Summary

Istituzione di un modello suina di infarto post-miocardico per il trattamento delle cellule staminali

Published: May 25, 2020
doi:

Summary

Abbiamo cercato di stabilire un modello suine di insufficienza cardiaca indotta dal blocco dell’arteria circumflex sinistra e dal rapido ritmo per testare l’effetto e la sicurezza della somministrazione intramiocardiale delle cellule staminali per terapie basate sulle cellule.

Abstract

Anche se sono stati raggiunti progressi nel trattamento dell’insufficienza cardiaca (HF) dopo l’infarto miocardico (MI), HF dopo MI rimane una delle principali cause di mortalità e morbilità in tutto il mondo. Le terapie a base cellulare per la riparazione cardiaca e il miglioramento della funzione ventricolare sinistra dopo l’MI hanno attirato notevole attenzione. Di conseguenza, la sicurezza e l’efficacia di questi trapianti di cellule devono essere testate in un modello animale preclinico di grandi dimensioni di HF prima dell’uso clinico. I maiali sono ampiamente utilizzati per la ricerca sulle malattie cardiovascolari a causa della loro somiglianza con gli esseri umani in termini di dimensioni cardiache e anatomia coronarica. Pertanto, abbiamo cercato di presentare un protocollo efficace per la creazione di un modello HF cronico porcina utilizzando l’occlusione a palloncino coronarico a torso chiuso dell’arteria circumflex sinistra (LCX), seguita da un rapido ritmo ventricolare indotto dall’impianto del pacemaker. Otto settimane dopo, le cellule staminali sono state somministrate mediante iniezione intramiocardia nell’area peri-infarta. Poi sono state valutate le dimensioni dell’infarto, la sopravvivenza cellulare e la funzione ventricolare sinistra (compresa l’ecocardiografia, i parametri emodinamici e l’elettrofisiologia). Questo studio aiuta a stabilire un modello stabile preclinico di grandi animali HF per il trattamento delle cellule staminali.

Introduction

Le malattie cardiovascolari, in particolare la malattia coronarica (CAD), rimangono la principale causa di morbilità e mortalità a Hong Kong e nel mondo1. A Hong Kong, un aumento del 26% dal 2012 al 2017 del numero di pazienti CAD trattati sotto l’Autorità Ospedaliera èstato proiettato 2. Tra tutti i CAD, l’infarto miocardico acuto (MI) è una delle principali cause di morte e complicazioni successive, come l’insufficienza cardiaca (HF). Questi contribuiscono a notevoli oneri medici, sociali e finanziari. Nei pazienti con MI, la terapia trombolitica o l’intervento coronarica percutaneo primario (PCI) è una terapia efficace per preservare la vita, ma queste terapie possono solo ridurre la perdita di cardiomiocito (CM) durante l’MI. I trattamenti disponibili non sono in grado di ricostituire la perdita permanente di CMs, che porta alla fibrosi cardiaca, al rimodellamento miocardico, all’aritmia cardiaca e infine all’insufficienza cardiaca. Il tasso di mortalità a 1 anno dopo l’MI è di circa il 7% con oltre il 20% di pazienti che sviluppano HF3. Nei pazienti con HF in fase finale, il trapianto di cuore è l’unica terapia efficace disponibile, ma è limitata dalla carenza di organi disponibili. Sono necessarie nuove terapie per invertire lo sviluppo di HF post-MI. Di conseguenza, la terapia cellulare è considerata un approccio interessante per riparare le C compromesse e migliorare la funzione ventricolare sinistra (LV) in HF dopo MI. I nostri studi precedenti hanno scoperto che il trapianto di cellule staminali è utile per il miglioramento della funzione cardiaca dopo il trapianto intramiocardiale diretto in piccoli modelli animali di MI4,5. Sono quindi necessari protocolli HF di grandi animali preclinici standardizzati per testare ulteriormente l’efficacia e la sicurezza del trapianto di cellule staminali prima dell’uso clinico.

Negli ultimi decenni è stato assistito all’uso diffuso di suini nella ricerca cardiovascolare per la terapia con cellule staminali. I maiali HF sono un modello promettente di ricerca traslazione a causa della loro somiglianza con gli esseri umani in termini di dimensioni cardiache, peso, ritmo, funzione e anatomia coronarica. Inoltre, i modelli HF di porcina possono imitare i pazienti post-MI HF in termini di metabolismo CM, proprietà elettrofisiologiche e cambiamenti neuroendocrini in condizioni ischemiche6. Il protocollo qui presentato utilizza un modello HF suini standardizzato, che impiega un’occlusione a palloncino coronarica a torso chiuso dell’arteria circonflessa sinistra (LCX) seguita da un ritmo rapido indotto dall’impianto del pacemaker. Lo studio ottimizza anche il percorso della somministrazione intramiocardiale delle cellule staminali per il trattamento dell’HF post-MI. Lo scopo è quello di produrre un modello animale porcina di infarto miocardico cronico che può essere utilizzato per sviluppare trattamenti che sono clinicamente rilevanti per i pazienti con CAD grave.

Protocol

Tutti gli esperimenti sugli animali sono stati eseguiti in conformità con la Guida per la cura e l’uso degli animali da laboratorio pubblicata dai National Institutes of Health e dai regolamenti dell’Università di Hong Kong, e il protocollo è stato approvato dal Comitato sull’uso degli animali vivi nell’insegnamento e nella ricerca (CULTAR) presso l’Università di Hong Kong. NOTA: per questo studio sono stati utilizzati suini da allevamento di sesso femminile del peso di 35-40 kg (9-12 mesi…

Representative Results

MortalitàIn questo studio sono stati utilizzati 24 suini. Tre di loro sono morti durante l’induzione mi a causa di VT sostenuta. Un animale è morto nell’intervento a cuore aperto per iniezione cellulare a causa di sanguinamento della ferita. Due animali sono morti a causa di una grave infezione. Due animali sono stati esclusi a causa di una leggera riduzione del MEF (riduzione LVEF > 40% del basale). Di conseguenza, 16 animali hanno completato l’intero protocollo di…

Discussion

I modelli animali standard sono di fondamentale importanza per comprendere la fisiofisiologia e i meccanismi delle malattie e testare nuove terapie. Il nostro protocollo stabilisce un modello porcino di HF indotto dal blocco dell’arteria circumflex sinistra e dal rapido ritmo. Otto settimane dopo l’induzione di MI, gli animali hanno sviluppato una compromissione significativa di LVEF, LVEDD, LVESD, .dP/dt ed ESPVR. Questo protocollo testa anche il metodo di somministrazione della terapia con cellule staminali per la rige…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Gli autori riconoscono Alfreda e Kung Tak Chung per il loro eccellente supporto tecnico durante gli esperimenti sugli animali.

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

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Cite This Article
Sun, S., Jiang, Y., Zhen, Z., Lai, W., Liao, S., Tse, H. Establishing a Swine Model of Post-myocardial Infarction Heart Failure for Stem Cell Treatment. J. Vis. Exp. (159), e60392, doi:10.3791/60392 (2020).

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