Waiting
Login processing...

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

Medicine

Toenemende longslagader Pulsatiele Flow Verbetert Hypoxische Pulmonale Hypertensie in Biggen

doi: 10.3791/52571 Published: May 11, 2015

Abstract

Pulmonale arteriële hypertensie (PAH) is een ziekte die distale longslagaders (PA). Deze slagaders zijn vervormd, wat leidt tot rechter ventrikel falen. Huidige behandelingen zijn beperkt. Fysiologisch pulsatiele bloedstroom is schadelijk voor de vasculatuur. In reactie op aanhoudende pulserende spanning, vaten stikstofmonoxide (NO) om vaatverwijding zelfbeschermings- induceren vrijgeven. Op basis van deze waarneming, deze studie een protocol ontwikkeld om te beoordelen of een kunstmatige pulmonaire pulsatiele bloedstroom een ​​NO-afhankelijke afname in pulmonale arteriële druk kon veroorzaken. Eén groep biggen werd blootgesteld aan chronische hypoxia gedurende 3 weken en vergeleken met een controlegroep van biggen. Eenmaal per week, de biggen onderging echocardiografie aan PAH ernst te beoordelen. Aan het einde van de blootstelling hypoxie werden de biggen onderworpen aan een pulsvormige protocol met een pulserende katheter. Nadat verdoofd en voorbereid voor operatie, de halsader van de biggen werd geïsoleerd en catheter werd ingebracht door het rechter atrium, het rechter ventrikel en de pulmonale arterie, onder radioscopische controle. Pulmonale arteriële druk (PAP) werd gemeten vóór (T0) direct na (T1) en na 30 min (T2) de pulserende protocol. Aangetoond werd dat dit pulsvormige protocol is een veilige en efficiënte werkwijze voor het induceren van een significante verlaging van de gemiddelde PAP via een NO-afhankelijk mechanisme. Deze gegevens openen nieuwe mogelijkheden voor de klinische behandeling van PAH.

Introduction

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

Pulmonale arteriële hypertensie is een levensbedreigende ziekte die de longvaten. Men is het er in het veld dat een onbalans tussen een toename vasoconstrictoren (endotheline, serotonine) en een afname van vasodilatoren (NO, prostacycline) draagt ​​bij tot de ontwikkeling van PAH. Na verloop van tijd, dit pro-constrictieve fenotype zich tot een complex pro-proliferatieve en anti-apoptotische fenotype dragen aan de ontwikkeling van vasculaire laesies 1.

Langdurige blootstelling aan vasoconstrictors leidt tot een aanzienlijke en blijvende toename van [Ca 2,] i in longslagader gladde spiercellen, waardoor de activatie van verschillende calcium-gereguleerde transcriptiefactoren zoals NFAT 2-4, bevorderen PASMC proliferatie en weerstand tegen een apoptose fenotype 5. Dit fenotype leidt tot pulmonale vasculaire lesies, die bijdragen tot een toename van zowel PA-druk en pulmonaire resistance, wat uiteindelijk leidt tot fatale rechter hartfalen 6.

Er is momenteel geen behandeling beschikbaar die PAH omkeert hoewel er een aantal die de levenskwaliteit 7 patiënten te verbeteren. Onder deze behandelingen is de doeltreffendheid van geïnhaleerde NO behandeling gedemonstreerd maar vanwege de korte halfwaardetijd moeilijk om te gebruiken in klinische praktijk. Daarom zijn stabieler en duurzaam behandelingen zijn voorkeur, zoals prostacycline analogen of endotheline receptor blokkers 7. Om betere behandelingen te ontwikkelen, moeten verbeterd en kennis van de pathofysiologie van PAH verlengen.

