Induktion og fænotyping af akut højre hjertesvigt i en stor dyremodel af kronisk tromboembolic Pulmonal Hypertension

Summary

Vi præsenterer en protokol til at fremkalde og fænotype en akut højre hjertesvigt i en stor dyremodel med kronisk lunge hypertension. Denne model kan bruges til at teste terapeutiske interventioner, til at udvikle rigtige hjerte målinger eller til at forbedre forståelsen af akut højre hjertesvigt patofysiologi.

Abstract

Udviklingen af akut højre hjertesvigt (ARHF) i forbindelse med kronisk lungehypertension (PH) er forbundet med dårlige kortsigtede resultater. Den morfologiske og funktionelle fænotologi af højre ventrikel er af særlig betydning i forbindelse med hæmodynamisk kompromis hos patienter med ARHF. Her beskriver vi en metode til at fremkalde ARHF i en tidligere beskrevet stor dyremodel af kronisk PH og til fænotype, dynamisk, højre ventrikulær funktion ved hjælp af guldstandardmetoden (dvs. trykvolumen PV loops) og med en ikke-invasiv klinisk tilgængelig metode (dvs. ekkokardiografi). Kronisk PH er først induceret hos svin af venstre lungepulsåre ligation og højre nedre lap emboli med biologisk lim en gang om ugen i 5 uger. Efter 16 uger induceres ARHF ved successive volumenbelastning ved hjælp af saltvand efterfulgt af iterativ lungeemboli, indtil forholdet mellem det systoliske lungetryk over systemisk tryk når 0,9, eller indtil det systoliske systemiske tryk falder til under 90 mmHg. Hæmodynamik genoprettes med dobutamininfusion (fra 2,5 μg/kg/min til 7,5 μg/kg/min). PV-loops og ekkokardiografi udføres under hver tilstand. Hver betingelse kræver omkring 40 minutter til induktion, hæmodynamisk stabilisering og dataindsamling. Ud af 9 dyr døde 2 umiddelbart efter lungeemboli og 7 afsluttede protokollen, hvilket illustrerer modellens indlæringskurve. Modellen induceret en 3-dobling i gennemsnitlige lungepulsåren tryk. PV-loop-analysen viste, at ventriculo-arteriel kobling blev bevaret efter volumenbelastning, faldt efter akut lungeemboli og blev genoprettet med dobutamin. Echokardigrafiske opkøb lov til at kvantificere højre ventrikulære parametre for morfologi og funktion med god kvalitet. Vi identificerede højre ventrikulære iskæmiske læsioner i modellen. Modellen kan bruges til at sammenligne forskellige behandlinger eller til at validere ikke-invasive parametre for højre ventrikulær morfologi og funktion i forbindelse med ARHF.

Introduction

Akut højre hjertesvigt (ARHF) er for nylig blevet defineret som en hurtigt progressiv syndrom med systemisk overbelastning som følge af nedsat højre ventrikulære (RV) påfyldning og / eller reduceret RV flow ^output1. ARHF kan forekomme under flere tilstande såsom venstresidet hjertesvigt, akut lungeemboli, akut myokardieinfarkt eller lungehypertension (PH). I tilfælde af PH er ARHF-debut forbundet med en 40% risiko for kortvarig dødelighed eller akut lungetransplantation2,3,4. Her beskriver vi, hvordan man opretter en stor dyremodel af ARHF i indstillingen af kronisk lungehypertension, og hvordan man evaluerer den rigtige ventrikel ved hjælp af ekkokardiografi og trykvolumensløjfer.

Patofysiologiske træk ved ARHF omfatter RV tryk overbelastning, volumen overbelastning, et fald i RV output, en stigning i centrale venøse tryk og / eller et fald i systemisk tryk. I kronisk PH, der er en indledende stigning i RV kontraktilitet gør det muligt at bevare hjerte output på trods af stigningen i lunge vaskulær modstand. Derfor, i forbindelse med ARHF på kronisk PH, højre ventrikel kan generere næsten isosystemiske tryk, især under inotropisk støtte. Samlet set fører ARHF på kronisk PH og hæmodynamisk restaurering med inotroper til udvikling af akutte RV iskæmiske læsioner, som for nylig beskrevet i vores store ^dyremodel5. Stigningen i inotroper skaber en øget energisk efterspørgsel, der kan videreudvikle iskæmiske læsioner, og endelig føre til udvikling af end-organ dysfunktion og dårlige kliniske resultater. Der er dog ingen konsensus om, hvordan man håndterer patienter med ARHF på PH, primært med hensyn til væskehåndtering, inotroper og rollen som ekstrakorporal kredsløbsstøtte. Derfor kan en stor dyremodel med akut højre hjertesvigt bidrage til at levere prækliniske data om klinisk ARHF-styring.

