson 15 metoden.
  20. Gemme data for hver gris i en database til efterfølgende statistisk analyse af hele gruppen.

2. Højreklik Heart kateterisation

  1. Dyr forberedelse
    1. Før pulserende kateteranbringelse er gris anbringes i en hypobarisk kammer i 3 uger for at inducere pulmonal hypertension.
    2. Fast dyrene i 24 timer før operation (24 timer for fast føde, 8 til 12 timer for vand).
    3. 24 timer forud for RHC, har en veluddannet dyrlæge udføre en pre-anæstesi klinisk eksamen for at vurdere slimhinderne farve, kapillær refill tid, global lunge og hjerte funktioner ved hjælp et stetoskop og kropstemperatur ved hjælp af en rektal termometer.
    4. Administrere injektioner af Midazolam (intramuskulær, 0,5 mg / kg) og morfin-hydrochlorid (intramuskulær, 0,1 mg / kg) 15 til 30 minutter før induktion of anæstesi. Gentag injektion af morfin-hydrochlorid (0,05 til 0,5 mg / kg, intramuskulært) under induktion hver 4 til 6 timer.
    5. Administrere natrium thiopental (10 mg / kg, intravenøst) via en initial bolusinjektion på 5 mg / kg derefter ved delvis injektion, indtil det var effektivt. Følg dette ved taske og maske ventilation indtil endotracheal intubation.
    6. Grisling intubation
      1. Smør røret med pramocaine gel. Indsæt en metal stylus ind i røret at stivne den og lette intubation processen.
      2. Tryk på øjenlåget for at sikre dyb anæstesi. Udfør intubation ved direkte visualisering af strubehovedet, ved hjælp af en laryngoskop at hæve tungen og undgå skade på vokal ledningen. Pump slangen ballonen for at forhindre regurgitation spørgsmål.
    7. Styr respirationsfrekvens på 10-12 vejrtrækninger per minut; aktuelle mængde af 7-10 ml / kg, insufflation tryk på 25 til 30 cm H2O og en indåndingsfasen på 2 sek med en positiv end-ekspiratorisk tryk på 5 cm H 2 O.
    8. Bedøver dyret med isofluran i 100% oxygen (induktion 3-5% med oxygen flow på 2 til 3 l / min, opretholdelse af 1,5-2,5% oxygen flow på 1 l / min). Påfør carbopolgel til hornhinden som i trin 1.5.1.
    9. Indsætte et hepariniseret kateter i den caudale auricular arterie (5 ml 0,9% saltvand tilsat 5.000 IE / ml heparin) via subkutan infusion med grønne kanyle fastgøres med en sutur søm.
    10. Indgyde lakteret Ringers opløsning (10-20 ml / kg / time).
    11. Sende dyret på en lidt skrå undersøgelse tabellen. Hold hovedet hælder lidt nedad for at fremme spyt flow.
  2. Overvågning
    1. Hver 5 min, kontrollere og registrere følgende værdier på den enkelte anæstesi caserapport: slimhinder farve og kapillær refill tid, mandibular muskeltonus og øjeæblet position, miosis / mydriasis, øjenlågsreflekser.
    2. Løbende overvåge hjerte og respiratory sats, pulsoximetri, kropstemperatur og elektrokardiogrammer. Indsæt en arteriel introducer i den femorale arterie. Indsætte en stor kaliber 10 cm lange kateter, i den femorale arterie og overvåge systemiske blodtryk.
  3. Opsætning af pulserende kateter
    BEMÆRK: Denne medicinske anordning består af to katetre anbragt side om side og svejset sammen. Den distale del af den første er forbundet til en standard ballon med en diameter på 20 mm og en maksimal volumen på 5 ml. Det andet kateter muliggør indsættelse af en ledning til at lette positionering i lungepulsåren. Enheden er 750 mm lang med et indre overtryk på 0,035 og en udvendig diameter på 12 Fr.
    1. Til eksperimenterne, udføre pulsation med en lille Harvard 683 dyr ventilator, som anvender en aktiv vakuum til ballonen under tømning og positivt tryk under inflationen, med et volumen på 2,5 ml for hver puls. Brug helium som drivgassen om boldenoon pumpe for at forhindre gas emboli.
    2. Optag overfladen elektrokardiografiske tracings løbende at dokumentere eventuelle hjerterytmeforstyrrelser under protokollen. I den venstre femorale arterie, tilslutte en sensorindretning til en 20 gauge kateter, forbundet til en hæmodynamisk overvågningssystem.
  4. Højre hjerte kateterisation
    1. Vask og barbere halsen af ​​dyret. Rens huden med en kutan antiseptisk opløsning (Betadine krat) under anvendelse af en gaze komprimere. At afgrænse operationsstedet, placere sterile forhæng rundt om højre jugularis mellem højre skulder og manubrium sterni.
    2. Lav en 4 cm langsgående snit med steril saks halvvejs mellem den højre skulder og manubrium sterni.
    3. Fjern forsigtigt huden og musklen lag med en pincet. Fjern derefter forsigtigt bindevævet omkring vene over en længde på cirka 5 cm. Clip den distale side for at forhindre blødning. Placer et bindemiddel wire omkring PRoximal side at være i stand til at styre venen åbning efter hemi-sektion.
    4. Anvendelse af en specifik lille meget skarp mejsel, sender en vene i halve på tværs. Sørg for, at kanterne af snittet er pæne. Anvendelse af tynde skum, hæve den ene kant af snittet og forsigtigt skubbe kateteret ind i den proximale side af venen. Kontrol blødning med bindemiddel wire.
    5. Indføre kateteret i halsvenen og successivt presse igennem den øvre hulvene, højre atrium, højre ventrikel og endelig den pulmonale arterie.
    6. Optag presset over 10 stabile hjertecyklusser på hver cardiac hulrum og lungepulsåren (T0). Måle cardiac blodgennemstrømning tre gange med 1 minuts intervaller.
    7. Positionere ballonkateteret i den pulmonale arterie under røntgenundersøgelse kontrol. Pump og punktere ballonen (pulsering) med 1 cm3 af helium. Fortsæt pulsering i 10 min. Optag pres over 10 stabile hjertecyklusser, i hvert hjerte-hulrum og pulmonal artery og måle hjertets blodgennemstrømning efter 10 min (T1).
    8. Måle hjertets blodgennemstrømning igen 30 minutter efter pulsatility protokollen (T2).

