Ten protokół opisuje nowatorską metodę 3D porównywania tkanki mięśnia sercowego całego serca z MRI. Ma to na celu dokładną ocenę iniekcji domięśniowych w strefie granicznej zawału przewlekłego świńskiego modelu zawału mięśnia sercowego.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
Ten protokół opisuje nowatorską metodę 3D porównywania tkanki mięśnia sercowego całego serca z MRI. Ma to na celu dokładną ocenę iniekcji domięśniowych w strefie granicznej zawału przewlekłego świńskiego modelu zawału mięśnia sercowego.
Terapie regeneracyjne serca mają na celu ochronę i naprawę uszkodzonego serca u pacjentów z chorobą niedokrwienną serca. Poprzez wstrzyknięcie komórek macierzystych lub innych środków biologicznych, które nasilają angio- lub waskulogenezę do strefy granicznej zawału (IBZ), poprawia się perfuzja tkanek, a mięsień sercowy może być chroniony przed dalszym uszkodzeniem. Aby uzyskać maksymalny efekt terapeutyczny, przypuszcza się, że substancja regeneracyjna najlepiej jest dostarczana do IBZ. Wymaga to dokładnych iniekcji i doprowadziło do opracowania nowych technik iniekcji. Aby zwalidować te nowe techniki, opracowaliśmy protokół walidacji oparty na analizie tkanki mięśnia sercowego. Protokół ten obejmuje przetwarzanie tkanki mięśnia sercowego w całym sercu, które umożliwia szczegółową dwuwymiarową (2D) i trójwymiarową (3D) analizę anatomii serca oraz iniekcje domięśniowe mięśnia sercowego. U świni zawał mięśnia sercowego powstał w wyniku 90-minutowego zamknięcia lewej przedniej zstępującej tętnicy wieńcowej. Cztery tygodnie później mieszaninę hydrożelu z superparamagnetycznymi cząstkami tlenku żelaza (SPIO) i kulkami fluorescencyjnymi wstrzyknięto do IBZ przy użyciu minimalnie inwazyjnego dostępu wsierdziowego. 1 godzinę po zabiegu iniekcji świnia została poddana eutanazji, a serce wycięto i zatopiono w agarozie (agarze ). Po zestaleniu się agaru wykonano rezonans magnetyczny (MRI), cięcie serca i obrazowanie fluorescencyjne. Po przetworzeniu obrazu przeprowadzono analizę 3D w celu oceny dokładności celowania IBZ. Protokół ten zapewnia ustrukturyzowaną i powtarzalną metodę oceny dokładności celowania wstrzyknięć domięśniowych do IBZ. Protokół może być z łatwością zastosowany, gdy pożądane jest przetwarzanie tkanki bliznowatej i/lub walidacja dokładności wstrzyknięcia całego serca.
Choroba niedokrwienna serca była główną przyczyną zgonów na świecie przez ostatnie dziesięciolecia1. Ostre leczenie po zawale mięśnia sercowego ma na celu przywrócenie przepływu krwi do mięśnia sercowego poprzez przezskórną interwencję wieńcową lub pomostowanie aortalno-wieńcowe. W ciężkich zawałach duży obszar mięśnia sercowego jest zbliznowaciały, a przypadki te często prowadzą do niewydolności niedokrwiennej serca (HF)2. Obecne możliwości leczenia niewydolności serca koncentrują się na profilaktyce i zachowaniu funkcji serca u pacjentów z niewydolnością serca, ale nie na regeneracji.
W ostatnim dziesięcioleciu terapie regeneracyjne serca były badane jako opcja leczenia HF3. Terapia ta ma na celu dostarczenie substancji biologicznych, takich jak komórki macierzyste lub czynniki wzrostu, bezpośrednio do uszkodzonego mięśnia sercowego w celu wywołania rewaskularyzacji, ochrony kardiomiocytów, różnicowania i wzrostu4. Aby uzyskać optymalny efekt terapeutyczny, przypuszcza się, że substancja biologiczna musi zostać wstrzyknięta do strefy granicznej zawału (IBZ), aby ułatwić dobrą perfuzję tkanek dla przeżycia biologicznej i optymalnego efektu dla strefy docelowej5,6. Opracowano wiele technik identyfikacji i wizualizacji IBZ w celu kierowania iniekcjami domięśniowymi mięśnia sercowego7,8,9,10,11. Oprócz identyfikacji i wizualizacji IBZ, dostawa opiera się również na zastosowanych biomateriałach i cewnikach iniekcyjnych. Aby zweryfikować dokładność wstrzykiwania technik podawania, wymagana jest dokładna i odtwarzalna metoda oznaczania ilościowego.
