Waiting
Login processing...

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

Medicine

Økende lungearterien Pulsatile Flow Forbedrer hypoksisk pulmonal hypertensjon i Piglets

doi: 10.3791/52571 Published: May 11, 2015

Abstract

Pulmonal arteriell hypertensjon (PAH) er en sykdom som påvirker distal lungene arteriene (PA). Disse arterier er deformert, noe som fører til svikt i høyre hjertekammer. Nåværende behandlinger er begrenset. Fysiologisk, er pulserende blodstrøm skadelig for blodkar. Som svar på vedvarende pulsatile stress, fartøy frigi nitrogenoksid (NO) for å indusere vasodilatasjon for egenbeskyttelse. Basert på denne observasjonen, denne studien utviklet en protokoll for å vurdere om en kunstig lunge pulsatile blodstrømmen kan indusere en NO-avhengig reduksjon i pulmonalt arterietrykk. En gruppe av grisunger ble utsatt for kronisk hypoksi i 3 uker og sammenlignet med en kontrollgruppe av smågris. En gang i uken, grisungene gikk ekkokardiografi å vurdere PAH alvorlighetsgrad. Ved slutten av hypoksi eksponering ble underkastet en smågris pulsatile protokollen ved hjelp av en pulserende kateter. Etter å ha blitt bedøves og prepareres for kirurgi, halsvenen av piglet ble isolert og CA-theter ble innført gjennom høyre forkammer, høyre ventrikkel og lungearterien under radioscopic kontroll. Pulmonalt arterietrykk (PAP) ble målt før (T0), umiddelbart etter (T1) og 30 minutter etter (T2) pulsprotokollen. Det ble demonstrert at denne pulsprotokollen er en sikker og effektiv metode for å indusere en signifikant reduksjon i gjennomsnittlig PAP via en NO-avhengig mekanisme. Disse dataene åpne opp nye veier for den kliniske behandlingen av PAH.

Introduction

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

Pulmonal arteriell hypertensjon er en livstruende sykdom som påvirker lunge blodkar. Det er enighet på området at en ubalanse mellom en økning i vasokonstriktorer (endotelin, serotonin) og en reduksjon i vasodilatorer (NO, prostacyklin) bidrar til utvikling av PAH. Over tid, utvikler denne pro-konstriktiv fenotype til en kompleks pro-proliferativ og anti-apoptotiske fenotype, noe som bidrar til utvikling av vaskulære lesjoner 1.

Langvarig utsettelse for vasokonstriktorer fører til en betydelig og vedvarende økning i [Ca2 +] i lungearterie glatte muskelceller, slik at aktivering av flere kalsium regulert transkripsjonsfaktorer, slik som NFAT 2-4, fremme PASMC proliferasjon og motstand mot en apoptose fenotype 5. Dette fenotype fører til lunge vaskulære lesjoner, bidrar til en økning i både PA trykk og lunge resistance, som til slutt fører til dødelig høyre hjertesvikt 6.

Foreløpig er det ingen behandling tilgjengelig som reverserer PAH selv om det er flere som forbedrer pasientenes livskvalitet 7. Blant disse behandlingene har effekten av inhalert NO behandling blitt vist, men på grunn av sin korte halveringstid det er vanskelig å bruke i klinisk praksis. Av denne grunn har mer stabile og holdbare behandlinger blitt foretrukket, slik som prostacyklin analoger eller endothelin reseptorblokkere 7. For å utvikle bedre behandlinger, er det viktig å forbedre og utvide kunnskapen om patofysiologien av PAH.