3. INGEN Måling

  1. Slut en Douglas taske til den udåndede respiratoriske gasudledningsrør indtil den er helt fyldt. Placer det over i rør af et NO ånde analysator.
  2. Langsomt og konstant tvinge den udåndede luft ind i analysatoren ved at komprimere det elastiske Douglas posen. Måle posen udstrømning af flowmåleren af ​​analysatoren til at opretholde en konstant strøm.

4. Histologi Målinger

  1. Under anæstesi, injicere 30 ml Dolethal (injicerbar løsning til eutanasi) i pulserende kateter placeret i hjertet.
  2. Umiddelbart efter eutanasi, åbne brystet ved at save manubrium på langs, let at flytte hjerte og hold den højre lunge. Derefter bruge dissekere saks, klippe to 2 eller 3 cm 3 prøver fra middle lap af lungen.
  3. Snap fryse en prøve i flydende nitrogen og opbevaret ved -80 ° C. Fastgør den anden prøve i 3,7% paraformaldehyd i 24 timer og derefter integrere i paraffin efterfølgende histologisk analyse.
  4. Udføre histologiske målinger som tidligere beskrevet 16. Mål PA vægtykkelse således: 2 målinger / arterie i 10 arterier / pattegris og 6 smågrise / gruppe.
  5. Statistisk analyse. Værdier blev udtrykt som gange ændring ± SEM.
    1. Til at sammenligne to midler, bruge en uparret Students t-test. At sammenligne mere end to midler, bruge en envejs ANOVA efterfulgt af en Dunns test. En p <0,05 blev betragtet som statistisk signifikant (*).

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

Stigende lungepulsåren Pulsatile Flow Forbedrer Induceret Kronisk Hypoksisk pulmonal hypertension i Smågrise

Før udsætte dyr til en stigning i pulserende flow, blev ultralyd anvendes non-invasivt at kontrollere, at smågrisene havde udviklet pulmonal hypertension. Som vist i figur 2, tre uger af kronisk hypoxi induceret udvikling af pulmonal hypertension hos smågrise, kendetegnet ved en væsentlig reduktion i pulmonal accelerationstid (Doppler) og en stigning i RV hypertrofi (M-mode). Under RHC, invasive målinger af både højre ventrikels systoliske tryk (RVSP) og gennemsnitlig PA tryk bekræftede tilstedeværelsen af pulmonal hypertension hos kroniske hypoxiske smågrise over for kontrol smågrise (værdier T0) (figur 3). Diastoliske tryk i højre ventrikel var på -3 ± 1 mmHg i kontrolgruppen og -2 ± 1 i PAH-gruppen og den atriale presset var -4 ± 2 mmHg i each gruppe. Den systemiske presset var 106 ± 13 vs 95 ± 18 mmHg i kontrolgruppen vs PAH-gruppen. Pulmonal hypertension blev også bekræftet ved kvantificering af vaskulær remodellering på histologiske skiver. For at vurdere den sandsynlige terapeutiske virkning af pulserende flow på pulmonal hypertension, blev en pulserende kateter anvendes til at generere en kunstig pulserende pulmonal flow for 10 min. Som vist i figur 3 en stigning i pulserende flow for 10 min inducerede en signifikant reduktion i både RVSP og betyder PA tryk (T1-værdier) i forhold til baseline (T0-værdier). Da minutvolumen ikke blev ændret, pulsatility reducerede vaskulær lungepulsåren resistens ved 26 ± 3% i kontrolgruppen og med 41 ± 4% i PAH-gruppen. For at sikre, at faldet i PA pres blev opretholdt over tid, dyr, hvor det rigtige kateter ikke genererer yderligere pulserende flow opholdt sig i sted for en yderligere 30 min. Som vist (T2-værdier), både RVSPog gennemsnitlig PA pres fortsatte med at falde i forhold til baseline (T0 værdier). Det skal bemærkes, at systemiske vaskulære parametre ikke var påvirket af genereringen af ​​pulsatile flow i lungepulsåren og at hverken systemisk tryk eller minutvolumen ændret sig væsentligt.

Udåndet NO blev målt til 6 kronisk hypoxiske smågrise (T0) og 40 min efter frembringelsen af ​​den kunstige pulsatile flow (T2). Denne foreløbige resultat, der skal bekræftes - viste en signifikant (p <0,001) forøgelse af udåndet NO fra 2 ± 1 ppm til 22 ± 8 ppm.

Endelig pulserende flow viste ingen signifikante virkninger på cirkulerende ET-1 og 5-HT-niveauer, hvilket tyder på, at faldet i PA presset skyldes primært en stigning i NO generation.

Figur 1
Figur 1: Diagram af protokollen. (A) Diagram over hypoxisk boks med det nødvendige udstyr. (B) Tidslinje af forsøget. Ekkokardiografier blev udført hver uge i 3 uger før, under og efter hypoxi. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 2
Figur 2: ekkokardiografi Resultater Typisk analyse målt ikke-invasivt.. (A) I løbet af de tre uger (W1, W2, W3) af kronisk hypoxi eksponering (0,4 atmosfærer), blev ændringer i hjertefrekvensen observeret som højre ventrikel hypertrofi progressivt øges (B). Desuden lungepulsåren acceleration tid (Paat) målinger (C) viste, at Paat faldt betydeligt i PAH piglETS som PAH skred frem, hvorimod ingen ændringer sket i kontrolgruppen. En ANOVA statistisk analyse tilpasset det lille antal berørte blev udført dyr (* p <0,05, ** p <0,005; *** p <0,001). Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 3
Figur 3:. Pulmonær Tryk blev Reversed Efter pulsatile Kateter eksponering (A) Smågrise blev udsat for pulserende kateterisation i 10 min. Betyde lungearterietryk blev (PAPcm H2O) evalueret før (T0), umiddelbart efter (T1), og 30 minutter efter pulsering (T2). Hver gang blev trykket målt over 10 stabile hjertecyklusser for at opnå en repræsentativ værdi for resultaterne. (B) Vaskulære REMOD Eling blev kvantificeret, og blev øget i PAH smågrise sammenlignet med kontrol smågrise. En ANOVA statistisk analyse tilpasset den lille antal berørte udførtes dyr (* p <0,05; ** p <0,005; *** p <0,001).

