Chirurgiczny model przewlekłego niedokrwienia mięśnia sercowego u świń leczony egzosomem z plastrem kolagenowym i pomostowaniem aortalno-wieńcowym poza pompą
15 września 2023
To badanie przedstawia chirurgiczny model przewlekłego niedokrwienia mięśnia sercowego spowodowanego postępującym zwężeniem tętnicy wieńcowej, skutkującym upośledzeniem funkcji serca bez zawału. Po niedokrwieniu zwierzęta przechodzą pomostowanie tętnic wieńcowych poza pompą z nasierdziowym umieszczeniem plastra kolagenowego obciążonego egzosomami pochodzącymi z komórek macierzystych. Ta terapia wspomagająca poprawia funkcję mięśnia sercowego i powrót do zdrowia.
Ogólnym celem tej procedury chirurgicznej jest stworzenie chirurgicznego modelu rewaskularyzacji tętnic wieńcowych przy użyciu pomostowania-to-LAD i zastosowania plastra kolagenowego obciążonego egzosomami jako uzupełnienia w celu wykazania fizjologicznej poprawy funkcji serca. Nasz model in vivo to model jednonaczyniowy, który nie obejmuje żadnych chorób współistniejących, co nie jest reprezentatywne dla typowej sytuacji klinicznej dla pacjentów poddawanych leczeniu choroby wielonaczyniowej. Jednak pomimo tego ograniczenia nasz model konsekwentnie daje wiarygodne wyniki i utrzymuje niskie wskaźniki śmiertelności.
Opracowaliśmy klinicznie istotną terapię uzupełniającą do stosowania podczas CABG i mamy na celu zrozumienie mechanizmów komórkowych napędzających poprawę funkcjonalną mięśnia sercowego w przewlekłym niedokrwieniu mięśnia sercowego. Całkowite odzyskanie niedokrwionej tkanki wydaje się zależeć od przywrócenia zdolności mitochondriów i zmniejszenia stanu zapalnego, co stanowi nowy obszar badań. Na początek ułóż znieczulone i zaintubowane zwierzę na plecach i przykryj je sterylnymi ręcznikami.
Za pomocą monopolarnej elektrokoagulacji należy wykonać 20-centymetrowe nacięcie rozciągające się od wcięcia mostka w przybliżeniu do wyrostka mieczykowatego dystalnie oraz naciąć warstwy mięśni, podskórnej tkanki tłuszczowej i tkanki łącznej aż do mostka. Następnie należy przeprowadzić średnią sternotomię, używając piły oscylacyjnej. Do efektywnej wizualizacji śródpiersia należy zastosować specjalistyczny retraktor klatki piersiowej.
Wypreparuj zrosty za pomocą monopolarnej elektrokoagulacji lub nożyczek Metzenbauma. Następnie odsłoń, preparując mięsień przymostkowy i tłuszcz. Następnie rozpocznij sekcję od podniesienia lewej granicy mostka, aby zapewnić optymalną wizualizację.
Zastosuj delikatną trakcję do przydanki i odsłoń gałęzie tętnicze i żylne. Zastosuj rozwarstwienie za pomocą końcówki do elektrokoagulacji, aby ostrożnie oddzielić ją od ściany klatki piersiowej. Użyj klipsów Hem-o-lok na gałęziach i kauteryzuj stronę ściany klatki piersiowej tych gałęzi.
Następnie przytnij dystalny koniec tuż przed punktem rozwidlenia i podziel przewód. Zabezpiecz dystalny koniec swobodnie zawiązanym szwem jedwabnym 2.0. Po przygotowaniu bliższego końca do szczepienia należy ręcznie ocenić jakość przepływu, pozwalając przeszczepowi na krótkie krwawienie.
Teraz zaciśnij dystalny koniec przewodu za pomocą atraumatycznego zacisku buldoga, aby zapobiec krwawieniu. Ustabilizuj lewą tętnicę przednią zstępującą lub LAD za pomocą silikonowej taśmy retrakcyjnej i stabilizatora tkankowego, który jest przymocowany do zwijacza mostka. Wykonaj arteriotomię w tętnicy LAD dystalnie do zwężenia za pomocą 11 ostrzy i przedłuż nacięcie nożyczkami do tęczówki.
Umieść zastawkę wieńcową o odpowiedniej wielkości w tętnicy LAD. Przeprowadzić zespolenie do LAD za pomocą niewchłanialnego szwu biegowego 7-0 w technice obejścia poza pompą. Weź trzymilimetrową zawiesinę egzosomu i użyj pięciomililitrowej strzykawki wyposażonej w igłę o rozmiarze 18, aby ją wymieszać.