Pulsatiliteit is een bekende activerende stimulus schuifspanning geïnduceerde vasodilatatie, beschermen de niet-elastische slagader distaal tegen agressieve debiet verwondingen 8,9. In een model van PAH secundair aan aortopulmonary chirurgische rangeren, Nour et al. Aangetoond intrapulmonale shear str-ess gemedieerde endotheelfunctie enhancement 10. Verschillende studies hebben aangetoond dat NO, prostacycline en ET-1-expressie nauw gereguleerd door veranderingen in pulserende stroom. Inderdaad, een gematigde toename pulsatiele stroming verhoogt eNOS activiteit en prostacycline niveaus, die beide worden verminderd PAH. Pulserende stroom modulatie wordt waarschijnlijk betrokken bij de etiologie van PAH en kunstmatig verhogen het is een aantrekkelijke en nieuwe manier van het verhogen van NO en prostacycline productie in de pulmonale circulatie.

Het onderhavige onderzoek beoogt evaluatie van de effecten van 10 min gepulseerde stromen door de nieuw ontwikkelde gepulseerde katheter hemodynamische metingen pulmonaire hypertensie (PH) model bij biggen bij wie hypoxia werd geinduceerd. Het wordt geopperd dat een verhoging longslagader pulsatiliteit induceert vasorelaxatie van de longslagaders, waardoor afneemt pulmonale arteriële druk.

Rechts hart katheterization (RHC) is een kritische klinische interventie voor de diagnose en follow-up van de PAH patiënten. Het is inderdaad de meest betrouwbare manier diagnose PAH en kunnen artsen vaatreactiviteit 11,12 en ziekteprogressie beoordelen. In feite ondergaat elke PAK patiënt RHC meerdere malen. Deze studie bij grote dieren beoogt de werkzaamheid en veiligheid van pulserende katheters beoordeling en behandeling PAH tijdens een normale RHC procedure tonen. Omdat pulsatiele katheters zijn reeds beschikbaar en RHC wordt routinematig uitgevoerd bij PAH patiënten deze studie alle vereiste kunnen klinische proeven snelle reactie informatie.

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

LET OP: Deze studie werd goedgekeurd door het aantal ethische commissie CEEA34.PB.103.12.

