إنشاء نموذج الخنازير من فشل القلب احتشاء ما بعد عضلة القلب لعلاج الخلايا الجذعية
Summary
وسعينا إلى إنشاء نموذج خنازير من فشل القلب الناجم عن انسداد الشريان المحيط الأيسر والسرعة السريعة لاختبار تأثير وسلامة الإدارة داخل القلب للخلايا الجذعية للعلاجات القائمة على الخلايا.
Abstract
على الرغم من أن التقدم قد أحرز في علاج قصور القلب (HF) بعد احتشاء عضلة القلب (MI)، HF اتباع MI لا يزال واحدا من الأسباب الرئيسية للوفيات والاعتلال في جميع أنحاء العالم. وقد اجتذبت العلاجات القائمة على الخلية لإصلاح القلب وتحسين وظيفة البطين الأيسر بعد MI اهتماما كبيرا. وبناء على ذلك، ينبغي اختبار سلامة وفعالية عمليات زرع الخلايا هذه في نموذج حيواني كبير قبل السريرية من HF قبل الاستخدام السريري. تستخدم الخنازير على نطاق واسع لأبحاث أمراض القلب والأوعية الدموية بسبب تشابهها مع البشر من حيث حجم القلب وتشريح الشريان التاجي. ولذلك، سعينا لتقديم بروتوكول فعال لإنشاء نموذج HF مزمن porcine باستخدام انسداد البالون التاجي الصدري المغلق من الشريان المحيط الأيسر (LCX)، تليها سرعة البطين السريع الناجمة عن زرع منظم ضربات القلب. وبعد ثمانية أسابيع، أُعطيت الخلايا الجذعية عن طريق الحقن داخل القلب في منطقة ما حول العالم. ثم تم تقييم حجم الفاركت، وبقاء الخلية، ووظيفة البطين الأيسر (بما في ذلك تخطيط صدى القلب، والمعلمات الديناميكية الدموية، والفيزيولوجيا الكهربائية). تساعد هذه الدراسة على إنشاء نموذج HF حيواني كبير قبل الظهر لعلاج الخلايا الجذعية.
Introduction
أمراض القلب والأوعية الدموية, مرض الشريان التاجي (CAD) على وجه الخصوص, لا تزال السبب الرئيسي للمراضة والوفيات في هونغ كونغ والعالم1. في هونغ كونغ، كان من المتوقع أن يكون هناك زيادة بنسبة 26٪ من 2012 إلى 2017 من عدد المرضى الذين عولجوا تحت سلطة المستشفىبنسبة 2. من بين جميع الـ CADs، يُعد احتشاء عضلة القلب الحاد (MI) سببًا رئيسيًا للوفاة ومضاعفات لاحقة، مثل قصور القلب (HF). تساهم هذه الأعباء في أعباء طبية واجتماعية ومالية كبيرة. في المرضى الذين يعانون من MI، العلاج الجلطاتية أو التدخل التاجي الأولي عن طريق الجلد (PCI) هو علاج فعال في الحفاظ على الحياة، ولكن هذه العلاجات يمكن أن تقلل فقط من فقدان القلبية (CM) خلال MI. العلاجات المتاحة غير قادرة على تجديد فقدان دائم ل CMs، مما يؤدي إلى تليف القلب، وإعادة عرض عضلة القلب، وعدم انتظام ضربات القلب، وفشل القلب في نهاية المطاف. معدل الوفيات في 1- سنة بعد MI حوالي 7٪ مع أكثر من 20٪ المرضى النامية HF3. في مرحلة نهاية المرضى HF، زرع القلب هو العلاج الفعال الوحيد المتاح، ولكن محدودة من نقص الأعضاء المتاحة. العلاجات الجديدة ضرورية لعكس تطور ما بعد الترددات المتوسطة. ونتيجة لذلك، يعتبر العلاج القائم على الخلايا نهجاً جذاباً لإصلاح ضعاف CMs وتحسين وظيفة البطين الأيسر (LV) في التردد العالي بعد الـ MI. وجدت دراساتنا السابقة أن زرع الخلايا الجذعية مفيد لتحسين وظيفة القلب بعد زرع القلب مباشرة في نماذج الحيوانات الصغيرة من MI4،5. وبالتالي، هناك حاجة إلى بروتوكولات HF الحيوانية الكبيرة قبل السريرية الموحدة لمواصلة اختبار فعالية وسلامة زرع الخلايا الجذعية قبل الاستخدام السريري.