Pulsatility er en velkjent stimulus aktiveskjærspenning-indusert vasodilatasjon, beskytter den ikke-elastiske distal arterie fra høytrykksstrømnings skader 8,9. I en modell av PAH sekundært til aortopulmonary kirurgisk skifting, Nour et al. Demonstrerte intrapulmonal skjær stress-mediert endotelfunksjon ekstrautstyr 10. Flere studier har vist at NO, prostacyklin og ET-1-ekspresjonen er tett regulert av forandringer i pulserende strømning. Faktisk, en moderat økning i pulserende strømning øker eNOS-aktivitet og prostacyklin-nivåer, som begge er redusert i PAH. Pulserende strømning modulasjon er trolig innblandet i etiologien av PAH og kunstig øke det er en attraktiv og ny måte å øke NO og prostacyclin produksjonen i lungekretsløpet.

Denne studien tar sikte på å vurdere virkningene av en 10 min pulserende strømmer ved hjelp av en nyutviklet pulserende kateter på hemodynamiske målinger i en pulmonal hypertensjon (PH) modell i grisunger i hvem hypoksi har blitt indusert. Det har vært en teori om at økt lungearterien pulsatility induserer vasorelaxation av lungene arteriene, og dermed redusere lungearterien trykk.

Høyre hjertet kattheterization (RHC) er en kritisk klinisk intervensjon for diagnostisering og oppfølging av pasienter med PAH. Det er faktisk den mest pålitelige måten å diagnostisere PAH og tillater leger å vurdere vaskulær reaktivitet 11,12 samt sykdomsprogresjon. Faktisk er hver PAH pasient gjennomgår RHC flere ganger. Denne studien i store dyr som mål å demonstrere effekt og sikkerhet av pulsatile katetre i å vurdere og behandle PAH under en vanlig RHC prosedyre. Fordi pulsatile katetre er allerede tilgjengelig og RHC er rutinemessig utført for pasienter med PAH, gir denne studien all informasjon som kreves for å kunne gjennomføre kliniske studier raskt.

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

MERK: Denne studien ble godkjent av etikkomiteen antall CEEA34.PB.103.12.

