Kombinační farmakoterapie různých typů plicní hypertenze

• Název práce v češtině: Kombinační farmakoterapie různých typů plicní hypertenze
• Název v anglickém jazyce: Combined pharmacotherapy of different types of pulmonary hypertension
• Klíčová slova: Plicní hypertenze, statin, Dehydroepiandrosteron, hypoxií-inducibilní faktor, přetížení levé komory srdeční, potkan, skupina 2 plicní hypertenze, srdeční selhání se zachovalou ejekční frakcí, plicní vaskulární reaktivita
• Klíčová slova anglicky: Pulmonary hypertension, statin, dehydroepiandrosterone, hypoxia-inducible factor, left ventricular overload, rat, group 2 pulmonary hypertension, heart failure with preserved ejection fraction, pulmonary vascular reactivity
• Akademický rok vypsání: 2014/2015
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Ústav fyziologie (13-710)
• Vedoucí / školitel: prof. RNDr. Václav Hampl, DrSc.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 09.04.2015
• Datum zadání: 09.04.2015
• Datum potvrzení stud. oddělením: 09.04.2015
• Datum a čas obhajoby: 14.09.2023 11:15
• Datum odevzdání elektronické podoby: 01.08.2023
• Datum odevzdání tištěné podoby: 26.06.2023
• Datum proběhlé obhajoby: 14.09.2023
• Oponenti: RNDr. Jan Neckář, Ph.D.

Předběžná náplň práce

Plicní hypertenze je skupina onemocnění charakterizovaná zvýšeným středním tlakem
v plicnici. Zvlástě u skupiny 2, která je asociována se srdečními chorobami a je
nejprevalentnější ze všech typů, a u skupiny 3, asociované s plicními chorobami, nebyla
doposud vyvinuta žádná dostatečně efektivní léčba krom léčby základního onemocnění, což je
v řadě případů problematické. Dehydroepiandrosteron sulfát (DHEA S) a statiny mají
v některých ohledech rozdílné mechanismy fungování na plicní hypertenzi, nabízela se tedy
otázka efektivity jejich kombinace na plicní hypertenzi oproti každé z látek samostatně.
Abychom tuto hypotézu ověřili, vyvolali jsme plicní hypertenzi u dospělých samců potkanů
třítýdenní expozicí hypoxii (10 % O2) a léčili je simvastatinem (60 mg/l) a DHEA S (100
mg/l) v pitné vodě, a to buď samostatně, nebo v kombinaci. Jak simvastatin, tak DHEA
S snížily střední tlak v plícnici (z průměrné hodnoty ± s.d. 34,4 ± 4,4 na 27,6 ± 5,9 a 26,7 ±
4,8 mmHg), jejich kombinace však nebyla účinnější (26,7 ± 7,9 mmHg). Rozdíly ve stupni
oxidačního stresu (indikovaného koncentrací malondialdehydehydplazmy), míře produkce
superoxidu (elektronová paramagnetická rezonance) nebo hladinách oxidu dusnatého v krvi
(chemiluminiscence) nevysvětlovaly nedostatečnou aditivitu účinku DHEA S a simvastatinu
na plicní hypertenzi. Navrhujeme, že hlavním mechanismem působení obou léčiv na plicní
hypertenzi by mohl být jejich inhibiční účinek na 3-hydroxy-3-methyl-glutaryl-koenzym A
reduktázu, čímž by se vysvětlovala absence adititivty jejich účinku.
Rozvoj plicní hypertenze může být i nežádoucím efektem léků podávaných pro léčbu jiných
onemocnění. Jedním z nových typů léčiv, jejichž mechanismus účinku má společné prvky
s mechanismy plicní hypertenze, jsou stabilizátoryfaktorů indukovatelných hypoxii (HIF),
vyvíjené pro použití při anémiích. Proto jsme testovali hypotézu, ževedlejším účinkem
roxadustatu z této skupiny může být plicníh hypertenze. Použili jsme izolované, bezbuněčným
roztokem perfundovanéplíce laboratorního potkana. Zjistili jsme, že plicní cévní odpor
(měřený jako vztah perfuzního tlaku a průtoku) je roxadustatem zvýšen, a to už po krátké
expozici, kdy se ještě neprojevil vliv roxadustatu na hematokrit. Riziko plicní hypertenze při
léčbě roxadustatem, je tedy reálné (byť nikoliv enormní) a je na místě ho sledovat.
Vazokonstrikční reaktivita na akutní hypoxické podněty nebyla roxadustatem signifikantně
ovlivněna. HIF se tedy asi příliš neuplatňují v mechanismu hypoxické plicní vazokonstrikce.
Z důvodu vysoké prevalence plicní hypertenze asociované se srdečním onemocněním, která je
navíc málo prozkoumaná, a to zčásti i kvůli náročnosti dostupných experimentálních modelů,
bylo třetím cílem práce vytvořit a charakterizovat technicky jednoduchý model tohoto typu
plicní hypertenze. Podstata metody spočívá v tom, že se zmenšení průřezu vzestupné aorty
nedosahuje zevní svorkou (jako v dosavadních technikách vyžadujících otevření hrudníku),
nýbrž částečnou intravaskulární obstrukcí pouhým povrchovým přístupem přes a. carotis
(tedy bez otevření hrudníku). Zaslepená hadička se touto cestou zavede těsně nad aortální
chlopeň laboratorního potkana, kde zvyšuje odpor v aortě a tedy afterload levé komory.
Ukázali jsme, že tato procedura je nejen poměrně snadná, ale také že po třech týdnech od
zavedení hadičky skutečně působí tlakové přetížení levého srdce (tlak v levé síni na konci
diastoly 1,3 ± 0,2mmHg, oproti 0,4 ± 0,3 mmHg u kontrol, P<0,0001). Přítomnost plicní
hypertenze byla dokumentována měřením tlaku v plícnici katetrizací in vivo (22,3±2,3 vs.
16,9±2,7 mmHg, P=0,0282) a detekcí hypertrofie pravé komory a zvýšené muskularizace
periferních plicních cév. Podíl vazokonstrikce a prekapilárního cévního segmentu na zvýšené
plicní cévní rezistenci byl prokázán normalizací rezistence pomocí vazodilatátoru,
nitroprusidu sodného, a technikou arteriální okluze v izolovaných plicích. Intravaskulární
částečná obstrukce aorty tak nabízí nenáročný model plicní hypertenze vyvolané
onemocněním levého srdce, který má vazokonstrikční a prekapilární složku. Jde tedy o nový
praktický model plicní hypertenze 2. typu s jasnou prekapilární komponentou, který může být
využit pro další studium mechanismů a možných intervencí u této klinicky nejobvyklejší
formy plicní hypertenze.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

