우심실 부전 및 기능적 삼첨판 역류의 만성 소 모델

요약

우심실 부전 및 기능적 삼첨판 역류는 좌측 심장 질환 및 폐 고혈압과 관련이 있으며, 이는 환자의 이환율과 사망률에 크게 기여합니다. 우심실 부전 및 기능적 삼첨판 역류를 연구하기 위해 만성 양 모델을 구축하면 메커니즘, 진행 및 가능한 치료법을 이해하는 데 도움이 됩니다.

초록

우심실 기능 장애와 관련된 중증 기능성 삼첨판 역류(FTR)의 병태생리학은 잘 이해되지 않아 차선의 임상 결과를 초래합니다. 우리는 FTR의 메커니즘을 조사하기 위해 FTR 및 우심부전의 만성 양 모델을 확립하기 시작했습니다. 20 마리의 성인 수컷 양 (6-12 개월령, 62 ± 7kg)이 왼쪽 개흉술과 기준선 심 초음파 검사를 받았다. 폐동맥 밴드(PAB)를 주폐동맥(PA) 주위에 배치하고 조여 수축기 폐동맥압(SPAP)을 최소 두 배로 늘려 우심실(RV) 압력 과부하와 RV 팽창 징후를 유도했습니다. PAB는 SPAP를 21 ± 2 mmHg에서 62 ± 2 mmHg로 급격히 증가시켰다. 동물을 8주 동안 추적 관찰하고, 심부전 증상을 이뇨제로 치료하고, 감시 심초음파를 사용하여 흉막 및 복액 수집을 평가했습니다. 추적 관찰 기간 동안 뇌졸중, 출혈 및 급성 심부전으로 3마리의 동물이 사망했습니다. 2개월 후, 정중 흉골 절개술과 심외막 심초음파를 시행했습니다. 살아남은 17마리의 동물 중 3마리는 경미한 삼첨판 역류, 3마리는 중등도의 삼첨판 역류, 11마리는 심한 삼첨판 역류가 발생했습니다. 8주간의 폐동맥 밴딩은 우심실 기능 장애 및 유의한 FTR의 안정적인 만성 양 모델을 초래했습니다. 이 대형 동물 플랫폼은 RV 실패 및 기능적 삼첨판 역류의 구조적 및 분자적 기초를 추가로 조사하는 데 사용할 수 있습니다.

서문

우심실 부전(RVF)은 심장 환자의 이환율과 사망률에 기여하는 중요한 요인으로 인식되고 있습니다. RVF의 가장 흔한 원인은 좌측 심장 질환과 폐 고혈압입니다¹. RVF가 진행되는 동안 기능적 삼첨판 역류(FTR)는 우심실(RV) 기능 장애, 환형 확장 및 판막하 리모델링의 결과로 발생할 수 있습니다. 중등도에서 중증의 FTR은 사망률의 독립적인 예측 인자이며^2,3, 삼첨판 역류 사례의 80%-90%는 본질적으로 기능적인 것으로 추정된다⁴. FTR 자체는 후압 또는 예압에 영향을 미침으로써 불리한 심실 리모델링을 촉진할 수 있다⁵. 삼첨판 판막은 역사적으로 잊혀진 판막⁶으로 간주되어 왔으며 왼쪽 심장 질환의 치료가 관련 RV 병리 및 FTR⁷을 해결할 것이라고 믿었습니다. 최근 데이터에 따르면 이것이 잘못된 전략인 것으로 나타났으며 현재 임상 지침은 FTR⁴에 대한 훨씬 더 공격적인 접근 방식을 옹호합니다. 그러나 우심실 기능 장애와 관련된 중증 FTR의 병태생리학은 여전히 잘 알려져 있지 않아 차선의 임상 결과를 초래한다⁸. 현재 사용 가능한 RVF의 대형 동물 모델은 압력, 부피 또는 혼합 과부하를 기반으로 합니다. 우리는 이전에 RVF와 TR의 대형 동물 모델을 설명했으나 급성 환경에서만 설명했다⁹.

현재 연구는 RV 후부하(압력 과부하)를 증가시키고 RV 기능 장애 및 FTR을 유도하기 위한 폐동맥 밴딩(PAB)의 만성 양 모델에 초점을 맞추고 있습니다. 후부하 모델은 미세혈관 구조의 변화를 예측하기 어렵고 가능성이 더 높은 폐고혈압 모델에 비해 신뢰할 수 있고 재현 가능하다¹⁰. 이 연구의 목표는 좌측 심장 질환 및 폐고혈압 환자의 RV 압력 과부하를 가장 정확하게 모방하는 RVF 및 FTR의 만성 대형 동물 모델을 개발하는 것이었습니다. 이러한 모델의 확립은 RV 기능 장애 및 삼첨판 기능 부전과 관련된 심실 및 판막 리모델링의 병태생리학에 대한 심층 연구를 가능하게 할 것입니다. 양 모델은 승모판막에 대한 우리의 이전 연구와 인간과 양 심장 사이의 해부학적 및 생리학적 유사성을 뒷받침하는 출판된 문헌을 기반으로 선택되었습니다^11,12,13.

이 연구를 위해 20마리의 성체 양(62kg ± 7kg)이 좌흉술과 주폐동맥 밴딩(PAB)을 받아 수축기 폐동맥압(SPAP)을 최소 두 배로 늘려 RV 압력 과부하를 유도했습니다. 동물을 8주 동안 추적 관찰하고, 심부전의 증상이 임상적으로 명백할 때 이뇨제로 치료하였다. RV 기능과 판막 능력을 평가하기 위해 주기적으로 감시 심초음파를 시행했습니다. 모델 개발을 위한 실험 프로토콜(8주)이 완료된 후, 동물을 정중 흉골 절개술 및 심외막 및 심장 내 구조에 초음파 측정 결정을 이식하기 위해 수술실로 다시 가져갔습니다. 이 절차는 심장 박동과 bicaval 제어와 함께 심폐 우회술을 사용하여 수행되었습니다. 심폐 우회술에서 동물을 떼거나 올바른 심장 지원을 위한 수축 촉진제 없이 안정적인 정상 상태 혈역학적 환경에서 초음파 측정 데이터를 획득하는 데 문제가 없었습니다. 우리는 가까운 장래에 말기 및 생존 실험 모두에서 우측 개흉술 접근법을 사용하여 삼첨판 고리 고리 성형술 및 기타 우심장 절차를 수행할 것으로 예상합니다. 현재의 경험에 비추어 볼 때 우리는 심폐 우회술에서 동물을 어려움없이 떼어 낼 수 있으며 장기 생존이 가능하다고 믿게합니다. 따라서 우리는 이 모델이 임상적으로 적절한 심장 절차의 수행을 허용할 것이라고 믿습니다. 아래는 양 실험 프로토콜을 수행하기 위해 수행되는 단계(수술 전후 및 수술)에 대한 설명입니다.

프로토콜

이 프로토콜은 Michigan State University Institutional Animal Care and Use Committee(IACUC)(프로토콜 2020-035, 2020년 7월 27일 승인)의 승인을 받았습니다. 이 연구에서는 체중이 62kg± 7kg 인 성인 수컷 양 20 마리가 사용되었습니다.

1. 수술 전 단계

1. 수술 12시간 전(하룻밤) 동물을 금식시킵니다.
2. 동물을 양 의자에 놓고(그림 1), 긴 11Fr 도입기 덮개(칼집 길이 = 10cm)를 사용하여 오른쪽 경정맥 캐뉼러를 준비합니다.
3. IV 배치 부위를 따라 가위로 면도하십시오 - 오른쪽 경정맥의 정중선에서 측면으로 약 10-15cm 떨어진 목의 오른쪽 앞면.
4. 목의 오른쪽 앞쪽과 옆쪽이 노출되도록 동물의 머리를 왼쪽으로 돌립니다. 경정맥 코스를 현지화하십시오. 이를 용이하게하려면 목 아래쪽을 압축하여 정맥을 팽창시킵니다.
5. 클로르헥시딘과 알코올 기반 스크럽으로 세척하고 1% 리도카인으로 국소적으로 마취합니다.
6. 설명된 대로 목의 중간에서 위쪽 1/3에 있는 경정맥을 캐뉼레이트합니다.
   1. 정맥에 수직 인 11 번 칼날로 정맥 위의 피부를 자릅니다.
   2. 14G 혈관 카테터로 캐뉼러; 제자리에 있을 때(바늘에서 혈액이 나오거나 혈액이 발견됨) 바늘을 제거하고 카테터를 두고 가이드와이어를 통과시키고 카테터를 제거하고 11Fr 덮개를 놓고 고정합니다.
   3. 짙은 적혈구를 빼내고 식염수 플러시를 수행하여 삽입 부위의 흐름과 부종의 부재를 확인하여 캐뉼라의 개통성과 적절한 배치를 보장합니다.
7. 1.0-1.5 mg/kg 정맥 주사(IV)에서 프로포폴 유도를 시작합니다.
8. 5번 날이 있는 후두경을 사용하여 9번 기관내(ET) 튜브로 삽관합니다. 이를 위해 한 사람은 턱과 혀를 고정하고 다른 사람은 기관을 식별하고 ET 튜브를 삽입하고 밀봉 커프를 팽창시켜야 합니다. ET 튜브의 양측 호흡음과 응결에 의한 적절한 배치를 확인하십시오.
9. 진통제인 부프레노르핀을 0.01mg/kg으로 정맥 투여하고 항생제 예방을 위해 겐타마이신 240mg과 세파졸린 1g을 사용합니다.
10. 양 의자에서 수술대 위로 동물을 옮기고 오른쪽에 놓습니다.

