Induksjon og fenotyping av akutt høyre hjertesvikt i en stor dyremodell av kronisk tromboembolisk lungehypertensjon

Summary

Vi presenterer en protokoll for å indusere og fenotype en akutt høyre hjertesvikt i en stor dyremodell med kronisk lungehypertensjon. Denne modellen kan brukes til å teste terapeutiske intervensjoner, for å utvikle riktige hjertemålinger eller for å forbedre forståelsen av akutt høyre hjertesvikt patofysiologi.

Abstract

Utviklingen av akutt høyre hjertesvikt (ARHF) i sammenheng med kronisk pulmonal hypertensjon (PH) er forbundet med dårlige kortsiktige utfall. Den morfologiske og funksjonelle fenotypingen av høyre ventrikel er spesielt viktig i sammenheng med hemodynamisk kompromiss hos pasienter med ARHF. Her beskriver vi en metode for å indusere ARHF i en tidligere beskrevet stor dyremodell av kronisk PH, og til fenotype, dynamisk, høyre ventrikkelfunksjon ved hjelp av gullstandardmetoden (dvs. trykkvolum PV-løkker) og med en ikke-invasiv klinisk tilgjengelig metode (dvs. ekkokardiografi). Kronisk PH blir først indusert hos griser ved venstre lungearterie ligation og høyre nedre lobe embolisme med biologisk lim en gang i uken i 5 uker. Etter 16 uker induseres ARHF ved påfølgende volumbelastning ved hjelp av saltvann etterfulgt av iterativ lungeemboli til forholdet mellom det systoliske lungetrykket over systemisk trykk når 0,9 eller til det systoliske systemiske trykket reduseres under 90 mmHg. Hemodynamikk gjenopprettes med dobutamininfusjon (fra 2,5 μg/kg/min til 7,5 μg/kg/min). PV-løkker og ekkokardiografi utføres under hver betingelse. Hver tilstand krever rundt 40 minutter for induksjon, hemodynamisk stabilisering og datainnsamling. Av 9 dyr døde 2 umiddelbart etter lungeemboli og 7 fullførte protokollen, noe som illustrerer modellens læringskurve. Modellen induserte en 3 ganger økning i gjennomsnittlig lungearterietrykk. PV-loop-analysen viste at ventriculo-arteriell kobling ble bevart etter volumbelastning, redusert etter akutt lungeemboli og ble restaurert med dobutamin. Ekkokardiografiske oppkjøp tillot å kvantifisere riktige ventrikulære parametere for morfologi og funksjon med god kvalitet. Vi identifiserte høyre ventrikulære iskemiske lesjoner i modellen. Modellen kan brukes til å sammenligne ulike behandlinger eller for å validere ikke-invasive parametere for høyre ventrikulær morfologi og funksjon i sammenheng med ARHF.

Introduction

Akutt høyre hjertesvikt (ARHF) har nylig blitt definert som et raskt progressivt syndrom med systemisk overbelastning som følge av nedsatt høyre ventrikkel (RV) fylling og / eller redusert RV-strømningsutgang1. ARHF kan forekomme under flere tilstander som venstresidet hjertesvikt, akutt lungeemboli, akutt hjerteinfarkt eller pulmonal hypertensjon (PH). Ved PH er ARHF-utbruddet forbundet med en 40% risiko for kortsiktig dødelighet eller akutt lungetransplantasjon2,3,4. Her beskriver vi hvordan man lager en stor dyremodell av ARHF i innstillingen av kronisk lungehypertensjon og hvordan man evaluerer riktig ventrikel ved hjelp av ekkokardiografi og trykkvolumløkker.

Patofysiologiske trekk ved ARHF inkluderer overbelastning av rv-trykk, volumoverbelastning, en reduksjon i bobilutgangen, en økning i sentral venøst trykk og / eller en reduksjon i systemisk trykk. I kronisk PH er det en innledende økning i RV-kontraktilitet som gjør det mulig å bevare hjerteutgangen til tross for økningen i lungevaskulær motstand. Derfor, i sammenheng med ARHF på kronisk PH, kan høyre ventrikel generere nesten isosystemisk trykk, spesielt under inotropisk støtte. Samlet sett fører ARHF på kronisk PH og hemodynamisk restaurering med inotroper til utvikling av akutte RV iskemiske lesjoner, som nylig beskrevet i vår store ^dyremodell5. Økningen i inotroper skaper en økt energisk etterspørsel som kan videreutvikle iskemiske lesjoner, og til slutt føre til utvikling av end-organ dysfunksjon og dårlige kliniske resultater. Det er imidlertid ingen konsensus om hvordan man skal håndtere pasienter med ARHF på PH, hovedsakelig når det gjelder væskehåndtering, inotroper og rollen som ekstrakorporeal sirkulasjonsstøtte. Følgelig kan en stor dyremodell med akutt høyre hjertesvikt bidra til å gi prekliniske data om ARHF klinisk styring.