1. Bruk av Piglets som en dyremodell

  1. Utfør i to grupper (n = 6 i hver gruppe), matchet med hensyn til kjønn, alder (15 ± 3 måneder) og vekt (30 ± 10 kg) (kontrollgruppen og gruppen kronisk hypoksi (CH)). Huset CH gruppe for 3 uker i en hypobar kammer (0,4 atm), og huset kontrollgruppen i vanlig normobaric (1 atm) forhold.
  2. Bruk en hypobar skammer som består av en pleksiglassboks med to kvadratmeter fotavtrykk og en høyde på 1,6 meter, som vist i figur 1.
  3. Kontinuerlig overvåke og opprettholde en temperatur på 18 ° C og et trykk på 0,4 atm. Sørg for tilstrekkelig ventilasjon av en vakuumpumpe, slik at en utskifting av luft sats på 8 m 3 per time.
  4. Plasser to dyr i kammeret av det passende kull. Hver 48 timer, tilbake trykket i boksen til normobaric betingelser for halvpartenen time for å rense boksen, i nærvær av de to dyr, med boksen holdt closedto hindre at de unnslipper. Denne metoden for å indusere pulmonal hypertensjon har blitt mye validert 13.
  5. Bedøvelse av dyrene
    1. Bedøve grisunger med en innledende intravenøs injeksjon av natriumtiopental (10 mg / kg) og opprettholde anestesi ved kontinuerlig inhalering av isofluran (1,5 til 3,5%). Påfør to dråper Carbopol gel inn i smågris øyne for å hindre at hornhinnen tørrhet.
    2. Plassere dyrene i den venstre side decubitus stilling med forbena bundet i en bøyd stilling for å avdekke brystet. Rengjør huden med såpe og vann, og så barbere bruker en barbermaskin for å fjerne eventuelle hår som kan hindre inntrengning av ultralyd gjennom brystet.
  6. Ekkokardiogram
  7. Overvåke utviklingen av PAH i lengderetningen og ikke-invasiv ved ekkokardiografi. Utfør et ekko hver uke ved hjelp av en 3 MHz svinger. Record et elektro ved å plassere tre elektroder på høyre og venstre potene og på høyre side av brystet.
  8. Rekord todimensjonal og M-modus bildedata i tre ulike tilfeller (langsgående, mindre akse og apikale) med en-sonden. Hold sonden i høyre hånd og sted mellom fjerde og femte venstre interkostal mellomrom. Bevege sonden langsomt opp og ned, rotere det høyre og venstre inntil en god bildeoppløsning oppnås for de forskjellige hjerte strukturene (dvs. septum). Det akustiske vindu er litt forskjellig fra ett dyr til et annet, avhengig av posisjonen til hjertet i brystet.
  9. Spill EKG på samme tid for hver av disse forekomster, og i minst 10 hjertesykluser for å muliggjøre off-line-analyse. Endediastolen defineres som det punkt i hjertesyklusen som faller sammen med begynnelsen av Q-bølgen i EKG. Slutt systole faller sammen med starten av T-bølgen.
  10. Mål mitral og trikuspidalklaff blodstrøm av enPical utsikt Doppler ultralyd. Sett-sonden på tuppen av manubrium Sterni; prøvetakingssonen lå like over ventilen for å registrere blodstrømmen krysser ventilen.
  11. Ta blodhastigheten under hjertesyklusen ved Doppler strømningsmåling for å oppnå hastighets tidsintegralet av blodstrømmen gjennom og mitral trikuspidalklaff og aorta og lunge ventiler. Bruk Video Graphics Array av sonografer til å lagre bilder i en bildefrekvens på 25 per sekund for å få faste bilder eller sekvens bilder levert av sonografer.
  12. Måle dimensjonene og arealet av hjertehulrommene ved hjelp av måleinstrumenter og konturene av de overflateområder som foreslås av programvaren integrert i sonografer i samsvar med internasjonale anbefalinger 14.
  13. Mål fri veggtykkelse på høyre ventrikkel under diastole og systole av TM (time-motion) innspillingen i akse forekomst 14.
  14. Meaat lungearterien rotdiameteren på tuppen av lunge ventiler på den minste aksen visningen 14.
  15. Mål septum og den bakre vegg av venstre ventrikkel under diastole i TM bevegelse i lengdesnitt ved begynnelsen av Q-bølger i EKG og i systole på spissen av T-bølgen i EKG-14.
  16. Mål venstre ventrikkel ende-diastolisk diameter (LVEDD) og venstre ventrikkel ende-systolisk diametre (LVESD). Beregn fraksjonell forkortning (FS) ved hjelp av formelen FS (%) = (LVEDD-LVESD) / LVEDD. Mål diameteren av aorta og overflatearealet av høyre og venstre atrium.
  17. Fra hastighets-tidsintegralet for mitral og trikuspidal blodstrømmer måles følgende: maksimal amplitude av E og A bølge, deselerasjon halve tiden av E bølge, flyte varighet, hastighet-tid-indeksen 14.
  18. Fra Doppler målinger av lungearterien, måle følgende: maksimal hastighet, oppstigning halv tid,flyt varighet og dens integrert 14.
  19. Vurdere venstre ventrikkel volumet ved hjelp av Simpson 15 metoden.
  20. Lagre data for hver smågris i en database for senere statistisk analyse på hele gruppen.

