This protocol aims to alleviate the limitation of poor cell engraftment for stem cell treatment of myocardial infarctions through the use of a hydrogel system and a fibrin-based glue. With this approach, cell-to-tissue contact post-infarction can be maintained, increasing the therapeutic potential of beneficial agents at the site of injury.
The murine MI model is widely recognized in the field of cardiovascular disease, and has consistently been used as a first step to test the efficacy of treatments in vivo1. The traditional, established protocol has been further fine-tuned to minimize the damage to the animal. Notably, the pectoral muscle layers are teased away rather than simply cut, and the thoracotomy is approached intercostally as opposed to breaking the ribs in a sternotomy, preserving the integrity of the ribcage. With these changes, the overall stress on the animal is decreased.
Stem cell therapies aimed to alleviate the damage caused by MIs have shown promise over the years for their pro-angiogenic and anti-apoptotic benefits. Current approaches of delivering cells to the heart surface typically involve the injection of the cells either near the damaged site, within a coronary artery, or into the peripheral blood stream2-4. While the cells have proven to home to the damaged myocardium, functionality is limited by their poor engraftment at the site of injury, resulting in diffusion into the blood stream5. This manuscript highlights a procedure that overcomes this obstacle with the use of a cell-encapsulated hydrogel patch. The patch is fabricated prior to the surgical procedure and is placed on the injured myocardium immediately following the occlusion of the left coronary artery. To adhere the patch in place, biocompatible external fibrin glue is placed directly on top of the patch, allowing for it to dry to both the patch and the heart surface. This approach provides a novel adhesion method for the application of a delicate cell-encapsulating therapeutic construct.
ويعرف احتشاء عضلة القلب (MI)، وانقطاع الدم إلى منطقة القلب الناجمة عن انسداد في الشريان التاجي الرئيسي. الأضرار الناجمة عن MI ويرجع ذلك إلى إعادة تشكيل أنسجة القلب قابلة للحياة إلى ندبا غير وظيفية، مما يقلل من قدرة القلب، أو بشكل أكثر تحديدا، البطين الأيسر، للفوز بشكل صحيح. هذا يؤدي إلى انخفاض في حجم الدم التي يمكن تسليمها للجسم مع كل نبضة قلب، والمعروفة باسم حجم المخ، ونسبة الدم التي يتم ضخها من القلب مع كل نبضة قلب، والمعروفة باسم جزء طرد 6. هذه، جنبا إلى جنب مع وظائف تضاءلت أخرى، ويزيد من الضغط على بقية من القلب للحفاظ على وظيفة مناسبة. في كثير من الأحيان، يمكن أن هذه السلالة زيادة تصبح شديدة بحيث يؤدي إلى نوبة قلبية ثانية، وهي ظاهرة ينظر في ما يقرب من 10٪ من الأفراد (7).
بينما تطورت الممارسات الطبية لعلاجوفور وقوع MI، وقد تم تطوير تقنية لوقف أي، بطيئة، أو عكس الآثار الجانبية السلبية لإعادة تشكيل الأنسجة. لم تثبت الجذعية ظهرت علاجات الخلايا باعتبارها السبل الممكنة لمثل هذا العلاج، ولكن، على الرغم من إمكانياتها الواعدة، والخلايا الجذعية بنجاح في إعداد سريرية. نظرية واحدة لأوجه القصور فيها هي عدم القدرة على ضمان بقاء الخلايا مفيدة في موقع احتشاء طويلة بما يكفي لتوليد نتائج إيجابية 5. وقد تبين أن ما لا يزيد عن 24٪ من الخلايا التي يتم حقنها ببساطة إلى موقع احتشاء نجت وبقيت في تلف الموقع 1 يوم بعد الولادة 2. وهناك احتمال ممكن لمعالجة هذه القضية من الاحتفاظ الخلية هو تطوير أنظمة هيدروجيل حيويا التي تغلف إما خلايا أو العلاجات التي يمكن تسليمها إلى الموقع المتضرر. هيدروجيل الاختيار في هذا البروتوكول هو بولي (جلايكول الإثيلين) dimethacrylate بسبب الاستخدام السابق في تغليف الخلايا العلاقات العامةocedures، ومع ذلك، أي هيدروجيل قادرة على التغليف ويمكن استخدام 8. تسليم التصحيح مباشرة إلى موقع الإصابة يضمن اتصال الخلية الى النسيج على مدار فترة طويلة من الزمن، مما يزيد من طول الوقت الذي يمكن لخلايا توفر عوامل مفيدة لعضلة القلب الأساسي.
