تحريض وتوصيف ظاهري لقصور القلب الأيمن الحاد في نموذج حيواني كبير لارتفاع ضغط الدم الرئوي الخثاري المزمن
Summary
نقدم بروتوكولا للحث والنمط الظاهري لفشل القلب الأيمن الحاد في نموذج حيواني كبير مع ارتفاع ضغط الدم الرئوي المزمن. يمكن استخدام هذا النموذج لاختبار التدخلات العلاجية أو لتطوير مقاييس القلب الصحيحة أو لتحسين فهم الفيزيولوجيا المرضية لفشل القلب الأيمن الحاد.
Abstract
يرتبط تطور قصور القلب الأيمن الحاد (ARHF) في سياق ارتفاع ضغط الدم الرئوي المزمن (PH) بنتائج سيئة على المدى القصير. ويكتسي التنميط الظاهري المورفولوجي والوظيفي للبطين الأيمن أهمية خاصة في سياق تسوية الدورة الدموية لدى المرضى الذين يعانون من ARHF. هنا ، نصف طريقة للحث على ARHF في نموذج حيواني كبير تم وصفه سابقا من PH المزمن ، والنمط الظاهري ، ديناميكيا ، وظيفة البطين الأيمن باستخدام طريقة المعيار الذهبي (أي الحلقات الكهروضوئية بحجم الضغط) ومع طريقة غير جراحية متاحة سريريا (أي تخطيط صدى القلب). يتم تحفيز الرقم الهيدروجيني المزمن لأول مرة في الخنازير عن طريق ربط الشريان الرئوي الأيسر وانسداد الفص السفلي الأيمن مع الغراء البيولوجي مرة واحدة في الأسبوع لمدة 5 أسابيع. بعد 16 أسبوعا ، يتم تحفيز ARHF عن طريق تحميل الحجم المتتالي باستخدام محلول ملحي متبوعا بالانسداد الرئوي التكراري حتى تصل نسبة الضغط الرئوي الانقباضي على الضغط النظامي إلى 0.9 أو حتى ينخفض الضغط النظامي الانقباضي إلى أقل من 90 مم زئبق. يتم استعادة ديناميكا الدم مع تسريب الدوبوتامين (من 2.5 ميكروغرام / كجم / دقيقة إلى 7.5 ميكروغرام / كغ / دقيقة). يتم إجراء الحلقات الكهروضوئية وتخطيط صدى القلب خلال كل حالة. تتطلب كل حالة حوالي 40 دقيقة للحث وتثبيت الدورة الدموية والحصول على البيانات. من بين 9 ، توفي 2 مباشرة بعد الانسداد الرئوي وأكمل 7 البروتوكول ، مما يوضح منحنى التعلم للنموذج. أدى النموذج إلى زيادة 3 أضعاف في متوسط ضغط الشريان الرئوي. أظهر تحليل الحلقة الكهروضوئية أن الاقتران البطيني الشرياني تم الحفاظ عليه بعد تحميل الحجم ، وانخفض بعد الانسداد الرئوي الحاد وتم استعادته باستخدام الدوبوتامين. سمحت عمليات الاستحواذ على تخطيط صدى القلب بتحديد معلمات البطين الأيمن للمورفولوجيا ووظيفتها بنوعية جيدة. حددنا آفات إقفارية البطين الأيمن في النموذج. يمكن استخدام النموذج لمقارنة العلاجات المختلفة أو للتحقق من صحة المعلمات غير الغازية لمورفولوجيا البطين الأيمن ووظيفته في سياق ARHF.
Introduction
تم تعريف قصور القلب الأيمن الحاد (ARHF) مؤخرا على أنه متلازمة تقدمية سريعة مع احتقان جهازي ناتج عن ضعف ملء البطين الأيمن (RV) و / أو انخفاض ناتج تدفق RV 1. قد يحدث ARHF في العديد من الحالات مثل قصور القلب من الجانب الأيسر أو الانسداد الرئوي الحاد أو احتشاء عضلة القلب الحاد أو ارتفاع ضغط الدم الرئوي (PH). في حالة PH ، يرتبط ظهور ARHF بخطر 40٪ من الوفيات قصيرة الأجل أو زرع الرئة العاجل 2,3,4. هنا ، نصف كيفية إنشاء نموذج حيواني كبير من ARHF في وضع ارتفاع ضغط الدم الرئوي المزمن وكيفية تقييم البطين الأيمن باستخدام تخطيط صدى القلب وحلقات حجم الضغط.