1. Gebruik van biggen als diermodel

  1. Voer de twee groepen (n = 6 in elke groep), voldoen wat betreft geslacht, leeftijd (15 ± 3 maanden) en gewicht (30 ± 10 kg) (controlegroep en chronische hypoxia (CH) group). Huis van de CH-groep voor 3 weken in een hypobare kamer (0,4 atm), en het huis van de controlegroep in de reguliere normobare (1 atm) omstandigheden.
  2. Gebruik een hypobare kamer uit een plexiglas doos met een 2 vierkante meter footprint en een hoogte van 1,6 meter, zie figuur 1.
  3. Continu monitoren en handhaven van een temperatuur van 18 ° C en een druk van 0,4 atm. Zorg voor voldoende ventilatie door een vacuümpomp, zodat een lucht vernieuwing tarief van 8 m 3 per uur.
  4. Plaats twee dieren in de kamer van de juiste nest. Elke 48 uur, terug de druk in het vak aan normobare voorwaarden voor de helfteen uur om de doos te reinigen, in aanwezigheid van de twee dieren, met de doos bewaarde closedto te voorkomen ontsnappen. Deze werkwijze voor het induceren pulmonale hypertensie schaal 13 bevestigd.
  5. Verlamming van de dieren
    1. Verdoven van biggen met een intraveneuze injectie van natriumthiopental (10 mg / kg) en anesthesie te handhaven door continue inademing van isofluraan (1,5 tot 3,5%). Breng twee druppels Carbopol gel in de ogen van de biggen corneale uitdroging te voorkomen.
    2. Plaats de dieren in de linker laterale decubitus positie met hun voorpoten gebonden in een gebogen positie aan de borst bloot te leggen. Reinig de huid met water en zeep en vervolgens scheren met een elektrisch scheerapparaat aan een haar, dat zou kunnen belemmeren de penetratie van de echo door de borst te verwijderen.
  6. Echocardiogram
  7. Bewaken van de ontwikkeling van PAH lengterichting en niet-invasief door echocardiografie. Voer een echo wekelijks met een 3 MHz transducer. Record een elektrocardiogram door het plaatsen van 3 elektroden op de rechter en linker poten en aan de rechterzijde van de borstkas.
  8. Neem tweedimensionale en M-modus beeldgegevens zijn drie verschillende incidenties (longitudinaal, nevenas en apicale) met een Doppler-probe. Houd de sonde in de rechterhand en plaats tussen de vierde en vijfde linker intercostale ruimtes. Verplaats de sensor langzaam op en neer, draaien rechts en links tot een goede beeldresolutie wordt verkregen voor de verschillende cardiale structuren (de septum). Het akoestische venster wijkt enigszins af van het ene dier op het andere afhankelijk van de positie van het hart in de borst.
  9. Registreer het ECG tegelijkertijd voor elk van deze incidenten en minstens 10 hartcycli om off-line analyse mogelijk. End diastole wordt gedefinieerd als het punt in de hartcyclus samenvalt met het begin van de Q-golf op de ECG. End systole samenvalt met het begin van de T-golf.
  10. Meet mitralisklep en tricuspidalisklep bloedstroom door eenPical uitzicht Doppler-echografie. Plaats de Doppler-probe aan het uiteinde van het manubrium sterni; het bemonsteringsgebied was net boven de klep om de bloedstroom die de klep op te nemen.
  11. Noteer de bloedsnelheid gedurende de hartcyclus van Doppler flowmetrie de snelheid-tijdsintegraal van de bloedstroom door de mitralisklep en de tricuspidalisklep en de aorta en pulmonaire kleppen verkrijgen. Met de Video Graphics Array van de echografische beelden te bewaren bij een beeldsnelheid van 25 per seconde om vaste beelden of reeks afbeeldingen die de echograaf krijgen.
  12. Meet de afmetingen en het oppervlak van het hart holten door meetinstrumenten en de contouren van de door de software geïntegreerd in de echografische overeenkomstig de internationale aanbevelingen 14 voorgesteld oppervlakken.
  13. Meet de vrije wanddikte van het rechterventrikel tijdens diastole en systole van TM (time-motion) opnemen nevenas incidentie 14.
  14. Meaof de longslagader basismiddellijn aan het uiteinde van de pulmonaire kleppen van de nevenas view 14.
  15. Meet het septum en de achterwand van de linker ventrikel gedurende diastole in TM beweging op de langsaanzicht aan het begin van de Q golven op het ECG en systole aan het uiteinde van de T-golf op het ECG 14.
  16. Meet de linker ventriculaire eind-diastolische diameter (LVEDD) en linker ventriculaire eind-systolische diameter (LVESD). Bereken fractionele verkorting (FS) volgens de formule FS (%) = (LVEDD-LVESD) / LVEDD. Meet de diameter van de aorta en het oppervlak van de rechter en linker atrium.
  17. Van de snelheid-tijd integraal van de mitralisklep en tricuspidalisklep bloed stroomt, meet de volgende: maximale amplitude van de E en A golf, vertraging half-time van de E golf, flow duur, snelheid-time index 14.
  18. Van Doppler metingen van de longslagader, meet de volgende: maximum snelheid, hemelvaart half-time,stromen duur en zijn integrale 14.
  19. Beoordeel de linker ventrikel volume met behulp van de methode Simpson 15.
  20. Sla de gegevens voor elk biggetje in een gegevensbestand voor latere statistische analyse van de gehele groep.