2. Høyre hjertekateterisering

  1. Animal forberedelse
    1. Før pulserende kateteriseringen, er gris plassert i en hypobar kammer under 3 uker for å indusere pulmonal hypertensjon.
    2. Fast dyrene i 24 timer før kirurgi (24 hr for fast føde, 8 til 12 timer for vann).
    3. 24 timer før RHC, har en godt utdannet veterinær utføre en pre-anestesi klinisk eksamen for å vurdere slimhinnen farge, kapillærfylning tid, global lunge- og hjertefunksjoner ved hjelp av et stetoskop og kroppstemperatur ved hjelp av en rektal termometer.
    4. Administrere injeksjoner av midazolam (intramuskulær, 0,5 mg / kg) og morfin-hydroklorid (intramuskulær, 0,1 mg / kg) 15 til 30 minutter før induksjon of anestesi. Gjenta injeksjon av morfin-hydroklorid (0,05 til 0,5 mg / kg, intramuskulært) under induksjon hver 4 til 6 timer.
    5. Administrere natriumtiopental (10 mg / kg, intravenøst) via en initial bolus-injeksjon av 5 mg / kg og deretter ved partiell injeksjon inntil det var effektivt. Følg dette ved bag og maske ventilasjon til endotrakeal intubasjon.
    6. Nasse Nøff intubasjon
      1. Smør røret med pramocaine gel. Sett inn en metall stylus inn i røret for å stive den og lette intubasjon prosessen.
      2. Trykk på øyelokket for å sikre dyp anestesi. Utfør intubasjon ved direkte visualisering av strupehodet, ved hjelp av et laryngoskop å heve tunge og unngå skade på stemmebåndet. Blåse røret ballongen for å hindre oppgulp-relaterte problemer.
    7. Styr respirasjonsfrekvens på 10-12 pust per minutt; værende volum på 7-10 ml / kg, innblåsning trykk på 25 til 30 cm H2O og en innåndingsfasen av 2 sekunder med en positiv end-ekspiratorisk trykk på 5 cm H 2 O.
    8. Bedøve dyret med isofluran i 100% oksygen (induksjon 3-5% med oksygen på 2 til 3 l / min, vedlikehold av 1,5 til 2,5% oksygen ved en l / min). Påfør karbopolgel til hornhinnen som i trinn 1.5.1.
    9. Sette inn et heparinisert kateter i halearterien aurikulær (5 ml 0,9% saltoppløsning tilsatt 5000 IU / ml heparin) via subkutan infusjon med grønn kanyle festes på plass med en sutur sting.
    10. Sette mot Ringers løsning (10-20 ml / kg / time).
    11. Plasser dyret på en litt skrå undersøkelse bord. Hold hodet tilbøyelig litt nedover for å fremme spytt flyt.
  2. Overvåking
    1. Hvert 5 min, kontrollere og registrere følgende verdier på den enkelte anestesi kasuistikk: slimhinne farge og kapillærfylning tid, kjeve muskeltonus og øyeeplet posisjon, miose / mydriasis, palpebral refleks.
    2. Kontinuerlig overvåke hjertet og respiratory rate, pulsoksymetri, kroppstemperatur og elektrokardiogram. Sett en arteriell innførings i lårarterien. Sett en stor diameter 10 cm lang kateter i lårarterien og overvåke det systemiske blodtrykket.
  3. Sette opp av pulserende kateter
    Merk Denne medisinske utstyret består av to kateter plassert side ved side og sveiset sammen. Den distale del av den første er koplet til en standard ballong med en diameter på 20 mm og en maksimal volumkapasitet på 5 ml. Den andre kateter muliggjør innsetting av en ledning for å lette posisjonering i lunge-arterien. Anordningen er 750 mm lang med en innvendig sporvidde på 0,035 og en ytre diameter på 12 Fr.
    1. For forsøkene utføre pulsering med en liten Harvard ventilator 683 dyr, som gjelder en aktiv vakuum til ballongen under tømming og positivt trykk under oppblåsing, med et volum på 2,5 ml for hver puls. Bruk helium som drivgass for ballenoon pumpe for å hindre at gass emboli.
    2. Spill overflateelektro tracings kontinuerlig for å dokumentere eventuelle hjerterytmeforstyrrelser under protokollen. I venstre lårarterie, koble en sensor enhet til en 20 gauge kateter, koblet til en hemodynamisk overvåking.
  4. Høyre hjertekateterisering
    1. Vask og barbere nakken på dyret. Rens huden med en kutan antiseptisk løsning (Betadine skrubb) med en kompress kompress. For å avgrense det kirurgiske området, plasserer sterile forheng rundt høyre vena mellom høyre skulder og manubrium Sterni.
    2. Lag en 4 cm langsgående snitt med steril saks halvveis mellom høyre skulder og manubrium Sterni.
    3. Fjern forsiktig hud og muskel lag med tang. Deretter forsiktig fjerne bindevevet som omgir venen over en lengde på ca 5 cm. Klem distal side for å hindre blødning. Plasser et bindemiddel kabelen rundt proximal side å kunne kontrollere venen åpning etter hemi-delen.
    4. Ved hjelp av en bestemt liten veldig skarp meisel, kutt blodåre i to på tvers. Pass på at kantene av snittet er ryddig. Ved hjelp av tynn skum, løfte den ene kanten av snitt og skyv kateter inn i proksimale siden av venen. Kontroll blødninger med bindemiddel wire.
    5. Introduser kateter inn i halsvenen og suksessivt presse gjennom den overlegne vena cava, høyre atrium, høyre ventrikkel og til slutt lungearterien.
    6. Spill presset over 10 stabile hjerte sykluser, på hver hjertehulen og lungearterien (T0). Måle hjerteblodstrømmen tre ganger med 1 minutts intervaller.
    7. Plasser ballongkateter i lungearterien i henhold radioscopic kontroll. Blåse og deflate ballongen (pulse) med 1 cm 3 av helium. Fortsett pulse i 10 min. Rekord press enn 10 stabile hjertesykluser, i hvert hjertehulen og lunge artery og måle hjerteblodstrøm etter 10 min (T1).
    8. Måle hjerteblodstrømmen igjen 30 minutter etter pulsatility protokollen (T2).