Opracowaliśmy protokół przetwarzania tkanek mięśnia sercowego całego serca, który oferuje obrazowanie dwuwymiarowe (2D) i trójwymiarowe (3D), które może być wykorzystane do celów badań jakościowych i ilościowych. Protokół obejmuje proces osadzania i cyfrowej analizy obrazu. W niniejszej pracy przedstawiono protokół oceny dokładności celowania iniekcji domięśniowych w IBZ w dużym świńskim modelu przewlekłego zawału mięśnia sercowego.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Eksperyment in vivo przeprowadzono zgodnie z wytycznymi Guide for the Care and Use of Laboratory Animals opracowanymi przez Institute of Laboratory Animal Research. Eksperyment został zatwierdzony przez lokalną Komisję ds. Doświadczeń na Zwierzętach.
1. Przygotowanie roztworu do wstrzykiwania i zatapiania
2. Procedura wstrzykiwania
3. Procedura zatapiania

Rysunek 1: Schematyczny przegląd i zdjęcie pojemnika do zatapiania. (A) Schemat procesu zatapiania. Serce (czerwone) jest przymocowane w pojemniku (niebieskim) za pomocą szwów. Po wypełnieniu serca roztworem agaru, wypełniana jest przestrzeń wokół niego. Na koniec w pojemniku, obok serca, ale bez kontaktu z nim, umieszcza się dwie sztywne plastikowe rurki (żółte), które służą jako punkt odniesienia podczas rejestracji obrazu. (B) Zdjęcie serca przymocowanego w pojemniku do zatapiania. Szwy są przymocowane do krawędzi pojemnika za pomocą kleszczyków chirurgicznych. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.
4. Pozyskiwanie obrazów
5. Przetwarzanie końcowe
UWAGA: Pierwszym krokiem w postprocesingu obrazów jest manualna segmentacja mięśnia sercowego przy użyciu opracowanych wewnętrznie skryptów w celu wyznaczenia granic endokardium i epikardium, a także miejsc iniekcji. Procedura ta jest identyczna zarówno dla skanów MRI, jak i fluorescencyjnych.
6. Analiza
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Zatapianie tkanek
Dzięki procesowi zatapiania ustanowiono geometrię odpowiadającą końcowemu rozkurczowi. Agar skutecznie przylgnął do tkanki serca, co umożliwiło pocięcie tkanki pod pożądanym kątem przy zachowaniu jednakowej grubości plastrów (Rysunek 2A oraz 2C).
Ocena blizn i miejsca wstrzyknięcia
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przetwarzanie tkanek mięśnia sercowego 3D całego serca zgodnie z tym protokołem zapewnia ustrukturyzowaną metodę, która umożliwia analizę 3D zawału, IBZ i wykonanych iniekcji w odniesieniu do anatomii serca. Objętość wypełnienia serca zależy od pożądanej analizy. W tym badaniu, aby ocenić dokładność iniekcji, staraliśmy się wypełnić serce tak, aby jak najbardziej przypominało geometrię końcoworozkurczową. Aby to wyegzekwować, wierzchołek lewej komory jest przymocowany do dna pojemnika, a LV jest wypełniany agarem, podcza...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Autorzy chcieliby podziękować Marlijn Jansen, Joyce Visser i Martijnowi van Nieuwburgowi za pomoc w eksperymentach na zwierzętach. Bardzo dziękujemy Martijnowi Froelingowi i Anke Wassink za ich pomoc w obrazowaniu MRI.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| 0,9% sól fizjologiczna | Braun | ||
| Agaroza | Roche Diagnostics | Wielofunkcyjny agar klasy naukowej | |
| Skaner fluorescencji biomolekularnej Typhoon 9410 | GE Healthcare | ||
| Pojemnik | Plastik, wymiary 17 x 14,5 x 14 cm | ||
| FluoSpheres Mikrosfery polistyrenowe | Invitrogen | F8834 | czerwony, 10 i mikro; |
| m Gadolinium | Gadovist | 1.0 mmol/mL | |
| dS 32-kanałowa cewka głowicy | Philips | Lub podobny | |
| Matlab | Mathworks | Aby zapewnić kompatybilność 2015a lub nowszy | |
| Krajalnica do mięsa | Berkel | ||
| Myostar | Biosense Webster | ||
| Super paramagnetyczne cząstki tlenku żelaza | Sinerem | ||
| Chlorek trifenylotetrazolu | Merck | ||
| UPy-PEG10k | |||
| Vicryl 2-0 | Ethicon |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie