이 글에서는 새끼 돼지에게 좌심실 보조장치(LVAD)를 이식하는 프로토콜을 제시합니다. 이 모델은 어린이의 LVAD 이식을 연구하고 LVAD 치료에서 심실 역방향 재형성의 기전을 밝히는 강력한 방법을 제시합니다.
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이 글에서는 새끼 돼지에게 좌심실 보조장치(LVAD)를 이식하는 프로토콜을 제시합니다. 이 모델은 어린이의 LVAD 이식을 연구하고 LVAD 치료에서 심실 역방향 재형성의 기전을 밝히는 강력한 방법을 제시합니다.
소아 좌심실 보조 장치(LVAD) 이식 모델이 구축되어 소아 LVAD 지지를 시뮬레이션하고 심장 역방향 리모델링의 기전을 연구하였습니다. 심부전(HF)은 전 세계적으로 흔한 심혈관 질환입니다. LVAD 이식은 HF 치료에 필수적인 방법입니다. 그러나 기존의 소아 LVAD 이식 모델은 아직 미완성이며, 특히 어린이 사이에서 LVAD 치료가 심실 역방향 재모델링을 일으키는 기전은 명확하지 않았으나, 가능한 표적을 밝혀낸 많은 연구가 있었습니다. 따라서 특히 어린이의 경우 그 메커니즘을 밝혀내는 것이 필요합니다. 좋은 모델은 새로운 소아 LVAD의 기능을 시험하고 핵심 기전을 밝히는 기초가 됩니다. 우리는 소아 LVAD의 안전성과 효과를 가정할 수 있는 젊은 랜드레이스 돼지 LVAD 이식 모델을 구축했습니다. LVAD 이식 후 1개월 이상 안정적이고 중단되지 않는 혈류를 유지했습니다. 게다가 혈역학을 포함한 활력 징후도 안정적이고 이상적이고 정상 범위 내에 있었다. 이 모델은 LVAD 이식 후 임상 환자의 혈역학적 상태를 정확히 재현합니다. 이 검사는 LVAD 이식 후 지속적인 변화를 추적하는 데 사용될 수 있습니다. 동시에, 이는 아동 LVAD 이식의 반응성과 안전성을 공개하는 데에도 사용될 수 있습니다. 이 프로토콜은 아동 LVAD 이식 연구를 위한 통일화 모델을 구축하는 쉽고 표준적인 일반 프로세스입니다.
LVAD 치료는 심부전 환자의 생존율을 높이며 심장 이식으로 가는 다리 역할을 합니다. LVAD는 수십 년간 성인에게 사용되어 왔으며, 역심근 재형성을 촉진하여 심장 기능을 회복하는 것으로 여겨집니다1. 과거 연구는 성인 LVAD이식 환자에 초점을 맞췄습니다. 그러나 LVAD 치료에 대한 상세한 역방향 분자 메커니즘은 아직 명확하지않았습니다. 따라서 역방향 재모델링을 초래하는 LVAD 치료 기전 연구를 위한 좋은 모델이 필요합니다. 마우스 모델은 심혈관 질환의 약물 평가 및 기기 개발에 널리 사용되지만, 쥐의 면역 체계, 심근 수축력, 혈역학, 대사는 인간과 상당히 다릅니다. 또한 쥐의 안정 시 심박수는 분당 500-600회까지 올라가는데, 이는 인간의 6-10배에 해당합니다. 심실 보조 장치를 이식하기에는 너무 빠릅니다. 게다가 쥐의 좌심실과 혈관 크기는 매우 작습니다. 충분히 얇고 유연하며 생체 적합성을 갖추고 적절한 흐름과 낮은 저항을 보장할 수 있는 파이프를 설계하고 이식하는 것은 매우 어렵습니다. 따라서 인간을 더 잘 대표하는 동물 모델을 개발할 필요가 있습니다. 순환계 측면에서 돼지는 인간과 매우 유사하며, 인간은 인간 순환계 질병 연구나 기구 이식 연구에 좋은 모델 동물이 될 수 있으며, 돼지 모델은 심실보조 장치의 전임상 중개 연구에 널리 사용됩니다. 우리 프로토콜은 어린 어린 랜드레이스 돼지에서 새로운 소아 LVAD 이식 모델을 확립했습니다.