3. INGEN Måling

  1. Koble en Douglas bag til utåndet respiratorisk gassutløpsrøret til den er helt fylt. Legg den over i-rør av en NO pust analysator.
  2. Langsomt og stadig tvinge utåndet luft inn i analysatoren ved å komprimere den elastiske Douglas posen. Mål posen utstrømning ved strømningsmåler av analysatoren for å opprettholde en konstant strøm.

4. Histologi Målinger

  1. Under anestesi, injisere 30 ml Dolethal (injiserbare løsning for eutanasi) inn i pulserende kateter plassert i hjertet.
  2. Umiddelbart etter dødshjelp, åpne brystet ved saging manubrium lengderetningen, noe bevege hjertet og hold høyre lunge. Deretter bruke dissekere saks, klippe to 2 eller 3 cm 3 prøver fra middle lapp av lunge.
  3. Snap fryse en prøve i flytende nitrogen og lagret ved -80 ° C. Løs den andre prøven i 3,7% paraformaldehyd i 24 timer og deretter bygge inn i parafin for påfølgende histologisk analyse.
  4. Utfør histologiske målinger som tidligere beskrevet 16. Mål PA veggtykkelse som følger: 2 målinger / arterie i 10 arterier / piglet og i seks smågris / gruppe.
  5. Utføre statistisk analyse. Verdier ble uttrykt som ganger endring ± SEM.
    1. Å sammenligne to del, bruk en uparet Student t-test. Å sammenligne mer enn to del, bruk en enveis ANOVA etterfulgt av en Dunns test. En p <0,05 ble ansett 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

Økende lungearterien Pulsatile Flow Forbedrer Induced Kronisk hypoksisk pulmonal hypertensjon i Piglets