تشمل السمات الفيزيولوجية المرضية ل ARHF الحمل الزائد لضغط RV ، والحمل الزائد للحجم ، وانخفاض في ناتج RV ، وزيادة في الضغط الوريدي المركزي و / أو انخفاض في الضغط النظامي. في درجة الحموضة المزمنة ، هناك زيادة أولية في انقباض RV مما يسمح بالحفاظ على الناتج القلبي على الرغم من الزيادة في مقاومة الأوعية الدموية الرئوية. لذلك ، في سياق ARHF على PH المزمن ، يمكن للبطين الأيمن توليد ضغوط متساوية النظام تقريبا ، خاصة تحت دعم التقلص العضلي. إذا أخذنا ARHF معا ، فإن ARHF على الرقم الهيدروجيني المزمن واستعادة الدورة الدموية مع التقلص العضلي يؤدي إلى تطور آفات إقفارية RV حادة ، كما هو موضح مؤخرا في نموذجنا الحيواني الكبير5. تخلق الزيادة في التقلص العضلي طلبا نشطا متزايدا قد يزيد من تطور الآفات الإقفارية ، ويؤدي في النهاية إلى تطور خلل وظيفي في العضو النهائي والنتائج السريرية السيئة. ومع ذلك ، لا يوجد توافق في الآراء حول كيفية إدارة المرضى الذين يعانون من ARHF على PH ، وخاصة فيما يتعلق بإدارة السوائل ، والتقلص العضلي ودور دعم الدورة الدموية خارج الجسم. وبالتالي ، قد يساعد نموذج حيواني كبير لقصور القلب الأيمن الحاد في توفير بيانات ما قبل السريرية حول الإدارة السريرية ARHF.
كخطوة أولى لتحديد الاستجابة للعلاج ، هناك حاجة إلى طرق بسيطة وقابلة للتكرار للنمط الظاهري للبطين الأيمن. حتى الآن ، لا يوجد توافق في الآراء حول كيفية تحسين النمط الظاهري لمورفولوجيا RV ووظيفة المرضى الذين يعانون من ARHF. الطريقة القياسية الذهبية لتقييم انقباض RV (أي القدرة الجوهرية على الانقباض) والاقتران البطيني الشرياني (أي الانقباض الذي يتم تطبيعه بواسطة الحمل اللاحق البطيني ؛ مؤشر التكيف البطيني) هو تحليل حلقات حجم الضغط (PV). هذه الطريقة غازية مرتين لأنها تتطلب قسطرة القلب اليمنى وانخفاضا عابرا في التحميل المسبق RV باستخدام بالون يتم إدخاله في الوريد الأجوف السفلي. في الممارسة السريرية ، هناك حاجة إلى طرق غير جراحية وقابلة للتكرار لتقييم البطين الأيمن. يعتبر الرنين المغناطيسي للقلب (CMR) المعيار الذهبي للتقييم غير الجراحي للبطين الأيمن. في المرضى الذين يعانون من ARHF على درجة الحموضة المزمنة الذين تتم إدارتهم في وحدة العناية المركزة (ICU) ، قد يكون استخدام CMR محدودا بسبب حالة الدورة الدموية غير المستقرة للمريض. وعلاوة على ذلك، فإن التقييمات المتكررة لاتفاقية النقل الطرقي للبضائع، عدة مرات في اليوم، بما في ذلك في الليل، قد تكون محدودة بسبب تكلفتها ومحدودية توافرها. وعلى العكس من ذلك، يسمح تخطيط صدى القلب بإجراء مورفولوجيا ووظائف غير جراحية وقابلة للتكرار ومنخفضة التكلفة في مرضى وحدة العناية المركزة.