2. 수술 단계

1. 15mL/kg(12-18회/분)으로 환기하고 산소 유량은 4L/분, 이소플루란은 2.5%-4.0%로 환기시킵니다. 턱 색조와 눈 회전을 확인하여 피험자가 수술 수준(3단계)에 있는지 확인하기 위해 적절한 마취를 확인합니다.
2. 안과용 oinment를 적용하여 양쪽 눈에 윤활유를 바르고 가스 및 음식물 배출을 보장하기 위해 위관을 삽입하십시오. 심전도(EKG), 맥박산소측정기(_SpO2), 카프노그래프(ETCO₂) 및 체온계를 연결합니다. EKG 사지 리드(I, II, III)를 악어 클립을 통해 피부에 부착하고, SpO 2 센서를 동물의 뺨에, ETCO₂ 튜브를 기관내관에 부착하고 온도 프로브를 콧구멍을 통해 비인두로 통과시킵니다.
3. 수술 현장을 준비하십시오. 왼쪽 전방 흉부를 면도하고 클로르헥시딘과 알코올 기반 스크럽으로 청소하고 멸균 커튼으로 덮습니다.
4. 네 번째 늑간 공간의 수준에서 10cm 길이의 피부와 피하 절개를하십시오.
5. 흉부 입구를 식별하고 늑간 공간을 아래쪽으로 계산하여 올바른 늑간 공간을 확인합니다. 그 후, 중앙과 네 번째 늑간 공간을 따라 절개를 계속하십시오.
6. 늑간 근육을 나누고 흉강을 열고 미니 개흉술 Finochietto 스타일 견인기로 갈비뼈를 펼칩니다. 개흉술을 시행하는 동안 절개 부위의 흉골 경계에 있는 왼쪽 내유선(LIMA)과 상부 경계에 있는 폐가 손상되지 않도록 주의하십시오.
7. 기본 심외막 심초음파를 수행하여 양심실 기능과 판막 능력을 평가합니다. 비표준 견해의 발생은 삼첨판 판막 (TV), 우심실 및 좌심실 기능 및 폐동맥 흐름에 초점을 맞춘 미니 개흉술 때문일 수 있습니다.
8. 절개 부위의 흉골 경계에서 LIMA를 식별하고 주변의 인접 조직을 제거하고 압력 모니터링을 위한 동맥 라인을 설정할 준비를 합니다.
9. 동맥 주위에 2개의 4-0 실크 봉합사를 배치하고, 하나는 근위부에, 다른 하나는 캐뉼라 삽입 부위의 원위부(동맥 카테터를 고정하는 데 사용됨)에 배치합니다.
10. 클립 어플리어가 있는 티타늄 클립을 사용하여 LIMA 원위를 계획된 캐뉼러 삽입 부위에 클립하여 캐뉼러 삽입 중 역류 출혈을 방지합니다.
11. 11번 칼날로 LIMA에서 카테터 둘레의 절반에 해당하는 수직 절개를 합니다.
12. 18G 혈관 카테터를 삽입하고 동맥 라인 모듈에 부착합니다. 약 120/80mmHg의 압력에 도달하면 이전에 배치한 두 개의 4-0 실크 봉합사를 사용하여 카테터를 제자리에 고정합니다.
13. 폐동맥 부비동 수준에서 시작하여 주 폐동맥 (MPA)을 따라 옆으로 4-5cm 가면서 왼쪽 횡격막 신경을 손상시키지 않도록주의하면서 심낭 절개술을 시행하십시오.
14. 열린 심낭에 4-5 개의 수축 스티치를 적용하여 심낭 우물을 만들면 폐 줄기와 대동맥 사이의 노출과 해부가 용이합니다.
15. 왼쪽 심방 부속기 수준에서 시작하여 AA를 향해 작업하는 뭉툭한 직각 집게를 사용하여 원점에서 약 2-3cm 떨어진 상행 대동맥(AA)에서 MPA를 해부합니다. AA에서 MPA를 완전히 분리하려면 전기 소작 또는 가위를 사용하여 두 구조 사이의 결합 조직을 제거하십시오.
16. 뭉툭한 직각 클램프로 MPA 주위에 탯줄 테이프를 통과시킵니다. MPA 부비동에서 말단 5cm 떨어진 0-1 모노필라멘트 지갑 끈 봉합사를 배치하여 MPA 압력 라인을 설정합니다.
17. 20G 혈관 카테터를 삽입하고 모니터링 라인에 연결합니다. 탯줄 테이프를 조이기 전에 정확한 MPA 및 동맥 라인 판독이 달성되었는지 확인하십시오. 동맥압과 폐압은 다양할 수 있지만 인간 환자의 가치와 비슷해야 합니다.
18. 탯줄 테이프의 양쪽 끝을 잡고 함께 클립하여 MPA의 내강을 줄입니다.
19. 클립 어플리어를 연속적으로 적용하여 밴드를 점진적으로 조이고 전신 혈압이 꾸준히 감소하기 시작할 때까지 각 클립을 이전 클립 아래에 배치합니다(그림 2). 이 시점에서 전신 혈압을 안정시키기 위해 마지막으로 배치된 클립을 제거합니다.
20. 최대 조임 및 안정적인 혈역학적 조건이 달성되면 원위 이동을 피하기 위해 5-0 모노필라멘트 봉합사를 사용하여 MPA의 외막에 탯줄 테이프를 고정합니다.
21. 2.7단계에서와 같이 양심실 기능과 판막 능력을 평가하기 위해 밴딩 후 심초음파를 수행합니다. MPA 압력 라인과 동맥 라인을 제거하고 밴드와 동맥 라인이 배치 된 부위에서 출혈이 있는지 확인하여 좋은 지혈을 보장합니다.
22. 흉관을 왼쪽 흉부에 삽입하고 입구 부위는 초기 절개 부위 아래 늑간 공간을 만듭니다. 두 개의 Vicryl 크기 2 봉합사로 갈비뼈를 닫고 근육 및 피하 조직을위한 Vicryl 2-0 및 피부 용 Prolene 3-0의 3 층 연속 봉합사로 상처를 봉합합니다.
23. 출혈의 징후가 보이지 않으면 인공 호흡기에서 동물을 떼기 전에 흉관을 제거하십시오.
24. 인공 호흡기에서 동물을 떼어 내고 발관하고 단일 케이지로 옮기고 적어도 1 시간 동안 밀접하게 따르십시오. 중앙 IV 라인을 제자리에 두고 목에 느슨하게 감긴 붕대를 사용하여 고정합니다.
    참고: 수술 후 0,05일 동안 부프레노르핀(1.2mg/kg)과 플루니신(3mg/kg)으로 수술 후 정맥 진통을 유지했습니다.