Som et første skridt til at kvantificere reaktionen på terapi, enkle og reproducerbare metoder til at fænotype den rigtige ventrikel er nødvendige. Til dato er der ingen konsensus om, hvordan man bedre fænotype RV morfologi og funktion af patienter med ARHF. Guldstandardmetoden til vurdering af RV-kontraktilitet (dvs. iboende kontraktkapacitet) og ventriculo-arteriel kobling (dvs. kontraktilitet normaliseret af ventrikulær efterbelastning; et indeks over ventrikulær tilpasning) er analysen af trykvolumenkredsløb. Denne metode er to gange invasiv, fordi det kræver højre hjertekateterisering og en forbigående reduktion i RV preload ved hjælp af en ballon indsat i ringere vena cava. I klinisk praksis, ikke-invasive og repeterbare metoder til at evaluere den rigtige ventrikel er nødvendig. Hjerte magnetisk resonans (CMR) betragtes som guldstandarden for ikke-invasiv evaluering af højre ventrikel. Hos patienter med ARHF på kronisk PH, som administreres på intensivafdelingen (ICU), kan brugen af CMR være begrænset på grund af patientens ustabile hæmodynamiske tilstand; Desuden kan gentagne CMR-evalueringer flere gange om dagen, herunder om natten, være begrænsede på grund af omkostningerne og den begrænsede tilgængelighed. Omvendt giver ekkokardiografi ikke-invasiv, reproducerbar og billig RV morfologi og funktion evalueringer hos ICU patienter.

Store dyremodeller er ideelle til at udføre prækliniske undersøgelser med fokus på forholdet mellem invasive hæmodynamiske parametre og ikke-invasive parametre. Den store hvide gris anatomi er tæt på mennesker. Derfor er de fleste af de ekkokardigrafiske parametre, der er beskrevet hos mennesker, kvantificerbare hos svin. Der er mindre variationer mellem menneske- og svinehjerte, som skal tages i betragtning ved ekkokardigrafiske undersøgelser. Grise præsenterer en forfatningsmæssig dextrokardi og en lidt mod uret rotation af hjerteaksen. Som følge heraf bliver den apikale 4-kammervisning en apikal 5-kammervisning, og det akustiske vindue er placeret under xiphoid-tillægget. Derudover er parasternal lang og kort akse visninger akustiske vinduer placeret på højre side af brystbenet.

Her beskriver vi en ny metode til at fremkalde ARHF i en stor dyremodel af kronisk tromboembolic PH og til at genoprette hæmodynamisk ved hjælp af dobutamin. Vi rapporterer også RV iskæmiske læsioner til stede i modellen inden for 2−3 timer efter hæmodynamisk restaurering med dobutamin. Desuden beskriver vi, hvordan man erhverver RV PV-loops og ekkokardiografiske RV parametre på hver betingelse giver indsigt i de dynamiske ændringer i RV morfologi og funktion. Da den store dyremodel af kronisk tromboembolic PH og PV-loop metoder tidligere blev ^beskrevet6, vil disse sektioner blive kort beskrevet. Vi rapporterede også resultater af ekkokardigrafiske evalueringer, som anses for potentielt vanskelige i porcinemodeller. Vi vil forklare metoderne til at opnå gentagne ekkokardiografi i modellen.

Modellen af ARHF på kronisk PH rapporteret i denne undersøgelse kan bruges til at sammenligne forskellige terapeutiske strategier. Metoderne til RV phenotyping kan anvendes i andre store dyremodeller efterligne klinisk relevante situationer såsom akut lungeemboli7, RV myokardieinfarkt8, akut respiratorisk nød ^syndrom9 eller højre hjertesvigt forbundet med venstre ventrikulær ^svigt10 eller venstre ventrikulær mekanisk kredsløb ^støtte11.

Protocol

Undersøgelsen overholdt principperne for laboratoriedyrpleje ifølge National Society for Medical Research og blev godkendt af den lokale etikkomité for dyreforsøg på Hospital Marie Lannelongue. 1. Kronisk tromboembolic PH Inducer kronisk tromboembolic PH som tidligere beskrevet6,12. Fremkald kort efter en model af kronisk trombo-embolisk PH hos ca. 20 kg store hvide grise (sus scrofa). Udfør en ligatu…

Representative Results

GennemførlighedVi beskriver resultaterne af 9 på hinanden følgende procedurer for ARHF induktion i en stor dyr CTEPH model tidligere rapporteret5. Varigheden af protokollen var omkring 6 timer at fuldføre, herunder anæstesi induktion, installation, vaskulær adgang / kateter placeringer, induktion af volumen / tryk overbelastning og hæmodynamisk restaurering, dataindsamlinger og aktiv dødshjælp. Hver hæmodynamisk tilstand kræver omkri…

Discussion

Vi beskriver en metode til at modellere større patofysiologiske træk ved ARHF på kronisk PH i en stor dyremodel, herunder volumen og tryk overbelastning og hæmodynamisk restaurering med dobutamin. Vi rapporterede også, hvordan man kan erhverve hæmodynamiske og billeddannelse data til fænotype de dynamiske ændringer af højre ventrikel på hver betingelse skabt under protokollen. Disse metoder kan give baggrundsdata til at opbygge fremtidige forskningsprotokoller inden for ARHF, især med hensyn til væskestyring …

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