Настоящий протокол описывает хирургическую процедуру по удалению восходящей аортальной полосы в крысиной модели легочной гипертензии из-за болезни левого сердца. Этот метод изучает эндогенные механизмы обратного ремоделирования в легочном кровообращении и правом сердце, тем самым информируя о стратегиях обращения вспять легочной гипертензии и / или дисфункции правого желудочка.
Легочная гипертензия из-за болезни левого сердца (PH-LHD) является наиболее распространенной формой PH, но ее патофизиология плохо характеризуется, чем легочная артериальная гипертензия (ЛАГ). В результате утвержденные терапевтические вмешательства для лечения или профилактики PH-LHD отсутствуют. Лекарства, используемые для лечения ЛГ у пациентов с ЛАГ, не рекомендуются для лечения PH-LHD, так как снижение легочного сосудистого сопротивления (PVR) и увеличение легочного кровотока при наличии повышенного левостороннего давления наполнения может вызвать декомпенсацию левого сердца и отек легких. Необходимо разработать новые стратегии для обращения вспять ЛГ у пациентов с ЛЕГ. В отличие от ЛАГ, PH-LHD развивается из-за повышенной механической нагрузки, вызванной застоем крови в легочном кровообращении при левой сердечной недостаточности. Клинически механическая разгрузка левого желудочка (ЛЖ) путем замены аортального клапана у пациентов со стенозом аорты или путем имплантации вспомогательных устройств ЛЖ у пациентов с терминальной стадией сердечной недостаточности нормализует не только давление легочной артерии и правого желудочка (RV), но и PVR, обеспечивая тем самым косвенные доказательства обратного ремоделирования в легочной сосудистой системе. Используя установленную крысиную модель PH-LHD из-за левой сердечной недостаточности, вызванной перегрузкой давлением с последующим развитием PH, разрабатывается модель для изучения молекулярных и клеточных механизмов этого физиологического процесса обратного ремоделирования. В частности, была проведена операция по обезвреживанию аорты, которая привела к обратному ремоделированию миокарда ЛЖ и его разгрузке. Параллельно была выявлена полная нормализация систолического давления RV и значительное, но неполное обращение вспять гипертрофии RV. Эта модель может представлять собой ценный инструмент для изучения механизмов физиологического обратного ремоделирования в легочном кровообращении и RV, с целью разработки терапевтических стратегий лечения PH-LHD и других форм PH.
Сердечная недостаточность является основной причиной смерти в развитых странах и, как ожидается, увеличится на 25% в течение следующего десятилетия. Легочная гипертензия (ЛГ) – патологическое повышение артериального давления в малом круге кровообращения – поражает примерно 70% пациентов с терминальной стадией сердечной недостаточности; Всемирная организация здравоохранения классифицирует PH как легочную гипертензию из-за болезни левого сердца (PH-LHD)1. PH-LHD инициируется нарушением систолической и/или диастолической функции левого желудочка (LV), что приводит к повышенному давлению наполнения и пассивному застою крови в легочном кровообращении2. Хотя изначально обратимый, PH-LHD постепенно становится фиксированным за счет активного легочного сосудистого ремоделирования во всех отсеках легочного кровообращения, т. е. артериях, капиллярах и венах 3,4. Как обратимый, так и фиксированный РН увеличивают послегрузку РВ, первоначально приводя к адаптивной гипертрофии миокарда, но в конечном итоге вызывая дилатацию РВ, гипокинез, фиброз и декомпенсацию, которые постепенно приводят к недостаточности РВ 1,2,5,6. Таким образом, PH ускоряет прогрессирование заболевания у пациентов с сердечной недостаточностью и увеличивает смертность, особенно у пациентов, проходящих хирургическое лечение путем имплантации вспомогательных устройств левого желудочка (LVAD) и / или трансплантации сердца 7,8,9. В настоящее время не существует лечебных методов лечения, которые могли бы обратить вспять процесс ремоделирования легочных сосудов, поэтому необходимы фундаментальные механистические исследования в соответствующих модельных системах.
Важно отметить, что клинические исследования показывают, что PH-LHD как частое осложнение у пациентов со стенозом аорты может быстро улучшаться в раннем послеоперационном периоде после замены аортального клапана10. Аналогичным образом, высокое (>3 единицы древесины) предоперационное легочное сосудистое сопротивление (PVR), которое, однако, было обратимым на нитропруссиде, было устойчиво нормализовано после трансплантации сердца в 5-летнем последующем исследовании11. Аналогичным образом, адекватное снижение как обратимого, так и фиксированного PVR и улучшение функции RV у пациентов с LHD может быть достигнуто в течение нескольких месяцев путем разгрузки левого желудочка с использованием имплантируемых пульсирующих и непульсатильных желудочковых вспомогательных устройств 12,13,14. В настоящее время клеточные и молекулярные механизмы, которые управляют обратным ремоделированием в легочном кровообращении и RV миокарде, неясны. Тем не менее, их понимание может дать важное представление о физиологических путях, которые могут быть терапевтически использованы для обращения вспять ремоделирования сосудов легких и RV при PH-LHD и других формах PH.
Подходящая доклиническая модель, которая адекватно воспроизводит патофизиологические и молекулярные особенности PH-LHD, может быть использована для трансляционных исследований при вызванной перегрузкой давления застойной сердечной недостаточности из-за хирургического полосирования аорты (AoB) у крыс 4,15,16. По сравнению с аналогичной сердечной недостаточностью из-за перегрузки давлением в мышиной модели поперечного сужения аорты (TAC)17, полосатость восходящей аорты над корнем аорты у крыс AoB не вызывает гипертонии в левой сонной артерии, поскольку место полосы находится проксимально от оттока левой сонной артерии из аорты. В результате AoB не вызывает левостороннего повреждения нейронов в коре головного мозга, как это характерно для TAC18, и что может повлиять на результат исследования. По сравнению с другими моделями грызунов хирургически индуцированного PH-LHD, модели крыс в целом и AoB в частности оказываются более надежными, воспроизводимыми и воспроизводят ремоделирование легочного кровообращения, характерное для пациентов с PH-LHD. При этом периоперационная летальность низкая19. Повышенное давление ЛЖ и дисфункция ЛЖ у крыс AoB вызывают развитие PH-LHD, что приводит к повышению давления RV и ремоделированию RV. Таким образом, модель крыс aoB оказалась чрезвычайно полезной в серии предыдущих исследований независимых групп, включая нас самих, для выявления патомеханизмов ремоделирования легочных сосудов и тестирования потенциальных стратегий лечения PH-LHD 4,15,20,21,22,23,24,25.
В настоящем исследовании модель крысы AoB была использована для установления хирургической процедуры деформирования аорты для изучения механизмов обратного ремоделирования в легочной сосудистой системе и RV. Ранее были разработаны модели обратного ремоделирования миокарда, такие как деформирование аорты у мышей26 и крыс27, для исследования клеточных и молекулярных механизмов, регулирующих регрессию гипертрофии левого желудочка, и тестирования потенциальных терапевтических возможностей для продвижения миокарда выздоровление. Кроме того, ограниченное число более ранних исследований изучало влияние деформирования аорты на PH-LHD у крыс и показало, что деформирование аорты может обратить вспять медиальную гипертрофию в легочных артериолах, нормализовать экспрессию препро-эндотелина 1 и улучшить легочную гемодинамику27,28, обеспечивая доказательства обратимости PH у крыс с сердечной недостаточностью. Здесь технические процедуры операции по дебандированию оптимизируются и стандартизируются, например, путем применения трахеотомии вместо эндотрахеальной интубации или путем использования титановых клипс определенного внутреннего диаметра для полосирования аорты вместо полипропиленовых швов тупой иглой26,27, что обеспечивает лучший контроль хирургических процедур, повышенную воспроизводимость модели и улучшенную выживаемость.
