쥐의 대동맥 해산에 의한 좌심 질환으로 인한 폐고혈압의 역혈관 리모델링 모델
Summary
본 프로토콜은 왼쪽 심장 질환으로 인한 폐 고혈압의 래트 모델에서 오름차순 대동맥 밴딩을 제거하기 위한 외과적 절차를 기술한다. 이 기술은 폐 순환과 오른쪽 심장에서 역리모델링의 내인성 메커니즘을 연구하여 폐 고혈압 및 / 또는 우심실 기능 장애를 역전시키는 전략을 알려줍니다.
Abstract
왼쪽 심장 질환 (PH-LHD)으로 인한 폐 고혈압은 PH의 가장 일반적인 형태이지만 병리 생리학은 폐 동맥 고혈압 (PAH)보다 잘 특성화되지 않습니다. 결과적으로, PH-LHD의 치료 또는 예방을 위해 승인 된 치료 중재가 누락되었습니다. PAH 환자의 PH를 치료하는 데 사용되는 약물은 왼쪽 심장 보상 상실 및 폐 부종을 유발할 수 있으므로 폐 혈관 저항 (PVR)이 감소하고 폐 혈류가 증가하므로 PH-LHD 치료에 권장되지 않습니다. LHD 환자의 PH를 역전시키기 위한 새로운 전략을 개발해야 합니다. PAH와는 달리, PH-LDD는 왼쪽 심부전 동안 폐 순환으로 혈액이 혼잡하여 발생하는 기계적 부하 증가로 인해 발생합니다. 임상적으로, 대동맥 협착증 환자에서 대동맥 판막 치환 또는 말기 심부전 환자에 LV 보조 장치의 이식에 의한 좌심실 (LV)의 기계적 하역은 폐 동맥 및 우심실 (RV) 압력뿐만 아니라 PVR을 정상화시켜 폐 혈관 구조에서 역 리모델링에 대한 간접적 인 증거를 제공합니다. PH의 후속 개발과 함께 압력 과부하에 의해 촉발된 좌측 심부전으로 인한 PH-LHD의 확립된 래트 모델을 사용하여, 이러한 생리학적 역리모델링 과정의 분자 및 세포 메카니즘을 연구하기 위한 모델이 개발된다. 특히, 대동맥 해체 수술이 수행되어 LV 심근의 역 리모델링과 하역이 이루어졌습니다. 병행하여, RV 수축기 압력의 완전한 정상화 및 RV 비대의 유의하지만 불완전한 반전이 검출가능하였다. 이 모델은 PH-LHD 및 다른 형태의 PH를 치료하기위한 치료 전략 개발을 목표로하는 폐 순환 및 RV에서의 생리적 역 리모델링 메커니즘을 연구하는 데 유용한 도구를 제공 할 수 있습니다.
Introduction
심부전은 선진국에서 사망의 주요 원인이며 향후 10 년 동안 25 % 증가 할 것으로 예상됩니다. 폐 고혈압 (PH) – 폐 순환에서 혈압의 병리학 적 증가 – 말기 심부전 환자의 약 70 %에 영향을 미칩니다. 세계 보건기구 (WHO)는 왼쪽 심장 질환 (PH-LHD)1로 인한 PH를 폐 고혈압으로 분류합니다. PH-LHD는 수축기 및/또는 이완기 좌심실(LV) 기능 장애에 의해 개시되어 충전 압력이 상승하고 폐순환 내로의 혈액의 수동적 혼잡을 초래한다2. 초기에 가역적이긴 하지만, PH-LHD는 폐 순환의 모든 구획, 즉 동맥, 모세혈관 및 정맥(3,4)에서 활성 폐혈관 리모델링으로 인해 점차 고정된다. 가역적 및 고정 PH 모두 RV 애프터 로드를 증가시켜 처음에는 적응성 심근 비대를 유발하지만 궁극적으로 RV 팽창, 저동증, 섬유증 및 보상 상실을 유발하여 점진적으로 RV 실패 1,2,5,6을 초래합니다. 이와 같이, PH는 심부전 환자의 질병 진행을 가속화하고, 특히 좌심실 보조 장치(LVAD) 및/또는 심장 이식 7,8,9의 이식에 의한 외과적 치료를 받는 환자에서 사망률을 증가시킨다. 현재 폐혈관 리모델링 과정을 역전시킬 수 있는 치료법은 존재하지 않기 때문에 적절한 모델 시스템에 대한 근본적인 기계론적 연구가 필요하다.
