Pulmoner Arteriyel Hipertansiyonun Bir Sıçan Modelinde Sağ Ventrikül Fonksiyonunun Kapsamlı Ekokardiyografik Değerlendirmesi
Summary
Bu protokol, pulmoner arteriyel hipertansiyonun sıçan modelinde sağ ventrikül morfolojisinin ve fonksiyonunun ekokardiyografik karakterizasyonunu açıklamaktadır.
Abstract
Pulmoner arteriyel hipertansiyon (PAH), akciğerlerdeki küçük arterlerin vazokonstriksiyonu ve yeniden şekillenmesi sonucu ortaya çıkan ilerleyici bir hastalıktır. Bu yeniden yapılanma pulmoner vasküler direncin artmasına, sağ ventrikül fonksiyonunun kötüleşmesine ve erken ölüme yol açar. PAH için şu anda onaylanmış tedaviler büyük ölçüde pulmoner vazodilatör yollarını hedeflemektedir; Bununla birlikte, son zamanlarda ortaya çıkan terapötik modaliteler, sağ ventrikül (RV) yeniden şekillenmesi de dahil olmak üzere hastalığın patogenezinde rol oynayan diğer yeni yollara odaklanmıştır. Yeni terapötiklerin uzunlamasına değerlendirilmesine olanak sağlayan görüntüleme teknikleri, preklinik çalışmalarda yeni ilaçların etkinliğini belirlemede çok yararlıdır. Noninvaziv transtorasik ekokardiyografi kalp fonksiyonunu değerlendirmede standart yaklaşım olmaya devam etmektedir ve kemirgen modellerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, RV’nin ekokardiyografik değerlendirmesi, anatomik konumu ve yapısı nedeniyle zor olabilir. Ek olarak, klinik öncesi kemirgen modellerinde ekokardiyografi için standartlaştırılmış kılavuzlar eksiktir, bu da farklı laboratuvarlardaki çalışmalarda RV fonksiyonunun tek tip bir değerlendirmesini yapmayı zorlaştırmaktadır. Preklinik çalışmalarda, sıçanlarda monokrotalin (MCT) yaralanma modeli, PAH tedavisinde ilaç etkinliğini değerlendirmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu protokol, naif ve MCT ile indüklenen PAH sıçanlarında RV’nin ekokardiyografik değerlendirmesini açıklamaktadır.
Introduction
PAH, 20 mmHg1’den daha yüksek istirahatte ortalama pulmoner arter basıncı olarak tanımlanan ilerleyici bir hastalıktır. PAH’daki patolojik değişiklikler pulmoner arter (PA) remodelingi, vazokonstriksiyon, inflamasyon ve fibroblast aktivasyonu ve proliferasyonunu içerir. Bu patolojik değişiklikler pulmoner vasküler direncin artmasına ve sonuç olarak sağ ventrikül yeniden şekillenmesine, hipertrofiye ve yetmezliğine yol açar2. PAH, çeşitli sinyal yolları arasındaki çapraz konuşmayı içeren karmaşık bir hastalıktır. PAH’ı tedavi etmek için şu anda onaylanmış ilaçlar çoğunlukla nitrik oksit-siklik guanozin monofosfat yolu, prostasiklin yolu ve endotelin yolu dahil olmak üzere vazodilatör yolları hedeflemektedir. Bu yolları hedefleyen terapötikler hem monoterapilerde hem de kombinasyon terapilerinde kullanılmaktadır 3,4. Son on yılda PAH tedavisindeki ilerlemelere rağmen, ABD merkezli REVEAL kayıt defterinden elde edilen bulgular, yeni teşhis edilen hastalar için 5 yıllık zayıf bir sağkalım oranı göstermektedir5. Daha yakın zamanlarda, ortaya çıkan terapötik modaliteler, hastalığı bozma umuduyla PAH’ta meydana gelen vasküler remodelingin multifaktöriyel patofizyolojisini etkileyebilecek hastalık modifiye edici ajanlara odaklanmıştır6.
PAH’ın hayvan modelleri, yeni ilaç tedavilerinin etkinliğini değerlendirmede paha biçilmez araçlardır. MCT’ye bağlı PAH sıçan modeli, pulmoner arteriyel damarların yeniden şekillenmesi ile karakterize yaygın olarak kullanılan bir hayvan modelidir ve bu da artmış pulmoner vasküler direnç ve sağ ventrikül hipertrofisi ve disfonksiyonuna yol açar 7,8. Yeni tedavilerin etkinliğini değerlendirmek için, araştırmacılar normalde PA basıncının, RV morfolojisinin ve RV fonksiyonunun uzunlamasına değerlendirmesini dikkate almadan RV basıncının terminal değerlendirmesine odaklanırlar. Noninvaziv ve terminal olmayan görüntüleme tekniklerinin kullanımı, hayvan modellerinde hastalık progresyonunun kapsamlı bir incelemesi için çok önemlidir. Transtorasik ekokardiyografi, manyetik rezonans görüntüleme gibi diğer görüntüleme yöntemlerine kıyasla düşük maliyeti ve kullanım kolaylığı nedeniyle hayvan modellerinde kalp morfolojisini ve fonksiyonunu değerlendirmede standart yaklaşım olmaya devam etmektedir. Bununla birlikte, RV’nin ekokardiyografik değerlendirmesi, sternum gölgesinin altındaki RV pozisyonu, iyi gelişmiş trabekülasyonu ve anatomik şekli nedeniyle zor olabilir, bunların hepsi endokardiyal sınır 9,10,11’in tanımlanmasını zorlaştırır.
Bu makalede, Sprague Dawley (SD) sıçanlarında naif ve MCT ile indüklenen PAH’da RV boyutlarını, alanlarını ve hacimlerini ve sistolik ve diyastolik fonksiyonları değerlendirmek için kapsamlı bir protokolün tanımlanması amaçlanmıştır. Ek olarak, bu protokol normal ve dilate sağ atriyumdaki ekokardiyografik boyutları değerlendirmek için bir yöntemi detaylandırır.
Protocol
Representative Results
Discussion
RV’nin ekokardiyografik değerlendirmesi, PAH’ın hayvan modellerinde yeni tedavilerin etkinliğinin taranması için değerli bir keşif aracıdır. RV yapısının ve fonksiyonunun derinlemesine karakterizasyonu, PAH adres RV yeniden modelleme 4,14’ün tedavisinde yeni hedefler olarak gereklidir. Bu çalışma, RV yapısının ve fonksiyonunun başarılı bir şekilde karakterize edilmesini sağlayan ayrıntılı bir protokolü tanımlamaktadır.
<p class="…Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma NHLBI K01 HL155241 ve AHA CDA849387 tarafından desteklenmiştir ve yazar P.C.R.’ye verilmiştir.
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 |
Referências
- 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).