С научной точки зрения, значение модели дебандирования PH-LHD заключается не только в демонстрации обратимости сердечно-сосудистого и легочного фенотипа при сердечной недостаточности, но и, что более важно, в выявлении молекулярных драйверов, которые вызывают и / или поддерживают обратное ремоделирование в легочных артериях, в качестве перспективных кандидатов для будущего терапевтического таргетирования.
Здесь сообщается о подробном хирургическом методе деформирования аорты в модели AoB крысы, который может быть использован для исследования обратимости PH-LHD и клеточных и молекулярных механизмов, которые управляют обратным ремоделированием в легочной сосудистой системе и RV. Три недели ?…
The authors have nothing to disclose.
Это исследование было поддержано грантами DZHK (Немецкий центр сердечно-сосудистых исследований) CK и WMK, BMBF (Министерство образования и исследований Германии) CK в рамках VasBio и WMK в рамках VasBio, SYMPATH и PROVID, а также Немецкого исследовательского фонда (DFG) для WMK (SFB-TR84 A2, SFB-TR84 C9, SFB 1449 B1, SFB 1470 A4, KU1218/9-1 и KU1218/11-1).
Amoxicillin | Ratiopharm | PC: 04150075615985 | Antibiotic |
Anti-BNP antibody | Abcam | ab239510 | Western Blotting |
Aquasonic 100 Ultrasound gel | Parker Laboratories | BT-025-0037L | Echocardiography consumables |
Bepanthen | Bayer | 6029009.00.00 | Eye ointment eye ointment |
Carprosol (Carprofen) | CP-Pharma | 401808.00.00 | Analgesic |
Clip holder | Weck stainless USA | 523140S | Surgical instruments |
Fine scissors Tungsten carbide | Fine Science Tools | 14568-12 | Surgical scissors |
Fine scissors Tungsten carbide | Fine Science Tools | 14568-09 | Surgical scissors |
High-resolution imaging system | FUJIFILM VisualSonics, Amsterdam, Netherlands | VeVo 3100 | Echocardiography machine. Images were acquired with pulse-wave Doppler mode, M-mode and B-mode |
Isoflurane | CP-Pharma | 400806.00.00 | Anesthetic |
Ketamine | CP-Pharma | 401650.00.00 | Anesthetic |
Mathieu needle holder | Fine Science Tools | 12010-14 | Surgical instruments |
Mechanical ventilator (Rodent ventilator) | UGO Basile S.R.L. | 7025 | Volume controlled respirator |
Metal clip | Hemoclip | 523735 | Surgical consumables |
Microscope | Leica | M651 | Manual surgical microscope for microsurgical procedures |
Millar Mikro-Tip pressure catheters | ADInstruments | SPR-671 | Hemodynamics assessment |
Moria Iris forceps | Fine Science Tools | 11373-12 | Surgical forceps |
Noyes spring scissors | Fine Science Tools | 15013-12 | Surgical scissors |
Povidone iodine/iodophor solution | B/Braun | 16332M01 | Disinfection |
PowerLab | ADInstruments | 4_35 | Hemodynamics assessment |
Prolene Suture, 4-0 | Ethicon | EH7830 | Surgical consumables |
Rib spreader (Alm selfretaining retractor blunt, 70 mm, 2 3/4″) | Austos | AE-BV010R | Surgical instruments |
Serrated Graefe forceps | Fine Science Tools | 11052-10 | Surgical forceps |
Silk Suture, 4-0 | Ethicon | K871 | Surgical consumables |
Skin disinfiction solution (colored) | B/Braun | 19412M07 | Disinfection |
Spectra 360 Elektrode gel | Parker Laboratories | TB-250-0241H | Echocardiography consumables |
Sponge points tissue | Sugi | REF 30601 | Surgical consumables |
Sprague-Dawley rat | Janvier Labs, Le Genest-Saint-Isle, France | Study animals | |
Tracheal cannula | Outer diameter 2 mm | ||
Xylazin | CP-Pharma | 401510.00.00 | Anesthetic |