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实验猪模型:缺氧性肺血管收缩致急性右心室后负荷增加

2019年06月04日 浏览量: 评论(0) 来源:BMC Research Notes December 2017, 10:2 | Cite as 作者:李晓菲译 责任编辑:admin
摘要:本研究的目的是建立缺氧性肺血管收缩导致急性右心室后负荷增加的无创模型。完整的动物模型对提高我们对急性右心室衰竭病理生理学的认识至关重要。急性右心室衰竭是由慢性或急性肺动脉高压引起的右心室后负荷增加以及局部或整体右心室收缩能力降低引起的。以前的模型因其侵入性而受阻;因为肺循环是一个需要在闭合胸动物身上研究的低压系统。.缺氧性肺血管收缩是肺泡缺氧引起肺泡血管收缩的一种机制。在本研究中,我们探讨了利用低氧肺血管收缩来增加右心室压力负荷的方法。
摘要:背景:本研究的目的是建立缺氧性肺血管收缩导致急性右心室后负荷增加的无创模型。完整的动物模型对提高我们对急性右心室衰竭病理生理学的认识至关重要。急性右心室衰竭是由慢性或急性肺动脉高压引起的右心室后负荷增加以及局部或整体右心室收缩能力降低引起的。以前的模型因其侵入性而受阻;因为肺循环是一个需要在闭合胸动物身上研究的低压系统。.缺氧性肺血管收缩是肺泡缺氧引起肺泡血管收缩的一种机制。在本研究中,我们探讨了利用低氧肺血管收缩来增加右心室压力负荷的方法。
 
结果:在8只麻醉和机械通气的猪中,通过降低FiO2到低于生理范围的水平来诱导肺动脉高压。对猪进行血压和血气监测。动物的平均肺动脉压(mPAP)从18.3增加到28.4mmHg,肺血管阻力(PVR)从254dyns/cm5增加到504dyns/cm5,FiO2从0.30降低到0.15。动物的个体基线mPAP与它们对缺氧的反应有很大差异。降低的FiO2水平总体上降低了供氧量,但总耗氧量没有改变。
 
结论:我们在这项研究中表明,通过将FiO2从0.30降低到0.15(0.024),研究动物的mPAP和PVR可以提高大约100%。因此,我们提出了一种新的微创(闭合胸)右心室后负荷操作方法,以供今后急性右心室衰竭的研究使用。理论上,这种方法应该是可逆的,尽管这项工作没有研究过。
 
关键词:急性右心室衰竭  肺动脉高压  缺氧性肺血管收缩
 
背景:心力衰竭及随后的循环性休克通常归因于左心室和全身循环。. 近年来,急性右心室功能衰竭(ARVF)及其对循环性休克的作用受到了广泛关注,特别是在重症监护医学中。ARVF通常是由慢性或急性肺动脉高压(PH)引起的右心室(RV)后负荷增加,再加上局部或整体上的RV收缩能力降低引起的,尽管在没有PH的情况下ARVF是可能的。肺循环是一个低压、低阻力系统。肺阻力的增加会瞬间升高RV端收缩压和体积。这会延长等容收缩,缩短射血阶段,并产生类似于左心室的泵送机制。结果导致耗氧量增加,供氧量减少,因为心肌内压升高会降低冠状动脉灌注。一个正常的RV可以同时适应在一定程度上,由肥大增加的慢性和急性后负荷。然而,当RV不能补偿增加的后负荷时,最终发展破坏性的进行性ARVF和总循环衰竭。当然,有必要对导致ARVF的机制以及如何治疗这种疾病进行更多的研究。 由于其复杂的性质,并且由于它是由相对较小的压力变化引起的,因此使用良好的完整动物模型来研究这一现象非常重要。以前的几个大型动物模型都采用了开胸法。我们认为保持胸廓闭合并保持心包完整至关重要,因为这些手术操作改变了RV和肺循环的压力-流量关系,从而干扰了ARVF模型。因此,我们的目标是建立一个新的可行的大型动物模型,该模型最好是可逆的,具有最小的侵入性和闭合的胸部。. 在该模型中,可以详细研究增加后负荷对RV的血流动力学影响,并且可以将该方法应用于不同的RV失效模型中。在肺血管系统中,血管收缩是对缺氧的反应,称为缺氧性肺血管收缩(hpv)。该机制对低肺泡PO2起反应,是将血液引导至通气肺泡的重要生理功能,从而大大减少肺分流。该机制对低肺泡PO2起反应,是将血液引导至通气肺泡的重要生理功能,从而大大减少肺分流。随着肺泡PO2的减少,hpv在几秒钟内就会下降,并迅速而逐渐升高。收缩主要局限于小阻力肺动脉(pas,<200μm),可逆转,恢复肺泡常氧状态。缺氧会引起所有肺段的hpv,导致肺血管阻力(PVR)升高,估计在50%到300%之间。在动物实验中,hpv已被用作增加急性和慢性PVR的手段。关于如何使用hpv诱导猪急性RV后负荷增加的文献中没有系统的描述。在本研究中,我们探讨了使用hpv作为增加RV压力负荷的方法,旨在确定吸入氧(FiO2)水平的分数,从而在不导致严重缺氧的情况下产生预期效果。我们使用标准定义的ph作为目标水平,静止时平均肺动脉压(mPAP)≥25 mmHg。
 
