microcirculationРегионарное кровообращение и микроциркуляцияRegional blood circulation and microcirculation1682-66552712-9756Academician I.P. Pavlov First St. Petersburg State Medical University10.24884/1682-6655-2019-18-1-86-95microcirculation-297Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ (ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ)ORIGINAL ARTICLES (EXPERIMENTAL INVESTIGATIONS)Модель хронической тромбоэмболической легочной гипертензии у крыс, вызванная повторным внутривенным введением биодеградируемых микросфер из альгината натрияModel of chronic thromboembolic pulmonary hypertension in rats, caused by repeated intravenous administration of biodegradable microspheres from sodium alginateКарповА. А.KarpovA. A.

Карпов Андрей Александрович – кандидат медицинских наук, врач

197341, Санкт-Петербург, ул. Аккуратова, д. 2

Karpov Andrei A. – Candidate of Medical Sciences, Doctor

197341, Saint-Petersburg, Akkuratova street, 2

Karpov_AA@almazovcentre.ruАникинН. А.AnikinN. A.

Аникин Никита Алексеевич – студент

197022, Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, д. 6-8

Anikin Nikita A. – student

197022, Saint-Petersburg, L’va Tolstogo street, 6-8

freedomofstyle@yandex.ruЧерепановД. Е.CherepanovD. E.

Черепанов Дмитрий Евгениевич – врач

197341, Санкт-Петербург, ул. Аккуратова, д. 2

Cherepanov Dmitry E. – doctor

197341, Saint-Petersburg, Akkuratova street, 2

ced678@mail.ruМихайловаА. М.MikhailovaA. M.

Михайлова Александра Михайловна – ординатор

197022, Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, д. 6-8

Mikhailova Alexandra M. – intern

197022, Saint-Petersburg, L’va Tolstogo street, 6-8

aechika82@mail.ruКрасноваМ. В.KrasnovaM. V.

Краснова Марина Викторовна – аспирант

197376, Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, д. 14, лит. А

Krasnova Marina V. – graduate student

197376, Saint-Petersburg, Professor Popov street, 14

marina.krasnova@pharminnotech.comСмирновС. С.SmirnovS. S.

Смирнов Сергей Сергеевич – студент

197022, Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, д. 6-8

Smirnov Sergey S. – student

197022, Saint-Petersburg, L’va Tolstogo street, 6-8

saveliy.morozov.96@mail.ruБуненковН. С.BunenkovN. S.

Буненков Николай Сергеевич – аспирант

197022, Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, д. 6-8

Bunenkov Nikolay S. – postgraduate student

197022, Saint-Petersburg, L’va Tolstogo street, 6-8

bunenkov2006@gmail.comЧефуС. Г.ChefuS. G.

Чефу Светлана Григорьевна – кандидат биологических наук, заведующая лабораторией экспериментальных исследований ЦЛМ

197022, Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, д. 6-8

Chefu Svetlana Grigorievna – Candidate of Biological Sciences, Head of the Laboratory of Experimental Research, TsLM

197022, Saint-Petersburg, L’va Tolstogo street, 6-8

chefusveta@yandex.ruИвкинД. Ю.IvkinD. Yu.

Ивкин Дмитрий Юрьевич – доцент кафедры фармакологии и клинической фармакологии ФГБОУ ВО «СанктПетербургский государственный химико-фармацевтический университет» МЗ РФ, директор центра экспериментальной фармакологии ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный химико-фармацевтический университет» МЗ РФ

197376, Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, д. 14, лит. А

Ivkin Dmitry Yuryevich – Director of the Center for Experimental Pharmacology

197376, Saint-Petersburg, Professor Popov street, 14

ivkin.mail.ru@mail.ruМоисееваО. М.MoiseevaO. M.