또한, 소아 심부전(PHF)은 10만 명당 0.87-7.4명의 영향을 받습니다6. 심장 이식(HT)이 HF 치료의 금본위법이지만, 일부 아이들은 즉시 기증 심장을 받지 못합니다. 따라서 HF 아동의 생명 유지 장치에 소아 LVAD 이식이 필요합니다. 소아에서 LVAD 사용이 증가하고 있지만, 이들 환자는 종종 복합적이며, 심방실 차단7 치료가 필요할 수 있습니다. 또한, HF 소아에게 적합한 소아 LVAD는 없으며, 과거 임상 결과에서는 주요 출혈, 뇌졸중률, 감염, 신장 기능 장애의 비율이 성인보다 높았음을 보여주었습니다8. 이전 단기 임상시험에서 소아 LVAD의 사용은 허혈성 뇌졸중과 심각한 부정맥과 같은 문제를 초래했으며, 이는 소아 LVAD의추가 최적화가 필요함을 시사합니다. 따라서 아동 LVAD 이식 모델을 구축하는 것이 필요합니다. 이는 새로운 LVAD 테스트나 역방향 리모델링 메커니즘 연구에 중요한 모델이 될 수 있습니다. 어린 랜드레이스 돼지는 비교적 작으며, 심장 무게는 약 100g으로, 어린이와 비슷합니다. 이 장치는 어린이를 위해 특별히 설계된 이식형 심실 보조기구의 안전성과 효능을 평가하는 데 사용될 수 있습니다. 따라서 어린 랜드레이스는 소아 LVAD 이식 연구에 적합한 품종입니다.
이 글에서는 젊은 랜스레이스(landrace) LVAD 이식 모델을 제시했습니다. 이 모델은 LVAD 역방향 재형성 기전의 기전을 밝히고 소아 LVAD 이식의 안전성과 효과를 평가하는 데 적합한 모델이 될 수 있습니다.
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돼지를 포함한 모든 절차는 중국의학과학원 푸와이병원 기관동물관리 및 이용 위원회(IACUC)의 승인을 받았습니다(윤리 승인 번호: 0109-1-35-ZX(X)-5). 모든 실험은 ARRIVE 지침을 따랐습니다. 실험 동물인 3개월 된 수컷 어린 랜드레이스 돼지(30-35kg)는 환경에 적응하고 스트레스를 줄이기 위해 사전에 후와이 병원 동물센터 실험 시설에 격리되었습니다. 동물들은 수술 전 건강 상태를 확인하기 위해 검사되었으며, 비정상적인 행동 특성, 이상 증상 또는 징후가 있을 경우 실험에서 제외되었습니다. 실험 동물들은 단식을 시행하며 심장 이식과 검사 전에 동물 실험 센터의 일상 절차에 따라 음료를 마시는 것이 금지되었다.
1. 실험동물의 수술 전 관리 및 준비
2. LVAD 이식
3. 수술 후 관리
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어린이를 위한 LVAD 이식 모델을 확립하기 위해, 우리는 3개월 된 3개월 된 어린 랜드레이스(33.8kg) 남성에게 이 프로토콜을 적용했으며, 수술 후 4주 후 2.6kg이 증가했습니다. 랜드레이스 돼지는 보통 약 1세에 성적 성숙을 이룹니다. 그러니까 정말 어린 돼지야. 그림 1A가 보여주듯이, 우리는 프로토콜에 따라 LVAD 이식 수술을 완료했습니다. 수술 전 12유도 심전도(ECG) 결과가 보여주듯, 수술 전 심전도는 정상이었습니다(그림 1B). 수술 전 심초음파 검사에서 좌심실과 우심실 모두에서 정상 심장 기능이 확인되었으며, LVEF와 LVFS는 각각 62%와 26%로 나타났습니다(그림 1C, 그림 2A...
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젊은 랜드레이스 LVAD 이식 모델은 역방향 재형성을 초래하는 LVAD의 상세한 메커니즘을 연구할 방법을 제공했습니다. 이는 LVAD 이식 후 서로 다른 시점에서 심근의 지속적인 동적 변화를 밝히는 데 사용할 수 있습니다. 또한, 심근생검은 동일한 동물의 심근 변화를 추적할 수 있어 동물 사용을 줄일 수 있습니다. 게다가 3개월 된 어린 육상종은 어린이와 동률이라 어린이 LVAD 이식에 훌륭한 모델입니다. 이 모델은 소아 LVAD 연구의 중요한 격차를 해소합니다. 이 모델은 최소 3가지 측면에서 사용할 수 있습니다: (1) 심실 역방향 재형성을 초래하는 LVAD의 기전 연구; (2) 소아의 심장 반응성과 LVAD 이식의 안전성; (3) LVAD 관련 치료를 위한 새로운 기기 또는 약물 평가.
이 프로토콜에는 몇 가지 주요 단계가 있었습니다. 첫째, 이 연구는 아동 LVAD 이식 연구를 위한 것이기 때문에 돼지의 혈통과 ...
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저자는 이해 상충을 선언할 필요가 없습니다.
이 연구는 중국 국가자연과학기금(82125004; 장핑 송 전공)의 후원으로 진행되었으며, 소아용 이식형 심실 보조 장치의 자체 개발 대동물 실험 평가 및 임상 돌파구 확인 및 소아 말기 심부전의 진단 및 치료 기준 확립(2023YFC2706204); 중국 과학기술부 국가 중점 연구개발 프로그램의 프런티어 생명공학 핵심 프로젝트(2023YFC3404300; 장핑 송 제공), 중국 과학기술부 특별 프로젝트(국가 심혈관 질환 핵심 연구소, 푸와이 병원, 중국의학원 지원 2024GZZD-03; 장핑 송 제공).
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