وقد شهدت العقود الأخيرة الاستخدام الواسع النطاق للخنازير في أبحاث القلب والأوعية الدموية للعلاج بالخلايا الجذعية. الخنازير HF هي نموذج واعد من البحوث الترجمية نظرا لتشابهها مع البشر من حيث حجم القلب، والوزن، والإيقاع، وظيفة، وتشريح الشريان التاجي. وعلاوة على ذلك، يمكن نماذج HF porcine تقليد المرضى ما بعد التردد MI من حيث التمثيل الغذائي CM، والخصائص الكهربائية، والتغيرات الهرمونية العصبية في ظل ظروف الإقفاري6. البروتوكول المعروض هنا يستخدم مثل هذا نموذج HF خنزير موحدة، واستخدام انسداد البالون التاجي الصدر المغلق من الشريان دائرة الدائرة اليسرى (LCX) تليها سرعة سريعة الناجمة عن زرع منظم ضربات القلب. كما تحسن الدراسة مسار الإدارة القلبية للخلايا الجذعية لعلاج ما بعد الترددات المتوسطة. والغرض من ذلك هو إنتاج نموذج حيواني من احتشاء عضلة القلب المزمن الذي يمكن استخدامه لتطوير العلاجات ذات الصلة سريريا للمرضى الذين يعانون من CAD شديدة.
Protocol
Representative Results
Discussion
نماذج حيوانية قياسية ذات أهمية قصوى لفهم علم الفيزيولوجيا المرضية وآليات الأمراض واختبار العلاجات الجديدة. بروتوكول لدينا يؤسس نموذج porcine من HF الناجمة عن انسداد الشريان دائرة اليسار وسرعة سريعة. بعد ثمانية أسابيع من تحريض MI، وضعت الحيوانات ضعف كبير من LVEF، LVEDD، LVESD، +dP / dt، وSPVR. هذا البروتوك?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
يعترف المؤلفان ألفريدا والكونغ تاك تشونغ لدعمهما التقني الممتاز خلال التجارب الحيوانية.
Materials
| Amiodarone | Mylan | – | – |
| Anaesthetic machines and respirator | Drager | Fabius plus XL | – |
| Angiocath | Becton Dickinson | 381147 | – |
| Anti-human nuclear antigen | abcam | ab19118 | – |
| Axio Plus image capturing system | Zeiss | Axioskop 2 PLUS | Axioskop 2 plus |
| AxioVision Rel. 4.5 software | Zeiss | – | – |
| Baytril | Bayer | – | enrofloxacin |
| Betadine | Mundipharma | – | – |
| CardioLab Electrophysiology Recording Systems | GE Healthcare | G220f | – |
| Culture media | MesenCult | 05420 | – |
| Cyclosporine | Novartis | – | – |
| Defibrillator | GE Healthcare | CardioServ | – |
| Dorminal | TEVA | – | – |
| Echocardiographic system | GE Vingmed | Vivid i | – |
| EchoPac software | GE Vingmed | – | – |
| Electrophysiological catheter | Cordis Corp | – | – |
| Embozene Microsphere | Boston Scientific | 17020-S1 | 700 μm |
| Endotracheal tube | Vet Care | VCPET70PCW | Size 7 |
| Ethanol | VWR chemicals | 20821.33 | – |
| Formalin | Sigma | HT501320 | 10% |
| IVC balloon Dilatation Catheter | Boston Scientific | 3917112041 | Mustang |
| JR4 guiding catheter | Cordis Corp | 67208200 | 6F |
| Lidocaine | Quala | – | – |
| Mersilk | Ethicon | W584 | 2-0 |
| Metoprolol succinate | Wockhardt | – | – |
| Microtome | Leica | RM2125RT | – |
| Mobile C arm fluoroscopy equipment | GE Healthcare | OEC 9900 Elite | – |
| Pacemaker | St Jude Medical | PM1272 | Assurity MRI pacemaker |
| Pacemaker generator | St Jude Medical | Merlln model 3330 | – |
| Pressure-volume catheter | CD Leycom | CA-71103-PL | 7F |
| Pressure–volume signal processor | CD Leycom | SIGMA-M | – |
| Programmable Stimulator | Medtronic Inc | 5328 | – |
| PTCA Dilatation balloon Catheter | Boston Scientific | H7493919120250 | MAVERICK over the wire |
| Ramipril | TEVA | – | – |
| Sheath introducer | Cordis Corp | 504608X | 8F, 9F, 12F |
| Steroid | Versus Arthritis | – | – |
| Temgesic | Nindivior | – | buprenorphine |
| Venous indwelling needle | TERUMO | SR+OX2225C | 22G |
| Vicryl | Ethicon | VCP320H | 2-0 |
| Xylazine | Alfasan International B.V. | – | – |
| Zoletil | Virbac New Zealand Limited | – | tiletamine+zolezepam |
References
- Mozaffarian, D., et al. Heart disease and stroke statistics-2015 update: a report from the American Heart Association. Circulation. 131, e29 (2015).