2. Recht hartkatheterisatie

  1. Toebereiding van dieren
    1. Voordat pulserende katheter wordt varken in een hypobare kamer geplaatst gedurende 3 weken om pulmonale hypertensie veroorzaken.
    2. Fast de dieren gedurende 24 uur voor de operatie (24 uur voor vast voedsel, 8 tot 12 uur voor water).
    3. 24 uur voorafgaand aan RHC, een goed opgeleide vet uitvoeren van een pre-anesthesie klinisch onderzoek voor de slijmvliezen color, capillaire hervultijd, globaal long- en hartfuncties behulp van een stethoscoop en de lichaamstemperatuur met een rectale thermometer beoordelen.
    4. Dien injecties van Midazolam (intramusculair, 0,5 mg / kg) en morfine hydrochloride (intramusculair, 0,1 mg / kg) 15-30 minuten vóór de inductie of anesthesie. Tweede injectie van morfine hydrochloride (0,05 tot 0,5 mg / kg, intramusculair) tijdens de inductie elke 4-6 uur.
    5. Dien natriumthiopental (10 mg / kg, intraveneus) via een eerste bolus injectie van 5 mg / kg vervolgens door gedeeltelijke injectie totdat het effectief was. Volg deze door zak en masker ventilatie tot endotracheale intubatie.
    6. Knorretje intubatie
      1. Smeer de buis met pramocaïne gel. Steek een metalen pen in de buis om het te verstijven en de intubatie te vergemakkelijken.
      2. Raak het ooglid tot diepe narcose te verzekeren. Voer intubatie door directe visualisatie van het strottenhoofd, met behulp van een laryngoscoop aan de tong te verhogen en de stembanden te voorkomen letsel. Blaas de buis ballon-oprispingen gerelateerde problemen te voorkomen.
    7. Controle van de ademhaling bij 10-12 ademhalingen per minuut; huidige volume van 7-10 ml / kg, insufflatie druk van 25 tot 30 cm H 2 O en een inspiratiefase van 2 seconden met een positieve end-expiratoire druk van 5 cm H 2 O.
    8. Verdoven het dier met isofluraan bij 100% zuurstof (inductie 3-5% met zuurstofstroom van 2-3 l / min, handhaving van 1,5-2,5% zuurstof stroom bij 1 l / min). Breng carbopolgel aan het hoornvlies zoals in stap 1.5.1.
    9. Plaats een gehepariniseerde katheter in de caudale auriculaire ader (5 ml 0,9% zoutoplossing verrijkt met 5000 IU / ml heparine) via subcutane infusie met groene canule op zijn plaats gefixeerd met een hechting steek.
    10. Bezielen lactaat Ringer-oplossing (10-20 ml / kg / uur).
    11. Leg het dier op een iets gekantelde onderzoekstafel. Houd het hoofd geneigd iets naar beneden om speekselproductie te bevorderen.
  2. Controle
    1. Elke 5 min, controleren en registreren de volgende waarden op het individu anesthesie case report: slijmvliezen kleur en capillaire refill tijd, mandibular spierspanning en oogbol positie, miosis / mydriasis, ooglidreflex.
    2. Het hart en de Respira continu toezichttory tarief, pulsoximetrie, lichaamstemperatuur en elektrocardiogrammen. Plaats een slagaderlijke inbrenger in de femorale slagader. Plaats een groot kaliber 10 cm lang katheter, in de femorale slagader en het toezicht op de systemische bloeddruk.
  3. Het opzetten van de pulserende katheter
    Opmerking: Dit medisch apparaat omvat twee catheters zich naast elkaar en aan elkaar gelast. Het distale deel van de eerste is verbonden met een standaard ballon met een diameter van 20 mm en een maximale volumecapaciteit van 5 ml. De tweede katheter maakt het inbrengen van een draad te positioneren in de longslagader te vergemakkelijken. De inrichting is 750 mm lang met een inwendige overdruk van 0,035 en een uitwendige diameter van 12 Fr.
    1. Voor de experimenten, uitgevoerd pulsatie met een Harvard 683 dieren ventilator, die een actieve vacuüm op de ballon zijn tijdens leeglopen en positieve druk tijdens het opblazen, met een volume van 2,5 ml per puls. Gebruik helium als drijfgas voor de baloon pompen om gasembolie voorkomen.
    2. Noteer het oppervlak electrocardiografische traces continu aan een hartritmestoornissen documenteren tijdens het protocol. In de linker dijbeenslagader, sluit u een sensor apparaat naar een 20 gauge katheter, verbonden aan een hemodynamische monitoring systeem.
  4. Rechts hartkatheterisatie
    1. Was en scheer de hals van het dier. Reinig de huid met een cutane antiseptische oplossing (Betadine scrub) met een gaas kompres. Om de operatieplaats afbakenen plaatst steriele doeken rond het rechter jugulaire tussen de rechterschouder en het manubrium sterni.
    2. Wordt 4 cm longitudinale incisie met een steriele schaar halverwege tussen de rechterschouder en manubrium sterni.
    3. Verwijderen van de huid en spieren lagen voorzichtig met een pincet. Dan verwijder voorzichtig het bindweefsel rond de ader over een lengte van ongeveer 5 cm. Klem de distale zijde om te voorkomen bloeden. Plaats een bindmiddel draad rond de proximal kant kunnen de ader opening na hemi-bediendeel.
    4. Met behulp van een specifieke kleine zeer scherpe beitel, snijd de ader in de helft dwars. Zorg ervoor dat de randen van de incisie zijn netjes. Met dunne schuim verhogen ene rand van de incisie en duw de katheter in de proximale zijde van de ader. Controle bloeden met bindmiddel draad.
    5. Introduceren van de katheter in de halsslagader en achtereenvolgens duwen door de superior vena cava, rechter atrium, rechter ventrikel en tenslotte de longslagader.
    6. Noteer de druk op 10 stabiele hartcycli op elke cardiale holte en de longslagader (T0). Meet cardiale bloed vloeien drie keer op 1 min intervallen.
    7. Plaats de ballonkatheter in de longslagader onder radioscopische controle. Blazen en te laten leeglopen van de ballon (pulsatie) met 1 cm 3 helium. Doorgaan pulsatie gedurende 10 min. Druk record over 10 stabiele cardiale cycli, in elke cardiale holte en de pulmonale artery en meet de cardiale bloedstroom na 10 min (T1).
    8. Meet de cardiale bloedstroom weer 30 min na pulsatility protocol (T2).