Моисеева Ольга Михайловна – доктор медицинских наук, профессор, директор Института сердца и сосудов, главный научный сотрудник НИО некоронарогенных заболеваний сердца

197341, Санкт-Петербург, ул. Аккуратова, д. 2

Moiseeva Olga Mikhailovna – Deputy Director of the Institute, Head of the Research Department of Noncoronary Heart Disease, MD, DSc, Professor

197341, Saint-Petersburg, Akkuratova street, 2

moiseeva.cardio@gmail.comГалагудзаМ. М.GalagudzaM. M.

Галагудза Михаил Михайлович – доктор медицинских наук, профессор, член-корреспондент РАН, директор Института экспериментальной медицины ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр им. В. А. Алмазова» МЗ РФ, профессор кафедры патофизиологии с курсом клинической патофизиологии ФГБОУ ВО «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И. П. Павлова» МЗ РФ

197341, Санкт-Петербург, ул. Аккуратова, д. 2, 

197022, Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, д. 6-8

Galagudza Michael M. – MD, Dr. Med. Sci., Professor and Corresponding Member of the Russian Academy of Science, Director of the Institute of Experimental Medicine, Almazov National Medical Research Centre; Professor at the Department of Pathophysiology, First Pavlov State Medical University of St. Petersburg

197341, Saint-Petersburg, Akkuratova street, 2, 

197022, Saint-Petersburg, L’va Tolstogo street, 6-8

galagoudza@mail.ruФедеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени В. А. Алмазова» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияAlmazov National Medical Research CentreRussian FederationФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И. П. Павлова» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияAcademician I. P. Pavlov First St. Petersburg State Medical UniversityRussian FederationФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный химико-фармацевтический университет» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияSaint-Petersburg State Chemical Pharmaceutical UniversityRussian FederationФедеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени В. А. Алмазова» Министерства здравоохранения Российской Федерации; Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И. П. Павлова» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияAlmazov National Medical Research Centre; Academician I. P. Pavlov First St. Petersburg State Medical UniversityRussian Federation2019030520191818695Copyright © Карпов А.А., Аникин Н.А., Черепанов Д.Е., Михайлова А.М., Краснова М.В., Смирнов С.С., Буненков Н.С., Чефу С.Г., Ивкин Д.Ю., Моисеева О.М., Галагудза М.М., 20192019Карпов А.А., Аникин Н.А., Черепанов Д.Е., Михайлова А.М., Краснова М.В., Смирнов С.С., Буненков Н.С., Чефу С.Г., Ивкин Д.Ю., Моисеева О.М., Галагудза М.М.Karpov A.A., Anikin N.A., Cherepanov D.E., Mikhailova A.M., Krasnova M.V., Smirnov S.S., Bunenkov N.S., Chefu S.G., Ivkin D.Y., Moiseeva O.M., Galagudza M.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.microcirc.ru/jour/article/view/297Введение

Введение. Хроническая тромбоэмболическая легочная гипертензия (ХТЭЛГ) – одно из наиболее тяжелых осложнений тромбоэмболии легочной артерии (ТЭЛА), характеризующееся неблагоприятным прогнозом и недостаточной эффективностью стандартных подходов к лечению. Небольшое количество репрезентативных моделей ХТЭЛГ затрудняет проведение доклинических исследований перспективных фармакологических субстанций.

Цель – разработка и валидация экспериментальной модели ХТЭЛГ у крыс путем эмболизации дистальных ветвей легочной артерии биодеградируемыми микросферами.

Материал и методы

Материал и методы. Исследование проводилось на самцах крыс стока Wistar. В качестве эмболизирующих частиц использовали биодеградируемые микросферы (МС) на основе альгината натрия и аутологичные тромбы (АТ). Животные были разделены на группы: контроль – в хвостовую вену 4 раза с интервалом в 8 дней вводился физиологический раствор; АТ – по вышеописанному протоколу вводилось 50 мкл АТ; МС вводились внутривенно в объеме 50 мкл МС по двум протоколам: МС4 – 4 раза с интервалом 8 дней; МС8 – 8 раз с интервалом 4 дня. Через 2 и 6 недель после последнего введения проводилось гистологическое исследование легких; через 6 недель – эхокардиографическое исследование (ЭХО­КГ), катетеризация правого желудочка (ПЖ) с измерением систолического давления в ПЖ (СДПЖ), тредмил тест, оценка уровня эндотелина­1 в плазме крови иммуноферментным методом.

