Wereldwijd is ischemische hartziekte (IHD) alleen maar toegenomen in zijn mortaliteit en last voor patiënten en het gezondheidszorgsysteem. Volgens de American Heart Association is het aantal sterfgevallen als gevolg van IHD van 1990 tot 2021 wereldwijd met 74% gestegen1. Dit geldt ook in de Verenigde Staten, waar het Center for Disease Control aanhaalt dat bij een op de twintig volwassenen de diagnose coronaire hartziekte (CAD) is gesteld, en ongeveer een op de vijf sterfgevallen is te wijten aan hart- en vaatziekten, wat overeenkomt met een persoon die elke 33 s sterft aan hart- en vaatziekten2. Deze ziektelast benadrukt het gezondheidszorgsysteem, waarin van 250 tot 2019 meer dan $ 2020 miljard werd uitgegeven aan patiënten met hart- en vaatziekten2. Gezien de alomtegenwoordigheid van hart- en vaatziekten en de zware belasting voor zowel de patiënt als de zorgverlener, is het absoluut noodzakelijk om het onderzoek naar innovatieve en nieuwe therapieën voort te zetten.
Om dergelijke doelen te bereiken, moeten klinisch relevante diermodellen worden gebruikt en toch worden onderzocht om te voldoen aan de normen van reproduceerbaar en translationeel onderzoek. Diermodellen zijn om een groot aantal redenen in twijfel getrokken, waaronder ongelijksoortige diersoorten met variabele farmacokinetiek, verschillende protocollen voor het induceren van de gewenste ziektetoestand, variaties in medicijndosering en schema's, slechte standaardisatie van het randomiseren van dieren, follow-upduur en blindering van onderzoekers, en ten slotte kleine experimentele groeperingen3. We hebben het protocol experimenteel verfijnd en gestandaardiseerd, niet alleen van het algemene diermodel om IHD weer te geven, maar ook van het chirurgische protocol, randomisatie van dieren, medicijnafgifte en -duur, en daaropvolgende resultaten. Met betrekking tot IHD vertegenwoordigen varkens een optimaal diermodel vanwege hun significante overeenkomsten in cardiale anatomie en fysiologie met mensen. Belangrijk is dat varkens een vergelijkbare verdeling van de kransslagaders hebben als mensen en een minimale collaterale circulatie, waardoor de inductie van ischemie een betrouwbare weergave is van de ontwikkeling van atherosclerose bij mensen. Bovendien hebben varkens een vergelijkbaar metabolisme, proteomisch profiel en immuunsysteem als mensen, wat het analyseren van de moleculaire impact van therapieën zinvoller maakt4. Met dit in gedachten is het diermodel dat in dit protocol wordt gebruikt het meest geschikt om de menselijke cardiovasculaire pathofysiologie reproduceerbaar weer te geven.
Ons laboratorium maakt gebruik van de chirurgische plaatsing van een ameroïde constrictor op de LCx, waardoor de chronische inductie van myocardiale ischemie mogelijk is. Het gebruik van deze techniek om chronisch ischemie te induceren, levert unieke voordelen op ten opzichte van acute ligatie. Een daarvan is de uitgebreide onderzoeksliteratuur van meerdere decennia waarin dit apparaat wordt gebruikt5. Bovendien maakt het de betrouwbare klinische simulatie mogelijk van geleidelijke coronaire vernauwing als gevolg van atherosclerotische ontwikkeling bij mensen en, ten slotte, de verbetering van de sterfte bij dieren door het sparen van myocardium dat volledig zou zijn gestoptmet de bloedstroom 6. De ameroïde constrictor bestaat uit twee delen: een titanium buitenring en een hygroscopische kunststoflaag aan de binnenkant. Wanneer de binnenring rond de kransslagader wordt geplaatst, zal deze vervolgens lichaamsvloeistoffen absorberen en naar binnen zwellen als gevolg van de beperkende stalen huls gedurende een periode van twee tot vier weken7. De strategie van plaatsing rond de LCx levert mortaliteitsvoordelen op, aangezien dit de kleinste van de drie belangrijkste kransslagaders is en ongeveer 20% van het myocardium7 aantast. Om het ischemische gebied gelijkmatig te produceren, moet de ameroïde bij de LCx-start worden geplaatst voordat de stompe marginale slagaders worden vertakt.
Verdere overweging die door dit protocol wordt gebruikt, is het in kaart brengen van de bevestigende coronaire bloedstroom om de inductie van ischemie te bepalen en het gebruik van het juiste territorium bij het onderzoeken van de myocardiale effecten van therapieën. Voor dit doel gebruiken we injectie met gouden microsferen van BioPhysics Assay Laboratory, Inc. op het moment van ameroïde plaatsing wanneer de LCx volledig is afgesloten. De sectie met de laagste kwantificering van gouden microsferen vertegenwoordigt dan het meest ischemische linkerventrikelgebied. Het belang van mapping kan niet genoeg worden benadrukt bij het bepalen van de moleculaire modificaties die door experimentele behandeling worden veroorzaakt. Bovendien biedt het gebruik van isotoop-gelabelde microsferen een kosteneffectieve methode in vergelijking met beeldvorming met cardiale magnetische weerstand voor de bepaling van myocardperfusie8.
Ten slotte houdt het hier beschreven model rekening met de bekende variatie tussen geslachten in de ontwikkeling van hart- en vaatziekten en de daaropvolgende therapeutische respons. Te vaak slagen preklinische diermodellen er niet in om verschillen in de menselijke populatie getrouw weer te geven; Zo matchen we het geslacht van de varkens die in de controle- en experimentele groepen worden gebruikt tussen vrouwelijke en intacte mannelijke varkens. We hebben dit eerder gebruikt om op geslacht gebaseerde reacties op nieuwe behandelingen te bepalen9. Wat verder bijdraagt aan de vertaalbaarheid van dit protocol is het gebruik van randomisatie van behandelingsgroepen en blindering van de onderzoeker die de cardiale functionele en myocardperfusieparameters van elk varken analyseert.