A عنق الزجاجة لنهج التصحيح هو صعوبة الالتزام التصحيح إلى سطح القلب. والتغلب على العديد من المجموعات ذلك من خلال مجموعة متنوعة من التقنيات، والأكثر انتشارا كونه خياطة بسيطة لربط بناء على سطح القلب 9،10. وقد ثبت هذا النجاح في عدد من الحالات التي يتم فيها بناء من مادة أشد، ولكن فشل عندما حاول على نظام هيدروجيل، نظرا لتركيز كميات كبيرة من المياه والطبيعة الحساسة للبناء التصحيح. للتغلب على هذا، ونحن قد تستخدم لالفيبرين الغراء نظام لاصق الخارجي الذي يحاكي كيمياء تشكيل الجلطة. وقد استخدمت الليفين الغراء في العديد من العمليات الجراحية الطبية، المؤتمر الوطني العراقيluding الدموع الجافية، الناسور الشعب الهوائية، وزراعة القرنية، وتسليط الضوء على توافق مع الحياة للمنتج وتسرب الجرح 11-13. بالإضافة إلى ذلك، تم استخدام الفيبرين لمجموعة متنوعة من الأغراض القلب، بما في ذلك العلاج الجراحي للتمزق البطين الأيسر والشريان التاجي جراحات الشريان الالتفافية، ومع ذلك، واستخدامه بمثابة الغراء التصاق لرقعة القلب لا يستخدم عادة 14-17. A صياغة بسيطة من الثرومبين والفيبرينوجين النتائج في الغراء حيويا التي يمكن وضعها مباشرة على السطح الخارجي للرقعة القلب الخارجي، وتوفير نظام التصاق قابل للتطبيق لضمان التصحيح لتفاعل القلب.
مع هذا النهج إلى نموذج MI الفئران، وقد وضعنا نظاما يقلل من الأضرار التي لحقت المناطق غير عضلة القلب التي ترتبط مع تقنيات MI الفئران الأخرى. وتشمل هذه المناطق الضرر الذي يسببه القصبة الهوائية، وق…
The authors have nothing to disclose.
وقد تم تمويل هذا العمل من قبل الجيش الأمريكي غرانت (W81XWH-08-1-0701) وعلى زمالة من مستشفى مؤسسة كارل.
Harvard Model 687 Mouse Ventilator | Harvard Apparatus | 55-0001 | |
Inintech Biosciences LLC Dry Glass Bead Sterilizer | Fisher Scientific | NC9531961 | |
Leica MZ6 surgical microscope | Leica | ||
Cautery Kit | Gemini | GEM 5917 | |
Delicate Forceps – 0.4mm Tips Angled | Fine Science Tools | 11063-07 | |
Agricola Retractor – 3.5cm Spread | Fine Science Tools | 17005-04 | |
Spring Scissors – 2.5mm Blades Straight | Fine Science Tools | 15000-08 | |
Castroviejo Needle Holder – w/Lock Tungsten Carbide 14cm | Fine Science Tools | 12565-14 | |
Iris Scissors – Delicate Straight 10.5 cm | Fine Science Tools | 14060-10 | |
8-0 monofilament suture | Ethicon | 8730P | |
6-0 Silk suture | Ethicon | 639G | |
Thrombin | Sigma | T7009 | |
Fibrinogen | Sigma | F3879 | |
Vetbond Tissue Adhesive | 3M | 1469SB |