1 / 70

Pulmoner Arteryel Hipertansiyon’da Deneysel Modeller

Pulmoner Arteryel Hipertansiyon’da Deneysel Modeller. Dr Figen Deveci FÜ Göğüs Hastalıkları AD. SUNU PLANI. 1. PAH hayvan modellerinin tanımlanması 2. Genel olarak modellerin geçerliliği ve insan PAH’ı ile farklılıklar. PAH araştırmalarında son 100 yıl.

fahim
Download Presentation

Pulmoner Arteryel Hipertansiyon’da Deneysel Modeller

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Pulmoner Arteryel Hipertansiyon’da Deneysel Modeller Dr Figen Deveci FÜ Göğüs Hastalıkları AD

  2. SUNU PLANI 1. PAH hayvan modellerinin tanımlanması 2. Genel olarak modellerin geçerliliği ve insan PAH’ı ile farklılıklar

  3. PAH araştırmalarında son 100 yıl (Zaiman A et al. Am J Respir Cell Mol Biol 2005;33:425-31)

  4. PAH’da hayvan modelleri Kullanım amaçları; 1.PAH’ın patofizyolojisinin incelenmesi 2. PAH’ın sonucu olan SVH ve yetmezliğinin incelenmesi 3. Yeni tedavi stratejilerinin araştırılması PAH’ın ideal deneysel modeli Tüm; • Klinik, • Hemodinamik, • Histopatolojik ve • Biyolojik özellikler

  5. PAH’da hayvan modelleri 1. Kemirgenlerde hipoksik maruziyet 2. Kemirgenlerde monokrotalin (MCT) enjeksiyonu 3. Kuzu ve domuzlarda kronik kan akımının artırılması ile oluşturulan PAH 4. Yenidoğanın persistan PAH modelleri 5. Genetik olarak müdahale edilmiş kemirgenler 6. Kronik embolik PH modeli 7. Doku kültürleri (Naeije R,Dewatchter L. Rev Mal Respir 2007; 24: 481-96) (Campian ME et al. Naunyn-Schmiedeberg’s Arch Pharmacol 2006;373:391-400)

  6. 1. Hipoksi ile oluşturulan PAH modeli Hipobarik hipoksi Normobarik hipoksi Hipobarik basınçta, normal hava Normal basınçta, O2 düzeyi düşük hava • Atmosferik basıncın ½ oranında azaltılması ile (380 mmHg), • 10-15 gün • PAP’da %50 artış (Ozaki M et al. Hypertension 2001;37:322-7) • Sıkıştırılmış hava ve N2 dağıtan sistem ile %11-12’lik O2 konsantrasyonu (60-70 torr) (Fike CD. J Appl Physiol 1996;81:2078-87) (Voelkel NF, Tuder RM. J Clin Invest 2000;106;733-8)

  7. Memelilerde kronik hipoksi ile PAH gelişir • Tibet sığırı, pika, yaban domuzu, lama kronik hipoksi ile vasküler remodeling gözlenmez • Farklılıklar; - Çalışılan hayvan türü - Gelişimsel evre - Cinsiyet Lama Snow pig

  8. 1A. Kronik hipoksi modeli Akut pulmoner VK Akut hipoksik maruziyet PAP Küçük pulmoner arterlerde remodeling Kronik hipoksik maruziyet (Voelkel NF, Tuder RM. J Clin Invest 2000;106:733-8)

  9. Hayvan modellerinde HPV • Hayvan deneylerinde; PAO2< 70 mmHg güçlü pulmoner arteryel VK sağlar • Memelilerde HVK yaygın,türlere göre farklılıklar var • Tavşanda hiç reaksiyon yok • Köpek, kobay, lama da düşük seviyede • Kedi, domuz, at, sığır da güçlü VK (+) • İnsan < rat (orta seviyede) (Reeve JT et al. Int Rev Physiol 1979; 20:289-310) • İnsanlar arasında büyük oranda değişkenlik var (Naeije R et al. Chest 1982; 82: 404-10)

  10. Hayvan modellerinde HPV • Küçük rezistan pulmoner arterler (<200 µm) • Persistan hipoksi ile PAH oluşmasına rağmen akut HPV azalır (Thompson BT et al. J Appl Physiol 1989; 66:920-28) (Greenlees KJ. Respiration 1984;45:169-174) • Hayvanlarda • HPV ile PVR daha hızlı artar • Dereceli olarak plato yapar • İnsanlardakine benzer

  11. Hayvan modellerinde HPV HPV oluşumunda endotel önemlidir Bifazik HPV Faz I:hızlı, end-bağımsız konstrüksiyon, 10 dk’da pik Faz II:yavaş, end-bağımlı, sürekli konstrüksiyon, 40 dk pik (Ward JP. Exp Physiol 1995; 80: 793-801) Monofazik HPV Endoteli çıkarılmış, izole PA: monofazik PA konstrüksiyon (Archer SL et al. FASEB J 2001;15:801-3)

  12. HPV’den remodelinge geçiş zamanı ? Rat hiler PA • İnsanlarda VK’dan remodelinge ilk 24 saatte ilerler (Naeije R, Dewatchter L. Rev Mal Respir 2007; 24: 481-96) Adv Media Ratlarda; • Endotelyal değişiklikler, 3. günde (Meyrick B, Reid L. Lab Invest. 1978;38:188-200) • SVH, 5. gün • Medial kalınlık 3. günde • Adventisyal kalınlık 3. günde • Yeni muskularize arterler 3. günde görünmeye başlar, 7. günde artar (Meyrick B, Reid J. Am J Pathol 1979;96:51-70)

  13. (Chen SJ et al. J Appl Physiol 1995;79 : 2122-31) Hayvan türlerinin çoğunda • Prekapiller rezistans arteriollerde muskularizasyon • Vasküler DKH’de ve adventisyal fibroblastlarda proliferation (Rabinovitch M et al. Am J Physiol 1979;236:818-27) (Stenmark K et al. J Appl Physiol 1987;62:821-30) Anlamlı endotelyal hücre proliferasyonu oluşmaz

  14. Hipoksik yenidoğan buzağıda • PAP’da aşırı artış • Belirgin intimal kalınlaşma Hızlı büyüyen genç piliçlerde • Her 3 tabakada da remodeling (adventisya, media, intima) (Peacock AJ et al. Am Rev Respir Dis 1989;139:1524-30) “Hipoksi+VEGFR blokeri” modeli Endotel hücre proliferasyonu Luminal obliterasyon Şiddetli PAH (Taraseciviene-Stewart L et al. FASEB J 2001;15:427-38) (Voelkel NF, Tuder RM J Clin Invest 2000;106:733-8)

  15. PA vasküler remodeling • Büyük proksimal PA’da • Distal muskuler PA’da • Non-muskuler alveolar damarlarda • Adventisya • Endotel

  16. Büyük proksimal PA’de remodeling Büyük hayvan (buzağı, domuz) • Erken ve dramatik medial kalınlaşma • Adventisya daha az kalınlaşır Rat ve fare Erken ve dramatik adventisyal kalınlaşma (fibroblast) Medial kalınlaşma daha sonra (kollajen ve elastin) (Stenmark KR et al. Circ Res 2006;99:675-91)

  17. Adventisyal remodeling • Tüm hayvan türlerinde erken ve dramatik • Ratlarda farelere göre daha belirgin (Sobin SS. High Alt Med Biol 2000;1:311-22) (Frid MG et al. Am J Pathol 2006;168:659-69) • Hipoksik buzağı modeli; PA adv. kalınlaşma belirgin (insan PPHY patolojisini yansıtır) (Jeffery T. Prog Cardiovasc Dis 2002;45:173-202) (Meyrick B. Clin Chest Med 2001:22:393-404)

  18. 1B. Hayvan modellerinde intermittan hipoksi 1. Model (rat) 2. Model (fare) 3. Model (rat) 2 dk %10 O2 , ardından 2 dk normoksi, 8sa/g, 4 hafta OSA’ya benzer ard arda 30 sn’lik hipoksi, 30 sn normoksik periyod, 8 sa/g, 5 hafta • ortPAP yükselmiş • Sağ ventrikül ağırlığında artma (McGuire M, Bradford A. Eur Respir J 2001;18: 279-85) Hipobarik hipoksi,4-8 sa/g, 5-7g/h, FiO2: 561 ve 70 mmHg2 • SVSP’da artma • SVH • Pulmoner muskuler arteriolar remodeling (1 Sizemore DA et al. J Appl Physiol 1973;35:518-21) (2 Nattie EE et al. Am Rev Respir Dis 1978;118:653-8) (Fagan AK. J Appl Physiol 2001;90:2502-7)

  19. Deneysel hipoksemi süreleri > insan uyku apne sendromundakihipoksemi süresi (Fagan AK. J Appl Physiol 2001;90:2502-7) “Daha kısa hipoksi-reoksijenasyon periyodları” (30-90 sn/dk, 8 sa/gün, birkaç hafta) Artmış1 / değişmemiş2 sağ ventrikül kütlesi 1 (McGuire M, Bradford A.Respir Physiol 1999;117::53-8) 1 (Kraiczi H et al. J Appl Physiol 1999;87:2025-31) 2 (Bao G et al. J Appl Physiol 1997;83:95-101) 2 (Fletcher EC et al. J Appl Phsiol 1992;72:1978-84) “İntermittan hipoksi ile oluşturulan PAH’ın kemirgen modeli halen tam olarak tanımlanamamıştır” (Fagan AK. J Appl Physiol 2001;90:2502-7)

  20. İH’de insan ile hayvanlar arasındaki farklar • Hayvan modelleri; normoksi/hipoksi intervallerinin süresi ne olursa olsun PAH gelişir • İnsan; küçük belki de klinik olarak önemsiz pulmoner hemodinamik etkiler (Campian ME et al. Naunyn-Schmiedeberg’s Arch Pharmacol 2006;373:391-400)

  21. Hipoksi ile oluşan remodelingde insan ile ratlar arasındaki farklar (Zielinski J. Eur Respir J 2005;25:173-80)

  22. “Hipoksik PH için rat modeli kötü bir modeldir” (Heath D. Cardioscience 1992;3:1-6) Hipoksik uyarıya bireysel hassasiyetin farklı olması insan ve hayvan farklılığının bir sebebi olabilir (Weitzenblum E, Chauat A. Eur Respir J 2001; 18:251-39)

  23. Hipoksik PAH’da deney hayvanının yaşı Yenidoğan rat • Normal PA gelişimi insanlardakine çok benzer • Hipoksik/MNC ile oluşan PAH erişkin hayvanlara göre daha belirgindir (Belik J et al. J appl Physiol 2003;94:2303-12) • YD rat PAH modeli oldukça faydalı bir modeldir (Meyrick B, Reid L. Am Rev Respir Dis 1982;125:468–73)

  24. Hemodinamik ölçümler Kapalı-göğüs basınç kayıtları • Minimal invaziv • Seri ölçüm • Teknik gereksinim var • Sinyal kalitesi iyi değil Sol lateral torakotomi- direkt basınç ölçümü • Çok kolay uygulanabilir • Basınç değerlerinde gerçek farklılıklar olmaz (Rabinovitch M et al. Am J Physiol 1979;236:818-27) (Kolettis T et al. Hellenic J Cardiol 2007;48:206-10)

  25. Sağ Ventrikül Hipertrofisi • Sağ ventrikül serbest duvarı (RV) • Sol ventrikül+septum (LV+S) • Ağırlıkları tartılır ve oran olarak ifade edilir LV+S RV (Fulton RM et al. Br Heart J 1952;14:413-20)

