Respiratory Research, 2006; 7(1): 144-144 (más artículos en esta revista)

Hipoxia y dehidroepiandrosterona en la vejez: un ratón supervivencia estudio

BioMed Central
Edouard H Debonneuil (edebonneuil@yahoo.fr) [1], Janine Quillard (jeanine.quillard @ bct.aphp.fr) [2], Etienne-Emile Baulieu (baulieu@kb.inserm.fr) [1]
[1] Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale, Unité Mixte de Recherche 788. Pincus Building, 80 rue du Général Leclerc, 94276 Le Kremlin-Bicêtre Cedex, Francia
[2] Servicio de anatomo-Pathologie, Hôpital de Bicêtre, Assistance Publique-Hôpitaux de Paris, Le Kremlin-Bicêtre, Francia

Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos de la licencia Creative Commons Attribution License (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0], que permite el uso ilimitado, distribución y reproducción en cualquier medio, siempre que la obra original es debidamente citados.

Resumen
Fondo

La supervivencia sigue siendo un problema en la hipertensión pulmonar, una enfermedad crónica que a menudo afecta a los adultos con edades comprendidas humanos. En adultos jóvenes ratones y ratas, crónica del 50% de hipoxia (11% FiO2 o el 0,5 atm) induce la hipertensión pulmonar sin poner en peligro la vida. En este marco, los anticonceptivos orales dehidroepiandrosterona acaba de poner de manifiesto para prevenir y revertir la hipertensión pulmonar en ratas dentro de unas semanas. Para evaluar la terapia más dehidroepiandrosterona a nivel mundial, a largo plazo y en la vejez, que investigó si la hipoxia disminuye la vida útil y si dehidroepiandrosterona mejora la supervivencia en virtud de la hipoxia.

Métodos

240 C57BL / 6 ratones fueron tratados, a partir de la edad de 21 meses, hasta la muerte, por normobaric hipoxia (11% FiO2) o normoxia, con y sin sulfato de dehidroepiandrosterona (25 mg / kg en el agua potable) (4 grupos, N = 60 ). Supervivencia, la arteria pulmonar y corazón remodelación, el peso y la sangre se evaluaron los patrones.

Resultados

En normoxia, el control de ratones llegado a la edad mediana de 27 meses (mediana de supervivencia: 184 días). No sólo la hipoxia inducida por cardiopulmonar remodelación y policitemia en animales de edad, sino también graves inducidos por la pérdida de peso, temblores comportamiento y alta mortalidad (p <0,001, la mediana de supervivencia: 38 días). En virtud de la hipoxia sin embargo, dehidroepiandrosterona no sólo redujo significativamente la remodelación cardiopulmonar, sino también ampliado notablemente la supervivencia (p <0,01, mediana de supervivencia: 126 días). La pérdida de peso y temblores comportamiento, al menos parcialmente, se mantuvo, y completamente policitemia, esta última posiblemente favorable que participan en la oxigenación arterial. Curiosamente, a la dosis utilizada, sulfato de dehidroepiandrosterona es perjudicial para la supervivencia a largo plazo en normoxia (p <0,05, mediana de supervivencia: 147 días).

Conclusión

Dehidroepiandrosterona reducido a nivel mundial lo que puede llamarse una edad relacionada con la fragilidad inducida por hipertensión pulmonar hipóxica. Esto curiosamente recuerda una correlación inversa se encuentran en los futuros PAQUID estudio epidemiológico, entre los niveles de dehidroepiandrosterona en sangre y la mortalidad en edades comprendidas entre humanos fumadores y ex fumadores.

Fondo

En los seres humanos, la hipertensión pulmonar (HP) es una enfermedad crónica y potencialmente mortal trastorno en el cual un aumento progresivo de la resistencia vascular pulmonar conduce a fallo ventricular derecho. Cuando se detecta, PH es a menudo una ya crónica patología irreversible y conduce a la muerte después de varios años de grave enfermedad y el tratamiento [1 - 5]. Entre las diversas etiologías, PH a menudo se desarrolla en edades comprendidas entre los fumadores con hipoxemia asociada con enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) [6 - 10]: en estos casos la supervivencia puede extenderse por largo plazo oxigenoterapia [9 - 13].