Figur 4
Figur 4: Pulserende Katetre ændrede ikke Hæmodynamiske parametre Den systemiske systoliske tryk (A) og minutvolumen (B) blev evalueret i PAH og kontrol smågrise før, under og efter pulsatile protokollen.. Ingen signifikant forskel blev observeret mellem grupperne og de forskellige tidspunkter. (C) Systolisk pulmonale tryk blev målt (mmHg) ved højre kateterisering ved T0, T1 og T2. En ANOVA statistisk analyse tilpasset den lille antal berørte udførtes dyr (* p <0,05; ** p <0,005; *** p <0,001).ww.jove.com/files/ftp_upload/52571/52571fig4large.jpg "target =" _ blank "> Klik her for at se en større version af dette tal.

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

For første gang, er det blevet vist, at ændringer i pulmonal pulserende flow kausalt er relateret til udviklingen af ​​PAH sekundært til kronisk hypoksisk eksponering. Denne translationel tilgang giver dokumentation for, at fremkalde en kunstig stigning i pulmonal pulserende flow ved hjælp af et specielt designet kateter forbedrer pulmonal hypertension, formentlig ved at øge NO generation.

Disse fund er ikke kun originale, de er også af stor terapeutisk interesse, hvilket viser, at endogen NO-produktion kan stimuleres mekanisk og sikkert inden lungekredsløbet uden at påvirke systemiske funktioner. Undersøgelsen design er i overensstemmelse med de nyeste prækliniske forskning henstillinger i pulmonal hypertension, som for nylig har anbefalet tests på store dyr, inden der vedtages nye metoder i klinikker. Den translationelle potentiale af disse fund er meget høj.

Men den patofysiologiskemekanisme af PAH ikke er unik. Klassificering af PAH skelner mellem fem forskellige grupper. Gruppe tre repræsenterer medial hypertrofi sekundært til kronisk hypoxi. Selv om det kan indgå i denne gruppe, er modellen ikke perfekt repræsenterer menneskelig PAH. Menneskelig PAH sekundært til kronisk hypoxi er primært knyttet til kronisk bronkitis, hvor læsioner i bronkierne og pulmonal parenkym fremkalde perifere pulmonal-til-systemiske shunts. Disse shunts inducerer hypoxæmi via en mekanisme forskellig fra den, der anvendes i modellen. Her er modellen tættere på livet i stor højde end lungesygdom. Men de kardiale hæmodynamik i modellen er tæt på dem, i mennesker: samme puls, samme slagvolumen og samme pulmonal tryk.

En tidligere undersøgelse af Nour et al. Demonstrerede koronar 17 og pulmonale cirkulation 10 vasodilation sekundært til pulsering. Deres model af PAH var en aortopulmonary shunt. Aortopulmonary sjagter øge blodgennemstrømningen i lungepulsåren. Det er vores opfattelse, at placere en ballon i lungepulsåren skaber en hindring for retten ventrikelejektion der kunne forstyrre faldet i pulmonal pres observeret i deres eksperiment. Det er grunden til, at en model af PAH blev valgt, som ikke påvirker minutvolumen. Stedet hjertets blodgennemstrømning forbliver konstant i hele eksperiment.

Desuden deres forsøgsbetingelser er helt anderledes, da brystet af dyret åbnes kirurgisk under påføring af pulsatility, som ændrer den normale ventilation og pulmonale cirkulation. Det er derfor vanskeligt at sammenligne de to eksperimenter.

Mekanismen via hvilken pulsatility nedsætter PAH er ikke påvist. Den undersøgelse, som Nour viste en stigning i e-NOS, mens vi viste en stigning i udåndet NO. Disse to konklusioner er stærkt tyder på en rolle plaYED af NO i mekanismen PAH reduktion. Men andre mediatorer kan være involveret 18. Det ville være nyttigt at foretage yderligere undersøgelser for at undersøge de involverede i pulsering-induceret vasodilatation biomarkører.

