Ein großes Tiermodell für pulmonale Hypertonie und rechtsventrikuläres Versagen: Ligatur der linken Lungenarterie und progressive Hauptbelarterienbandierung bei Schafen
Summary
Dieses Manuskript beschreibt die Operationstechnik und den experimentellen Ansatz zur Entwicklung einer schweren rechtsventrikulären Drucküberlastung, um ihre adaptiven und maladaptiven Phänotypen zu modellieren.
Abstract
Dekompensiertes rechtsventrikuläres Versagen (RVF) bei pulmonaler Hypertonie (PH) ist tödlich, mit begrenzten medizinischen Behandlungsmöglichkeiten. Die Entwicklung und Erprobung neuartiger Therapeutika für PH erfordert ein klinisch relevantes Großtiermodell mit erhöhtem pulmonalem Gefäßwiderstand und RVF. Dieses Manuskript diskutiert die neueste Entwicklung des zuvor veröffentlichten SCHAF-PH-RVF-Modells, das die Ligatur der linken Lungenarterie (PA) und den Haupt-PA-Verschluss verwendet. Dieses Modell von PH-RVF ist eine vielseitige Plattform, um nicht nur die Schwere der Erkrankung, sondern auch die phänotypische Reaktion des RV zu kontrollieren.
Erwachsene Schafe (60-80 kg) unterzogen sich einer linken PA-Ligatur (LPA), der Platzierung der Haupt-PA-Manschette und dem Einsetzen des RV-Druckmonitors. PA-Manschette und RV-Drucküberwachung wurden an subkutane Ports angeschlossen. Die Probanden unterzogen sich 9 Wochen lang zweimal pro Woche einer progressiven PA-Bandierung mit sequentiellen Messungen des RV-Drucks, des PA-Manschettendrucks und des gemischten venösen Blutgases (SvO2). Zu Beginn und am Endpunkt dieses Modells wurden die ventrikuläre Funktion und die Abmessungen mittels Echokardiographie bewertet. In einer repräsentativen Gruppe von 12 Tierpersonen stieg der mittlere RV- und systolische Druck von 28 ± 5 bzw. 57 ± 7 mmHg in Woche 1 auf 44 ± 7 bzw. 93 ± 18 mmHg (mittlere ± Standardabweichung) in Woche 9. Die Echokardiographie zeigte charakteristische Befunde von PH-RVF, insbesondere RV-Dilatation, erhöhte Wanddicke und Septumverbiegung. Der Längstrend von SvO2 – und PA-Manschettendruck zeigt, dass die Rate der PA-Bandierung titriert werden kann, um unterschiedliche RV-Phänotypen hervorzurufen. Eine schnellere PA-Banding-Strategie führte zu einem steilen Rückgang der SvO2 -< 65%, was auf eine RV-Dekompensation hindeutet, während eine langsamere, schnellere Strategie zur Aufrechterhaltung des physiologischen SvO2 bei 70% -80% führte. Ein Tier, das die beschleunigte Strategie erlebte, entwickelte bis Woche 9 mehrere Liter Pleuraerguss und Aszites. Dieses chronische PH-RVF-Modell bietet ein wertvolles Werkzeug für die Untersuchung molekularer Mechanismen, die Entwicklung diagnostischer Biomarker und die Ermöglichung therapeutischer Innovationen zur Behandlung von RV-Anpassung und Fehlanpassung von PH.
Introduction
Dekompensiertes rechtsventrikuläres (RV) Versagen ist die vorherrschende Ursache für Morbidität und Mortalität bei Patienten mit pulmonaler Hypertonie (PH). RV-Versagen ist für über 50% der Krankenhausaufenthalte bei Patienten mit PH verantwortlich und ist eine häufige Todesursache in dieser Patientenpopulation1,2. Obwohl aktuelle medizinische Behandlungen für PH zeitweilige Maßnahmen bieten können, kehren sie das Fortschreiten der Krankheit nicht um. Daher ist die einzige Langzeitbehandlung die Lungentransplantation. Um neuartige medizinische Behandlungen und Interventionen für PH und RVF zu erforschen und zu testen, wird ein klinisch relevantes Tiermodell benötigt, um die komplexe Pathophysiologie der Krankheit zu rekapitulieren. Insbesondere besteht ein großer klinischer Bedarf, RV-orientierte Therapeutika für PH-Patienten zu entwickeln, um die RV-Funktion zu verbessern. Bis heute haben sich die meisten veröffentlichten Tierstudien zu PH- und RV-Dysfunktion auf kleine Säugetiere wie Mäuse und Ratten verlassen3. Auf der anderen Seite gab es nur eine Handvoll großer Tiermodelle, um die Krankheit und die RV-Pathophysiologie aus abnormaler Nachlast zu untersuchen4,5,6,7. Darüber hinaus enthält keines der zuvor veröffentlichten Großtiermodelle Beschreibungen experimenteller Verfahren zur kontrollierten Titration der Krankheitsschwere, die differenziell zu kompensierten versus dekompensierten RV-Versagensphänotypen führen. Ein Tiermodell von PH, das titriert werden kann, um akutes und chronisches RV-Versagen mit unterschiedlichem Grad an Kompensation zu induzieren, wird benötigt, um Krankheitsmechanismen zu untersuchen und neuartige Diagnostika und Therapeutika für PH und RVF in die klinische Praxis zu entwickeln, zu testen und zu übersetzen. Ein solches Modell in einem großen Tier ist besonders wertvoll für die Entwicklung mechanischer Kreislaufunterstützungsgeräte8.
Hier wird ein chronisches, großtieres PH-RVF-Modell vorgestellt, das die Ligatur der linken Lungenarterie (PA) und die progressive Haupt-PA-Bandierung bei erwachsenen Schafen verwendet9,10. Die Ligatur des linken PA (LPA) erhöht den pulmonalen Gefäßwiderstand und verringert die PA-Kapazität11,12. Der progressive PA-Banding-Ansatz ermöglicht eine präzise Titration der Krankheitsschwere und die Anpassung des RV. Diese Plattform kann auch leicht für die Längsschnittuntersuchung des Krankheitsverlaufs in Richtung RV-Dekompensation genutzt werden. Die Verfahren und Prozesse, die zur Durchführung dieses Modells erforderlich sind, werden als Ressource für Forscher vorgestellt, die an einer großen Tierplattform interessiert sind, um neuartige Behandlungen für PH und RVF zu entwickeln.
Protocol
Representative Results
Discussion
Das vorgestellte PH-RVF-Modell kann zuverlässig unterschiedliche Schweregrade der Erkrankung induzieren, um den Zielen der Untersuchung zu entsprechen. Zwei verschiedene Ansätze werden in Kombination verwendet, um dieses Krankheitsmodell zu induzieren. Erstens dient die LPA-Ligation dazu, den pulmonalen Gefäßwiderstand zu erhöhen und die PA-Kapazität zu verringern11,12, wodurch der Ausgangspunkt des chronischen Modells in einem bereits erhöhten RV-Afterloa…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Arbeit wurde von den National Institutes of Health R01HL140231 finanziert. Wir danken der Division of Animal Care für ihre Tierhaltung und tierärztliche Versorgung. Wir danken dem SR Light Laboratory und seinen Mitarbeitern, Jamie Adcock, Susan Fultz, Codi VanRooyen und José Diaz, für ihre engagierte technische Unterstützung bei großen Tieroperationen.
Materials
| 0.9% Sodium Chloride Irrigation Pour Bottle by Baxter Healthcare, 1000 mL | Medline | BHL2F7124 | Surgical Disposable |
| 0.25% Bupivacaine | Hospira Inc | 0409-1160-18 | Medication, Intra-Operative |
| 0.9% Normal Saline, 1000 mL | Baxter Healthcare Corp | 0338-0049-04 | Medication, Intra-Operative |
| 0.9% Normal Saline, 500 mL | Baxter Healthcare Corp., | 0338-0049-03 | Medication, Chronic PH |
| 16 mm Heavy Duty Occluder with actuating tubing | Access Technologies | OC-16HD | Surgical Disposable |
| 3-mL Skin Prep Applicator | Medline | MDF260400 | Surgical Disposable |
| 70% isopropyl alcohol prep pads | Medline | MDS090670 | Disposable, Chronic PH |
| Adhesive bandage tape | Patterson Veterinary | Disposable, Chronic PH | |
| Adson forceps | V. Mueller | NL1400 | Surgical Instrument |
| Allis tissue forceps | V. Mueller | CH1560 | Surgical Instrument |
| Aortic clamp, straight (bainbridge forceps) | V. Mueller | SU6001 | Surgical Instrument |
| Backhaus towel forceps | V. Mueller | SU2900 | Surgical Instrument |
| Bags, Infusion: Nonsterile Novaplus Infusion Bag, 500 mL | Medline | TCV4005H | Disposable, Chronic PH |
| Berry sternal needle holder | V. Mueller | CH2540 | Surgical Instrument |
| Blades, Electrode: Electrode Blade, 6.5", with 0.24 cm Shaft | Medline | VALE15516 | Surgical Disposable |
| Blades: Stainless-Steel Sterile Surgical Blade, Size #10 | Medline | B-D371210 | Surgical Disposable |
| Blades: Stainless-Steel Sterile Surgical Blade, Size #11 | Medline | B-D371211 | Surgical Disposable |
| Blades: Stainless-Steel Sterile Surgical Blade, Size #15 | Medline | B-D371215 | Surgical Disposable |
| BNC Male to BNC Male Cable | Digi-Key | 415-0198-036 | Equipment |