Terapias en fase de desarrollo puede ser estudiado en ratas y ratones de sus efectos sobre la presión arterial pulmonar o cardiopulmonar remodelación. La supervivencia se ha estudiado en ratas con el uso de inyección para monocrotaline modelo PH [14 - 17], pero los múltiples trastornos causados [18 - 20] y el breve período durante el cual se registran las muertes [14 - 17] sesgo a largo plazo PH análisis de supervivencia. De hecho, PH no podrá ser mortal en sí mismo: jóvenes adultos ratones y ratas sobrevivir y desarrollarse PH estable dentro de 3 semanas de un 50% la hipoxia (11% FiO2 o el 0,5 atm) ([21 - 24], más recurrentes observación personal), y que ha sido recientemente demostrado en ratas que si la hipoxia (0,5 atm) se mantiene la muerte no se produce hasta que las ratas son de edad [25]. Dado que la insuficiencia cardíaca se produce en humanos PH, esto pone en cuestión al día de hoy el desarrollo de PH y sus terapias específicas mundial a largo plazo efectos en animales de laboratorio.

Por lo tanto, decidió utilizar la hipoxia, hasta la muerte en ratones, a partir de una edad en que comienzan morir naturalmente, con el fin de evaluar a largo plazo positivos o negativos efectos de supervivencia hipóxico PH y una posible terapia. Se consideraron dehidroepiandrosterona (DHEA), que recientemente se ha demostrado que la prevención y el tratamiento hipóxico PH crónica en ratas cuando se administra por vía oral en su libre (30 mg / kg cada dos días, 0,5 atm, [23]] o en forma de sulfato (DHEAS 9; mg / kg / día en el agua potable, 11% de FiO2, [24]; después de la ingestión oral la mayoría si no todos los sulfato se convierte en la forma libre).

Vasoconstricción pulmonar hipóxica oxygenating ayuda a la sangre, pero aumenta la presión arterial pulmonar. Por relajante contratado arterias pulmonares [23, 26, 27], DHEA inhibe ambos fenómenos. Al igual que cualquier otro vasodilatador que puede, por tanto, tratar PH sin ser beneficioso para el paciente. La supervivencia de ratones de edad será nuestro indicador de los beneficios potenciales. La vejez es otra de interés tanto por los seres humanos en PH que complica la EPOC con frecuencia se refiere a las personas de edad [2 - 13] y porque las personas de edad tienen menos sangre DHEA (S) niveles [28].

Métodos
Condiciones

Los ratones fueron obtenidos a la edad de 17 meses (240 C57BL / 6 machos de Elevage Janvier, Le Saint-Genest-Isle, Francia) y distribuidos al azar en 4 grupos (N = 60) en jaulas con 7 a 9 de cada uno de ellos con ratones ad libitum dieta estándar (M20, dieta especial Services Ltd, Witham, Essex, Reino Unido) y el agua. A la edad de 21 meses - que nos referiremos a como t = 0 - cada grupo recibió otra condición ambiental, definido por una combinación de hipoxia o normoxia y DHEA o no. Las jaulas fueron cambiados semanalmente y los alimentos y bebidas renovarse cada dos semanas. Todos los procedimientos en relación con el cuidado de los animales y el uso se llevaron a cabo de conformidad con la Comunidad Europea Directiva del Consejo (86/609/CEE). Todos los animales procedimientos fueron aprobados por el cuidado de los animales y el uso comisión en el instituto. Todos los tratamientos y medidas fueron realizadas por investigadores cegados para el tratamiento.