INGEN levering er blevet rapporteret som værende gavnlig for PAH patienter 19-21. NO har dog en meget kort halveringstid og dets anvendelse til behandling af patienter indebærer derfor en kompliceret procedure. Desuden skal mere klart demonstreret frigivelse af NO sekundært til pulserende flow. Stigningen i eNOS og den systemiske vasodilatation observeret i undersøgelsen foretaget af Nour, men ikke i undersøgelsen tyder på, at det er nødvendigt at foretage yderligere undersøgelser undersøger NO frigivelse induceret af pulsatility og dens rolle i vasodilatation. Dette er en anden grund til, at NO-terapi endnu ikke anvendes i klinisk praksis.

Højre hjerte kateterisering er en standard procedure, der anvendes til at vurdere sværhedsgraden af ​​tilstanden og overvåge patient behandling 16,18. Det ville være helt muligt at anvende pulserende katetre i stedet for regelmæssige katetre. Dette vil ikke kræve yderligere procedurer og kan bruges til at vurdere sværhedsgraden af ​​PAH samt til behandling af patienter og forbedre deres tilstand. En anden fordel ved denne teknik er, at det har få, om nogen, toksiske virkninger. Da disse enheder inducerer NO generation via en fysiologisk proces, enhver negativ interaktion med andre behandlinger er usandsynlig. Derfor kunne pulserende katetre hurtigt og sikkert anvendes i patienter, der kræver løbende behandling.

Selvom roman, resultaterne af denne undersøgelse bekræfter tidligere observationer foretaget i venstre hjertesvigt patienter, som udviklede sekundær pulmonal hypertension. Faktisk patienter med pulmonal hypertension forbundet med kronisk hjerteinsufficiens har en betydelig risiko for sygelighed og død efter hjertetransplantationer. Torre-Amione et al. 22 observerede thpå patienter, der fik en pulserende venstre ventrikel hjælpe enhed havde et signifikant fald i pulmonal pres, så de kan kvalificere sig til hjertetransplantationer. Selvom det ikke er undersøgt i undersøgelsen, kunne NO-frigivelse sandsynligvis forklare forbedringen i pulmonal tryk, som i denne undersøgelse. Denne undersøgelse ikke blot bekræfter tidligere resultater, men foreslår, at der også bør undersøges brugen af ​​pulserende katetre i venstre hjertesvigt patienter, som udvikler sekundær pulmonal hypertension af høj klinisk betydning.

Trods meget lovende, denne undersøgelse har flere begrænsninger. For det første er effekten af ​​denne anordning kun blevet testet med en model af pulmonal hypertension. I øjeblikket er der meget få store dyr pulmonal hypertension modeller 23. Det er vigtigt at udvikle nye modeller. I lyset af resultaterne af Torre-Amione et al. 22 vedrørende sekundær pulmonal hypertension, en pulmonal hypertension model associated med venstre hjertesvigt ville være af stor terapeutisk interesse. Effekten af ​​pulserende katetre på NO frigivelse blev estimeret ved at måle udåndet NO og ikke direkte via NO cirkulerer i PA. Ozkan et al. 24 har vist, at udåndet NO er en god indikator for mængden af NO i PA cirkulation. Faktisk i deres undersøgelse, viste de, at udåndet NO faldt i PAH patienter vs. kontroller, og at stimulere NO generation i PA hjælp epoprostenol blev afspejlet i den udåndede NO. Det betyder, at udåndet NO måling er en gyldig metode til at estimere NO niveauer cirkulerer i PA. Denne undersøgelse målte også PA tryk over 30 minutter, men de langsigtede virkninger (uger, måneder og år) er ikke undersøgt. Deling af denne teknik vil tillade andre hold til at teste forskellige protokoller (dvs. kombinationer med andre behandlinger), analysere fordele og måske opdage bivirkninger. Frem for alt er det håbet, at denne undersøgelse kan føre tilhurtig og sikker brug af enheden i PAH patienter menneskelige.

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).
Stigende lungepulsåren Pulsatile Flow Forbedrer Hypoksisk pulmonal hypertension i Smågrise
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