결과

모델 개발을 위한 실험 프로토콜(거의 8주)이 완료된 후, 동물을 수술실로 다시 데려가 정중 흉골 절개술과 심외막 및 심장 내 구조에 초음파 측정 결정을 이식했습니다. 이 절차는 이전에 우리 그룹이 자세히 설명한 바와 같이 심장 박동과 bicaval 제어와 함께 심폐 우회술을 사용하여 수행되었습니다⁹. 심폐 우회술에서 동물을 떼거나 안정적인 정상 상태 혈역학적 환경에서 초음?...

토론

이 모델에서 8주간의 폐동맥 밴딩은 우심실 기능 장애의 안정적인 만성 양 모델을 초래했으며 대부분의 경우 상당한 FTR을 초래했습니다. 제시된 만성 PAB 모델의 강점은 RV 반응에 미치는 영향이 다를 수 있지만 절차 중 정확한 후부하 조정을 포함합니다. 이 모델은 다양한 정도의 RV 부전 또는 FTR을 평가하는 데 적합하며 중증도는 폐동맥 수축 정도에 따라 조절됩니다. 더욱이, 폐고혈압 모델에서와...

자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
Anesthesia Machine Drager Narkomed MRI-2	Drager	4116091-001
angiocatheter	BD	BD382268	14GAx8.25cm
BD ChloraPrep Scrub Teal 26 ml applicator with a sterile solution
Blade #11	Bard-Parker	371111
Buprenorphine	HIKMA
cefazolin 1.0g	Hikma	0143-9924-90
Diprivan 200mg/20ml	63323-0269-29	FRESENIUS KABI
Electrosurgical generator Valleylab Force FX	Valleylab	CF5L44233A
Gentamicin Sulfate 40 mg / mL	Fresenius	406365
i-Stat Blood analyzer MN 300	Abbott
Lidocaine HCl 1%	Pfizer	243243
Open ligating clip appliers Horizon Medium	Teleflex	237061
PERMAHAND Silk Suture	PERMA HAND	SA 63H
Pinnacle Introducer sheath	Terrumo	RSS102	sheath length 10cm
Prolene 3-0	ETHICON	8684H
Titanium Clips Medium	Teleflex	2200
Umbilical tape	Ethicon	EFA 1165
VICRYL 2 coated undyed 1X54" TP-1	ETHICON	J 880T
Vicryl 2-0	ETHICON	J269H