Før å utsette dyr av en økning i pulserende strømning, ultralyd ble anvendt en ikke-invasiv å kontrollere at grisungene hadde utviklet pulmonal hypertensjon. Som vist i figur 2, tre uker med kronisk hypoksi forårsaket utvikling av pulmonal hypertensjon hos grisunger, karakterisert ved en signifikant reduksjon i lungearterien akselerasjonstiden (doppler) og en økning i RV hypertrofi (M-modus). Under RHC, invasive målinger av både høyre ventrikkel systolisk trykk (RVSP) og mener PA press bekreftet tilstedeværelsen av pulmonal hypertensjon hos kroniske hypoksiske smågris vs. kontroll smågris (verdier T0) (figur 3). Diastoliske trykket i høyre ventrikkel var på -3 ± 1 mmHg i kontrollgruppen og -2 ± 1 i PAH-gruppen og atrial press var -4 ± 2 mmHg i each gruppe. Systemisk Trykket var 106 ± 13 vs 95 ± 18 mmHg i kontrollgruppen vs PAH-gruppen. Pulmonal hypertensjon ble også bekreftet ved kvantifisering av vaskulær remodellering på histologiske snitt. For å bedømme den sannsynlige terapeutiske effekten av pulserende strømning på pulmonal hypertensjon, ble en pulserende kateter som brukes til å generere en kunstig lunge pulsatile strømning i 10 min. Som vist på figur 3 en økning av pulserende strømning i 10 min induserte en signifikant reduksjon i både RVSP og bety Pa trykk (T1-verdier) i forhold til grunnlinjeverdier (T0). Siden hjerteminuttvolum ikke ble endret, redusert pulsatility vaskulær lungearterien motstand ved 26 ± 3% i kontrollgruppen og med 41 ± 4% i PAH-gruppen. For å sikre at nedgangen i PA trykk ble opprettholdes over tid, dyr hvor den rette kateteret ikke genererer ytterligere pulserende strømning oppholdt seg på plass i ytterligere 30 min. Som vist (T2-verdier), begge RVSPog midlere PA press fortsatte å synke i forhold til baseline (T0 verdier). Det bør bemerkes at systemiske vaskulære parametre ikke ble påvirket ved generering av pulserende strømning i lungearterien, og at verken systemiske trykk eller hjertets minuttvolum endret seg vesentlig.

Utåndet NO ble målt etter 6 kronisk hypoksiske smågriser (T0) og 40 min etter genereringen av den kunstige pulserende strømning (T2). Denne foreløpige resultatet, som må bekreftes - viser en signifikant (p <0,001) økning i utåndet NO fra 2 ± 1 ppm til 22 ± 8 ppm.

Til slutt, den pulserende strømning viste ingen signifikante effekter på sirkulerende ET-1 og 5-HT nivåer, noe som tyder på at nedgangen i PA-press var hovedsakelig knyttet til en økning i NO generasjon.

Figur 1
Figur 1: Diagram av protokollen. (A) Diagram av hypoksisk boks med nødvendig utstyr. (B) Tidslinje av forsøket. Echocardiographs ble utført hver uke i 3 uker før, under og etter hypoksi. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 2
Figur 2: Echocardiography Resultater Typisk analyse måles ikke-invasiv.. (A) I løpet av 3 uker (W1, W2, W3) med kronisk hypoksi eksponering (0,4 atmosfærer), ble det observert endringer i hjerterytmen som høyre ventrikulær hypertrofi gradvis økes (B). I tillegg lungearterien akselerasjon tid (Paat) målinger (C) viste at Paat sunket betraktelig i PAH piglets som PAH forløp, mens ingen endringer inntraff i kontrollgruppen. En ANOVA statistisk analyse tilpasset lite antall dyr berørte ble utført (* p <0,05; ** p <0,005; *** p <0,001). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 3
Figur 3:. Lungetrykk ble reversert Etter Pulsatile kateter Exposure (A) Piglets ble utsatt for pulserende kateterisering i 10 min. Midlere pulmonalt arterietrykk (PAPcm H 2 O) ble evaluert før (T0), umiddelbart etter (T1), og 30 min etter at pulseringen (T2). Hver gang ble trykket målt over 10 stabil hjertesykluser for å oppnå en representativ verdi for resultatet. (B) Vaskulær remod eling ble kvantifisert og ble økt i PAH grisunger sammenlignet med kontroll smågris. En ANOVA statistisk analyse tilpasset det lille antall dyr berørte ble utført (* p <0,05, ** p <0,005, *** p <0,001).