3. GEEN Meting

  1. Sluit een Douglas zak om de uitgeademde ademgas uitlaatpijp tot deze volledig is gevuld. Plaats deze over de in-buis van een NO ademanalysator.
  2. Langzaam en voortdurend dwingen de uitgeademde lucht in de analysator door samendrukken van de elastische Douglas zak. Meet de zak uitstroom door de stromingsmeter volgens de analysator om een ​​constante stroming te handhaven.

4. Histologie Metingen

  1. Onder narcose, injecteren 30 ml Dolethal (injecteerbare oplossing voor euthanasie) in de pulserende katheter geplaatst in het hart.
  2. Onmiddellijk na euthanasie, open de kist door zagen de manubrium lengterichting, iets bewegen het hart en houdt de rechter long. Vervolgens met behulp van het ontleden van een schaar, knip twee 2 of 3 cm 3 monsters van de middle kwab van de long.
  3. Snap bevriezen één monster in vloeibare stikstof en bewaard bij -80 ° C. Bevestig het tweede monster in 3,7% paraformaldehyde gedurende 24 uur en vervolgens insluiten in paraffine voor verdere histologische analyse.
  4. Voer histologie metingen zoals eerder beschreven 16. Meet de wanddikte PA als volgt: 2 metingen / slagader in 10 slagaders / big en met 6 biggen / group.
  5. Voer statistische analyse. Waarden werden uitgedrukt als voudige verandering ± SEM.
    1. Om twee te vergelijken, gebruikt u een ongepaarde Student's t-test. Om meer dan twee middelen te vergelijken, gebruik dan een one-way ANOVA gevolgd door een Dunn's testen. Een p <0,05 werd statistisch significant geacht (*).

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

Toenemende longslagader Pulsatiele Flow Verbetert Induced Chronische Hypoxische Pulmonale Hypertensie in Biggen