- Hospital Authority. . Hospital Authority Statistical Report 2013. , (2013).
- Cung, T. T., et al. Cyclosporine before PCI in Patients with Acute Myocardial Infarction. The New England Journal of Medicine. 373 (11), 1021-1031 (2015).
- Liao, S. Y., et al. Proarrhythmic risk of embryonic stem cell-derived cardiomyocyte transplantation in infarcted myocardium. Heart Rhythm. 7, 1852-1859 (2010).
- Liao, S. Y., et al. Overexpression of Kir2.1 channel in embryonic stem cell-derived cardiomyocytes attenuates posttransplantation proarrhythmic risk in myocardial infarction. Heart Rhythm. 10, 273-282 (2013).
- Liu, Y., et al. Thoracic spinal cord stimulation improves cardiac contractile function and myocardial oxygen consumption in a porcine model of ischemic heart failure. Journal of Cardiovascular Electrophysiology. 23, 534-540 (2012).
- Liao, S. Y., et al. Improvement of Myocardial Function Following Catheter-Based Renal Denervation in Heart Failure. JACC: Basic to Translational Science. 2 (3), 270-281 (2017).
- Liao, S. Y., et al. Remodelling of cardiac sympathetic re-innervation with thoracic spinal cord stimulation improves left ventricular function in a porcine model of heart failure. Europace. 17 (12), 1875-1883 (2015).
- Daehnert, I., Rotzsch, C., Wiener, M., Schneider, P. Rapid right ventricular pacing is an alternative to adenosine in catheter interventional procedures for congenital heart disease. Heart. 90 (9), 1047-1050 (2004).
- Hála, P., et al. Tachycardia-Induced Cardiomyopathy as a Chronic Heart Failure Model in Swine. Journal of Visualized Experiments. (132), e57030 (2018).
- Santoso, T., et al. Endomyocardial implantation of autologous bone marrow mononuclear cells in advanced ischemic heart failure: a randomized placebo-controlled trial (END-HF). Journal of Cardiovascular Translational Research. 7, 545-552 (2014).
- Traverse, J. H., et al. Cardiovascular Cell Therapy Research Network. Effect of intracoronary delivery of autologous bone marrow mononuclear cells 2 to 3 weeks following acute myocardial infarction on left ventricular function: the LateTIME randomized trial. Journal of the American Medical Association. 306, 2110-2119 (2011).
- Traverse, J. H., et al. Cardiovascular Cell Therapy Research Network (CCTRN). Effect of the use and timing of bone marrow mononuclear cell delivery on left ventricular function after acute myocardial infarction: the TIME randomized trial. Journal of the American Medical Association. 308, 2380-2389 (2012).
- de Jong, R., Houtgraaf, J. H., Samiei, S., Boersma, E., Duckers, H. J. Intracoronary stem cell infusion after myocardial infarction. A meta-analysis and update on clinical trials. Circulation: Cardiovascular Interventions. 7, 156-167 (2014).
- Nowbar, A. N., et al. DAMASCENE writing group. Discrepancies in autologous bone marrow stem cell trials and enhancement of ejection fraction (DAMASCENE): weighted regression and meta-analysis. British Medical Journal. 348, g2688 (2014).
- Kanelidis, A. J., Premer, C., Lopez, J., Balkan, W., Hare, J. M. Route of Delivery Modulates the Efficacy of Mesenchymal Stem Cell Therapy for Myocardial Infarction: A Meta-Analysis of Preclinical Studies and Clinical Trials. Circulation Research. 120 (7), 1139-1150 (2017).
- Hou, D., et al. Radiolabeled cell distribution after intramyocardial, intracoronary, and interstitial retrograde coronary venous delivery: implications for current clinical trials. Circulation. 112 (9 Suppl), I150-I156 (2005).
- Hu, X., et al. A Large-Scale Investigation of Hypoxia-Preconditioned Allogeneic Mesenchymal Stem Cells for Myocardial Repair in Nonhuman Primates: Paracrine Activity Without Remuscularization. Circulation Research. 118, 970-983 (2016).
- Chong, J. J., et al. Human embryonic-stem-cell-derived cardiomyocytes regenerate non-human primate hearts. Nature. 510, 273-277 (2014).
- Martens, A., et al. Substantial early loss of induced pluripotent stem cells following transplantation in myocardial infarction. Artificial Organs. 38, 978-984 (2014).
- Shiba, Y., et al. Allogeneic transplantation of iPS cell-derived cardiomyocytes regenerates primate hearts. Nature. 538, 388-391 (2016).
