다음 수술 프로토콜은 새로운 치료법을 조사하기 위한 노력의 일환으로 돼지 모델에서 만성 심근 허혈을 성공적으로 유도한 후 심장 기능 및 심근 관류를 철저하고 안정적으로 특성화하기 위한 두 번째이자 마지막 절차를 나타냅니다.
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다음 수술 프로토콜은 새로운 치료법을 조사하기 위한 노력의 일환으로 돼지 모델에서 만성 심근 허혈을 성공적으로 유도한 후 심장 기능 및 심근 관류를 철저하고 안정적으로 특성화하기 위한 두 번째이자 마지막 절차를 나타냅니다.
재현성과 연구 무결성은 과학적 발견의 기본 원칙이며, 잘 확립되고 입증된 원칙과 프로토콜을 활용하여 생산됩니다. 또한, 심혈관 질환(CVD)이 개인과 사회 전반에 미치는 유병률과 부담이 계속 증가함에 따라 조사를 위한 강력하고 검증된 모델을 개발하는 것이 필수적이라고 생각합니다. 우리 그룹은 지난 20년 동안 점진적으로 개선된 돼지 모델에서 두 가지 수술 프로토콜을 활용하며, 인간의 관상 동맥 질환(CAD)의 병태생리학을 모방한 아메로이드 수축기를 배치하여 만성 심근 허혈을 먼저 유도합니다. 두 번째이자 최종 절차는 심장 혈역학적 매개변수와 국소 관상동맥 관류의 포괄적이고 사려 깊은 수집이며, 그 다음에는 박동 심장 안락사 및 심장의 상세한 절편이 뒤따릅니다. 우리 연구실은 실험적 치료제로 인한 담보화를 정량화하는 강력한 방법으로 동위원소 표지 마이크로스피어를 사용하여 허혈 부위로의 심근 혈류를 분석합니다. 또한, 아마도 가장 중요한 측정 가능한 심혈관 결과인 좌심실 압력-용적(PV) 루프 카테터 삽입을 활용하여 광범위한 혈역학적 매개변수를 측정합니다. 우리는 만성 심근 허혈의 돼지 모델에 대한 포괄적인 심장 분석을 자세히 설명함으로써 다른 연구자들이 심혈관 질환 제거를 위한 자체 프로토콜 및 치료 조사를 개선하고 발전시킬 수 있기를 바랍니다.
미국에서는 거의 절반의 개인이 심장과 혈관의 대규모 질병 상태 그룹을 구성하는 CVD의 구성 요소를 하나 이상 가지고 있습니다1. 2060년까지 CVD를 포함하는 다중 진단의 유병률은 2025년에 비해 크게 증가할 것으로 예상됩니다. 예를 들어, 심근경색은 30%, 허혈성 심장 질환(IHD)은 31.3%, 심부전은 33% 증가할 것으로 예상됩니다2. 이러한 놀라운 통계는 당뇨병 환자의 수가 39.3%, 이상지질혈증이 27.5%, 고혈압이 27.2% 증가할 것으로 추정되는 심혈관 위험 요인에 대한 유사한 예측과 함께 고려할 때 더욱 우려스럽습니다2. 전체적으로 이는 CVD에 대한 혁신적인 치료법과 그 위험 요인을 효과적으로 조사하기 위해 신뢰할 수 있고 재현 가능한 연구 모델의 필요성이 임박했음을 강조합니다. 우리는 돼지3에서 CAD의 생리학적으로 유사한 모델을 시연했습니다. 돼지를 사용하면 이전에 전임상 연구에서 번역 가능성에 대해 비판을 받았던 CAD의 인간 상태를 정확하게 표현하는 연구 모델의 타당성을 충족하는 데 도움이 됩니다. 돼지는 인간과 유사한 관상 동맥 해부학, 심장 생리학, 심근 프로테옴 및 신진대사를 가지고 있습니다4. 또한, 우리 모델의 중요한 구성 요소는 연구 요법으로 인한 후속 생리학적, 심근 및 분자적 결과를 정확하게 설명하는 것입니다.