Elegimos normobaric hipoxia (11% FiO2) para evitar posibles consecuencias nocivas de las variaciones de presión rápida. Hipóxico ratones fueron alojados en un hogar de hecho la cámara de manera homogénea facilitada por un flujo de una mezcla de filtrado de aire y nitrógeno (proporcionada por un generador de nitrógeno de Air Liquide, París, Francia) en condiciones de ambiente de presión y 11 ± 1% de oxígeno (controlado por un ProOx controlador de Biospherix, la ciudad de Nueva York, NY, EE.UU.). Control normoxic ratones fueron alojados en una cámara de similares ofrecidos por una corriente de aire filtrado. Gas fluía suficientemente rápido (15 l / min) en las cámaras para asegurar bajos niveles de gas carbónico (menos del 0,05%). Hipoxia fue interrumpido por semana durante aproximadamente una hora para el cuidado de los animales.

DHEAS (Steraloids, Newport, Rhode Island, EE.UU.) se incorporó a 0,25 mg / ml (0,1 mg / ml dio resultados parciales en ratas, [24]] en el agua potable, excepto durante las dos primeras semanas, donde 0,1 mg / ml se utilizó para permitir el sabor habituación [29, 30].

Las mediciones

La supervivencia fue comprobado cada uno a tres días hasta que t = 180 días (cuando la mayoría de los animales han muerto en todos los grupos). De vez en cuando los ratones fueron pesados y de los alimentos y bebidas de consumo se da una aproximación de 350 gramos de alimentos y 500 ml de bebida por jaula y la medición de cuánto se mantuvo una semana más tarde.

Cardiopulmonar remodelación se midió en los ratones que murieron antes de t = 90 días (mantenerse a -20 ° C cuando se encuentran - por lo general hasta un día después de la muerte - hasta el análisis). Hipertrofia ventricular derecha fue evaluada por el ventrículo derecho al ventrículo izquierdo, además septum peso (RV / LV + S) [23]. Pulmones fueron fijadas en formol para estudio histológico y la remodelación de la arteria pulmonar se expresó como porcentaje de buques de espesor de pared (100 × (diámetro exterior de diámetro interior) / diámetro exterior, medido en la pantalla de un ordenador) en las pequeñas y medianas arterias pulmonares (80 -- 150 μ m), un promedio de más de 10 arterias pulmonares por ratón [23].

Toma de muestras de sangre se realizó inicialmente en una jaula escogido de forma aleatoria por grupo. Jaulas adicionales fueron seleccionados en forma aleatoria, si es necesario tener al menos 5 ratones a prueba por grupo. Los ratones de la prueba fueron colocados en jaulas limpias con su bebida habitual, pero no alimentos la noche a la mañana, y se excluyeron del análisis de supervivencia. Toma de muestras de sangre (300 μ l) se realizó retro-orbitally inhalado isoflurano bajo anestesia, por la mañana. La sangre se mezcla con el 10% de ácido etilendiaminotetracético a 0,5 M. A analizador de sangre (ABC-contra el animal de sangre, Scil, Viernheim, Alemania), siempre hematocrito, hemoglobina contenido, y el recuento, el volumen y la concentración de hemoglobina de los glóbulos rojos.

Estadísticas

Los valores se expresan como media ± SEM. Las estadísticas se realizaron con JMP 6.0 (SAS Institute, Cary, NC, EE.UU.). Las comparaciones entre dos y varios grupos fueron realizadas por estudiantes y ANOVA de un factor pruebas, respectivamente. Supervivencia de la curva de características y las comparaciones se basaron en los riesgos proporcionales de Cox modelo. El método para elegir el número de animales que se proporciona en un archivo en línea adicional [véase la archivo adicional 1].

Resultados
Supervivencia

La supervivencia es claramente el principal indicador de la salud mundial. Tenga en cuenta que la mortalidad puede afectar a la importancia de los resultados de la selección de muerte.

Cardiopulmonar remodelación

Después de la muerte, PH puede ser diagnosticada por el consecuente aumento de la arteria pulmonar grosor de la pared y ampliada ventrículo derecho. Se evaluaron cardiopulmonar remodelación en los ratones que murieron antes de t = 91 días (análisis de las muertes más tarde daría lugar a interpretaciones complejas a causa de la muerte anterior de selección múltiple y relacionada con la edad patologías). La remodelación de la arteria pulmonar (porcentaje de buques grosor de la pared) se muestra en la figura 3A (típico micrográficas en la figura 4] y la remodelación del corazón (RV / LV + S porcentaje) en la figura 3B.