النماذج الحيوانية الكبيرة مثالية لإجراء دراسات ما قبل السريرية التي تركز على العلاقة بين معلمات الدورة الدموية الغازية والمعلمات غير الغازية. تشريح الخنزير الأبيض الكبير قريب من البشر. وبالتالي ، فإن معظم معلمات تخطيط صدى القلب الموصوفة في البشر قابلة للقياس الكمي في الخنازير. توجد بعض الاختلافات الطفيفة بين قلب الإنسان وقلب الخنزير والتي يجب مراعاتها في دراسات تخطيط صدى القلب. تقدم الخنازير دكستروكارديا دستورية ودوران عكس اتجاه عقارب الساعة قليلا لمحور القلب. نتيجة لذلك ، يصبح المنظر القمي المكون من 4 غرف منظرا قميا من 5 غرف وتقع النافذة الصوتية أسفل ملحق xiphoid. بالإضافة إلى ذلك ، توجد النوافذ الصوتية ذات المحاور الطويلة والقصيرة على الجانب الأيمن من القص.
هنا ، نصف طريقة جديدة للحث على ARHF في نموذج حيواني كبير من PH الانصمام الخثاري المزمن واستعادة الدورة الدموية باستخدام الدوبوتامين. كما أبلغنا عن آفات إقفارية RV موجودة في النموذج في غضون 2-3 ساعات بعد استعادة الدورة الدموية باستخدام الدوبوتامين. علاوة على ذلك ، نصف كيفية الحصول على حلقات RV الكهروضوئية ومعلمات RV لتخطيط صدى القلب في كل حالة مما يوفر رؤى حول التغيرات الديناميكية في مورفولوجيا RV ووظيفتها. وبما أن النموذج الحيواني الكبير لدرجة الحموضة الانصمامية الخثارية المزمنة وطرق الحلقة الكهروضوئية قد تم وصفها سابقا6، سيتم وصف هذه الأقسام بإيجاز. أيضا ، أبلغنا عن نتائج تقييمات تخطيط صدى القلب التي تعتبر صعبة في نماذج الخنازير. سنشرح طرق تحقيق تخطيط صدى القلب المتكرر في النموذج.
يمكن استخدام نموذج ARHF على الرقم الهيدروجيني المزمن المبلغ عنه في هذه الدراسة لمقارنة الاستراتيجيات العلاجية المختلفة. يمكن استخدام طرق التنميط الظاهري RV في نماذج حيوانية كبيرة أخرى تحاكي الحالات ذات الصلة سريريا مثل الانسداد الرئوي الحاد7 أو احتشاء عضلة القلب RV8 أو متلازمة الضائقة التنفسية الحادة9 أو قصور القلب الأيمن المرتبط بفشل البطين الأيسر10 أو دعم الدورة الدموية الميكانيكية للبطين الأيسر11.
Protocol
Representative Results
Discussion
نحن نصف طريقة لنمذجة السمات الفسيولوجية المرضية الرئيسية ل ARHF على الرقم الهيدروجيني المزمن في نموذج حيواني كبير بما في ذلك الحجم والضغط الزائد واستعادة الدورة الدموية مع الدوبوتامين. أبلغنا أيضا عن كيفية الحصول على بيانات الدورة الدموية والتصوير للنمط الظاهري للتغيرات الديناميكية للبط…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
يتم دعم هذا العمل من خلال منحة عامة تشرف عليها الوكالة الوطنية الفرنسية للبحوث (ANR) كجزء من برنامج Investissements d’Avenir (المرجع: ANR-15RHUS0002).
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 |
References
- Harjola, V. P., et al. Contemporary management of acute right ventricular failure: a statement from the Heart Failure Association and the Working Group on Pulmonary Circulation and Right Ventricular Function of the European Society of Cardiology. European Journal of Heart Failure. 18 (3), 226-241 (2016).