일반적으로 임상 시험은 관찰을 통해서만 발견되는 유익한 심혈관 결과를 조사하기 위해 새로운 의료 또는 외과적 치료법을 구현하는 데 사용됩니다. 이는 심혈관에 미치는 영향을 조사하는 여러 새로운 항당뇨병 약물의 획기적인 시험에서 분명하게 드러납니다. 예를 들어, SUSTAIN-6 무작위 대조 시험에서 글루카곤 유사 펩타이드-1(GLP-1) 작용제인 세마글루타이드로 치료받은 제2형 당뇨병 환자는 위약에 비해 주요 심혈관 부작용 발생률이 낮은 것으로 나타났습니다5. 이중 나트륨-포도당 공동수송체 1 및 2(SGLT-1 및 SGLT-2) 억제제인 소타글리플로진을 연구한 또 다른 RCT에서도 유사한 관찰이 관찰되었으며, 제2형 당뇨병, 만성 신장 질환 및 추가 심혈관위험 인자 6. 이러한 발견은 심혈관 위험 요인 및 질병의 발생률을 줄이기 위해 이러한 치료법에 대한 FDA 승인을 확대하는 데 결정적이었습니다. 그러나 이러한 관찰 결과의 주요 한계는 이러한 새로운 치료법이 그러한 효과를 영속시키는 메커니즘에 대한 이해가 부족하다는 것입니다. 이는 CVD에 대한 새로운 치료법에 대한 근본적인 메커니즘 결정 요인의 과학적 발견에서 우리 모델의 중요성을 보여줍니다.
대형 동물 모델을 사용하여 심장 기능과 심근 관류의 거시적 변화를 침습적으로 특성화할 수 있을 뿐만 아니라 실험적 치료에 대한 반응으로 미세한 분자 변화를 포괄적으로 이해할 수 있습니다. 우리는 심장 기능의 변화를 결정하기 위해 PV 루프 카테터 삽입을 사용합니다. PV 루프의 사용은 수축기 및 이완기 동안 심실 기능을 침습적으로 결정하기 위한 황금 표준이며 심초음파 또는 심장 MRI와 같은 비침습적 영상 기술을 비교하기 위한 벤치마크 역할을 합니다7. 이 기술을 사용하면 여러 측정을 수행하여 각 혈역학적 변수를 결정하고 카테터의 위치를 실시간으로 변경하여 재현 가능한 데이터 수집을 보장할 수 있습니다. 즉, 이 기술의 활용은 기준선 심장 기능, 허혈 발병 시 심장 기능 및 치료 중 심장 기능과 같은 종단 데이터를 수집할 수 없다는 점에서 제한됩니다. 우리는 이것이 부하 독립적인 측정을 측정하여 심장의 본질적인 기능 상태를 얻을 수 있는 능력으로 상쇄된다고 생각합니다. 또한, 가장 허혈성 영역을 매핑한 후 동위원소 표지 마이크로스피어 주사를 사용하면 치료제의 허혈적 이점을 식별하는 데 도움이 됩니다. 마이크로스피어 주사는 국소 심근 혈류의 변화를 정확하게 나타내는 것으로 오랫동안 입증되었습니다8.
우리 연구실은 직경 15μm, 농도 250만 마이크로스피어/mL의 마이크로스피어를 일관되게 사용합니다. 이 직경은 미세구가 혈류에 따라 적절하게 분포되고 더 작은 직경이 좌심실층 간 분포의 변동이 가장 적다는 것을 보여주는 이전 연구에서 확인된 바와 같이 심근 혈류의 가장 정확한 측정을 보장합니다9. 또한 신뢰할 수 있는 결과를 보장하기 위해서는 최소한의 마이크로스피어 흡수가 필요하며, 이는 우리 실험실에서 사용되는 고농도로 쉽게 생산됩니다. 종합하면, 최종 수확 중에 사용된 기술은 여러 실험적 치료 후 주요 심장 생리학적 변화를 일관되고 꼼꼼하게 분석합니다. 이러한 특성화는 심근 조직을 수집하고 멀티오믹 연구와 같은 첨단 기술로 지역적 변화를 철저히 분석하여 심근 내 중심 도그마의 각 층에서 강력하고 정량적인 특성화를 제공하는 능력으로 더욱 강화됩니다.