Następnie stopniowo pipetuj 1,5 mililitra tej zawiesiny na dwie wchłanialne gąbki kolagenowe umieszczone na średniej wielkości szalce Petriego. Aby celować w hibernacyjny obszar serca, umieść gąbkę egzosomową do góry nogami na nasierdziu przedniego obszaru przegrody w rozmieszczeniu tętnicy LAD. Ostrożnie ułóż dwie gąbki, aby całkowicie pokryć obszar hibernacji.
Użyj siatki poliglaktynowej na każdej gąbce kolagenowej, aby zapewnić odpowiednie pokrycie i przyszyj siatkę do nasierdzia za pomocą cienkich szwów przerywanych 7-0. Wykonaj osobne nacięcie kłute w pobliżu dolnej części nacięcia sternotomii i ostrożnie umieść rurkę klatki piersiowej na przedniej stronie serca. Przybliż mostek za pomocą niewchłanialnych szwów, stosując wzór ósemki.
Zamknij warstwy mięśni i skóry za pomocą wchłanialnych szwów odpowiednio 2,0 i 3,0 zgodnie ze standardową procedurą. Po opróżnieniu jamy klatki piersiowej za pomocą rurki do klatki piersiowej należy uszczelnić ranę za pomocą szwu ze sznurkiem torebkowym. Po zamknięciu rany wyjmij rurkę w klatce piersiowej.
W stanie spoczynku szczytowa szybkość napełniania powyżej objętości końcoworozkurczowej jest porównywana między czterema grupami zwierząt. W infuzji dobutaminy w małych dawkach grupa ze hibernującym mięśniem sercowym miała spadek szczytowego wskaźnika wypełnienia. Grupa zajmująca się operacją pomostowania aortalno-wieńcowego wykazała poprawę, podczas gdy grupa pomostowania aortalno-wieńcowego z mezenchymalnymi komórkami macierzystymi odnotowała znaczny wzrost.
Analiza MRI wykazała, że pomostowanie aortalno-wieńcowe w połączeniu z grupą mezenchymalnych komórek macierzystych nie zmienia regionalnej funkcji skurczowej w spoczynku. Jednak pod wpływem stresu grupa ta wykazała znaczną poprawę regionalnej funkcji skurczowej w porównaniu z pomostowaniem aortalno-wieńcowym.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejsze badanie przedstawia chirurgiczny model świński przewlekłego niedokrwienia mięśnia sercowego wywołanego postępującą stenozą tętnic wieńcowych, prowadzącą do upośledzenia funkcji serca bez wystąpienia zawału. Celem modelu jest wykazanie fizjologicznej poprawy funkcji serca dzięki zastosowaniu łatki kolagenowej obciążonej egzosomami podczas pomostowania tętnic wieńcowych.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Chirurgia naczyniowo-sercowa
- niedokrwienie mięśnia sercowego
- Terapia komórkami macierzystymi
Wstęp
- Model koncentruje się na pojedynczym naczyniu bez chorób współistniejących.
- Ma on na celu odtworzenie warunków rewaskularyzacji tętnic wieńcowych.
- Osiągnięto wiarygodne wyniki przy niskich wskaźnikach śmiertelności.
- Kluczowe jest zrozumienie mechanizmów komórkowych napędzających regenerację mięśnia sercowego.
Cel badania
- Stworzenie modelu chirurgicznego do rewaskularyzacji tętnic wieńcowych.
- Ocena skuteczności łat kolagenowych obciążonych egzosomami.
- Zbadanie przywrócenia funkcji mitochondriów oraz redukcji stanu zapalnego.
Zastosowane metody
- Stworzenie porcinego modelu przewlekłego niedokrwienia mięśnia sercowego.
- Pomostowanie tętnic wieńcowych (CABG) bez użycia krążenia pozaustrojowego.
- Epikardialne umieszczenie płata kolagenowego obciążonego egzosomami pochodzącymi z komórek macierzystych.
- Ocena funkcji mięśnia sercowego po operacji.
Główne wyniki
- Zaobserwowano poprawę funkcji mięśnia sercowego po zastosowaniu leczenia.
- Odnotowano przywrócenie sprawności mitochondriów.
- Zauważono związek między redukcją stanu zapalnego a rekonwalescencją.
- Uzyskano spójne wyniki we wszystkich badaniach przy niskiej śmiertelności.
Wnioski
- Model ten skutecznie wykazuje poprawę funkcji serca.
- Łaty kolagenowe obciążone egzosomami stanowią obiecującą terapię wspomagającą.
- Konieczne są dalsze badania w celu zgłębienia podstawowych mechanizmów.
