Indução e Fenotipagem de Insuficiência Cardíaca Aguda Direita em um Grande Modelo Animal de Hipertensão Pulmonar Tromboembolic Crônica

Summary

Apresentamos um protocolo para induzir e fenótipo uma insuficiência cardíaca direita aguda em um grande modelo animal com hipertensão pulmonar crônica. Este modelo pode ser usado para testar intervenções terapêuticas, desenvolver métricas cardíacas certas ou para melhorar a compreensão da fisiopatologia aguda de insuficiência cardíaca direita.

Abstract

O desenvolvimento de insuficiência cardíaca direita aguda (ARHF) no contexto da hipertensão pulmonar crônica (AP) está associado a desfechos de curto prazo ruins. O fenotipagem morfológica e funcional do ventrículo direito é de particular importância no contexto do comprometimento hemodinâmico em pacientes com ARHF. Aqui, descrevemos um método para induzir ARHF em um modelo animal de PH crônico previamente descrito, e ao fenótipo, dinamicamente, função ventricular direita usando o método padrão-ouro (ou seja, loops PV de volume de pressão) e com um método clinicamente disponível não invasivo (ou seja, ecocardiografia). A AP crônica é induzida pela primeira vez em suínos por ligação da artéria pulmonar esquerda e embolia do lobo inferior direito com cola biológica uma vez por semana durante 5 semanas. Após 16 semanas, o ARHF é induzido pelo carregamento sucessivo de volume usando soro fisiológico seguido de embolia pulmonar iterativa até que a razão da pressão pulmonar sistólica sobre a pressão sistêmica atinja 0,9 ou até que a pressão sistêmica sistólica diminua abaixo de 90 mmHg. A hemodinâmica é restaurada com infusão de dobutamina (de 2,5 μg/kg/min a 7,5 μg/kg/min). Os ciclos fotovoltaicos e a ecocardiografia são realizados durante cada condição. Cada condição requer cerca de 40 minutos para indução, estabilização hemodinâmica e aquisição de dados. Dos 9 animais, 2 morreram imediatamente após embolia pulmonar e 7 completaram o protocolo, que ilustra a curva de aprendizado do modelo. O modelo induziu um aumento de 3 vezes na pressão média da artéria pulmonar. A análise pv-loop mostrou que o acoplamento ventriculo-arterial foi preservado após o carregamento de volume, diminuiu após embolia pulmonar aguda e foi restaurado com dobutamina. Aquisições ecocardiográficas permitiram quantificar parâmetros ventriculares certos de morfologia e função com boa qualidade. Identificamos lesões isquêmicas ventriculares direitas no modelo. O modelo pode ser usado para comparar diferentes tratamentos ou para validar parâmetros não invasivos de morfologia ventricular direita e função no contexto do ARHF.

Introduction

A insuficiência cardíaca direita aguda (ARHF) foi recentemente definida como uma síndrome rapidamente progressiva com congestionamento sistêmico resultante do enchimento ventricular direito (RV) prejudicado e/ou redução da saída de fluxo de ^RV1. ArHF pode ocorrer em várias condições, como insuficiência cardíaca do lado esquerdo, embolia pulmonar aguda, infarto agudo do miocárdio ou hipertensão pulmonar (PH). No caso do PH, o início do ARHF está associado a um risco de 40% de mortalidade a curto prazo ou transplante de pulmão ^urgente2,3,4. Aqui, descrevemos como criar um grande modelo animal de ARHF no cenário de hipertensão pulmonar crônica e como avaliar o ventrículo direito usando ecocardiografia e loops de volume de pressão.

As características fisiopatologológicas do ARHF incluem sobrecarga de pressão do RV, sobrecarga de volume, diminuição da produção de RV, aumento da pressão venosa central e/ou diminuição da pressão sistêmica. Em PH crônico, há um aumento inicial na contratude do RV permitindo preservar a produção cardíaca, apesar do aumento da resistência vascular pulmonar. Portanto, no contexto do ARHF sobre PH crônico, o ventrículo direito pode gerar pressões quase isossistêmicas, particularmente sob suporte inotrópico. Juntos, o ARHF sobre PH crônico e restauração hemodinâmica com inotropos levam ao desenvolvimento de lesões isquêmicas de RV agudas, como descrito recentemente em nosso grande modelo ^animal5. O aumento dos inotrópicos cria uma demanda energética crescente que pode desenvolver ainda mais lesões isquêmicas e, finalmente, levar ao desenvolvimento de disfunção de órgãos finais e desfechos clínicos ruins. No entanto, não há consenso sobre como gerenciar pacientes com ARHF em PH, principalmente no que diz respeito ao manejo de fluidos, inotropos e ao papel do suporte circulatório extra-corpóreo. Consequentemente, um grande modelo animal de insuficiência cardíaca aguda direita pode ajudar a fornecer dados pré-clínicos sobre o manejo clínico arhf.

Como primeiro passo para quantificar a resposta à terapia, são necessários métodos simples e reprodutíveis para fenótipo do ventrículo direito. Até o momento, não há consenso sobre como melhorar o fenótipo da morfologia rv e função dos pacientes com ARHF. O método padrão-ouro para avaliar a contratilidade do RV (ou seja, capacidade intrínseca de contração) e o acoplamento ventriculo-arterial (ou seja, contratilização normalizada por carga posterior ventricular; índice de adaptação ventricular) é a análise de loops de volume de pressão (PV). Este método é duas vezes invasivo porque requer cateterismo cardíaco direito e uma redução transitória na pré-carga rv usando um balão inserido na veia cava inferior. Na prática clínica, são necessários métodos não invasivos e repetitivos para avaliar o ventrículo direito. A ressonância magnética cardíaca (RMC) é considerada como padrão-ouro para avaliação não invasiva do ventrículo direito. Em pacientes com ARHF em AP crônica que são gerenciados em unidade de terapia intensiva (UTI), o uso de RMC pode ser limitado devido à condição hemodinâmica instável do paciente; além disso, as repetidas avaliações da RMC, várias vezes ao dia, inclusive à noite, podem ser limitadas devido ao seu custo e disponibilidade limitada. Por outro lado, a ecocardiografia permite avaliações não invasivas, reprodutíveis e de baixo custo da morfologia e função de RV em pacientes com UTI.