- Haddad, F., et al. Characteristics and outcome after hospitalization for acute right heart failure in patients with pulmonary arterial hypertension. Circulation: Heart Failure. 4 (6), 692-699 (2011).
- Sztrymf, B., et al. Prognostic factors of acute heart failure in patients with pulmonary arterial hypertension. European Respiratory Journal. 35 (6), 1286-1293 (2010).
- Huynh, T. N., Weigt, S. S., Sugar, C. A., Shapiro, S., Kleerup, E. C. Prognostic factors and outcomes of patients with pulmonary hypertension admitted to the intensive care unit. Journal of Critical Care. 27 (6), 739 (2012).
- Boulate, D., et al. Early Development of Right Ventricular Ischemic Lesions in a Novel Large Animal Model of Acute Right Heart Failure in Chronic Thromboembolic Pulmonary Hypertension. Journal of Cardiac Failure. 23 (12), 876-886 (2017).
- Noly, P. E., et al. Chronic Thromboembolic Pulmonary Hypertension and Assessment of Right Ventricular Function in the Piglet. Journal of Visualized Experiments. (105), e53133 (2015).
- Kerbaul, F., et al. Effects of levosimendan versus dobutamine on pressure load-induced right ventricular failure. Critical Care Medicine. 34 (11), 2814-2819 (2006).
- Ratliff, N., Peter, R., Ramo, B., Somers, W., Morris, J. A model for the production of right ventricular infarction. The American journal of pathology. 58 (3), 471 (1970).
- Ballard-Croft, C., Wang, D., Sumpter, L. R., Zhou, X., Zwischenberger, J. B. Large-animal models of acute respiratory distress syndrome. The Annals of Thoracic Surgery. 93 (4), 1331-1339 (2012).
- Dixon, J. A., Spinale, F. G. Large animal models of heart failure: a critical link in the translation of basic science to clinical practice. Circulation: Heart Failure. 2 (3), 262-271 (2009).
- Letsou, G. V., et al. Improved left ventricular unloading and circulatory support with synchronized pulsatile left ventricular assistance compared with continuous-flow left ventricular assistance in an acute porcine left ventricular failure model. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 140 (5), 1181-1188 (2010).
- Mercier, O., et al. Piglet model of chronic pulmonary hypertension. Pulmonary Circulation. 3 (4), 908-915 (2013).
- Seldinger, S. I. Catheter replacement of the needle in percutaneous arteriography: a new technique. Acta Radiologica. (5), 368-376 (1953).
- Lang, R. M., et al. Recommendations for cardiac chamber quantification by echocardiography in adults: an update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging. European Heart Journal – Cardiovascular Imaging. 16 (3), 233-270 (2015).
- Guihaire, J., et al. Right ventricular reserve in a piglet model of chronic pulmonary hypertension. European Respiratory Journal. 45 (3), 709-717 (2015).
- Burkhoff, D. Pressure-volume loops in clinical research: a contemporary view. Journal of the American College of Cardiology. 62 (13), 1173-1176 (2013).
- Sagawa, K. The end-systolic pressure-volume relation of the ventricle: definition, modifications and clinical use. Circulation. 63 (6), 1223-1227 (1981).
- Amsallem, M., et al. Load Adaptability in Patients With Pulmonary Arterial Hypertension. The American Journal of Cardiology. 120 (5), 874-882 (2017).
- Dandel, M., Knosalla, C., Kemper, D., Stein, J., Hetzer, R. Assessment of right ventricular adaptability to loading conditions can improve the timing of listing to transplantation in patients with pulmonary arterial hypertension. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 34 (3), 319-328 (2015).
- Vanderpool, R. R., et al. RV-pulmonary arterial coupling predicts outcome in patients referred for pulmonary hypertension. Heart. 101 (1), 37-43 (2015).
- Boulate, D., et al. . Pulmonary Hypertension. , 241-253 (2016).
- Cheng, H. W., et al. Assessment of right ventricular structure and function in mouse model of pulmonary artery constriction by transthoracic echocardiography. Journal of Visualized Experiments. (84), e51041 (2014).