Voordat blootstellen dieren een toename pulsatiele stroming, echografie niet-invasief gebruikt om te controleren dat de biggen pulmonale hypertensie had ontwikkeld. Zoals getoond in figuur 2, drie weken na chronische hypoxia geïnduceerde ontwikkeling van pulmonale hypertensie bij biggen, gekenmerkt door een aanzienlijke vermindering van de longslagader versnellingstijd (Doppler) en een toename in RV hypertrofie (M-modus). Tijdens RHC, invasieve metingen van zowel rechter ventriculaire systolische druk (RVSP) en gemiddelde PA-druk bevestigde de aanwezigheid van pulmonale hypertensie bij chronische hypoxische biggen vs. control biggen (waarden T0) (figuur 3). Diastolische druk in het rechterventrikel was -3 ± 1 mmHg in de controlegroep en -2 ± 1 in de PAH-groep en de atriale druk bedroeg -4 ± 2 mmHg each-groep. De systemische druk was 106 ± 13 versus 95 ± 18 mmHg in de controlegroep versus de PAK-groep. Pulmonale hypertensie werd ook bevestigd door kwantificatie van vasculaire hermodellering op histologische plakjes. Om het vermoedelijke therapeutische effect van pulserende stroming op pulmonaire hypertensie beoordelen werd een gepulseerde katheter gebruikt om een ​​kunstmatig pulsatiele bloedstroom in de longen gedurende 10 min genereren. Zoals getoond in figuur 3 een verhoging van de pulserende stroom gedurende 10 minuten induceerde een significante verlaging van zowel RVSP en gemiddelde PA-druk (T1 waarden) vergeleken met de uitgangswaarde (T0-waarden). Aangezien het hartminuutvolume blijft onveranderd, pulsatiliteit verminderde vasculaire longslagader verzet van 26 ± 3% in de controlegroep en bij 41 ± 4% in de PAH-groep. Om de afname van de PA-druk werd over de tijd, dieren waarbij de juiste catheter gaf geen verdere pulsatiele stroming plaats bleef gedurende nog eens 30 min. Zoals getoond (T2 waarden), beide RVSPen gemiddelde PA druk blijven dalen ten opzichte van de basislijn (T0 waarden). Opgemerkt zij dat de systemische vasculaire parameters niet werden beïnvloed door het genereren van pulserende stroming in de longslagader en dat noch druk noch systemische hartdebiet significant veranderd.

Uitgeademd NO werd gemeten bij 6 chronisch hypoxische biggen (T0) en 40 minuten na de vorming van de kunstmatige pulserende stroming (T2). Deze voorlopige resultaten, die moet worden bevestigd - een significante (p <0,001) verhoging van uitgeademde NO van 2 ± 1 ppm tot 22 ± 8 ppm.

Tenslotte, de pulserende stroom geen significante effecten op circulerende ET-1 en 5-HT niveaus, wat suggereert dat de daling van PA-druk vooral veroorzaakt door een toename van de NO productie.

Figuur 1
Figuur 1: Diagram van het protocol. (A) Schematische weergave van de hypoxische doos met de benodigde apparatuur. (B) Tijdlijn van het experiment. Echocardiogrammen werden uitgevoerd per week gedurende 3 weken vóór, tijdens en na de hypoxie. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 2
Figuur 2: echocardiografie resultaten Typische analyse gemeten non-invasief.. (A) In de 3 weken (W1, W2, W3) chronische hypoxia blootstelling (0,4 atmosfeer), veranderingen in de hartslag werd waargenomen als rechterventrikelhypertrofie geleidelijk verhoogd (B). Daarnaast longslagader acceleratietijd (Paat) metingen (C) toonde aan dat Paat aanzienlijk gedaald in PAH piglets zoals PAH vorderde, terwijl geen veranderingen opgetreden in de controlegroep. Een ANOVA statistische analyse aangepast aan het kleine aantal betrokken werd uitgevoerd dieren (* p <0,05; ** p <0,005; *** p <0,001). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 3
Figuur 3:. Pulmonale druk werd ongedaan zijn Catheter gepulseerde blootstelling (A) biggen werden blootgesteld aan gepulseerde catheterisatie gedurende 10 min. De gemiddelde pulmonale arteriële druk (PAPcm H 2 O) beoordeeld vóór (T0) direct na (T1) en 30 min na de pulsatie (T2). Telkens werd de druk gemeten gedurende 10 stabiel hartcycli teneinde een representatieve waarde voor de resultaten. (B) Vascular REMOD eling werd gekwantificeerd en is verhoogd in PAH biggen vergeleken met controle biggen. Een ANOVA statistische analyse ingericht voor het kleine aantal betrokken werd uitgevoerd dieren (* p <0,05; ** p <0,005; *** p <0,001).