중요하게도, 임상 연구에 따르면 대동맥 협착증 환자에서 빈번한 합병증인 PH-LHD는 대동맥 판막 치환10 후 수술 후 초기 기간에 빠르게 개선될 수 있음을 보여줍니다. 유사하게, 니트로프러스사이드에서 가역적이었던 높은 (>3 우드 유닛) 수술 전 폐 혈관 저항성 (PVR)은 5 년간의 후속 연구11에서 심장 이식 후 지속 가능하게 정상화되었다. 유사하게, LHD 환자에서 가역적 및 고정 PVR 둘 다의 적절한 감소 및 RV 기능의 개선은 이식가능한 박동성 및 비박동성 심실 보조 장치(12,13,14)를 사용하여 좌심실을 하역함으로써 수개월 내에 실현될 수 있었다. 현재, 폐 순환 및 RV 심근에서 역리모델링을 유도하는 세포 및 분자 메커니즘은 불분명하다. 그러나, 이들의 이해는 PH-LHD 및 PH의 다른 형태에서 폐 혈관 및 RV 리모델링을 역전시키기 위해 치료적으로 이용될 수 있는 생리학적 경로에 대한 중요한 통찰력을 제공할 수 있다.
PH-LHD의 병리생리학적 및 분자적 특징을 적절히 복제하는 적합한 전임상 모델은 래트 4,15,16에서 외과적 대동맥 밴딩(AoB)으로 인한 압력 과부하 유발 울혈성 심부전에서의 번역 연구에 사용될 수 있다. 횡단 대동맥 수축 (TAC)17의 뮤린 모델에서 압력 과부하로 인한 유사한 심부전과 비교하여, AoB 래트에서 대동맥 뿌리 위의 오름차순 대동맥의 밴딩은 밴딩 부위가 대동맥으로부터 좌측 경동맥의 유출의 근위이기 때문에 왼쪽 경동맥에서 고혈압을 일으키지 않는다. 그 결과, AoB는 TAC18에 대한 특징인 바와 같이 피질에서 좌측 뉴런 손상을 일으키지 않으며, 이는 연구 결과에 영향을 미칠 수 있다. 외과적으로 유도된 PH-LHD의 다른 설치류 모델과 비교하여, 일반적으로 래트 모델, 및 특히 AoB는 PH-LHD 환자에 대한 폐 순환 특성의 리모델링을 보다 견고하고, 재현 가능하고, 복제하는 것으로 입증되었다. 동시에, 수술 전 치사율은 낮은19입니다. AoB 래트에서 증가된 LV 압력 및 LV 기능장애는 PH-LHD 발달을 유도하여, 상승된 RV 압력 및 RV 리모델링을 초래한다. 이와 같이, AoB 래트 모델은 폐혈관 리모델링의 병리메커니즘을 확인하고 PH-LHD 4,15,20,21,22,23,24,25에 대한 잠재적 치료 전략을 시험하기 위해 우리 자신을 포함한 독립적인 그룹에 의한 일련의 이전 연구에서 매우 유용하다는 것이 입증되었다.
본 연구에서, AoB 래트 모델은 폐 혈관구조와 RV에서 역리모델링의 기작을 연구하기 위해 대동맥 해체의 외과적 절차를 확립하는데 활용되었다. 이전에는 마우스26 및 래트27에서 대동맥 해체와 같은 심근 역리모델링 모델이 개발되어 좌심실 비대증의 퇴행을 조절하는 세포 및 분자 메커니즘을 조사하고 심근을 촉진하기 위한 잠재적인 치료 옵션을 시험하였다. 복구. 또한, 제한된 수의 초기 연구에서 대동맥 해산이 쥐의 PH-LHD에 미치는 영향을 탐구하고 대동맥 해체가 폐 동맥의 내측 비대를 역전시키고 사전 프로 엔도텔린 1의 발현을 정상화하며 폐 혈역학27,28을 개선하여 심부전 쥐에서 PH의 가역성에 대한 증거를 제공한다는 것을 보여주었습니다. 여기서, 해산 수술의 기술적 절차는 예를 들어, 기관내 삽관 대신 기관 절제술을 적용하거나 둔한 바늘26,27을 갖는 폴리프로필렌 봉합사 대신에 대동맥 밴딩을 위해 정의된 내경의 티타늄 클립을 사용함으로써, 수술 절차의 더 나은 제어, 모델의 재현성 증가 및 향상된 생존율을 제공함으로써 최적화되고 표준화된다.