Результаты

Результаты. В ходе моделирования выживаемость в группе МС8 составила 50 %. В остальных группах потерь животных в ходе эксперимента не было. По данным тредмил­теста через 6 недель после моделирования ТЭЛА, толерантность к физической нагрузке была значимо снижена в группах МС4 и МС8 по сравнению с контрольной группой. Данные ЭХО­КГ свидетельствуют о значимом увеличении диаметра легочного ствола и выносящего тракта ПЖ в группе МС8 по сравнению с контролем и АT. Значимое повышение СДПЖ и уровня эндотелина­1 по сравнению с контролем отмечалось только в группе МС8. Через 6 недель индекс гипертрофии стенки ветвей легочной артерии в группах МС4 и МС8 был значимо выше по сравнению с группами контроля и АТ.

Выводы

Выводы. На основе применения МС, вводимых по протоколу МС8, создана новая репрезентативная модель ХТЭЛГ, которая может быть использована для тестирования перспективных фармакологических субстанций.

Introduction

Introduction. Chronic thromboembolic pulmonary hypertension (CTEPH) is one of the most severe complications of pulmonary embolism (PE), characterized by poor prognosis and insuffcient effectiveness of standard treatment approaches. A small number of representative models of CTEPH make it diffcult to conduct preclinical studies of promising pharmacological substances.

Objective – development and validation of the experimental model of CTEPH in rats by embolization of the distal branches of the pulmonary artery with biodegradable microspheres.

Material and methods

Material and methods. Male Wistar rats were used for the experiments. Biodegradable microspheres (MS) based on sodium alginate and autologous blood clots (AT) were used as embolizing particles. The animals were divided into groups: control: saline solution was injected 4 times with an interval of 8 days into the tail vein; AT: according to the above protocol, 50 μL of AT was injected; MS was administered intravenously in a volume of 50 μl of MS according to two protocols: MS4: 4 times with an interval of 8 days; MS8: 8 times with an interval of 4 days. After 2 and 6 weeks after the last injection, a histological examination of the lungs was performed; after 6 weeks: echocardiographic study (TTE), right ventricular catheterization (RV) with measurement of right ventricular systolic pressure (RVSP), treadmill test, assessment of serum endothelin­1 levels by the immunoassay method.

Results

Results. During the experiments, the survival rate in the MS8 group was 50 %. In the other groups, there were no animal losses. According to the treadmill test 6 weeks after the modeling of PE, exercise tolerance was signifcantly reduced in the MC4 and MC8 groups compared with the control group. TTE data indicate a signifcant increase in the diameter of the pulmonary trunk and the right ventricular outflow tract in the MC8 compared with the control and AT. There were signifcant increase in RVSP and the level of endothelin­1 compared with the control only in the MS8. After 6 weeks, the index of hypertrophy of vessel wall of the pulmonary artery in the MC4 and MC8 was signifcantly higher compared with the control and AT groups.

Conclusion

Conclusion. Based on the use of MS, administered under the MS 8 protocol, a new representative model of CTEPH has been created, which can be used to test promising pharmacological substances.

тромбоэмболия легочной артериихроническая тромбоэмболическая легочная гипертензияальгинат натриямикросферыэкспериментальная моделькрысаpulmonary embolismchronic thromboembolic pulmonary hypertensionsodium alginatemicrospheresexperimental modelratReferencesБокерия Л. А., Затевахин И. И., Кириенко А. И. и др. Российские клинические рекомендации по диагностике, лечению, профилактике венозных тромбоэмболических осложнений // Флебология. – 2015. – Т. 9. № 4/2. – С. 4–46.Bockeria LA, Zatevakhin II, Kirienko AI et al. Russian clinical guidelines on the diagnosis, treatment, prevention of venous thromboembolic complications. Phlebology. 2015;9(4/2):4– 46. (In Russ.).Grosse SD, Nelson RE, Nyarko KA, Richardson LC, Raskob GE. The economic burden of incident venous thromboembolism in the United States: A review of estimated attributable healthcare costs. Thromb. Res. 2016;137:3–10. Doi: 10.1016/j.thromres.2015.11.033.Grosse SD, Nelson RE, Nyarko KA, Richardson LC, Raskob GE. The economic burden of incident venous thromboembolism in the United States: A review of estimated attributable healthcare costs. Thromb. Res. 2016;137:3–10. Doi: 10.1016/j.thromres.2015.11.033.Lang IM, Pesavento R, Bonderman D, Yuan JX. Risk factors and basic mechanisms of chronic thromboembolic pulmonary hypertension: a current understanding. Eur. Respir. J. 2013;41(2):462–468. Doi: 10.1183/09031936.00049312.Lang IM, Pesavento R, Bonderman D, Yuan JX. Risk factors and basic mechanisms of chronic thromboembolic pulmonary hypertension: a current understanding. Eur. Respir. J. 2013;41(2):462–468. Doi: 10.1183/09031936.00049312.Riedel M, Stanek V, Widimsky J, Prerovsky I. Longterm follow-up of patients with pulmonary thromboembolism. Late prognosis and evolution of hemodynamic and respiratory data. Chest. 1982;81(2):151–158.Riedel M, Stanek V, Widimsky J, Prerovsky I. Longterm follow-up of patients with pulmonary thromboembolism. Late prognosis and evolution of hemodynamic and respiratory data. Chest. 1982;81(2):151–158.Klok FA, van der Hulle T, den Exter PL et al. The postPE syndrome: a new concept for chronic complications of pulmonary embolism. Blood Rev. 2014;28(6):221–226. Doi: 10.1016/j.blre.2014.07.003.Klok FA, van der Hulle T, den Exter PL et al. The postPE syndrome: a new concept for chronic complications of pulmonary embolism. Blood Rev. 2014;28(6):221–226. Doi: 10.1016/j.blre.2014.07.003.Konstantinides SV, Torbicki A, Agnelli G et al. 2014 ESC guidelines on the diagnosis and management of acute pulmonary embolism. Eur. Heart. J. 2014;14;35(43):3033–69, 3069a–3069k. Doi: 10.1093/eurheartj/ehu283.Konstantinides SV, Torbicki A, Agnelli G et al. 2014 ESC guidelines on the diagnosis and management of acute pulmonary embolism. Eur. Heart. J. 2014;14;35(43):3033–69, 3069a–3069k. Doi: 10.1093/eurheartj/ehu283.Deng C, Wu D, Yang M et al. Expression of tissue factor and forkhead box transcription factor O-1 in a rat model for chronic thromboembolic pulmonary hypertension. J. Thromb. Thrombolysis. 2016;42(4):520–528. Doi: 10.1007/s11239–016–1413–9.Deng C, Wu D, Yang M et al. Expression of tissue factor and forkhead box transcription factor O-1 in a rat model for chronic thromboembolic pulmonary hypertension. J. Thromb. Thrombolysis. 