En comparación con el grupo control, hipóxico ratones tuvieron mayor arteria pulmonar (38 vs 23, p = 0,01) y corazón (0,325 versus 0,287, p = 0,05) remodelación. DHEA no tuvo ningún efecto sobre el sistema cardiopulmonar normoxic pero bajo la hipoxia DHEA redujo significativamente la arteria pulmonar y la remodelación del corazón (29 vs 38, p <0,05 y 0,286 versus 0,325, p <0,05).

Alimentos y bebidas de consumo

En general, la media diaria de consumo fue de 3,0 ± 1 g y 3,25 ± 0,28 ml por ratón, sin distinción particular sobre los grupos y el tiempo. El consumo puede haber sido menor debido a que la determinación no tuvo en cuenta los alimentos y bebidas restantes en la parte inferior de la jaula, lo que dependerá del número de ratones por jaula, por su actividad en jaula y la manipulación durante la semana. Por DHEA ratones tratados con un peso de 30 g ~, estimamos que el consumo de DHEAS fue del orden de 25 mg / kg / día.

Peso corporal

En general, los ratones enfermos pierden peso y, como tal, el peso corporal (figura 5] puede utilizarse como una evaluación global del estado de salud.

Hematocrito

La evolución del hematocrito entre los grupos se muestra en la figura 6 y otros parámetros sanguíneos en el cuadro 1. La hipoxia induce típicamente policitemia que pueden compensar la falta de oxígeno [33] y está caracterizada por un elevado hematocrito.

Un mes antes del tratamiento, todos los grupos tenían una similar hematocrito (figura 6]. En virtud de normoxia el hematocrito sigue siendo el mismo, en t = 5 semanas (t = 33 a 37 días), así como en t = 5 meses (~ 150 días), con o sin DHEA.

Como era de esperar, la hipoxia aumentó el hematocrito. El hematocrito alcanzado niveles similares (45%) en t = 5 semanas y t = 5 meses. La misma tendencia se observó para los glóbulos rojos y hemoglobina en la sangre contenido, mientras que el contenido de hemoglobina celular se mantuvo sin cambios.

DHEAS no afectó el hematocrito ni glóbulos rojos propiedades, ni en normoxia ni a la hipoxia, en t = 5 semanas y t = 5 meses.

Discusión

1. Inducida por hipoxia PH en ratones viejos y evitó que la DHEA. 2. Inducida por hipoxia drásticamente la mortalidad y la pérdida de peso en la vejez. 3. En su forma de sulfato y la utiliza en dosis oral DHEA es perjudicial para la supervivencia a largo plazo en normoxia. 4. DHEA sin embargo en gran medida impidió hipóxico muerte durante todo el experimento.

DHEA previene hipóxico PH en ratones viejos
Hipóxico muerte en animales de edad: un modelo para la supervivencia PH?

Se han utilizado animales de edad a una edad en que mueren naturalmente con el fin de medir los positivos o negativos efectos sobre la salud de aumento o disminución de la supervivencia de «naturalmente morir 'animales. Nuestros ratones tembló y hubo un drástico aumento de casos de muertes causadas por la hipoxia (11% FiO2). A nuestro entender esto no se ha descrito antes y sin duda es debido a la vejez de los ratones. En particular, así mismo se estudiaron ratones adultos jóvenes (8 con DHEA y 16 sin, datos no publicados) durante 4 meses en la misma cámara hipóxica, sin temblores ni el comportamiento de muerte (p <0,001).

Esta relacionada con la edad de fragilidad a la hipoxia crónica no se había previsto. En particular, no parece ser una relacionada con la edad de fragilidad con respecto al agudo y grave hipoxia [38, 39]. En otras especies, moscas y nematodos vivir más tiempo en virtud de hipoxia moderada, posiblemente debido a la reducción de estrés oxidativo, y se podría esperar que el mismo podría aplicarse a los mamíferos [40]. Nuestro grado de hipoxia (11% de oxígeno) es claramente demasiado severa para permitir a los ratones se benefician de la reducción de oxígeno estrés, sino un grado menos severo (16% de oxígeno, datos no publicados) todavía reducido ligeramente su larga vida útil. A partir de hipoxia a una edad más temprana aún reduce la vida útil: un estudio reciente ha demostrado que las ratas mantenerse bajo la hipoxia de un joven edad adulta desarrollar rápidamente cardiopulmonar remodelación y mueren cuando están en torno a 18 meses de edad [25]. Estas ratas fueron ratas Wistar, que tienen una vida útil similar a C57BL / 6 ratones. Si suponemos que la hipoxia tiene efectos similares sobre la supervivencia en ambas cepas, esto sugiere que la hipoxia sólo pone en peligro la vida después de ~ 18 meses de edad, cualquiera que sea la duración de la hipoxia antes de esa edad. La combinación de este estudio en ratas con nuestro estudio realizado con ratones sugiere que en los mamíferos, aunque PH hipóxico se desarrolla dentro de unas semanas a cualquier edad, hipóxico PH se vuelve peligroso para la salud en edades más avanzadas y no después de algún trastorno de duración.

En los seres humanos, también podría haber una edad relacionada con la fragilidad de PH. Sucede que la incidencia de hospitalización y la mortalidad de la enfermedad aumenta exponencialmente con la edad [5]. Por otra parte, parece ser que hay una edad, unos 45 años, cuando la hipertensión arterial pulmonar se convierte en amenaza para la vida [4]. De hecho hipóxico PH gravedad podrían ser más relacionados con la edad del paciente de la enfermedad. Esto quizás podría explicar por qué al parecer, PH menor de edad puede ser determinante para (más) pacientes con EPOC [10], y por qué algunos fumadores de edad sufren de repente, después de muchos años de la EPOC. Por supuesto, esta relacionada con la edad concepto no se refiere a todos los tipos de PH (PH como en el recién nacido y probablemente inducido por fenfluramine PH, [3]].

Proponemos que nuestro modelo - que consiste en estudiar la supervivencia de los antiguos animales de menos de hipoxia acompañado o no de algún tratamiento - puede ser útil para estudiar los efectos generales de PH tratamientos que se destinan a personas de edad. Si aceptamos la diferencia de que el tiempo pasa de 30 a 40 veces más rápido en los ratones, hay una sorprendente buena correlación entre nuestro curvas de supervivencia de ratones viejos hipóxica, tratados o no de DHEA, y las curvas de supervivencia de pacientes con EPOC, en su mayoría mayores de 65 años , Se tratarán o no de oxigenoterapia [13]. Esto, puede sugerir que la supervivencia de ratones hipóxico podría ser un acelerado modelo para la supervivencia humana PH.

DHEA es perjudicial para la supervivencia a largo plazo

Un adecuado control no debe afectar a la supervivencia y deben ser trasladables a los seres humanos. Sin embargo DHEA inducida por una inesperada disminución de la supervivencia después de la edad de 24 meses en comparación con los ratones control (p = 0.0025), y puede que esto no a todos se aplican a los seres humanos. En los seres humanos se demostró que la DHEA puede administrarse con seguridad a las personas de edad a la dosis oral diaria de 50 mg (~ 1 mg / kg / día) durante un año [28]. En comparación, las dosis utilizadas para el tratamiento de PH en los animales son más grandes (~ 9 mg / kg / día de Hampl V et al. [24], ~ 15 mg / kg / día de Bonnet et al. [23] y ~ 25 mg / kg / día en nuestro estudio). De hecho, mientras que en los seres humanos DHEA (S) es uno de los principales esteroides circulan en la sangre, no detectables DHEA (S) se encuentra en la sangre de animales de laboratorio como ratones o ratas [41]. Por lo tanto, DHEA "la administración de suplementos de" es farmacológicos (es decir, no fisiológico) en ratones y no puede ser considerada como una terapia hormonal de reemplazo.

