הערכה אקוקרדיוגרפית מקיפה של תפקוד החדר הימני במודל חולדה של יתר לחץ דם עורקי ריאתי
Summary
הפרוטוקול הנוכחי מתאר אפיון אקוקרדיוגרפי של מורפולוגיה ותפקוד של החדר הימני במודל חולדה של יתר לחץ דם עורקי ריאתי.
Abstract
יתר לחץ דם עורקי ריאתי (PAH) היא מחלה פרוגרסיבית הנגרמת על ידי היצרות כלי דם ועיצוב מחדש של העורקים הקטנים בריאות. עיצוב מחדש זה מוביל לעמידות מוגברת של כלי הדם הריאתיים, להחמרה בתפקוד החדר הימני ולמוות בטרם עת. הטיפולים המאושרים כיום עבור PAH מתמקדים בעיקר במסלולים מרחיבי כלי דם ריאתיים; עם זאת, שיטות הטיפול המתפתחות לאחרונה מתמקדות במסלולים חדשים אחרים המעורבים בפתוגנזה של המחלה, כולל שיפוץ החדר הימני (RV). טכניקות הדמיה המאפשרות הערכה אורכית של טיפולים חדשניים שימושיות מאוד לקביעת יעילותן של תרופות חדשות במחקרים פרה-קליניים. אקוקרדיוגרפיה טרנס-חזה לא פולשנית נותרה הגישה הסטנדרטית להערכת תפקוד הלב והיא נמצאת בשימוש נרחב במודלים של מכרסמים. עם זאת, הערכה אקוקרדיוגרפית של RV יכול להיות מאתגר בשל המיקום האנטומי שלה ואת המבנה. בנוסף, חסרות הנחיות סטנדרטיות לאקוקרדיוגרפיה במודלים פרה-קליניים של מכרסמים, דבר המקשה על ביצוע הערכה אחידה של תפקוד RV במחקרים במעבדות שונות. במחקרים פרה-קליניים, מודל הפגיעה במונוקרוטאלין (MCT) בחולדות נמצא בשימוש נרחב כדי להעריך את יעילות התרופות לטיפול ב-PAH. פרוטוקול זה מתאר הערכה אקוקרדיוגרפית של RV בחולדות PAH נאיביות וחולדות MCT.
Introduction
PAH היא מחלה פרוגרסיבית המוגדרת כלחץ עורקי ריאתי ממוצע במנוחה של יותר מ -20 מ”מ כספית1. שינויים פתולוגיים ב- PAH כוללים עיצוב מחדש של עורק הריאה (PA), היצרות כלי דם, דלקת והפעלה והתפשטות של פיברובלסטים. שינויים פתולוגיים אלה מובילים להתנגדות מוגברת של כלי הדם הריאתיים וכתוצאה מכך לעיצוב מחדש של החדר הימני, היפרטרופיה וכשל2. PAH היא מחלה מורכבת הכוללת הצלבה בין מספר מסלולי איתות. התרופות המאושרות כיום לטיפול ב-PAH מכוונות בעיקר למסלולים מרחיבי כלי דם, כולל מסלול חד-פוספט גואנוזין מחזורי של תחמוצת החנקן, מסלול פרוסטציקלין ומסלול אנדותלין. טיפולים המכוונים למסלולים אלה שימשו הן כמונותרפיה והן בטיפולים משולבים 3,4. למרות ההתקדמות בטיפול ב- PAH בעשור האחרון, ממצאים מרישום REVEAL בארה”ב מראים שיעור הישרדות נמוך של 5 שנים עבור חולים שאובחנו לאחרונה5. לאחרונה, שיטות טיפוליות מתפתחות התמקדו בחומרים משני מחלה שיכולים להשפיע על הפתופיזיולוגיה הרב-תכליתית של עיצוב מחדש של כלי הדם המתרחשת ב- PAH בתקווה לשבש את המחלה6.
מודלים של PAH בבעלי חיים הם כלים שלא יסולא בפז בהערכת היעילות של טיפולים תרופתיים חדשים. מודל חולדות PAH המושרה על ידי MCT הוא מודל בעל חיים נפוץ המאופיין בעיצוב מחדש של כלי הדם עורקי הריאה, אשר בתורו מוביל להתנגדות מוגברת של כלי הדם הריאתיים ולהיפרטרופיה ותפקוד לקוי של החדר הימני 7,8. כדי להעריך את יעילותם של טיפולים חדשים, החוקרים מתמקדים בדרך כלל בהערכה הסופית של לחץ RV מבלי לקחת בחשבון את הערכת האורך של לחץ PA, מורפולוגיה של RV ותפקוד RV. השימוש בטכניקות הדמיה לא פולשניות ולא סופניות חיוני לבחינה מקיפה של התקדמות המחלה במודלים של בעלי חיים. אקוקרדיוגרפיה טרנס-חזה נותרה הגישה הסטנדרטית להערכת המורפולוגיה והתפקוד של הלב במודלים של בעלי חיים בשל עלותה הנמוכה וקלות השימוש בה בהשוואה לשיטות הדמיה אחרות, כגון דימות תהודה מגנטית. עם זאת, הערכה אקוקרדיוגרפית של RV יכולה להיות מאתגרת בשל מיקום ה- RV מתחת לצל עצם החזה, הטרבקולציה המפותחת שלו וצורתו האנטומית, כל אלה מקשים על תיחום הגבול האנדוקרדי 9,10,11.
מאמר זה נועד לתאר פרוטוקול מקיף להערכת ממדים, אזורים ונפחים של קרוואנים, ותפקוד סיסטולי ודיאסטולי בחולדות נאיביות ו-MCT בחולדות Sprague Dawley (SD). בנוסף, פרוטוקול זה מפרט שיטה להערכת ממדי אקוקרדיוגרפיה באטריום הימני התקין והמורחב.