Figur 4
Figur 4: Pulserende Kateter endret ikke hemodynamisk Parametere Systemisk systoliske trykk (A) og minuttvolum (B) ble evaluert i PAH og kontroll smågris før, under og etter pulsprotokollen.. Ingen signifikant forskjell ble observert mellom gruppene og de forskjellige tider. (C) Systolisk lungetrykk ble målt (mmHg) ved å høyre kateterisering ved T0, T1 og T2. En ANOVA statistisk analyse tilpasset det lille antall dyr berørte ble utført (* p <0,05, ** p <0,005, *** p <0,001).ww.jove.com/files/ftp_upload/52571/52571fig4large.jpg "target =" _ blank "> Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

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 blitt vist at endringer i lungepulserende strømning er kausalt relatert til utviklingen av PAH sekundært til kronisk hypoksisk eksponering. Dette translasjonell tilnærmingen gir bevis for at indusere en kunstig økning i lungepulserende strømning ved hjelp av en spesialdesignet kateter forbedrer pulmonal hypertensjon, trolig ved å øke NO generasjon.

Disse resultatene er ikke bare original, de er også av stor terapeutisk interesse, noe som viser at endogen NO-produksjon kan stimuleres mekanisk og sikkert inne i lungekretsløpet uten å påvirke systemfunksjoner. Studien utforming i samsvar med de nyeste prekliniske forsknings anbefalinger i pulmonal hypertensjon, som nylig har anbefalt tester på store dyr før nye metoder tas i bruk i klinikker. Den translatoriske potensialet av disse funnene er meget høy.

Men den patofysiologiskeMekanismen for PAH er ikke unike. Klassifisering av PAH skiller mellom fem ulike grupper. Gruppe tre er representativ for medial hypertrofi sekundært til kronisk hypoksi. Selv om det kan inkluderes i denne gruppen, betyr modellen ikke helt representerer humant PAH. Humant PAH sekundært til kronisk hypoksi er hovedsakelig knyttet til kronisk bronkitt hvor lesjoner i bronkiene og lungene parenchyma indusere perifer lunge-til-systemisk shunter. Disse shunts indusere hypoxemia via en mekanisme annerledes enn det som brukes i modellen. Her er modellen nærmere livet i høyden enn lungesykdom. Men hjerte hemodynamics av ​​modellen er nær de hos mennesker: samme puls, samme minuttvolum og samme lungetrykk.

En tidligere studie av Nour et al. Demonstrerte koronar 17 og lungekretsløpet 10 vasodilatasjon sekundært til pulsering. Deres modell av PAH var en aortopulmonary shunt. Aortopulmonary sjakter øke blodstrømmen i lungearterien. Det er vår oppfatning at å plassere en ballong i lungearterien skaper et hinder mot høyre ventrikkel utstøting som kunne forstyrre nedgang i lungetrykket observert i forsøket deres. Det er av den grunn at en modell av PAH ble valgt som ikke påvirker blodsirkulasjon. Istedenfor den hjerteblodstrøm forblir konstant gjennom hele eksperiment.

Videre deres forsøksbetingelser er ganske annerledes siden brystet av dyret blir åpnet kirurgisk under påføring av pulsatility, som modifiserer normal ventilasjon og lungekretsløpet. Det er derfor vanskelig å sammenligne de to forsøkene.

Mekanismen via som pulsatility minsker PAH er ikke vist. Studien ble utført ved å Nour viste en økning i E-NOS, mens vi viste en økning i utåndet NO. Disse to konklusjoner er sterkt tyder på en rolle plaYed av NO i PAH reduksjon mekanisme. Men andre meklere kan være involvert 18. Det ville være nyttig å utføre ytterligere studier for å undersøke biomarkører involvert i pulse-indusert vasodilatasjon.