  26. Kantitatif morfolojik çalışma Akc volümleri; • Su ile yer değiştirme miktarı • Anjiogram (Ba-jelatin) Muskularizasyon % AWA Medial muskuler tabakanın kalınlığı Eksternal damar çapının %’si olarak hesaplanmış Periferal arterlerdeki azalmanın sayısı Alveol sayısı / arterlerin sayısı oranının artması (Rabinovitch M et al. Am J Physiol 1979;236:818-27)

  27. 1. Remodeling • Lumen daralması medial ve adv kalınlaşmaya bağlanmış • Maksimal VD oluşturmadan %DK= 2xMK/eksternal çapx100 • Maksimum VD • Transmural gerilim basıncı • Media enine kesitalanı • Lumen alanı ve MA/LA PAP’da artma, SVH (+) Medial kalınlaşma (+) Lumen alanında daralma (-) Dışarı doğru remodeling (VanSuylen RJ et al. Am J Respir Crit Care Med 1998;157:1423-8) (Stenmark KR, McMurtry IF. Circ Res 2005;97:95-8)

  28. Kantitatif stereoloji + konfokal mikroskopi (Hyvelin JM et al. Circ Res 2005;97:185-91) (Howell K et al. J Physiol 2003;547:133-45)

  29. Kronik hipoksik PAH modeli insan PAH’ının hangi formlarını yansıtır? • SSH’larına sekonder gelişen insan PAH’ına benzerdir(Bonnet S et al. Proc Natl Acad Sci U S A. 2003;100:9488-93) KOAH, IAH Hipoksi/hipoksemi + inflamasyon “Saf hipoksik PAH” -Kronik Dağ Hast -Uyku Apne Send Hipoksi/hipoksemi Eisenmenger Sendromu Yüksek pulmoner kan akımı

  30. 2. Monokrotalin ile oluşturulan PAH modeli • Endotelyal injuri + medial hipertrofi • Perivasküler masif mononukleer hücre infiltrasyonu (Nishimura T et al. Am J Respir Crit Care Med 2001;163:498-502) • MCT; “Crotalaria Spectabilis” bitkisinde bulunan alkaloid • Hepatik sitokrom P450 3A ile dehidrogenasyonu sonucunda oluşan “reaktif MCT pirol” ürünü toksikdir (Reid et al. J Biochem Tox 1998;12:157-66) • Tek doz (60 mg/kg ip/sc) MCT hızlı bir şekilde IPAH’a benzer şiddetli pulmoner vasküler hastalık oluşturur Rat soyları arasında MCT duyarlılığı farklı Yaş: genç rat (2 h) MCT etkisine daha hassas Cinsiyet: dişilerde daha fazla non-pulmoner organ hasarı (Schoental R, Head MA. Br J Cancer 1955;9:229-37)

  31. MCT ile oluşan PAH şiddetlidir • ortPAP 32 mmHg ve önemli bir SVH • Başlangıçta endotelyal nekroz • 24. saatte başlayan, 1 haftaya kadar süren pulmoner ödem • Ödemin kaybolmaya başlamasıyla remodeling ve kardiyak hasar (Sugita T et al.J Appl Physiol 1983; 54: 371-6) (Plestina R et al. J Pathol 1972; 106: 235-49)

  32. İnsan PAH MCT ile oluşturulan PAH

  33. MCT ile oluşturulan PAH modeli Pleksiform lezyon gelişmez İnsan PAH’ı için standart model MCT + tek taraflı PNOMONEKTOMİ (Rat) • Şiddetli hemodinamik değişiklikler (ortPAP;45mmHg) • Medial hipertrofi • Belirgin neointimal formasyon (shear stres) • Pleksiform benzeri lezyonlar • Vasküler obliterasyon (Nishimura T et al. Circulation 2003;108:1640-5) (White RJ et al.Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 2007;293:583-90)

  34. ETB-R eksikliği olanhomozigot erişkin rat + MCT • Daha fazla hemodinamik yanıt, belirgin medial hipertrofi, damar lumeninde daralma (+) • Pleksiform neointimal proliferasyon (-) (Kolettis T et al. Hellenic J Cardiol 2007;48:206-10) Genç rat (4-6 h)+MCT • PAP’da şiddetli artış • Belirgin neointimal lezyon • Medial hipertrofi • Arteryel/alveolar oranda azalma (Ivy DD et al. Circulation 2005;111:2988-96)

  35. MCT + Shunt MCT Shunt 1 hafta 1 hafta Sol PA ile sol subklavian arter uç uca anastomoz MCT 4 hafta neointimal formasyon PAH (neointimal formasyon) (Tanaka Y et al. J Clin Invest 1996;98:434-42)

  36. MCT ve KH modelleri arasındaki farklar

  37. 3. Artmış kan akımı ile oluşturulan PAH modeli • Köpeklerde aorta-pulmoner shunt ile pulmoner kan akımının artırılması • Ratlarda abdominal aorta ile VCI arasında (Garcia R, Diebold S. Cardiovasc Res 1990; 24: 430-2) • Büyümekte olan domuzlar • Torasik aorta ile pulmoner trunkus arasında shunt • PAH’ın şiddeti volüm ve shuntın yarıçapıyla sınırlıdır (D Canniere D et al. J Appl Physiol 1994;77:1591-6)

  38. Majör morfolojik görünüm: medial hipertrofidir • Hastalığın erken dönemini yansıtır • İntimal ve adventisyal remodeling oluşmaz, pleksiform lezyon gelişmez • Soldan-sağa shuntlı KKH’da gözlenen PAH’ın gerçek modeli midir? (Rondelet B et al. Circulation 2003;107:1329-1335) Mümkün olduğu kadar genç ve büyümekte olan domuzlarda “Blalock-Taussing operasyonu” Hayvanın büyümesiyle soldan-sağa shuntın doğal olarak büyümesi için sol subklavian arter ile pulmoner trunkus arasında shunt 3-4 aylık bir büyümeden sonra • PVR’da artış • Küçük arteriollerde belirgin medial hipertrofi • Şiddetli PAH (PAP 30-40 mmHg)

  39. Kuzuda in-utero aorto-pulmoner shunt -ortPAP:40 mmHg, PVR artmış -Dilatasyon ve bakground gölgelenmede artış -%DK artmış (<200 µm) -Muskularizasyon -İntra-asiner PA sayısında artış -Endotel disfonksiyonu • Gestasyonun geç döneminde • Assendan aorta ile ana PA (Reddy VM et al. Circulation 1995;92:606-13)

  40. SHUNT • Süre • Büyüklük • PAP’daki progresif artış (Heath D et al. Br Heart J 1959; 21: 187-96) Shunt modeli • PAH’ı iyi taklit eden model olsa da • Az miktardaki intimal ve adventisyal remodeling • Genellikle sadece belirgin bir medial hipertrofi ile sınırlıdır (Naeije R,Dewatchter L. Rev Mal Respir 2007; 24: 481-96)

  41. 4. Yenidoğanın persistan PAH modelleri 1. PPHY’nin duktal ligasyon kuzu modeli 2. Fetal kuzuda DA’nin parsiyel kompresyonu 3. Konjenital diyafragmatik herni modelleri 4. Neonatal hipoksik PAHmodeli 5. HiperoksikPAH Modeli

  42. 1. PPHY’nin duktal ligasyon kuzu modeli • Gebe koyunlarda duktus arteriosusun prenatal ligasyonu (gestasyonun 127. gününde,term:146 gün) • 9 gün sonra sezeryan (Black SM et al. Pediatr Res 1998;44:821-30) • İntrauterin PAP’da artma, SVH • Medial hipertrofi • Muskularizasyon • Adventisyal remodeling • Şiddetli PAH

  43. 2.Fetal kuzuda DA’nin parsiyel kompresyonu • Fetal hipoksemi ve yüksek kan akımı olmaksızın İntrauterin; • Uzun süreli PAH, SVH • Fetal pulmoner vasoreaktivitede değişiklik • PA; medial kalınlıkta artış, lumenda daralma • Postnatal pulmoner sirkülasyonun adaptasyonunda başarısızlık (Abman SH et al. Clin Invest 1989;83:1849-58) Postnatal dönemde; • PAP yüksek, PVR yüksek • Duktus aracılığıyla sağdan-sola shunt

  44. 3. KDH modelleri • İmmatür akciğer • Pulmoner vasküler yatakta yapısal anomaliler nedeniyle PPHY • Preasiner arterlerde aşırı muskularizasyon • Eksternal çapta azalma • Medial duvar kalınlığında artma • Lumen alanında azalma • Değişmiş vasoreaktivite (Geggel RL et al. J Pediatr Surg 1985;107:457-64)

  45. 3. KDH modelleri 3 model: 1. Cerrahi (kuzu ve tavşan) 2. Teratojenik (rat ve fare) 3. Genetik Cerrahi • Gestasyonun 80-85. g • Fetal sol hemidiaframa küçük insizyon • Mide toraks boşluğuna itilir (Thebaut B et al. An J Respir Cell Mol Biol 2002;27:42-7) (Beurskens N et al. Birth Defects Res A Clin Mol Teratol 2007;79:565-72)

  46. In-utero DA kompresyonu/ligasyonu • KDH • İnsan fetal ve PPHY ile histopatolojik ve biolojik anlamda yüksek oranda benzer • İntimal proliferasyonun olmaması • Prostasiklin, seretonin,anj 1, BMPR ile ilgili değişikliklerin yokluğu • Kv kanal gen salınımında değişiklik olmaması ile insan PAH’dan farklı (Ivy DD et al. Pediatr Res 1996;39:435-42)

  47. 4. Neonatal hipoksik PAHmodelleri I. Akut modeller; akut hipoksi ve vasokonstrüktör infüzyonu II. Kronik modeller • Doğumdan hemen sonra veya önce • Genellikle sütten kesilmiş rat ve buzağı modeli • Buzağı: PA adventisyasında belirgin kalınlaşma yapar ve insan neonatal PAH’ın patolojik görünümüne benzer Meyrick B. Clin Chest Med. 2001;22:393–404) • Rat: Belirgin adventisyal kalınlaşma gelişir (Wistar-Kyoto)

  48. 5. Hiperoksik PAH modeli Yenidoğan ratlarda • Bronkopulmoner Displazi1 • PAH2 modeli oluşturulmuştur 1 (Han RN et al. Pediatr Res 1996;39:921-9) 2 (Koppel R et al. Pediatr Res1994;36:763-70) Yöntem: • Sprague-Dawley gebe rat, FiO2: %60, kontrol: %21 O2 • Anne ve doğan yavrular 4,7,9,10 ve 14. günlerde %60 O2 (Jankov RP et al. Pediatr Res 2001;50:172-183) (Buch S et al. Pediatr Res 2000; 48:423-33) (Jankov RP et al. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 2005;288:1162-70)

  49. 5. Hiperoksik PAH modeli • Pre/postnatal ratlar %60 O2, 14 gün (insan BPD modeli-yd PAH modeli) PAH gelişir -SVH -Medial tabakada kalınlaşma -ET-1 ekspresyonu artar (Jankov RP et al. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 2005;288:1162-70) (Jankov RP. Pediatr Res 2000;48: 289–98) • %60 O2 , 14 gün maruziyetinin adult ratlardaki etkisi ? • Kronik akc epitelyal injury (Crapo JD et al. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 1994;267:797-806) • 7 gün %60 O2 erişkin rat: min. histolojik değişiklikler, sınırlı vasküler endotelyal değişiklikler (Hayatdavoudi G et al. J Appl Physiol 1981;51:1220-31)

  50. 5. PAH’ın genetik modifikasyon modelleri PAH patobiyolojisinde rolü olan genlerin değiştirilmesiyle oluşturulmuştur

More Related