方法:动物、处理、麻醉、手术和安乐死:给动物预先注射肌肉注射地西泮10毫克和阿扎哌隆400毫克。通过外耳静脉注射阿托品1.0 mg、芬太尼8.0μg/kg、硫喷妥钠4.0 mg/kg和氯胺酮8.0 mg/kg诱导麻醉。插管前,将5ml,40mg/ml利多卡因涂抹在喉上。动物在PRVC模式下使用呼吸机进行通气,FiO2初始值为0.30 ,潮气量为10 ml/kg,在6cmH2O处调整分钟通气量,以使Paco2维持在4.5–5.5 kpa。通过输注芬太尼20μg/(kg h)和咪达唑仑0.40 mg/(kg h)维持麻醉。根据临床反应,可根据需要加入50μg/ml芬太尼。在整个实验过程中,通过注射10 ml/kg的格氏溶液维持血管内容量,然后持续输注10 ml/(kg h)。静脉注射5000国际单位肝素以防止血栓形成。在插管之前,我们通过手术准备了左颈动脉和右颈内静脉和左颈内静脉。在左颈动脉和左颈内静脉内插入两个单腔导管,用于监测侵入性血压、动脉血气和静脉注射。在右颈内静脉内插入一个导向性肺动脉导管,并通过经典压力观察和透视镜引导和验证进入肺动脉。PAC提供中心静脉压(CVP)、肺动脉压(PAP)。实验结束时,动物用100 mg/kg戊巴比妥进行安乐死。为了诱导hpv,必须将FiO2降低到低于生理范围的水平。为了将FiO2降低到低于正常值,将氮气插入呼吸器的进风口,然后用氧气和氮气的混合物对动物进行通风。通过侧流多气体分析仪监测实际的FiO2。手术结束后,动物在记录基线测量值前稳定30分钟。然后,在监测mPAP反应的同时,通过缓慢降低呼吸器上的FiO2来诱导pH。. 当mPAP水平超过25 mmHg时,动物休息30分钟,然后记录新的测量值。主要变量[平均肺动脉压(mPAP)、肺楔压(pwp)、中心静脉压(cvp)、心率(hr)、心输出量(co)]和动脉和混合静脉血气在基线和建立ph后进行测量。本研究仅采用简单描述性医学统计和配对样本t检验。
 
结果:尽管年龄、体重和处理方法相似,但个体动物的基线mPAP值有很大差异,平均值(SD)18.3(4.2)mmHg(范围14-27 mmHg)。将mPAP升高到25 mmHg以上所需的FiO2水平也有很大变化,0.15(0.026)【平均值(SD)】,范围为0.13-0.21。(在基线mPAP高于25 mmHg的一只动物中,FiO2降低到0.15。)这使得mPAP从18.3(4.2)显著增加到28.4(4.6)mmHg。由于co没有变化,所有动物的PVR变化也一致:从254(76)dyns/cm5到504(191)dyns/cm5。在基线和降低FiO2后采集的血气显示氧气输送(DO2)略有减少,从409(92)ml/min降至354(52)ml/min。不影响从195(35)ml/min到200(41)ml/min的耗氧量(VO2),该耗氧量保持不变。这是由于在诱导了ph后氧提取增加,混合静脉血氧饱和度(svo2)从0.51(0.076)显著降低到0.36(0.070)。此外,从基线到FiO2降低后,乳酸、酸碱度或碱值没有变化。
 
结论:研究表明,通过将FiO2从0.30降低到0.15(0.024),研究动物的mPAP和PVR可以提高大约100%。反应是个体的,基线mPAP也是。这种FiO2减少导致一些动物体内的Sao2和Do2减少,但在稳定期后VO2没有减少。在最初阶段,动物似乎不稳定,临床症状是缺氧,但几分钟后恢复正常的氧合。此外,该方法应谨慎使用,因为过快降低FiO2可能导致交感神经激活,伴有心动过速和高CO,尽管mPAP较高,但仍会导致PVR二次正常化。.该方法原则上应该是可逆的,尽管我们在这项工作中没有对此进行研究。因此,我们提出了一种新的微创(闭合胸)RV后负荷操作方法,以供将来的ARVF研究使用。
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