Figuur 4
Figuur 4: Gepulseerde Katheters niet wijzigen hemodynamische parameters De systemische systolische druk (A) en de cardiale output (B) werden geëvalueerd voor PAH en controle biggen, tijdens en na de pulserende protocol.. Geen significant verschil werd waargenomen tussen de groepen en de verschillende tijden. (C) systolische pulmonale drukken werden gemeten (mmHg) van rechtswege catheterization op T0, T1 en T2. Een ANOVA statistische analyse ingericht voor het kleine aantal betrokken werd uitgevoerd dieren (* p <0,05; ** p <0,005; *** p <0,001).ww.jove.com/files/ftp_upload/52571/52571fig4large.jpg "target =" _ blank "> Klik hier om een ​​grotere versie van deze figuur te bekijken.

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

Voor het eerst werd aangetoond dat veranderingen in de pulmonale pulsatiele stroming causaal verband met de ontwikkeling van PAH secundair aan chronische hypoxische blootstelling. Deze translationele benadering levert het bewijs dat het induceren van een kunstmatige verhoging van pulmonaire pulsatiele stroming met een speciaal ontworpen katheter verbetert pulmonale hypertensie, vermoedelijk door verhogen van NO productie.

Deze bevindingen zijn niet alleen origineel, ze zijn ook van groot therapeutisch belang, waaruit blijkt dat de endogene NO productie mechanisch en veilig kan worden gestimuleerd binnen de pulmonale circulatie zonder dat systemische functies. De studie ontwerp voldoet aan de nieuwste preklinisch onderzoek aanbevelingen in pulmonale hypertensie, die onlangs hebben aanbevolen proeven op grote dieren voordat er nieuwe methoden in klinieken worden aangenomen. De translationele potentieel van deze bevindingen is zeer hoog.

Echter de pathofysiologischemechanisme van PAH is niet uniek. Indeling van PAH onderscheid tussen vijf verschillende groepen. Groep drie is representatief voor mediale hypertrofie secundair aan chronische hypoxie. Hoewel het kan worden opgenomen in deze groep, kan het model niet perfect vertegenwoordigen menselijk PAH. Human PAH secundair aan chronische hypoxia is voornamelijk gekoppeld aan chronische bronchitis, waarin letsels van de bronchiën en pulmonaire parenchym induceren perifere pulmonale-naar-systemische shunts. Deze shunts induceren hypoxemie via een mechanisme verschillend van die van het model. Hier is het model dichter bij leven op grote hoogte dan longziekte. De cardiale hemodynamica van het model echter dicht bij die van de mens: dezelfde hartslag, dezelfde hartminuutvolume en dezelfde pulmonaire druk.

Een eerdere studie door Nour et al. Aangetoond coronaire 17 en pulmonale circulatie 10 vaatverwijding secundair aan pulsatie. Hun model van PAH was een aortopulmonary shunt. Aortopulmonary sjaagt verhoging van de bloedtoevoer in de longslagader. Het is onze mening dat het plaatsen van een ballon in de longslagader creëert een obstakel voor rechter ventrikel ejectie die kunnen interfereren met de daling van de pulmonale druk waargenomen in hun experiment. Het is om die reden dat een model van PAH werd gekozen, dat geen invloed heeft op de cardiale output. In plaats cardiale bloedstroom blijft constant gedurende de experiment.

Bovendien is hun experimentele omstandigheden zeer verschillend omdat de borstkas van het dier tijdens het chirurgisch aanbrengen van pulsatiliteit die normale ventilatie en pulmonaire circulatie wijzigt wordt geopend. Het is daarom moeilijk om de twee experimenten vergelijken.

Het mechanisme via welke pulsatility afneemt PAK is niet aangetoond. De studie, uitgevoerd door Nour toonde een stijging van de e-NOS, terwijl we aangetoond een toename van de uitgeademde NO. Deze twee conclusies zijn sterk suggestief voor een rol played van NO in het PAK-reductie mechanisme. Echter andere mediatoren betrokken kunnen zijn 18. Het zou nuttig zijn om verdere studies uit te voeren om de bij-pulsaties geïnduceerde vaatverwijding biomarkers te onderzoeken.

Geen levering is gemeld als zijnde gunstig voor PAH patiënten 19-21. Echter geen een zeer korte halfwaardetijd en zijn toepassing in de behandeling van patiënten omvat derhalve een ingewikkelde procedure. Bovendien is de afgifte van NO secundair aan pulserende stroom moet duidelijker worden aangetoond. De toename van eNOS en de systemische vasodilatatie waargenomen in het onderzoek van Nour maar niet in de studie suggereren dat het nodig is verdere studies naar de NO geïnduceerd door pulseren en zijn rol in vasodilatatie voeren. Dit is een andere reden waarom er geen therapie nog niet wordt gebruikt in de klinische praktijk.

Recht hart catheterisatie is een standaard procedure om de ernst van de aandoening bepalen en bewaken patient behandeling 16,18. Het zou heel goed mogelijk om pulserende katheters in plaats van gewone katheters gebruiken. Dit zou geen extra procedures Ze kunnen dus worden gebruikt om de ernst van PAH evalueren en om patiënten te behandelen en verbeteren van hun conditie. Een ander voordeel van deze techniek is dat het weinig of geen toxische effecten. Aangezien deze inrichtingen induceren NO genereren via een fysiologisch proces, geen nadelige interactie met andere therapieën onwaarschijnlijk. Bijgevolg kunnen pulserende katheters snel en veilig worden gebruikt bij patiënten die lopende behandeling.

Hoewel de roman, de bevindingen van dit onderzoek bevestigen eerdere waarnemingen in de linker hartfalen patiënten die secundaire pulmonale hypertensie ontwikkeld. Zo hebben patiënten met pulmonale hypertensie geassocieerd met chronisch congestief hartfalen een aanzienlijk risico op morbiditeit en sterfte na harttransplantaties. Torre-Amione et al. 22 waargenomen thbij patiënten die een pulsvormige linksventriculaire hulpinrichting ontvingen een significante vermindering van pulmonaire druk, zodat zij komen voor harttransplantaties. Hoewel niet onderzocht in de studie konden de NO waarschijnlijk de verbetering verklaren pulmonaire druk, zoals in deze studie. Deze studie niet alleen bevestigt eerdere bevindingen maar stelt het gebruik van pulserende catheters moet ook worden onderzocht linker hartfalen patiënten met secundaire pulmonaire hypertensie van groot klinisch belang te ontwikkelen.

Ondanks dat veelbelovend Deze studie heeft een aantal beperkingen. Ten eerste is de werkzaamheid van dit toestel is alleen getest met een van pulmonaire hypertensie. Momenteel zijn er zeer weinig grote dierlijke pulmonale hypertensie modellen 23. Het is essentieel om nieuwe modellen te ontwikkelen. In het licht van de bevindingen van Torre-Amione et al. 22 inzake secundaire pulmonale hypertensie, een pulmonale hypertensie model associated met links hartfalen van groot therapeutisch belang zou zijn. Het effect van gepulseerde catheters op NO afgifte werd geschat door meten uitgeademde NO en niet rechtstreeks via de NO die in de PA. Ozkan et al. 24 aangetoond dat uitgeademde NO is een goede indicator voor de hoeveelheid NO in het PA circulatie. Indeed in de studie toonden ze aan dat uitgeademde NO verminderd bij PAH-patiënten versus controles en stimulerende NO productie in de PA gebruikt epoprostenol werd weerspiegeld in de uitgeademde NO. Dit betekent dat er geen meting uitgeademde is een geldige methode van het schatten van NO niveaus circuleren in de PA. Deze studie ook gemeten PA druk over 30 min, maar de effecten op lange termijn (weken, maanden en jaren), zijn niet onderzocht. Het delen van deze techniek zal toestaan ​​dat andere teams om te testen verschillende protocollen (dwz combinaties met andere behandelingen), de voordelen te analyseren en misschien ontdekken bijwerkingen. Bovenal, is het te hopen dat deze studie kan leiden totsnelle en veilige gebruik van het apparaat bij PAH patiënten mens.

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).
Toenemende longslagader Pulsatiele Flow Verbetert Hypoxische Pulmonale Hypertensie in Biggen
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