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다음 수술 절차는 로드 아일랜드 병원과 브라운 대학의 기관 동물 관리 및 사용 위원회의 승인을 받았습니다(프로토콜 #23-08-0005).
1. 동물 모델
2. 수술 전 절차
3. 수술 절차
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먼저, 동위원소 표지 마이크로스피어를 좌심방이에 주입하여 국소 심근 관류를 측정합니다. 심근 혈류를 계산하기 위해 6.67 mL/min의 일정한 채혈 속도를 활용했을 때 다음 방정식을 적용할 수 있습니다: 심근 혈류 = (기준 채혈[6.67 mL/min]/조직 무게) (정량화된 조직 마이크로스피어 수/정량화된 혈액 참조 마이크로스피어 수). 간단히 말해서, 특정 심근 절편에서 측정된 마이크로스피어와 특정 속도로 수집되었을 때 혈액에서 정량화된 마이크로스피어의 비율은 해당 심근 섹션으로의 후속 혈류 속도를 도출합니다. 마이크로스피어의 양은 조직과 혈액이 건조되면 BioPAL에 의해 계산됩니다. 루테튬은 안정시 심박수에 사용되며 사마륨은 페이싱에 사용됩니다. 이전 연구에서 7주 동안 발달한 측부 맥관 구조가 휴식 시 혈류를 회복하기에 충분할 수 있다는 사실이 밝혀졌기 때문에 심장 조율을 조절할 때 사마륨을 사용하는 것은 프로토콜에서 매우 중요합니다. 그러나 스트레스를 받을 ...
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이 수술 절차에는 심장 노출, 대퇴 카테터 삽입, 관류 분석을 위한 마이크로스피어 주입 및 압력-용적 루프 획득의 네 가지 중요한 단계가 있습니다. 심장 노출과 관련하여 중요한 고려 사항은 첫 번째 수술로 인해 심각한 유착이 발생할 가능성입니다. 정중 흉골 절개술을 시행할 때 심낭이 흉벽에 부착될 수 있으며, 흉골 절개술을 시작하기 전에 흉벽을 뭉툭하게 쓸어내야 합니다. 흉골의 후반부의 1/3에 접근하면 흉골이 상당히 두꺼워지고 급격히 아래쪽으로 기울어집니다. 흉골의 이 부분 아래에 거즈를 놓아 Lebsche 칼과 밑에 있는 대혈관 및 무명 정맥 사이를 더 많이 분리하는 것이 도움이 될 수 있습니다. 공정 중에 무명 정맥이 전단되면 먼저 압력과 흡입을 가하여 필드를 청소하십시오. 손상이 확인되면 폴리프로필렌 봉합사로 측벽을 수리하거나 실크 봉합사로 혈관을 결찰할 수 있습니다. 또한 심방이와 좌심실 정점을 모두 노출시키는 것이 어려울 수 있습니다. 일반적으로 Metzen...
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저자는 공개나 이해 상충이 없습니다.