Protocol
Representative Results
Discussion
הערכה אקוקרדיוגרפית של הקרוואן היא כלי גילוי רב ערך לבדיקת יעילותם של טיפולים חדשניים במודלים של PAH בבעלי חיים. אפיון מעמיק של מבנה הקרוואנים ותפקודם נחוץ כמטרות חדשניות בטיפול בשיפוץ קרוואנים 4,14. מחקר זה מתאר פרוטוקול מפורט המאפשר אפיון מוצלח של מבנה ותפק…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכה על ידי NHLBI K01 HL155241 ו- AHA CDA849387 שהוענקו למחבר P.C.R.
Materials
| 0.9% sodium cloride injection USP | Baxter | 2B1324 | |
| Braided cotton rolls | 4MD Medical Solutions | RIHD201205 | |
| Depilating agent | Wallgreens | Nair Hair Remover | |
| Electrode gel | Parker Laboratories | 15-60 | |
| High frequency ultrasound image system and imaging station | FUJIFILM VisualSonics, Inc. | Vevo 2100 | |
| Isoflurane | MedVet | RXISO-250 | |
| Male sprague Dawley rats | Charles River Laboratories | CD 001 | CD IGS Rats (Crl:CD(SD)) |
| Monocrotaline (MCT) | Sigma-Aldrich | C2401 | |
| Rectal temperature probe | Physitemp | RET-3 | |
| Sealed induction chambers | Scivena Scientific | RES644 | 3 L size |
| Solid-state array ultrasound transducer | FUJIFILM VisualSonics, Inc. | Vevo MicroScan transducer MS250S | |
| Stainless steel digital calipers | VWR Digital Calipers | 62379-531 | |
| Ultrasound gel | Parker Laboratories | 11-08 | |
| Vevo Lab software | FUJIFILM VisualSonics, Inc. | Verison 5.5.1 |
References
- Galie, N., McLaughlin, V. V., Rubin, L. J., Simonneau, G. An overview of the 6th World Symposium on Pulmonary Hypertension. European Respiratory Journal. 53 (1), 1802148 (2019).
- Tyagi, S., Batra, V. Novel therapeutic approaches of pulmonary arterial hypertension. International Journal of Angiology. 28 (2), 112-117 (2019).
- Hoeper, M. M., et al. Targeted therapy of pulmonary arterial hypertension: Updated recommendations from the Cologne Consensus Conference 2018. International Journal of Cardiology. 272, 37-45 (2018).
- Sommer, N., et al. Current and future treatments of pulmonary arterial hypertension. British Journal of Pharmacology. 178 (1), 6-30 (2021).
- Farber, H. W., et al. Five-year outcomes of patients enrolled in the REVEAL registry. Chest. 148 (4), 1043-1054 (2015).
- Zolty, R. Novel experimental therapies for treatment of pulmonary arterial hypertension. Journal of Experimental Pharmacology. 13, 817-857 (2021).
- Jasmin, J. F., Lucas, M., Cernacek, P., Dupuis, J. Effectiveness of a nonselective ET(A/B) and a selective ET(A) antagonist in rats with monocrotaline-induced pulmonary hypertension. Circulation. 103 (2), 314-318 (2001).
- Stenmark, K. R., Meyrick, B., Galie, N., Mooi, W. J., McMurtry, I. F. Animal models of pulmonary arterial hypertension: the hope for etiological discovery and pharmacological cure. American Journal of Physiology Lung Cellular and Molecular Physiology. 297 (6), 1013-1032 (2009).
- Muresian, H. The clinical anatomy of the right ventricle. Clinical Anatomy. 29 (3), 380-398 (2016).
- Rudski, L. G., et al. Guidelines for the echocardiographic assessment of the right heart in adults: a report from the American Society of Echocardiography endorsed by the European Association of Echocardiography, a registered branch of the European Society of Cardiology, and the Canadian Society of Echocardiography. Journal of the American Society of Echocardiography. 23 (7), 685-713 (2010).
- Jones, N., Burns, A. T., Prior, D. L. Echocardiographic assessment of the right ventricle-state of the art. Heart Lung and Circulation. 28 (9), 1339-1350 (2019).
- Spyropoulos, F., et al. Echocardiographic markers of pulmonary hemodynamics and right ventricular hypertrophy in rat models of pulmonary hypertension. Pulmonary Circulation. 10 (2), 2045894020910976 (2020).
- Armstrong, W. F., Ryan, T., Feigenbaum, H. . Feigenbaum’s echocardiography. 7th edn. , (2010).
- Kimura, K., et al. Evaluation of right ventricle by speckle tracking and conventional echocardiography in rats with right ventricular heart failure. International Heart Journal. 56 (3), 349-353 (2015).
- 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).
- Mazurek, J. A., Vaidya, A., Mathai, S. C., Roberts, J. D., Forfia, P. R. Follow-up tricuspid annular plane systolic excursion predicts survival in pulmonary arterial hypertension. Pulmonary Circulation. 7 (2), 361-371 (2017).
- Grapsa, J., et al. Echocardiographic and hemodynamic predictors of survival in precapillary pulmonary hypertension: seven-year follow-up. Circulation: Cardiovascular Imaging. 8 (6), 002107 (2015).
- Bernardo, I., Wong, J., Wlodek, M. E., Vlahos, R., Soeding, P. Evaluation of right heart function in a rat model using modified echocardiographic views. PLoS One. 12 (10), 0187345 (2017).