2016;42(4):520–528. Doi: 10.1007/s11239–016–1413–9.Deng C, Zhong Z, Wu D et al. Role of FoxO1 and apoptosis in pulmonary vascular remolding in a rat model of chronic thromboembolic pulmonary hypertension. Sci. Rep. 2017;23;7(1):2270. Doi: 10.1038/s41598–017–02007–5.Deng C, Zhong Z, Wu D et al. Role of FoxO1 and apoptosis in pulmonary vascular remolding in a rat model of chronic thromboembolic pulmonary hypertension. Sci. Rep. 2017;23;7(1):2270. Doi: 10.1038/s41598–017–02007–5.Runyon MS, Gellar MA, Sanapareddy N et al. Development and comparison of a minimally-invasive model of autologous clot pulmonary embolism in Sprague-Dawley and Copenhagen rats. Thromb. J. 2010;11;8:3. Doi: 10.1186/1477–9560–8–3.Runyon MS, Gellar MA, Sanapareddy N et al. Development and comparison of a minimally-invasive model of autologous clot pulmonary embolism in Sprague-Dawley and Copenhagen rats. Thromb. J. 2010;11;8:3. Doi: 10.1186/1477–9560–8–3.Toba M, Nagaoka T, Morio Y et al. Involvement of Rho kinase in the pathogenesis of acute pulmonary embolisminduced polystyrene microspheres in rats. Am J Physiol. Lung. Cell Mol. Physiol. 2010;298(3):297–303. Doi: 10.1152/ajplung.90237.2008.Toba M, Nagaoka T, Morio Y et al. Involvement of Rho kinase in the pathogenesis of acute pulmonary embolisminduced polystyrene microspheres in rats. Am J Physiol. Lung. Cell Mol. Physiol. 2010;298(3):297–303. Doi: 10.1152/ajplung.90237.2008.Watts JA, Marchick MR, Gellar MA, Kline JA. Upregulation of arginase II contributes to pulmonary vascular endothelial cell dysfunction during experimental pulmonary embolism. Pulm. Pharmacol. Ther. 2014;24(4):407–413 Doi: 10.1016/j.pupt.2011.01.009.Watts JA, Marchick MR, Gellar MA, Kline JA. Upregulation of arginase II contributes to pulmonary vascular endothelial cell dysfunction during experimental pulmonary embolism. Pulm. Pharmacol. Ther. 2014;24(4):407–413 Doi: 10.1016/j.pupt.2011.01.009.Arias-Loza PA, Jung P, Abeßer M et al. Development and Characterization of an Inducible Rat Model of Chronic Thromboembolic Pulmonary Hypertension. Hypertension. 2016;67(5):1000–1005. Doi: 10.1016/j.pupt.2011.01.009.Arias-Loza PA, Jung P, Abeßer M et al. Development and Characterization of an Inducible Rat Model of Chronic Thromboembolic Pulmonary Hypertension. Hypertension. 2016;67(5):1000–1005. Doi: 10.1016/j.pupt.2011.01.009.Карпов А. А., Пузанов М. В., Альмухаметова Ф. Р. и др. Микроинкапсулирование мезенхимных стволовых клеток как инструмент для изучения механизмов клеточной терапии при инфаркте миокарда // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. – 2017. – Т. 16. № 2. – С. 75–82.Karpov AA, Puzanov MV, Almukhametova FR et al. Microencapsulation of mesenchymal stem cells as a tool for studying the mechanisms of cell therapy in myocardial infarction. Regional blood circulation and microcirculation. 2017;16(2):75–82. (In Russ.)Каркищенко Н. Н., Каркищенко В. Н., Шустов Е. Б. и др. Биомедицинское (доклиническое) изучение лекарственных средств, влияющих на физическую работоспособность: метод. реком. – М.: ФМБА России, 2017. – С. 70.Karkishchenko NN, Karkishchenko VN, Shustov EB et al. Biomedical (preclinical) study of drugs affecting physical performance. Guidelines. Moscow, FMBA Russia. 2017:70. (In Russ.).Способ моделирования хронической тромбоэмболической легочной гипертензии // Патент России № 2675353. 2018. Бюл. № 35. / Карпов А. А., Ломакина А. М., Черепанов Д. Е. и др.Karpov A. A., Lomakina A. M.. Cherepanov D. E. (2018). Method of modeling chronic thromboembolic pulmonary hypertension, Pat. No. 2675353; Russian Federation.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.