pulmoner arteryel hipertansiyon’un deneysel modelleri
DESCRIPTION
Pulmoner Arteryel Hipertansiyon’un Deneysel Modelleri. Dr Figen Deveci FÜ Göğüs Hastalıkları AD. “Herhangi bir kurumla çıkar ilişkim yoktur”. SUNU PLANI. 1. PAH hayvan modellerinin tanımlanması 2. Genel olarak modellerin geçerliliği ve insan PAH’ı ile farklılıklar. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Pulmoner Arteryel Hipertansiyon’un
Deneysel Modelleri
Dr Figen DeveciDr Figen DeveciFÜ Göğüs Hastalıkları ADFÜ Göğüs Hastalıkları AD
2
SUNU PLANI
1. PAH hayvan modellerinin tanımlanması
2. Genel olarak modellerin geçerliliği
ve insan PAH’ı ile farklılıklar
“Herhangi bir kurumla çıkar ilişkim yoktur”
3(Zaiman A et al. Am J Respir Cell Mol Biol 2005;33:425-31)
PAH araştırmalarında son 100 yıl
4
PAH’ın ideal deneysel modeli
Tüm;
- Klinik,
- Hemodinamik,
- Histopatolojik ve
- Biyolojik özellikler
5
PAH’da modeller
1. Hipoksik maruziyet (Kemirgen)2. Monokrotalin (MCT) enjeksiyonu
(Kemirgen)3. Kronik kan akımının artırılması (Kuzu ve domuz) 4. Yenidoğanın persistan PAH modelleri5. Genetik olarak müdahale edilmiş
kemirgenler6. Kronik embolik PH modeli7. 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
Atmosferik basıncın ½ oranında azaltılması ile (380 mmHg),
10-15 gün PAP’da %50 artış (Ozaki M et al. Hypertension 2001;37:322-7)
Hipobarik basınçta, normal hava
Sıkıştırılmış hava ve N2 dağıtan sistem ile %11-12’lik O2 konsantrasyonu (60-70 torr)
10-12 gün (kronik)
(Fike CD. J Appl Physiol 1996;81:2078-87)
(Voelkel NF, Tuder RM. J Clin Invest 2000;106;733-8)(Voelkel NF, Tuder RM. J Clin Invest 2000;106;733-8)
Hipobarik hipoksi Normobarik hipoksi
Normal basınçta, O2 düzeyi
düşük hava
1. Hipoksi ile oluşturulan PAH modeli
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
Hipoksi ile oluşan vasküler ve perivasküler remodeling
- medial ve adv kalınlaşma- myofibroblast ve inflamatuvar hücre
akümülasyonu
Çalışılan hayvan türü
(Stenmark RK et al. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 297: 1013–1032, 2009)
9
Akut hipoksik
maruziyet
Akut pulmoner VK
Kronik hipoksik
maruziyet
Küçük pulmoner arterlerde remodeling
PAP
(Voelkel NF, Tuder RM. J Clin Invest 2000;106:733-8)
1A. Kronik hipoksi modeli
10
Hayvan deneylerinde; PAO2< 70 mmHg güçlü pulmoner arteryel VK sağlar
Memelilerde HVK yaygın,türlere göre farklılıklar var
Hayvan modellerinde HPV
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)
11
Hayvan modellerinde HPV
Küçük rezistan pulmoner arterler (<200 µm) İnsan (Pulmoner muskuler arterlerde,çap<1
mm)
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
12
Bifazik HPVFaz I: hızlı, end-bağımsızkonstrüksiyon, 10 dk’da pik Faz II: yavaş, end-bağımlı, sürekli konstrüksiyon, 40 dk pik (Ward JP. Exp Physiol 1995; 80: 793-801)(Ward JP. Exp Physiol 1995; 80: 793-801)
Monofazik HPVMonofazik HPV
Endoteli çıkarılmış,Endoteli çıkarılmış,
izole PA: monofazik izole PA: monofazik PAPA
konstrüksiyonkonstrüksiyon
(Archer SL et al. FASEB J 2001;15:801-3)
Hayvan modellerinde HPV
HPV oluşumundaendotel önemlidir
13
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)
Media
Adv
Rat hiler PA İnsanlarda VK’dan remodelinge ilk
24 saatte ilerler (Naeije R, Dewatchter L. Rev Mal Respir 2007; 24: 481-96)
HPV’den remodelinge geçiş zamanı ?
Ratlarda; Endotelyal değişiklikler, 3.
günde (Meyrick B, Reid L. Lab Invest. 1978;38:188-200)
SVH, 5. gün
14
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(Chen SJ et al. J Appl Physiol 1995;
79 : 2122-31)
15
Hipoksik yenidoğan buzağıda PAP’da aşırı artış Belirgin intimal kalınlaşma
“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)
Hızlı büyüyen piliçlerde Her 3 tabakada da
remodeling (adventisya, media, intima)
(Peacock AJ et al. Am Rev Respir Dis 1989;139:1524-30)
16
İnsan Rat A and B, Plexiform lezyonlar (anevrizma-benzeri patern)C ve DPlexiform lezyonlarla luminaloklüzyon
E ve F, Konsantrik hücresel
neointimallezyonlar
“Hipoksi+VEGFR blokeri (sugen 5416)” modeli
(Abe K, et al. Circulation. 2010;121:2747-2754)
Normoksik şartlarda lezyonlar
Persistan ve progresif
17
Obstrüktif intimal lezyon yok
EH’de artmışapoptozis
Artmış büyüme potansiyeli ile birlikte fenotipik olarakdeğişmiş hücreler(Seiichiro S, et al. Respiration 2011;81:253–261)
18
PA vasküler remodeling
1. Büyük proksimal PA’da 2. Distal muskuler PA’da3. Non-muskuler alveolar damarlarda4. Adventisya5. Endotel
19
Büyük proksimal PA’de remodeling
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)
Büyük hayvan (buzağı, domuz) Erken ve dramatik medial kalınlaşma Adventisya daha az kalınlaşır
20
Adventisyal remodeling
Tüm hayvan türlerinde erken ve dramatik
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)
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)
21
Hipobarik hipoksi,4-8 sa/g,5-7g/h, FiO2:
561 ve 70 mmHg2
1.Model (rat)
1B. Hayvan modellerinde intermittan hipoksi
3.Model (rat)OSA’ya benzerard arda 30
sn’lik hipoksi, 30 snnormoksik
periyod, 8 sa/g, 5 hafta
ortPAP yükselmiş
Sağ ventrikül ağırlığında artma
(McGuire M, Bradford A. Eur Respir J 2001;18: 279-85)
2.Model (fare)
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)
2 dk %10 O2 ,
ardından 2 dk normoksi, 8sa/g, 4 hafta
22
Deneysel hipoksemi süreleri > insan uyku apne
sendromundaki hipoksemi 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)
23
Hayvan modelleri; normoksi/hipoksi intervallerinin süresi ne olursa olsun PAH gelişir
İnsan; klinik olarak önemsiz pulmoner hemodinamik etkiler
(Campian ME et al. Naunyn-Schmiedeberg’s Arch Pharmacol 2006;373:391-400)
İH’de insan ile hayvanlar arasındaki farklar
24
Hipoksi ile oluşan remodelingde insan ile ratlar arasındaki farklar
Hipoksi İnsan RatRemodelingde baskın özellik İntimal proliferasyon Muskularizasyon
Hipoksi ile oluşan değişiklikler
Daha az Daha şiddetli
Alveolar hipoksi İnspire edilen havanın düzensiz dağılımı
(KOAH, OSA)
Oldukça uniform
Biyolojik alanda eNOS NO PGI2
eNOS NO PGI2
(Zielinski J. Eur Respir J 2005;25:173-80)
25
Hipoksik uyarıya bireysel hassasiyetin farklı
olması insan ve hayvan farklılığının bir sebebi
olabilir(Weitzenblum E, Chauat A. Eur Respir J 2001; 18:251-39)
“Hipoksik PH için rat modeli kötü bir modeldir” (Heath D. Cardioscience 1992;3:1-6)
26
Hipoksik PAH’da deney hayvanının yaşı