연구 자금은 국립 보건원(National Institutes of Health)에서 제공했으며 T32HL16051703(K.C.M., C.S., D.D.H, M.K.), R01HL46716(F.W.S) 및 R01HL128831(FWS)의 보조금 번호를 포함합니다. 로드아일랜드 병원과 브라운 대학교의 수의사 직원들에게 인도적인 동물 보살핌과 다양한 프로젝트에 대한 탁월한 지원에 깊은 감사를 표하고 싶습니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| #10 메스 | 메드라인 | MDS15310 | |
| 0.9% 식염수 | 데크라/베티벡스 | 17033-492-50 | 속도: 케이스 중 5-10mL/kg |
| 18G 바늘 | 패터슨 수의학 | 78032793 | 약물/마이크로스피어 그리기용 |
| 2% 리도카인 | 불사조 | 57319-533-05 | 복용량: 2-5mg/kg |
| 4-0 폴리프로필렌 봉합사 | 코비디엔 | D9H0436Y | 지갑 끈용 |
| 모든 수술 기구 | 스테리스와 메드라인 | 영업 담당자 필요 | 모두 병원 수술실에서 흔히 볼 수 있습니다. |
| 진통제: 부프레노르핀 | 호스피라 | 브랜드 이름: 부프레딘 | 투여량: 0.03mg/kg |
| 마취: 텔라졸 | 조에티스 | (틸레타민과 졸라제팜) | 투여량: 4.4mg/kg |
| 마취: 자일라진(롬푼) | 데크라 | 해당 사항 없음 | 투여량: 2.2mg/kg |
| 동맥초 | 코디스 | 401-711엠 | 6층 또는 7층; 두 개의 요구 사항 |
| 나비 바늘 주입 세트 | 서플로 | SV-25BLK | 마이크로스피어 주입용; 일반적으로 23-25G |
| 클로르헥시딘 4% | BD EZ 스크럽 | 371073 | 원하는 경우 수술 준비 |
| 커프가 있는 기관내관 | 러쉬 | 일반적으로 7-0 | 돼지 크기와 체중에 따라 다른 크기가 필요할 수 있습니다. |
| ECG 모니터링 시스템 | 미드마크 | 해당 사항 없음 | 다중 매개변수 모니터 |
| 전기 소작 | 보비 스페셜리스트 프로 | 1250초 | 가능하면 일반적으로 2개를 설정합니다. |
| 이소플루란, USP | 데크라 | 투여: 0.75%-3.0% | |
| 랩톱 | HP 마이크로소프트 | 해당 사항 없음 | 개인이 선호하는 모든 노트북을 사용할 수 있습니다. |
| 렙쉐 나이프 | 인테그라 | 300-425 | 해당 사항 없음 |
| 루테튬 STERIspheres | 바이오팔, Inc. | C-15E20 | 양: 수술당 5cc |
| 미니 백색 혈관 루프(X선 감지 가능) | 디로얄 | 30-711 | 대퇴 동맥과 IVC를 분리하기 위해 |
| 여러 개의 5cc 주사기 | 테루모 | SS-05L | 플러시 및 마이크로스피어 주입용 |
| 맥 박 조정기 | 오시프카 메디컬 | 2428001 | 임시 페이서 |
| PV 루프 카테터 | 트랜스포닉 | 모델: FDH-5018B-E3450 및 S/N: 50-679 | PV 루프 획득용 |
| PV 루프 컴퓨터 프로그램 | 초음속 사이센스 | ADV500 소프트웨어 | 노트북에서 프로그래밍 |
| PV 루프 데이터 수집 시스템 | 트랜스포닉 및 AD구조 | 모델: FY097B 및 PowerLab 8/35 | 카테터와 컴퓨터를 연결합니다. |
| 사마륨 스테리스피어 | 바이오팔, Inc. | C-15A20 | 양: 수술당 5cc |
| 작은 망치 | 인테그라 | 410-335 | 해당 사항 없음 |
| 멸균 장갑 | 앙코르 | 820955 | 여전히 멸균 장갑과 가운을 권장합니다. |
| 멸균 식염수 | 백스터 | G171328 | 희석하여 헤파라닌화 식염수 플러시를 만듭니다. |
| 흡입 시스템 | 곰코 | 4042 | 자체 시설의 벽 흡입이 더 좋습니다. |
| 흡입 팁: Yankauer | 메드라인 | DYND50130 | 심장을 절제할 때 필드를 깨끗하게 유지하는 것이 중요합니다. |
| 전신 헤파린 | 코베트러스 | 82496 | 복용량: 80 IU/kg |
| 3방향 마개쇠 | 요르겐슨 연구소, Inc. | 200820 | 마이크로스피어 주입용 |
| 온수 목욕 | 어부 | 사용하기 전에 카테터를 따뜻하게 하려면 | |
| 인출 펌프 | 하버드 장치 | 70-2002 | 말초혈액을 일정한 속도로 채취하기 위해 |
| 요크셔 돼지 | CBSET, Inc. | 해당 사항 없음 | 돼지는 이미 초기 수술을 받았을 것입니다 |
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