El efecto sobre la vida útil de administración de DHEA en ratones se ha estudiado en varias ocasiones. Altas dosis de DHEA libre incorporado en la dieta (en el orden del 0,4%, lo que corresponde a ~ 12 mg / día / ratón, que es de 10 a 20 veces más que en nuestro estudio) han demostrado aumentar la vida útil de particular a corto vida ratones [42 - 44]. Como C57BL / 6 ratones no parecen como DHEA [29, 30, 45], que prefiere utilizar dosis más bajas y la forma de sulfato en el agua potable (0,25 mg / ml y se disuelve en agua) para evitar el sesgo de supervivencia por restricción calórica, y nos dimos cuenta de que se redujo la vida útil de 21 meses de edad de sexo masculino C57BL / 6 ratones.

No somos los primeros en encontrar DHEAS que no se extiende la vida útil de los ratones. Un estudio anterior encontró que 10 veces menos DHEAS (0,025 mg / ml en el agua potable) no afectó la vida útil de 12 meses de edad de sexo masculino C57BL / 6 ratones [31]. Los autores sugirieron que la falta de efecto podría proceder de una dosificación insuficiente. Otro estudio encontró que la dosis intermedia de 0,1 mg / ml en el agua potable de la edad del destete disminuyó ligeramente la vida de ratones genéticamente heterogénea [46]. Hemos multiplicado la dosis de 3 y la disminución del ciclo de vida se convirtió en muy importante. A pesar de múltiples parámetros hacer las comparaciones complejas, una interpretación global de estos resultados sería que DHEAS en el agua potable no afecta a la vida útil del ratón a dosis más pequeñas de 0,1 mg / ml (~ 9 mg / kg / día) y disminuye la vida útil del ratón en grandes dosis . De hecho, los efectos positivos de la dehidroepiandrosterona puede estar presente pero enmascarado por los efectos negativos debido a la dosis y forma de administración, como a largo plazo alteraciones hepáticas [47] [48].

DHEA impedido en gran medida hipóxico muerte
Conclusión

Parece que existe una fragilidad a hipóxico PH que es particular a la vejez, en ratones y posiblemente también en seres humanos. Esto sugiere que la supervivencia de estudios con ratones de edad bajo la hipoxia pueden ser pertinentes para evaluar las terapias para pacientes con edades comprendidas entre PH. En ese marco, la DHEA se encontró notablemente a mejorar la supervivencia en virtud de la hipoxia. La comparación entre ratones y seres humanos no es obvio, pero nuestros hallazgos curiosamente se parecen a las observaciones humanas, que en conjunto sugieren ensayos de tratamiento con DHEA a PH y la EPOC en los seres humanos.

Abreviaturas

FiO2: fracción de oxígeno inspirado

PH: hipertensión pulmonar

EPOC: Enfermedad Pulmonar Obstructiva Crónica

DHEA (S): dehidroepiandrosterona (sulfato)

Conflicto de intereses

Este trabajo fue financiado por la Association pour la Recherche sur les Nicotianés (Fleury-Les-Aubrais, Francia).

Autores de las contribuciones

EHD llevó a cabo el diseño del estudio, realizó el análisis estadístico, llevado a cabo el ajuste del medio ambiente, participó en el análisis de sangre, análisis anatomopatológico y redactó el manuscrito. JQ llevó a cabo el análisis anatomopatológico y ayudó a diseñar el estudio. EEB participó en el diseño y coordinación del estudio y ayudó a redactar el manuscrito.

Material complementario
1 de ficheros adicionales
SurvivalPower
Agradecimientos

Esta labor fue apoyada por una subvención a EEB de la Agence Nationale de la Recherche (París, Francia). El generador de nitrógeno fue generosamente proporcionada por Air Liquide Santé Médicaux Gaz (París, Francia). Nathalie Ba técnicamente contribuido a los estudios histológicos. Nos gustaría mencionar la excelente contribución técnica hecha por Rachid Mekri en ayudar a establecer el medio ambiente, en el cuidado de los ratones y de un peso. Damos las gracias a Marie-Pierre Morin-Surun para estimular los debates sobre la adaptación respiratoria a la hipoxia. Damos las gracias a Olivier Trassard para estimular los debates sobre la configuración del medio ambiente y coordinar el estudio.