Yenidoğan rat Normal PA gelişimi insanlardakine çok benzer
YD rat PAH modeli oldukça faydalı bir modeldir
(Meyrick B, Reid L. Am Rev Respir Dis 1982;125:468–73)
Hipoksik/MNC ile oluşan PAH erişkin hayvanlara
göre daha belirgindir (Belik J et al. J appl Physiol 2003;94:2303-12)
27
Hemodinamik ölçümler
Kapalı-göğüs basınç kayıtları
Minimal invaziv Seri ölçümTeknik gereksinim varSinyal kalitesi iyi değil
Sol lateral torakotomi- direkt basınç ölçümü
Çok kolay uygulanabilirBasınç değerlerinde
gerçekfarklılıklar olmaz
(Kolettis T et al. Hellenic J Cardiol 2007;48:206-10)
(Rabinovitch M et al. Am J Physiol 1979;236:818-27)
28
Kateterizasyon, MRI ve ECORat ve farelerde PAP insanlardakine benzer düzeydekalp hızı 5-10 kat daha hızlıÖlçüm:
Hafif sedasyon altındaKapalı chest yöntemiyle
Hemodinamik değerlendirme
Açık toraks- kalp kanülasyonu- aşırı anasteziYalancı
düşük PAPazalmış kardiyak out-putazalmış kalp hızı
(Ryan J, et al. Int J Clin Pract 2011, 65 (Suppl. 172), 15–34)
29
Küçük rodentlerde non-invaziv değerlendirme kardiyak kateterizasyonun yerini alabilir
MRI ve sağ kalp kateterizasyonu ile iyi koreledir
PAP rodentlerde en iy pa akselerasyon zamanından hesaplanmaktadır
(Ryan J, et al. Int J Clin Pract 2011, 65 (Suppl. 172), 15–34)
30
Sağ Ventrikül Hipertrofisi
Sağ ventrikül serbest duvarı (RV) Sol ventrikül+septum (LV+S) Ağırlıkları tartılır ve oran olarak ifade
edilir
LV+SLV+S
RVRV
(Fulton RM et al. Br Heart J 1952;14:413-20)
31
Kantitatif morfolojik çalışmaAkc volümleri; Su ile yer değiştirme miktarı Anjiogram (Ba-jelatin)Muskularizasy
on % AWAMedial muskuler tabakanın kalınlığı Eksternal damar çapının %’si olarak
hesaplanmışPeriferal arterlerdeki azalmanın sayısı Alveol sayısı / arterlerin sayısı oranının artması(Rabinovitch M et al. Am J Physiol 1979;236:818-27)
32
1. Remodeling
* Lumen daralması medial ve adv
kalınlaşmaya bağlanmış* Maksimal VD oluşturmadan%DK= 2xMK/eksternal çapx100
Maksimum VDTransmural gerilim basıncı
Media enine kesit alanı
Lumen alanı ve MA/LA
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)
PAP’da artma, SVH (+)Medial kalınlaşma (+)Lumen alanında daralma (-)
33
Kantitatif stereoloji + konfokal mikroskopi
(Hyvelin JM et al. Circ Res 2005;97:185-91)
(Howell K et al. J Physiol 2003;547:133-45)
Geleneksel yöntem 2.Budanma
(seyrelme) Baryum ile dolu kan damarları sayısı/alveol sayısı
Yeni yöntem (Kantitatif stereoloji + eş odaklı mikroskopi)
Anjiyogenezis
Histolojik imajların 2 boyutlu bilgileri baz alınarak, objelerin 3 boyutlu yapısal parametrelerinin sonuçlarını verir
Total kapiller yüzey alanı ve intra asiner rezistan damarların total uzunluğu
34
Kronik hipoksik PAH modeli insan
PAH’ının hangi formlarını yansıtır?SSH’larına sekonder gelişen insan PH’ına
benzerdir (Bonnet S et al. Proc Natl Acad Sci U S A. 2003;100:9488-93)
“Saf hipoksik PAH”-Kronik Dağ Hast-Uyku Apne Send
Hipoksi/hipoksemi
KOAH, IAH Hipoksi/hipoksemi
+ inflamasyon
Eisenmenger Sendromu
Yüksek pulmoner kan
akımı
Grup I ??
Grup III
35
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
(Schoental R, Head MA. Br J Cancer 1955;9:229-37)
2. Monokrotalin ile oluşturulan PAH modeli
36
Endotelyal injuri + medial hipertrofi Perivasküler masif mononukleer hücre
infiltrasyonu
(Nishimura T et al. Am J Respir Crit Care Med 2001;163:498-502)
Türler ve soylar arasında MCT duyarlılığı farklı
Yaş: genç rat (2 h) MCT etkisine daha hassas
Cinsiyet: dişilerde daha fazla non-pulmoner organ
hasarı
37
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)
38
MCT ile oluşturulan PAH
İnsan PAH
Benzerlik
Hemodinamik, histopatolojik yönden şiddetli Mortalite yüksek
Farklılık Endotelyal bariyer erken kaybolur İnflamatuvar adventisyal proliferasyonun belirgin VD ve/veya antiinflamatuvar ajanlarla bloke edilebilir
MCT ile oluşan PAH biyolojisi ET-1 ve eNOS düzeylerindeki farklılıklar dışında insan PAH biyolojisine benzer (Naejie R, Dewachter L. Rev Mal
Respir 2007;24:481-96)
39
MCT ile oluşturulan PAH modeli
Tek taraflı PNOMONEKTOMİ (Rat) + MCT 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)
Pleksiform lezyon gelişmez
İnsan PAH’ı için standart model
40
Homozigot ETB-R eksikliği olan 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 (4-6 h) PAP’da şiddetli artış Belirgin neointimal lezyon Medial hipertrofi Arteryel/alveolar oranda azalma
(Ivy DD et al. Circulation 2005;111:2988-96)
Erişkin
41
MCT + Shunt
MCT
Sol PA ile sol subklavian arter shunt
1 hafta
PAH(neointimal formasyon)
4 hafta
Shunt
1 hafta
MCT
neointimal formasyon
(Tanaka Y et al. J Clin Invest 1996;98:434-42)
42
MCT ve KH modelleri arasındaki farklar
Proteomik yaklaşım hipotezi; benzer fenotip fakat farklı sinyal yolakları olabilir (Laudi S et al. Proteomics 2007;7:2469-78)
VK Remodeling
KH NO, CO VEGF
MCT Seretonin, katekolamin
ER’dan ERp57, ERp29
KH MCT
Medial hipertrofi + +++
PAP’da artış ve RVH oluşum zamanı
3. günde 21. günde
Lumen alanında azalma
30-100µm (-)101-200 µm (-)
30-100µm (-)101-200 µm (+)
43
• Çok şiddetli RVH• şiddetli medial hipertrofi• Okluziv vask değişiklikler • Konsantrik neointimal kalınlaşma• plexiform lezyonlar• Fibrin trombüsleriyle vasküler oklüzyon
Rat60 mg/kg MCT +Kr hipoksi (3 h)
44
Köpeklerde aorta-pulmoner shunt ile pulmoner kan akımının artırılması
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)
3. Artmış kan akımı ile oluşturulanPAH modeli (soldan sağa shuntlı KKH)
Ratlarda abdominal aorta ile VCI arasında (Garcia R, Diebold S. Cardiovasc Res 1990; 24: 430-2)
45
Hayvanın büyümesiyle soldan-sağashuntın doğal olarak büyümesi için
solsubklavian arter ile pulmoner
trunkusarasında shunt
3-4 aylık bir büyümeden sonra
Mümkün olduğu kadar genç ve büyümekte olan
domuzlarda
“Blalock-Taussing operasyonu”
PVR’da artış Küçük arteriollerde belirgin medial
hipertrofi Şiddetli PAH (PAP 30-40 mmHg)
46
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)
47
Kuzuda in-utero aorto-pulmoner shunt
Gestasyonun geç döneminde
Assendan aorta ile ana PA
-ortPAP:40 mmHg, PVR artmış
-Dilatasyon ve bakground gölgelenmede artış-%DK artmış (<200 µm)-Muskularizasyon-İntra-asiner PA sayısında
artış-Endotel disfonksiyonu(Reddy VM et al. Circulation 1995;92:606-13)
48
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)
49
1. PPHY’nin duktal ligasyon kuzu modeli
2. Fetal kuzuda DA’nin parsiyel kompresyonu
3. Konjenital diyafragmatik herni modelleri
4. Neonatal hipoksik PAH modeli
5. Hiperoksik PAH Modeli
4. Yenidoğanın persistan PAH modelleri
50
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)
1. PPHY’nin duktal ligasyon kuzu modeli
İntrauterin PAP’da artma, SVH
Medial hipertrofi Muskularizasyon Adventisyal remodeling Şiddetli PAH
51
Fetal hipoksemi ve yüksek kan akımı olmaksızın
İntrauterin;Uzun süreli PAH, SVHFetal pulmoner vasoreaktivitede değişiklik PA; medial kalınlıkta artış, lumenda daralmaPostnatal pulmoner sirkülasyonun
adaptasyonunda başarısızlık(Abman SH et al. Clin Invest 1989;83:1849-58)
2.Fetal kuzuda DA’nin parsiyel kompresyonu
Postnatal dönemde;PAP yüksek, PVR yüksekDuktus aracılığıyla sağdan-sola shunt
52
3. Konjenital Diyafragmatik Herni 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)
KDH’de
53
3 model:1. Cerrahi (kuzu ve tavşan)2. Teratojenik (rat ve fare)3. Genetik
Cerrahi Gestasyonun 80-85. g Fetal sol hemidiafragma 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)
3. KDH modelleri
54
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)
In-utero DAKompresyonu/ligasyonu KDH
55
I. Akut modeller; akut hipoksi ve vasokonstrüktör infüzyonu
II. Kronik modeller
•Doğumdan hemen sonra veya önce
•Genellikle 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)
4. Neonatal hipoksik PAH modelleri
56
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, 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)
5. Hiperoksik PAH modeli
57
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)
5. Hiperoksik PAH modeli
58
PAH patobiyolojisinde rolü olan genlerin
değiştirilmesiyle oluşturulmuştur
5. PAH’ın genetik modifikasyon modelleri
59
“gp91phox knockout fare + kronik hipoksi”
Daha az superoksid üretimi ET-1’e VK yanıtın azalması
(Liu JQ et al. Chest 2005;128:594-6)
(Fresquet F et al. Br J Pharm 2006;148: 714-23)
ET-1’ e karşı artmış VK yanıtda, NADPH oksidaz gp91phox tarafından artırılansuperoksidin artmış salınımı önemli rol
oynar
60
“cav-1 knockout fare modeli”
Akc fibrozisinde gelişen PAH için uygun bir modeldir
Cav-1 eNOS aktivitesi üzerinde negatif düzenleyici
Cav-1 KO farede -eNOS aktivitesi artar, NO artar, eNOS-NO yolağında hiperaktivasyon
“NO sinyalinin disfonksiyonu patogenezde önemli
rol oynar” (Wunderlich C et al. Pulm Pharmacol Ther 2007;
Doi:10.1016/j.pupt.2007.11.005)
61
İn situ tromboz ve prokoagülan aktiviteninartması
Hipoksi ile egr-1, DF salınımı,vasküler fibrin depolanması azalır
Hipoksi ile indüklenen PCK -egr-1-TF yolağıremodeling proçesinde önemli rol oynayabilir
(Yan SF et al. Biol Chem 2000;275:11921-8)
PKC null fare
Sgk-1 eksikliği olan fare Trombin NADPH oksidazı
aktive ederek ROS oluşumunu artırır
Sgk-1, DF salınım ve aktv artırır
(BelAiba RS et al. Circ Res 2006;98:828-36)
62
“HIF-1α +/- heterozigot null alel”
(Yu AY et al. J Clin Invest 1999;103:691-6)
HIF-1α +/- farelerde kronik hipoksi ile
PAH ve SVH gelişimi azalır Muskularizasyon ve medial kalınlık
azalır Polisitemi gelişimi azalır
63
5-HT
5-HTT aşırı eksprese eden (5-HTT+) farelerde spontan PAH gelişir
5-HTT eksikliği olan fareler ise hipoksiye daha az hassasdır
(Guignabert C et
al. Cir Res 2006;98:1323-30)
(Edhabibi S et al. J Clin Invest 2000;105:1555–62)
tph1-/- fare
IPAH’da endotelyal hücrelerde tph1 gen ekspresyonu artar
Tph açısından eksik olan fareler hipoksik PAH gelişimine karşı korunmalıdır
(Morecroft I et al. Hypertension 2007;49:232-6)
64
“Aşırı PGIS sekrete eden transgenik fare (tg+)”
PGIS aktivitesi 2 kat artmış Vasküler remodeling izlenmemiş, PGIS tg+
farelerde kronik hipoksi ile oluşan PAH gelişmemiş
(Geraci MW et al. J Clin Invest
1999;103:1509-15) Ratlarda PGIS eksprese eden plazmid+
HVJ-lipozom kompleksi intratrakeal transferi PGIS geninin intratrakeal transferi
prostasiklin sentezini artırır, MCT ile oluşturulan PAH’dan korur
(Nagaya N et al. Circulation 2000;102:2005-10)
65
“VEGF-B -/- eksikliği olan fareler”
Kr hipoksi ile oluşturulan PAH’a daha az duyarlı
(Wanstall JC et al. Cardiovasc Res 2002)
Wild tipe benzer olarak kronik hipoksi ile PAH
(Louzier V et al. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 2003;284:926-37)
Ad.VEGFA aşırı eksprese eden fare
Hipoksik PAH’a karşı koruyucu etki (Louzier V et al. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 2003;284:926-37)
66
“VIP knockout fare (VIP-/-)”
Normokside orta derecede PAH gelişimi (İntimal proliferasyon yok) PAH’ın moleküler mekanizmaları ve tedavi
yaklaşımlarının araştırılmasında uygun model
(Said SI et al. Circulation 2007;115:1260-8)
“Adrenomodulin eksikliği olan heterozigot fare
(AM+/-)” Hipoksi ile AM (+/-) farede şiddetli remodeling
(Matsui H et al. Circulation 2004;109:2246-51)
67
“Farelerde NOS (-/-) delesyonu”
Normokside hafif PAH Hafif hipoksi ile orta deredece PAH Şiddetli hipoksi ile yanıtta artış yok
(Fagan KA et al. J Clin Invest 1999;103:291–9)
eNOS delesyonu kronik hipoksiye pulmoner hipertansif yanıtı artırır (Miller AA et al. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 2005;289:299–306)
68
“Heterozigot BMPR-2 +/- fare”
Normoksi ile PAP’da artma yok Hipoksi ile wild tip farelere benzer PAH gelişir IL-1ß ve ad.5-LO aşırı sekresyonu ve seretoninin
kronik infüzyonu ile PAP’da belirgin artma olur (Long L. Circ Res 2006;98:818-27)
(Song Y. Circulation 2005;112:553-62)
Homozigot BMPR-2 (-/-) fare; in utero ölümHeterozigot BMPR-2 (+/-) fare: Morfolojik olarak normal, spontan PAH gelişmez DKH’lerine spesifik dominant (-) BMPR2 eksprese eden tg fare: Spontan,orta derecede PAH,remodeling
(West J Circ Res 2004;94:1109-14)
Familyal PAH
69
“AAV-Ang-1 enjekte edilen ratlar”
Herhangi bir ek uyarı gerekmeksizin insan hastalığına benzer, ilerlemiş PAH bulguları
Pleksiform lezyon nadir (Chu D. Ann Thorac Surg
2004;77:449-56)
70
“Fawn-Hooded Rat (FHR)“
Hafif hipoksi ile şiddetli PAH gelişir PA mediasında belirgin kalınlaşma Budanma Uzamış pulmoner vasokonstrüksiyon
FHR PAH gelişimiyle bağlantılı olabilecek uygun bir genetik modeldir
(Sato K. Am Rev Respir Dis 1992;145:793-7)
71
Köpeklerde Sephadex mikrosferleriyle (Shelub I et al. J appl Physiol 1984;56:810-5)
Domuzlarda polydekstran mikrosferleri ile tekrarlayan mikroembolizasyonlar (Weimann J et al. J Crit Care 1999;14:133-40)
Koyunlarda sürekli hava embolizasyonu ile(Johnson JE et al. Exp Lung Res 1997;23:459-73)
Köpeklerde in-vivo tekrarlayan venöz trombüs oluşturulması + traneksamik asid
(Mosser KM et al. Circulation 1991;83:1371-9)
(Cantor JP et al. Am Rev Respir Dis 1988;137:185A)
Postobstrüktif pulmoner vaskülopati(Michel RP et al. J appl Physiol 1990;69:1022-32)
(Giaid A et al. J vasc Res 1993;30:333-338)
6. Kronik embolik PH
72
Mekanik obstrüksiyon ve vasokonstrüksiyon
(Perkett et al. Am J Pathol 1988;132:444-54) (Kim et al. Eur Respir J 2000;15.640-8)
(Rectenwald JE et al. J vasc Surg
2006;43:800-8)
(Perkett et al. Am J Pathol 1988;132:444-54)
73
Potansiyel antiproliferatif ajan ve mitojenlerinetkilerinin araştırılmasında PA-DKH’nin in vitro
kültürleri
İnsan distal PA-DKH’nin büyümesi medianın orta tabakasından oluşur
Daha hızlı prolifere olur
Proksimal PA-DKH daha yavaş büyüme oranları gösterir
Rezistiv PA’den hücrelerin izolasyonu zor Vasküler DKH’de heterojenite
(Wharton J et al. Circulation 2000; 102:3130-6)
7. Hücre Kültürleri
74
Büyüme stimulusu farklılıkları (PDGF / serum) Proliferatif aktivitenin değerlendirme indeksi (hücre sayısı / DNA sentezi) Ajanın konsantrasyonu
Terapötik ajanların etkinliğinin
değerlendirilmesinde
(Clap LH et al. Am J Respir Cell Mol Biol 2002;26:194-201)
75
Sonuçlar
İnsan PAH’ında gözlenen değişikliklerin
tamamını yansıtan ideal hayvan modeli yokHastalığı başlatan ve devam ettiren
sinyalizasyon anomalisi henüz bilinmiyor
(Naeije R,Dewatchter L. Rev Mal Respir 2007; 24: 481-96)
Rodent modelleri WHO’nun PHsınıflamasındaki taksonomiye uygun
olaraksınıflandırılmalıdır
76
Rat Fare
Grup I MCT (± pnömonektomi)
transgenic mice overexpressing the serotonin transporter
Kr hipoksi+SU5416 (VEGF reseptör blokeri)
dominant-negative mutants of BMPR-2
Fawn-hooded rat c-herpesvirus ile enfekte S100A4 ⁄ Mts1 mice
Grup 2 Sol Kalp Hast sekonder PH için model yok
Grup 3 Kronik hipoksi Kronik Hipoksi
Grup 4 KTEPH için rodent modeli yoktur
Grup 5 Hayvan modeli yok
(Ryan J, et al. Int J Clin Pract 2011, 65 (Suppl. 172), 15–34)
77
Grup I için deneysel tedavilerde “Kr Hipoksik ratlar” kullanılmış (grup 3 için modeldir)
İdeal olan grup I için modelin spontan olarak gelişmesidir
WHO kategori 1’, 2, 4 ve 5 için rodent modellerinin geliştirilmesi gerekir
Sonuçlar
78
PAH’ın yeni tedavilerinin araştırılmasında neointimal lezyon oluşturabilen yeni PAH hayvan modelleri tercih edilmelidir
Distal PA’lerde neointimal formasyon oluşturan rodent modelleri
Sol pnömonektomi + MCT
VEGF reseptör blokeri + kronik hipoksi
Endotelin B eksikliği olan rat + MCT
S100A4/Mts1 aşırı eksprese eden fare modeli
Sonuçlar
79
Hayvan modelleri bir çok kısıtlılıklarına rağmen
Çeşitli kombinasyon tedavilerinin ve bir çok yeni tedavi ajanlarının değerlendirilmesini
sağlayacak
Belki de bir çok zararlı ve kullanımı gereksiz tedavilerin kullanımı
azalacaktır
TEŞEKKÜRLER