Grandes modelos animais são ideais para realizar estudos pré-clínicos com foco na relação entre parâmetros hemodinâmicos invasivos e parâmetros não invasivos. A grande anatomia de porcos brancos é próxima aos humanos. Consequentemente, a maioria dos parâmetros ecocardiográficos descritos em humanos são quantificáveis em suínos. Existem algumas pequenas variações entre o coração humano e o porco que devem ser levadas em conta para estudos ecocardiográficos. Os porcos apresentam uma dextrocardia constitucional e uma rotação ligeiramente anti-horário do eixo cardíaco. Como resultado, a visão apical de 4 câmaras torna-se uma visão apical de 5 câmaras e a janela acústica está situada abaixo do apêndice xifoide. Além disso, janelas acústicas de eixo longo e curto parasternal estão situadas no lado direito do esterno.

Aqui, descrevemos um novo método para induzir ARHF em um grande modelo animal de PH tromboembólico crônico e restaurar a hemodinâmica usando dobutamina. Também relatamos lesões isquêmicas de RV presentes no modelo dentro de 2-3 horas após restauração hemodinâmica com dobutamina. Além disso, descrevemos como adquirir loops RV PV e parâmetros de RV ecocardiográficos em cada condição fornecendo insights sobre as mudanças dinâmicas na morfologia e função da RV. Como o grande modelo animal de PH tromboembólico crônico e os métodos pv-loop foram descritos ^{anteriormente6}, essas seções serão brevemente descritas. Além disso, foram relatados resultados de avaliações ecocardiográficas que são consideradas potencialmente difíceis em modelos suínos. Explicaremos os métodos para alcançar repetidas ecocardiográficas no modelo.

O modelo de ARHF sobre PH crônico relatado neste estudo pode ser utilizado para comparar diferentes estratégias terapêuticas. Os métodos de fenotipagem rv podem ser usados em outros grandes modelos animais imitando situações clinicamente relevantes, como embolia pulmonar ^aguda7, infarto do miocárdio ^RV8, síndrome de angústia respiratória ^aguda9 ou insuficiência cardíaca direita associada à insuficiência ventricular ^esquerda10 ou suporte mecânico ventricular ^esquerdo11.

Protocol

O estudo cumpriu os princípios do cuidado laboratorial em animais de acordo com a Sociedade Nacional de Pesquisa Médica e foi aprovado pelo comitê de ética local para experimentos com animais no Hospital Marie Lannelongue. 1. PH tromboembólico crônico Induzir a AP tromboembólica crônica como descrito anteriormente6,12. Brevemente, induza um modelo de PH trombo-embólico crônico em cerca de 20 kg de suínos …

Representative Results

ViabilidadeDescrevemos os resultados de 9 procedimentos consecutivos de indução arhf em um modelo CTEPH animal de grande porte relatado anteriormente5. A duração do protocolo foi de cerca de 6 horas para ser concluída, incluindo indução de anestesia, instalação, colocações de acesso vascular/cateter, indução de sobrecarga de volume/pressão e restauração hemodinâmica, aquisição de dados e eutanásia. Cada condição hemodinâm…

Discussion

Descrevemos um método para modelar as principais características fisiodológicas do ARHF em PH crônico em um grande modelo animal, incluindo sobrecarga de volume e pressão e restauração hemodinâmica com dobutamina. Também relatamos como adquirir dados hemodinâmicos e de imagem para fenótipo das mudanças dinâmicas do ventrículo direito em cada condição criada durante o protocolo. Esses métodos podem fornecer dados de fundo para construir futuros protocolos de pesquisa no campo da ARHF, particularmente no q…

Materials

Radiofocus Introducer II	Terumo	RS+B80K10MQ	catheter sheath
Equalizer, Occlusion Ballon Catheter	Boston Scientific	M001171080	ballon for inferior vena cava occlusion
Guidewire	Terumo	GR3506	0.035; angled
Vigilance monitor	Edwards	VGS2V	Swan-Ganz associated monitor
Swan-Ganz	Edwards	131F7	Swan-Ganz catheter 7 F; usable lenghth 110 cm
Echocardiograph; Model: Vivid 9	General Electrics	GAD000810 and H45561FG	Echocardiograph
Probe for echo, M5S-D	General Electrics	M5S-D	Cardiac ultrasound transducer
MPVS-ultra Foundation system	Millar	PL3516B49	Pressure-volume loop unit; includes a powerLab16/35, MPVS-Ultra PV Unit, bioamp and bridge amp and cables
Ventricath 507	Millar	VENTRI-CATH-507	conductance catheter
Lipiodol ultra-fluid	Guerbet	306 216-0	lipidic contrast dye
BD Insyte Autoguard	Becton, Dickinson and Company	381847	IV catheter
Arcadic Varic	Siemens	A91SC-21000-1T-1-7700	C-arm
Prolene 5.0	Ethicon	F1830	polypropilene monofil