NO levering har blitt rapportert som gunstig for PAH pasienter 19-21. Det er imidlertid ikke en svært kort halveringstid, og dens anvendelse til behandling av pasienter som innebærer derfor en komplisert prosedyre. I tillegg må frigjøring av NO sekundært til pulserende strømning til å bli mer tydelig demonstrert. Økningen i eNOS og systemisk vasodilatasjon observert i studie utført av Nour men ikke i studien tyder på at det er nødvendig å foreta ytterligere studier som undersøker NO frigivelse indusert av pulsatility og dens rolle i vasodilatasjon. Dette er en annen grunn til at ingen behandling ennå ikke er brukt i klinisk praksis.

Høyre hjerte kateterisering er en standard prosedyre som brukes til å vurdere alvorligheten av tilstanden og for å overvåke patient behandling 16,18. Det vil være fullt mulig å benytte pulsatile katetre stedet for vanlige katetere. Dette vil ikke kreve noen ytterligere prosedyrer og kan brukes til å vurdere graden av PAH, så vel som for å behandle pasienter og forbedre deres tilstand. En annen fordel med denne teknikken er at den har få, om noen, toksiske effekter. Siden disse enhetene indusere NO generering via en fysiologisk prosess, er neppe noen skadelig interaksjon med andre behandlingsformer. Følgelig kan pulsatile katetre være raskt og trygt brukes i pasienter som krever kontinuerlig behandling.

Selv om romanen, funnene i denne studien bekrefter tidligere observasjoner gjort i venstre hjertesviktpasienter som utviklet sekundær pulmonal hypertensjon. Faktisk pasienter med pulmonal hypertensjon assosiert med kronisk hjertesvikt har en betydelig risiko for sykelighet og død etter hjertetransplantasjoner. Torre-Amione et al. 22 observerte thpå pasienter som fikk en pulserende venstre ventrikkel bistå enheten hadde en betydelig reduksjon i trykket lunge, slik at de kan kvalifisere for hjertetransplantasjoner. Selv om det ikke er undersøkt i studien, kan NO-frigivelse sannsynligvis forklarer forbedringen i trykk pulmonal, som i denne studien. Denne studien ikke bare bekrefter tidligere funn men antyder at bruken av pulsatile kateter bør også bli undersøkt i venstre- hjertesviktpasienter som utvikler sekundær pulmonal hypertensjon høy klinisk betydning.

Til tross for at svært lovende, har denne studien flere begrensninger. For det første har den effekt av denne anordning bare testet med en modell av pulmonal hypertensjon. Foreløpig er det svært få store dyre pulmonal hypertensjon modeller 23. Det er viktig å utvikle nye modeller. I lys av funnene ved Torre-Amione et al. 22 vedrørende sekundær pulmonal hypertensjon, lungehypertensjon en modell forbinderd med venstresidig hjertesvikt ville være av stor terapeutisk interesse. Effekten av pulsatile kateter på NO meldingen ble beregnet ved å måle utåndet NO og ikke direkte via NO sirkulerer i PA. Ozkan et al., 24 har vist at utåndet NO er en god indikator på mengden av NO i PA sirkulasjon. Faktisk i sin studie, de viste at utåndet NO redusert hos pasienter med PAH vs kontroller og at stimulerende NO generasjon i PA hjelp epoprostenol ble reflektert i utåndet NO. Dette betyr at utåndet NO måling er en gyldig fremgangsmåte for å estimere ingen nivåer som sirkulerer i PA. Denne studien målte også PA trykk over 30 min, men de langsiktige effektene (uker, måneder og år) har ikke blitt undersøkt. Deling av denne teknikken vil tillate andre lag for å teste ulike protokoller (dvs. kombinasjoner med andre behandlinger), analysere fordeler og kanskje oppdage bivirkninger. Fremfor alt er det å håpe at denne studien kan føre tilrask og sikker bruk av apparatet i menneskelige PAH pasienter.

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).
Økende lungearterien Pulsatile Flow Forbedrer hypoksisk pulmonal hypertensjon i Piglets
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