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