Som et første skritt for å kvantifisere responsen på terapi, er det nødvendig med enkle og reproduserbare metoder for å fenotype riktig ventrikel. Til dags dato er det ingen konsensus om hvordan man bedre kan fenotype RV-morfologien og funksjonen til pasienter med ARHF. Gullstandardmetoden for å evaluere RV-kontraktilitet (dvs. egen kapasitet til å trekke seg sammen) og ventriculo-arteriell kobling (dvs. kontraktilitet normalisert ved ventrikulær etterbelastning; en indeks for ventrikulær tilpasning) er analysen av trykkvolum (PV) løkker. Denne metoden er to ganger invasiv fordi den krever riktig hjertekateterisering og en forbigående reduksjon i RV-preload ved hjelp av en ballong satt inn i den dårligere vena cava. I klinisk praksis er det nødvendig med ikke-invasive og repeterbare metoder for å evaluere riktig ventrikel. Hjertemagnetisk resonans (CMR) regnes som gullstandarden for ikke-invasiv evaluering av høyre ventrikel. Hos pasienter med ARHF på kronisk PH som administreres på intensivavdeling (ICU), kan bruken av CMR være begrenset på grunn av pasientens ustabile hemodynamiske tilstand; Videre kan gjentatte CMR-evalueringer, flere ganger om dagen, inkludert om natten, være begrenset på grunn av kostnadene og begrenset tilgjengelighet. På den annen side tillater ekkokardiografi ikke-invasiv, reproduserbar og rimelig RV-morfologi og funksjonsevalueringer hos intensivpasienter.

Store dyremodeller er ideelle for å utføre prekliniske studier med fokus på forholdet mellom invasive hemodynamiske parametere og ikke-invasive parametere. Den store hvite grisanatomien er nær mennesker. Følgelig er de fleste ekkokardiografiske parametere beskrevet hos mennesker kvantifiserbare hos griser. Det finnes noen mindre variasjoner mellom menneske- og grisehjerte som må tas i betraktning for ekkokardiografiske studier. Griser presenterer en konstitusjonell dextrocardia og en litt moturs rotasjon av hjerteaksen. Som et resultat blir den apikale 4-kammervisningen en apikal 5-kammervisning og det akustiske vinduet ligger under xiphoid-tillegget. I tillegg er parasternal lange og korte aksevisninger akustiske vinduer plassert på høyre side av brystbenet.

Her beskriver vi en ny metode for å indusere ARHF i en stor dyremodell av kronisk tromboembolisk PH og for å gjenopprette hemodynamisk ved hjelp av dobutamin. Vi rapporterer også RV iskemiske lesjoner til stede i modellen innen 2-3 timer etter hemodynamisk restaurering med dobutamin. Videre beskriver vi hvordan man skaffer seg RV PV-løkker og ekkokardiografiske BOBILparametere ved hver tilstand som gir innsikt i de dynamiske endringene i RV-morfologi og funksjon. Ettersom den store dyremodellen av kronisk tromboembolisk PH og PV-sløyfemetodene tidligere ble ^beskrevet6, vil disse seksjonene bli kort beskrevet. Vi rapporterte også resultater av ekkokardiografiske evalueringer som anses som potensielt vanskelige i porcinemodeller. Vi vil forklare metodene for å oppnå gjentatt ekkokardiografisk i modellen.

Modellen for ARHF på kronisk PH rapportert i denne studien kan brukes til å sammenligne ulike terapeutiske strategier. Metodene for RV fenotyping kan brukes i andre store dyremodeller som etterligner klinisk relevante situasjoner som akutt lungeemboli7, RV myokardinfarkt8, akutt respiratorisk ^nødsyndrom9 eller høyre hjertesvikt forbundet med venstre ventrikulær ^svikt10 eller venstre ventrikulær mekanisk sirkulasjonsstøtte11.

Protocol

Studien fulgte prinsippene for laboratoriedyrpleie i henhold til National Society for Medical Research og ble godkjent av den lokale etikkkomiteen for dyreforsøk ved Hospital Marie Lannelongue. 1. Kronisk tromboembolisk PH Induser kronisk tromboembolisk PH som tidligere beskrevet6,12. Kort sagt, induser en modell av kronisk trombo-embolisk PH i rundt 20 kg store hvite griser (sus scrofa). Utfør en ligatur…

Representative Results

MulighetVi beskriver resultatene av 9 påfølgende prosedyrer for ARHF-induksjon i en stor CTEPH-modell for dyr som tidligere er rapportert5. Varigheten av protokollen var rundt 6 timer å fullføre, inkludert anestesiinduksjon, installasjon, vaskulær tilgang / kateterplasseringer, induksjon av volum / trykkoverbelastning og hemodynamisk restaurering, datainnsamlinger og eutanasi. Hver hemodynamiske tilstand krever rundt 40 minutter for å opp…

Discussion

Vi beskriver en metode for å modellere store patofysiologiske trekk ved ARHF på kronisk PH i en stor dyremodell, inkludert volum- og trykkoverbelastning og hemodynamisk restaurering med dobutamin. Vi rapporterte også hvordan man skaffer hemodynamiske data og bildedata for å fenotype de dynamiske endringene i høyre ventrikel ved hver tilstand som er opprettet under protokollen. Disse metodene kan gi bakgrunnsdata for å bygge opp fremtidige forskningsprotokoller innen ARHF, spesielt når det gjelder væskehåndtering…

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