Często zadawane pytania
Znaczenie dla Przemysłu
Przewlekłe niedokrwienie mięśnia sercowego pozostaje istotnym wyzwaniem translacyjnym, ponieważ standardowa rewaskularyzacja często nie pozwala na pełne przywrócenie funkcji serca w hibernującym mięśniu sercowym. Niniejszy model świński umożliwia rygorystyczną ocenę wspomagających terapii regeneracyjnych, takich jak kolagenowe plastry obciążone egzosomami, w ramach klinicznie istotnego schematu chirurgicznego. Podejście to wspiera weryfikację mechanistyczną oraz zwiększa wiarygodność prognostyczną dla nowej generacji strategii naprawy serca w potokach badawczych fazy przedklinicznej.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne Etapy Odkrywania i Walidacja Celu
- Umożliwia badanie mechanizmów regeneracyjnych w przewlekle niedokrwiennym mięśniu sercowym.
- Wspiera funkcjonalną walidację celów dla terapii opartych na egzosomach w naprawie serca.
- Ułatwia ograniczanie ryzyka mechanistycznego poprzez izolację szlaków mitochondrialnych i zapalnych.
- Zapewnia platformę do zwiększenia pewności prognostycznej w translacyjnych interwencjach kardiologicznych.
Przesiewy i opracowywanie testów
- Ustanawia zwalidowany system na dużych zwierzętach do ilościowej oceny funkcji serca.
- Umożliwia powtarzalny pomiar regeneracji mięśnia sercowego po interwencji.
- Wspiera standaryzację fizjologicznych punktów końcowych oraz obrazowania w celu oceny terapii.
- Przygotowuje podstawy do skalowalnego przesiewu pomocniczych terapii kardiologicznych.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Jest zgodny z modelami istotnymi dla przebiegu choroby w celu przedklinicznej walidacji strategii regeneracyjnych.
- Umożliwia przejście od odkryć mechanistycznych do oceny wyników funkcjonalnych.
- Wspiera dostosowany do ryzyka rozwój nowych terapii celujących w hibernujące mięsień sercowy.
- Zapewnia translacyjne punkty końcowe biomarkerów poprzez obrazowanie i odczyty fizjologiczne.
Integracja rurociągów i przepływów pracy
Model ten stanowi pomost między wczesną fazą odkryć a walidacją przedkliniczną terapii regeneracyjnych serca, wspierając identyfikację wiodących kandydatów oraz ograniczanie ryzyka mechanistycznego przed przejściem do fazy translacji klinicznej.
- Biologia odkrywcza: Umożliwia weryfikację hipotez dotyczących przywracania funkcji mitochondriów i redukcji stanu zapalnego w tkance niedokrwiennej.
- Przesiew: Dostarcza powtarzalnych, ilościowych parametrów funkcji serca do porównywania terapii.
- Analityka: Integruje obrazowanie MRI z pomiarami fizjologicznymi, umożliwiając rzetelną analizę statystyczną efektów interwencji.
- Badania translacyjne: Zapewnia istotną klinicznie platformę do oceny regeneracji w hibernującym mięśniu sercowym.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Oferuje możliwość ponownego zastosowania modelu na dużych zwierzętach do iteracyjnego testowania metod naprawy serca.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną i zmniejsza niejednoznaczność mechanistyczną w opracowywaniu terapii regeneracyjnych serca.
- Wartość operacyjna: Standaryzuje przedkliniczne przepływy pracy i wspiera powtarzalność między badaniami.
- Wartość strategiczna: Dostarcza informacji niezbędnych do podejmowania decyzji o kontynuacji lub przerwaniu prac (go/no-go) nad terapiami wspomagającymi w procesach chirurgii serca.
- Wpływ na portfolio: Umożliwia ustalenie priorytetów dla kandydatów do terapii regeneracyjnych w przypadku przewlekłego niedokrwienia, z uwzględnieniem dostosowania do ryzyka.
Uwagi dotyczące wdrożenia
- Wymaga doświadczenia w chirurgii dużych zwierząt oraz zaawansowanej analityki obrazowania.
- Wymaga dostępu do infrastruktury chirurgicznej, monitorowania fizjologicznego oraz obrazowania MRI.
- Konieczna jest standaryzacja punktów końcowych i gromadzenia danych pomiędzy zespołami.
- W celu szerszej relewantności translacyjnej może być wymagana adaptacja do modeli wielonaczyniowych lub z chorobami współistniejącymi.
- Ograniczenia modelu obejmują brak chorób współistniejących oraz skupienie się na chorobie jednego naczynia.