과학적 관점에서 볼 때, PH-LHD 해체 모델의 중요성은 심부전에서 심혈관 및 폐 표현형의 가역성을 입증하는 데에만 있는 것이 아니라, 더 중요한 것은 폐동맥에서 역리모델링을 유발 및/또는 유지하는 분자 동인의 확인에 있어 미래의 치료 표적화를 위한 유망한 후보로 자리매김하는 것이다.
Protocol
Representative Results
Discussion
여기서, 래트 AoB 모델에서 대동맥 해체를 위한 상세한 수술 기술은 폐혈관구조 및 RV에서 역리모델링을 유도하는 PH-LHD와 세포 및 분자 메커니즘의 가역성을 조사하는데 활용될 수 있다고 보고되어 있다. 어린 쥐에서 대동맥 수축의 삼 주 동안 PH-LHD는 LV 압력 증가, LV 비대 및 RV 압력 및 RV 비대 증가와 동시에 증가로 분명합니다. AoB 이후 3 주째에 대동맥 해산은 Deb 후 2 주 이내에 LV를 언로드하고 LV ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 연구는 CK와 WMK에 DZHK (독일 심혈관 연구 센터)의 보조금, BMBF (독일 교육 연구부)가 VasBio의 틀에서 CK에, VasBio, SYMPATH 및 PROVID의 틀에서 WMK 및 WMK (SFB-TR84 A2, SFB-TR84 C9, SFB 1449 B1, SFB 1470 A4, KU1218/9-1 및 KU1218/11-1).
Materials
| Amoxicillin | Ratiopharm | PC: 04150075615985 | Antibiotic |
| Anti-BNP antibody | Abcam | ab239510 | Western Blotting |
| Aquasonic 100 Ultrasound gel | Parker Laboratories | BT-025-0037L | Echocardiography consumables |
| Bepanthen | Bayer | 6029009.00.00 | Eye ointment eye ointment |
| Carprosol (Carprofen) | CP-Pharma | 401808.00.00 | Analgesic |
| Clip holder | Weck stainless USA | 523140S | Surgical instruments |
| Fine scissors Tungsten carbide | Fine Science Tools | 14568-12 | Surgical scissors |
| Fine scissors Tungsten carbide | Fine Science Tools | 14568-09 | Surgical scissors |
| High-resolution imaging system | FUJIFILM VisualSonics, Amsterdam, Netherlands | VeVo 3100 | Echocardiography machine. Images were acquired with pulse-wave Doppler mode, M-mode and B-mode |
| Isoflurane | CP-Pharma | 400806.00.00 | Anesthetic |
| Ketamine | CP-Pharma | 401650.00.00 | Anesthetic |
| Mathieu needle holder | Fine Science Tools | 12010-14 | Surgical instruments |
| Mechanical ventilator (Rodent ventilator) | UGO Basile S.R.L. | 7025 | Volume controlled respirator |
| Metal clip | Hemoclip | 523735 | Surgical consumables |
| Microscope | Leica | M651 | Manual surgical microscope for microsurgical procedures |
| Millar Mikro-Tip pressure catheters | ADInstruments | SPR-671 | Hemodynamics assessment |
| Moria Iris forceps | Fine Science Tools | 11373-12 | Surgical forceps |
| Noyes spring scissors | Fine Science Tools | 15013-12 | Surgical scissors |
| Povidone iodine/iodophor solution | B/Braun | 16332M01 | Disinfection |
| PowerLab | ADInstruments | 4_35 | Hemodynamics assessment |
| Prolene Suture, 4-0 | Ethicon | EH7830 | Surgical consumables |
| Rib spreader (Alm selfretaining retractor blunt, 70 mm, 2 3/4″) | Austos | AE-BV010R | Surgical instruments |
| Serrated Graefe forceps | Fine Science Tools | 11052-10 | Surgical forceps |
| Silk Suture, 4-0 | Ethicon | K871 | Surgical consumables |
| Skin disinfiction solution (colored) | B/Braun | 19412M07 | Disinfection |
| Spectra 360 Elektrode gel | Parker Laboratories | TB-250-0241H | Echocardiography consumables |
| Sponge points tissue | Sugi | REF 30601 | Surgical consumables |
| Sprague-Dawley rat | Janvier Labs, Le Genest-Saint-Isle, France | Study animals | |
| Tracheal cannula | Outer diameter 2 mm | ||
| Xylazin | CP-Pharma | 401510.00.00 | Anesthetic |
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