הפרוטוקול הנוכחי מתאר הליך כירורגי להסרת פסים עולים-אבי העורקים במודל של חולדה של יתר לחץ דם ריאתי עקב מחלת לב שמאלית. טכניקה זו חוקרת מנגנונים אנדוגניים של שיפוץ הפוך במחזור הדם הריאתי ובלב הימני, ובכך מודיעה על אסטרטגיות להיפוך יתר לחץ דם ריאתי ו/או תפקוד לקוי של החדר הימני.
יתר לחץ דם ריאתי עקב מחלת לב שמאלית (PH-LHD) הוא הצורה הנפוצה ביותר של PH, אך הפתופיזיולוגיה שלו מאופיינת בצורה גרועה מאשר יתר לחץ דם עורקי ריאתי (PAH). כתוצאה מכך, חסרות התערבויות טיפוליות מאושרות לטיפול או מניעה של PH-LHD. תרופות המשמשות לטיפול ב- PH בחולי PAH אינן מומלצות לטיפול ב- PH-LHD, שכן עמידות מופחתת של כלי הדם הריאתיים (PVR) וזרימת דם ריאתית מוגברת בנוכחות לחצי מילוי מוגברים בצד שמאל עלולים לגרום לפירוק לב שמאל ובצקת ריאתית. יש לפתח אסטרטגיות חדשות כדי להפוך את PH בחולי LHD. בניגוד ל-PAH, PH-LHD מתפתח עקב עומס מכני מוגבר הנגרם על ידי גודש דם במחזור הדם של הריאות במהלך אי ספיקת לב שמאלית. מבחינה קלינית, פריקה מכנית של החדר השמאלי (LV) על ידי החלפת מסתם אבי העורקים בחולי היצרות אבי העורקים או על ידי השתלת מכשירי סיוע LV בחולי אי ספיקת לב סופנית מנרמלת לא רק את הלחצים העורקיים הריאתיים והחדר הימני (RV) אלא גם את PVR, ובכך מספקת ראיות עקיפות לשיפוץ הפוך בכלי הדם הריאתיים. באמצעות מודל חולדות מבוסס של PH-LHD עקב אי ספיקת לב שמאלית המופעלת על ידי עומס יתר בלחץ עם התפתחות נוספת של PH, פותח מודל לחקר המנגנונים המולקולריים והתאיים של תהליך שיפוץ הפוך פיזיולוגי זה. באופן ספציפי, בוצע ניתוח פירוק אבי העורקים, שהביא לשיפוץ הפוך של שריר הלב LV ופריקתו. במקביל, ניתן היה לזהות נורמליזציה מלאה של לחץ סיסטולי RV והיפוך משמעותי אך לא שלם של היפרטרופיה של RV. מודל זה עשוי להציג כלי רב ערך לחקר המנגנונים של שיפוץ הפוך פיזיולוגי במחזור הדם הריאתי וב- RV, במטרה לפתח אסטרטגיות טיפוליות לטיפול ב- PH-LHD וצורות אחרות של PH.
אי ספיקת לב היא סיבת המוות המובילה במדינות המפותחות וצפויה לגדול ב-25% בעשור הקרוב. יתר לחץ דם ריאתי (PH) – עלייה פתולוגית של לחץ הדם במחזור הדם הריאתי – משפיע על כ -70% מהחולים עם אי ספיקת לב סופנית; ארגון הבריאות העולמי מסווג PH כיתר לחץ דם ריאתי עקב מחלת לב שמאלית (PH-LHD)1. PH-LHD יזם על ידי תפקוד לקוי של החדר השמאלי הסיסטולי ו/או הדיאסטולי (LV) שמביא ללחץ מילוי גבוה וגודש פסיבי של דם למחזור הדםהריאתי 2. למרות שבתחילה הוא הפיך, PH-LHD מתקבע בהדרגה עקב שיפוץ פעיל של כלי הדם הריאתיים בכל התאים של מחזור הדם הריאתי, כלומר עורקים, נימים וורידים 3,4. גם PH הפיך וגם PH קבוע מגבירים את עומס ה-RV, ובתחילה מניעים היפרטרופיה אדפטיבית של שריר הלב, אך בסופו של דבר גורמים להתרחבות RV, היפוקינזיס, פיברוזיס ופירוק שמובילים בהדרגה לכשל RV 1,2,5,6. ככזה, PH מאיץ את התקדמות המחלה בחולי אי ספיקת לב ומגביר את התמותה, במיוחד בחולים העוברים טיפול כירורגי על ידי השתלת מכשירי סיוע לחדר שמאל (LVAD) ו/או השתלת לב 7,8,9. נכון לעכשיו, לא קיימים טיפולים מרפאים שיכולים להפוך את התהליך של שיפוץ כלי דם ריאתיים, ולכן יש צורך במחקר מכניסטי בסיסי במערכות מודל מתאימות.
חשוב לציין כי מחקרים קליניים מראים כי PH-LHD כסיבוך שכיח בחולים עם היצרות אבי העורקים יכול להשתפר במהירות בתקופה המוקדמת שלאחר הניתוח לאחר הניתוח לאחר החלפת מסתם אבי העורקים10. באופן אנלוגי, עמידות גבוהה (>3 יחידות עץ) טרום ניתוחית לכלי דם ריאתיים (PVR) שהייתה, עם זאת, הפיכה על ניטרופוסיד מנורמלת באופן בר קיימא לאחר השתלת לב במחקר מעקב של 5 שנים11. באופן דומה, הפחתה נאותה של PVR הפיך וקבוע כאחד ושיפור תפקוד ה-RV בחולי LHD יכולים להתממש תוך מספר חודשים על ידי פריקת החדר השמאלי באמצעות מכשירי עזר חדריים מושתלים ובלתי פולסים 12,13,14. נכון לעכשיו, המנגנונים התאיים והמולקולריים המניעים שיפוץ הפוך במחזור הריאתי ובבית הלב RV אינם ברורים. עם זאת, הבנתם עשויה לספק תובנה חשובה לגבי מסלולים פיזיולוגיים שעשויים להיות מנוצלים מבחינה טיפולית כדי להפוך את שיפוץ כלי הדם והקרוואנים של הריאות ב-PH-LHD ובצורות אחרות של PH.
מודל פרה-קליני מתאים המשכפל כראוי את התכונות הפתופיזיולוגיות והמולקולריות של PH-LHD יכול לשמש למחקרים תרגומיים באי ספיקת לב גודשת הנגרמת על ידי עומס יתר בלחץ עקב פסים כירורגיים של אבי העורקים (AoB) בחולדות 4,15,16. בהשוואה לאי ספיקת לב דומה עקב עומס יתר בלחץ במודל מורין של התכווצות אבי העורקים הרוחבי (TAC)17, פסים של אבי העורקים העולה מעל שורש אבי העורקים בחולדות AoB אינם מייצרים יתר לחץ דם בעורק הצוואר השמאלי מכיוון שאתר הפסים הוא פרוקסימלי של יציאת עורק הצוואר השמאלי מאבי העורקים. כתוצאה מכך, AoB אינו גורם לפגיעה עצבית בצד שמאל בקליפת המוח כפי שהיא אופיינית ל-TAC18, ואשר עשויה להשפיע על תוצאות המחקר. בהשוואה למודלים אחרים של מכרסמים של PH-LHD המושרה בניתוח, מודלים של חולדות בכלל, ו-AoB בפרט, מוכיחים שהם חזקים יותר, ניתנים לשחזור ומשכפלים את השיפוץ של מחזור הדם הריאתי האופייני לחולי PH-LHD. יחד עם זאת, קטלניות פריאופרטיבית נמוכה19. לחצי LV מוגברים ותפקוד לקוי של LV בחולדות AoB גורמים להתפתחות PH-LHD, וכתוצאה מכך לחצי RV גבוהים ושיפוץ קרוואנים. ככזה, מודל עכברוש AoB הוכח כיעיל ביותר בסדרה של מחקרים קודמים על ידי קבוצות עצמאיות, כולל את עצמנו, כדי לזהות פתומכניזמים של שיפוץ כלי דם ריאתיים ולבחון אסטרטגיות טיפול פוטנציאליות עבור PH-LHD 4,15,20,21,22,23,24,25.
במחקר הנוכחי, מודל חולדות AoB שימש להקמת הליך כירורגי של פירוק אבי העורקים כדי לחקור מנגנונים של שיפוץ הפוך בכלי הדם הריאתיים וב- RV. בעבר פותחו מודלים של שיפוץ הפוך שריר הלב כגון פירוק אבי העורקים בעכברים26 וחולדות27 כדי לחקור את המנגנונים התאיים והמולקולריים המווסתים את הרגרסיה של היפרטרופיה של החדר השמאלי ולבחון אפשרויות טיפוליות פוטנציאליות לקידום שריר הלב שחזור. יתר על כן, מספר מוגבל של מחקרים קודמים בחנו את ההשפעות של פירוק אבי העורקים על PH-LHD בחולדות והראו כי פירוק אבי העורקים עשוי להפוך היפרטרופיה מדיאלית בעורקי ריאות, לנרמל את הביטוי של טרום-פרו-אנדותלין 1 ולשפר את ההמודינמיקה הריאתית27,28, מה שמספק עדות להיפוך של PH בחולדות עם אי ספיקת לב. כאן, ההליכים הטכניים של ניתוח ההדבקה ממוטבים ומתוקננים, למשל על ידי החלת קנה הנשימה במקום אינטובציה אנדוטרכאלית או על ידי שימוש בקליעי טיטניום בקוטר פנימי מוגדר לפסים אבי העורקים במקום תפרים פוליפרופילן עם מחט קהה26,27, ובכך לספק שליטה טובה יותר על ההליכים הכירורגיים, יכולת שכפול מוגברת של המודל ושיעור הישרדות משופר.
מנקודת מבט מדעית, המשמעות של מודל פירוק PH-LHD אינה טמונה רק בהדגמת ההיפוך של הפנוטיפ הקרדיווסקולרי והריאותי באי ספיקת לב, אלא חשוב מכך, בזיהוי מניעים מולקולריים המפעילים ו/או מקיימים שיפוץ הפוך בעורקים ריאתיים כמועמדים מבטיחים למיקוד טיפולי עתידי.
כאן, דווח על טכניקה כירורגית מפורטת לפירוק אבי העורקים במודל AoB של חולדה שניתן להשתמש בה כדי לחקור את ההיפוך של PH-LHD ואת המנגנונים התאיים והמולקולריים המניעים שיפוץ הפוך בכלי הדם הריאתיים וב-RV. שלושה שבועות של התכווצות אבי העורקים בחולדות צעירות גורמים ל-PH-LHD הניכרים כלחצי LV מוגברים, היפרטר?…
The authors have nothing to disclose.
מחקר זה נתמך על ידי מענקים של DZHK (המרכז הגרמני לחקר הלב וכלי הדם) ל- CK ו- WMK, ה- BMBF (משרד החינוך והמחקר הגרמני) ל- CK במסגרת VasBio, ול- WMK במסגרת VasBio, SYMPATH ו- PROVIDE, וקרן המחקר הגרמנית (DFG) ל- WMK (SFB-TR84 A2, SFB-TR84 C9, SFB 1449 B1, SFB 1470 A4, KU1218/9-1 ו- 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 |