Pulmonary hypertension is a group of diseases characterized by increased mean pulmonary
artery pressure. Especially in group 2, which is associated with heart disease and is the most
prevalent of all types, and in group 3, associated with lung disease, no sufficiently effective
treatment has yet been developed beyond the treatment of the underlying disease, which is
problematic in many cases. Dehydroepiandrosterone sulfate (DHEA S) and statins have
different mechanisms of action on pulmonary hypertension in some respects, so the question
of the effectiveness of combining them on pulmonary hypertension versus either agent alone
has been offered. To test this hypothesis, we induced pulmonary hypertension in adult male
rats by three weeks of exposure to hypoxia (10% O2) and treated them with simvastatin (60
mg/L) and DHEA S (100 mg/L) in drinking water, either alone or in combination. Both
simvastatin and DHEA S reduced mean pulmonary artery pressure (from a mean ± s.d. value
of 34.4 ± 4.4 to 27.6 ± 5.9 and 26.7 ± 4.8 mmHg, respectively), but their combination was not
more effective (26.7 ± 7.9 mmHg). Differences in the degree of oxidative stress (as indicated
by malondialdehydedehydplasma concentration), the degree of superoxide production
(electron paramagnetic resonance) or blood nitric oxide levels (chemiluminescence) did not
explain the lack of additivity of the effect of DHEA S and simvastatin on pulmonary
hypertension. We propose that the main mechanism of action of both drugs on pulmonary
hypertension could be their inhibitory effect on 3-hydroxy-3-methyl-glutaryl-coenzyme A
reductase, thus explaining the absence of additivity of their action.
The development of pulmonary hypertension may also be a side effect of drugs administered
for the treatment of other diseases. One of the new types of drugs whose mechanism of action
shares common elements with those of pulmonary hypertension are hypoxia-inducible factor
(HIF) stabilizers being developed for use in anemias. Therefore, we tested the hypothesis that
a major effect of roxadustat from this group may be pulmonary hypertension. We used
isolated, cell-free, solution-perfused lungs from a rat. We found that pulmonary vascular
resistance (measured as the ratio of perfusion pressure to flow) was increased by roxadustat,
even after a short exposure when the effect of roxadustat on haematocrit had not yet become
apparent. The risk of pulmonary hypertension with roxadustat treatment is therefore real
(although not enormous) and should be monitored. Vasoconstrictor reactivity to acute hypoxic
stimuli was not significantly affected by roxadustat. Thus, HIFs are probably not very
involved in the mechanism of hypoxic pulmonary vasoconstriction.
Because of the high prevalence of pulmonary hypertension associated with heart disease,
which is also poorly studied, partly due to the difficulty of the available experimental models,
the third aim of the study was to develop and characterize a technically simple model of this
type of pulmonary hypertension. The essence of the method is that the reduction of the cross�sectional area of the ascending aorta is achieved not by an external clamp (as in previous
techniques requiring opening of the chest) but by partial intravascular obstruction by a mere
superficial approach through the a. carotis (i.e. without opening the chest). A blinded tube is
introduced by this route just above the aortic valve of the laboratory rat, where it increases the
resistance in the aorta and thus the afterload of the left ventricle. We have shown that this
procedure is not only relatively easy, but also that three weeks after insertion of the tube, it
actually causes pressure overload in the left heart (left atrial pressure at end diastole 1.3 ± 0.2
mmHg, compared to 0.4 ± 0.3 mmHg in controls, P<0.0001). The presence of pulmonary
hypertension was documented by measurement of pulmonary artery pressure by in vivo
catheterization (22.3±2.3 vs. 16.9±2.7 mmHg, P=0.0282) and detection of right ventricular
hypertrophy and increased muscularization of peripheral pulmonary vessels. The contribution
of vasoconstriction and the pre-capillary vascular segment to increased pulmonary vascular
resistance was demonstrated by normalizing resistance using the vasodilator, sodium
nitroprusside, and the arterial occlusion technique in isolated lungs. Thus, intravascular partial
aortic obstruction offers an uncomplicated model of pulmonary hypertension induced by left
heart disease that has a vasoconstrictive and precapillary component. Thus, it is a new
practical model of type 2 pulmonary hypertension with a clear precapillary component that
can be used to further study the mechanisms and potential interventions for this most
clinically common form of pulmonary hypertension.