| Castroviejo needle holder | V. Mueller | CH8589 | Surgical Instrument |
| Cefazolin | Apotex Corp | 60505-6142-0 | Medication, Intra-Operative |
| Ceftiofur Crystalline Free Acid | Zoetis Inc | 54771-5223-1 | Medication, Post-Operative |
| Chest Drain, with Dry Suction, Adult-Pediatric | Medline | DEKA6000LFH | Surgical Disposable |
| Chest tube passer | V. Mueller | CH04189 | Surgical Instrument |
| COnfidence Flowprobes for Research (PAU-Series) | Transonic | 24PAU | Equipment, Perivascular Flow Probe |
| Cooley tangential occlusion clamp | V. Mueller | CH6572 | Surgical Instrument |
| Data Acquisition Hardware | ADInstruments | PowerLab 16/30 | Equipment |
| DeBakey Aorta clamp | V. Mueller | CH7247 | Surgical Instrument |
| DeBakey multi-purpose clamp | V. Mueller | CH7276 | Surgical Instrument |
| Debakey tissue forceps, 12’’ | V. Mueller | CH5906 | Surgical Instrument |
| Debakey vascular tissue forceps 7 3/4’’ | V. Mueller | CH5902 | Surgical Instrument |
| Debakey vascular tissue forceps, 9’’ | V. Mueller | CH5904 | Surgical Instrument |
| Electrosurgical Generator | Covidien | Force FX-C | Equipment |
| Endotracheal Tube, 10mm | Patterson Veterinary | 07-882-9008 | Surgical Disposable |
| Enrofloxacin | Norbrook Laboratories Limited | 55529-152-05 | Medication, Intra-Operative |
| Fentanyl Transdermal Patch | Apotex Corp | 60505-7007-2 | Medication, Pre-Operative |
| Ferris smith tissue forceps | V. Mueller | SU2510 | Surgical Instrument |
| Finochietto rib spreaders, large | V. Mueller | CH1220-1 | Surgical Instrument |
| Finochietto rib spreaders, medium | V. Mueller | CH1215-1 | Surgical Instrument |
| Flexsteel ribbon retractor, 1” x 13” | V. Mueller | SU3340 | Surgical Instrument |
| Flexsteel ribbon retractor, 2” x 13” | V. Mueller | SU3346 | Surgical Instrument |
| Foerster sponge forceps, curved | V. Mueller | GL660 | Surgical Instrument |
| Gauze Sponges: Sterile X-ray Compatible Gauze Sponges, 16-Ply, 4" x 4" | Medline | PRM21430LFH | Surgical Disposable |
| Gerald-DeBakey forceps | V. Mueller | CH04242 | Surgical Instrument |
| Glassman Allis | V. Mueller | SU6152 | Surgical Instrument |
| Halsted mosquito forceps | V. Mueller | SU2702 | Surgical Instrument |
| Harken clamp | V. Mueller | CH6462 | Surgical Instrument |
| Heat Therapy Pump | Gaymar/Stryker | TP-400 | Equipment |
| Heparin | Fresenius Kabi, | 63323-540-31 | Medication, Chronic PH |
| Hospira Primary IV Sets, 80" | Patterson Veterinary | 07-835-0123 | Surgical Disposable |
| Hypertonic saline 3% | Baxter Healthcare Corp., | 0338-0054-03 | Medication, Chronic PH |
| Hypodermic Needle with Bevel and Regular Wall, 20 G x 1" | Medline | B-D305175Z | Disposable, Chronic PH |
| Interface Cable, Edwards LifeScience Transducer to ADInstruments Bridge Amplifier | Fogg System | 0395-2434 | Equipment |
| Intravenous Infusion Pump | Heska | Vet/IV 2.2 Infusion Pump | Equipment |
| Isoflurane | Patterson Veterinary | 14043-704-06 | Medication, Pre-Operative |
| Kantrowitz thoracic clamp, 9-1/2” | V. Mueller | CH1722 | Surgical Instrument |
| Kelly hemostats | V. Mueller | 88-0314 | Surgical Instrument |
| Lidocaine HCl, 2.46% | PRN Pharmacal, | 49427-434-04 | Medication, Chronic PH |
| Ligaclip Multiple-Clip Appliers by Ethicon | Medline | ETHMCS20 | Surgical Disposable |
| Loop, Vessel, Mini, Red, 2/pk, Sterile | Medline | DYNJVL12 | Surgical Disposable |
| Lorna non-perforating towel forceps | V. Mueller | SU2937 | Surgical Instrument |
| Mayo dissecting scissors, curved | V. Mueller | SU1826 | Surgical Instrument |
| Mayo dissecting scissors, straight | V. Mueller | SU1821 | Surgical Instrument |
| Medipore Dress-It Pre-Cut Dressing Covers by 3M | Medline | MMM2955Z | Surgical Disposable |
| Meloxicam | Patterson Veterinary | 14043-909-10 | Medication, Post-Operative |
| Mixter thoracic forceps, 9” | V. Mueller | CH1730-003 | Surgical Instrument |
| Mosquito hemostats | V. Mueller | 88-0301 | Surgical Instrument |
| Multi-Channel Research Consoles | Transonic | T402/T403 | Equipment, Perivascular Flow Meter |
| Multi-Lumen Central Venous Catheterization Kits | Medline | ARW45703XP1AH | Surgical Disposable |
| Multi-Parameter Vital Signs Monitor | Smiths Medical | SurgiVet Advisor 3 | Equipment |
| Needles: Hypodermic Needle with Regular Bevel, Sterile, 18 G x 1.5" | Medline | B-D305185Z | Surgical Disposable |
| No. 3 knife handle | V. Mueller | SU1403-001 | Surgical Instrument |
| No. 7 knife handle | V. Mueller | SU1407 | Surgical Instrument |
| Non-Vented Male Luer Cap | Qosina | 13614 | Disposable, Chronic PH |
| Octal Bridge Amplifier | ADInstruments | FE228 | Equipment |
| Ophthalmic Ointment | Akorn Animal Health | 59399-162-35 | Medication, Pre-Operative |
| Penrose Tubing, 6 mm x 46 cm, 11 mm Flat | Medline | SWD514604H | Surgical Disposable |
| Perma-Hand Black Braided Silk: 2-0 SH Taperpoint Needle, Control Release, 30" | Medline | ETHD8552 | Surgical Disposable |
| Perma-Hand Suture, Black Braided, Size 0, 6 x 30” | Medline | ETHA306H | Surgical Disposable |
| Perma-Hand Suture, Black Braided, Size 4-0, 12 x 30" | Medline | ETHA303H | Surgical Disposable |
| Phenylephrine | West-Ward | 0641-6142-25 | Medication, Intra-Operative |
| Polyhesive Cordless Patient Return Electrodes, Adult | Medline | SWDE7509 | Surgical Disposable |
| Port-A-Cath Huber Needle, Straight, 22 G x 1-1/2" | Medline | AAKM21200724 | Disposable, Chronic PH |
| PROLENE Monofilament Suture, Blue, Size 4-0, 36", Double Arm, RB-1 Needle | Medline | ETHD7143 | Surgical Disposable |
| PROLENE Polypropylene Monofilament Suture, Blue, Double-Armed, RB-1 Needle, Size 5-0, 24" | Medline | ETH8555H | Surgical Disposable |
| Regional Block Needles, 22-gauge | Medline | B-D408348Z | Surgical Disposable |
| Schnidt tonsil artery forceps | V. Mueller | M01700 | Surgical Instrument |
| Skin staple extractor | Medline | CND3031 | Disposable, Chronic PH |
| Skin stapler 35 wide, with counter | Medline | STAPLER35W | Surgical Disposable |
| Sphygmomanometer | Medline | Equipment | |
| Sponge bowl | V. Mueller | GE-75 | Surgical Instrument |
| Sponge, Lap: X-Ray Detectable Sterile Lap Sponge, 18" x 18", 5/Pack | Medline | MDS241518HH | Surgical Disposable |
| Sponge, Peanut: X-Ray Detectable Sterile Peanut Sponge, Small, 3/8" | Medline | MDS72038 | Surgical Disposable |
| Sterile Disposable Deluxe OR Towel, Blue, 17'' x 27'', 2/Pack | Medline | MDT2168202 | Surgical Disposable |
| Sterile Luer-Lock Syringe, 3 mL | Medline | SYR103010Z | Disposable, Chronic PH |
| Sterile Luer-Lock Syringe, 5 mL | Medline | SYR105010Z | Disposable, Chronic PH |
| Sterile Surgical Equipment Probe Covers | Medline | DYNJE5930 | Surgical Disposable |
| Stopcock: 3-Way Stopcock with Handle in OFF Position, Rotating Adaptor Male Collar Fitting, 45 PSI | Medline | DYNJSC301 | Surgical Disposable |
| Stopcock: 3-Way Stopcock with Handle in OFF Position, Rotating Adaptor Male Collar Fitting, 45 PSI | Medline | DYNJSC301 | Disposable, Chronic PH |
| Subcutaneous Port with 5-French Connector and Blue Boot | Access Technologies | CP2AC-5NC | Surgical Disposable |
| Super cut metzenbaum dissecting scissors | V. Mueller | CH2032-S | Surgical Instrument |
| Super cut nelson-metzenbaum dissecting scissors | V. Mueller | CH2025-S | Surgical Instrument |
| Syringes: Sterile Luer-Lock Syringe, 10 mL | Medline | SYR110010Z | Surgical Disposable |
| Thoracic Catheter, Straight, 28 Fr x 20" | Medline | SWD570549H | Surgical Disposable |
| Three-quarter surgical drape | Medline | DYNJP2414H | Surgical Disposable |
| Tiletamine + Zolazepam | Zoetis Inc | 54771-9050-1 | Medication, Pre-Operative |
| TourniKwik Tourniquet Set with Four 7.5" Bronze-Colored Tubes and 1 Snare, 12 French | Medline | CVR79013 | Surgical Disposable |
| Transducer clip | Edwards LifeScience | TCLIP05 | Equipment |
| Trigger Aneroid Gauge (Sphygmomanometer) | Patterson Veterinary | 07-815-0464 | Equipment |
| TruWave Disposable Pressure Transducer Kits by Edwards Lifesciences | Medline | VSYPX260 | Surgical Disposable and Chronic PH |
| TS420 Perivascular Flow Module | Transonic | TS420 | Equipment, Perivascular Flow Meter |
| Tubing, Suction: Sterile Universal Suction Tubing with Straight Ribbed Connectors, 1/4" x 12' | Medline | OR612 | Surgical Disposable |
| Tubing: Pressure Monitoring Tubing with Fixed Male Luer Lock and Female Fitting, Low Pressure, 72" L | Medline | DYNJPMTBG72MF | Surgical Disposable |
| Tubing: Pressure Monitoring Tubing with Fixed Male Luer Lock and Female Fitting, Low Pressure, 72" L | Medline | DYNJPMTBG72MF | Disposable, Chronic PH |
| Tubular Elastic Dressing Retainer | Medline | DERGL711 | Disposable, Chronic PH |
| Tuffier rib retractor | V. Mueller | CD1101 | Surgical Instrument |
| Tygon E-3603 Flexible Tubings | Fisher Scientific | 14-171-227 | Surgical Disposable |
| U.S.A retractor | V. Mueller | SU3660 | Surgical Instrument |
| Umbilical Tape, Cotton, 3-Strand, 1/8 x 36" | Medline | ETHU12TH | Surgical Disposable |
| Valleylab Button Switch Pencil | Medline | VALE2516H | Surgical Disposable |
| Vanderbilt deep vessel forceps | V. Mueller | CH1687 | Surgical Instrument |
| Veterinary Anesthesia Machine | Midmark | Matrx VMC | Equipment |
| Veterinary Anesthesia Ventilator | Hallowell EMC | Model 2000 | Equipment |
| Vicryl: Undyed Coated Vicryl 0 CT-1 36" Suture | Medline | ETHVCP946H | Surgical Disposable |
| Vicryl: Undyed Coated Vicryl 2 TP-1 Taper 54" Suture | Medline | ETHVCP880T | Surgical Disposable |
| Vicryl: Undyed Coated Vicryl 2-0 CT-1 18" Suture | Medline | ETHVCP739D | Surgical Disposable |
| Vital crile-wood needle holder, 10-3/8” | V. Mueller | CH2427 | Surgical Instrument |
| Vital mayo-hegar needle holder, 7-1/4” | V. Mueller | CH2417 | Surgical Instrument |
| Vital metzenbaum dissecting scissors, 14’’ | V. Mueller | CH2009 | Surgical Instrument |
| Vital metzenbaum dissecting scissors, 9” | V. Mueller | CH2006 | Surgical Instrument |
| Vital ryder needle holder, 9” | V. Mueller | CH2510 | Surgical Instrument |
| Yankauer, Bulb Tip: Sterile Rigid Yankauer with Bulb Tip, No Vent | Medline | DYND50130 | Surgical Disposable |
Referências
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