Summary

Establecer un modelo porcino de infarto de infarto post-miocardio insuficiencia cardíaca para el tratamiento de células madre

Published: May 25, 2020
doi:

Summary

Buscamos establecer un modelo porcino de insuficiencia cardíaca inducida por la obstrucción de la arteria circunfleja izquierda y un ritmo rápido para probar el efecto y la seguridad de la administración intramiocardial de células madre para terapias basadas en células.

Abstract

Aunque se han logrado avances en el tratamiento de la insuficiencia cardíaca (HF) después del infarto de miocardio (MI), la IC después de la MI sigue siendo una de las principales causas de mortalidad y morbilidad en todo el mundo. Las terapias basadas en células para la reparación cardíaca y la mejora de la función ventricular izquierda después de la MI han atraído una atención considerable. En consecuencia, la seguridad y eficacia de estos trasplantes de células debe probarse en un modelo animal grande preclínico de IC antes del uso clínico. Los cerdos son ampliamente utilizados para la investigación de enfermedades cardiovasculares debido a su similitud con los seres humanos en términos de tamaño del corazón y anatomía coronaria. Por lo tanto, buscamos presentar un protocolo eficaz para el establecimiento de un modelo de IC crónica porcina utilizando la oclusión del balón coronario de pecho cerrado de la arteria circunfleja izquierda (LCX), seguido de un ritmo ventricular rápido inducido con la implantación del marcapasos. Ocho semanas más tarde, las células madre fueron administradas por inyección intramiocardio en el área de peri-infarto. A continuación, se evaluó el tamaño del infarto, la supervivencia celular y la función ventricular izquierda (incluyendo ecocardiografía, parámetros hemodinámicos y electrofisiología). Este estudio ayuda a establecer un modelo estable de HF animal grande preclínico para el tratamiento de células madre.

Introduction

Las enfermedades cardiovasculares, la enfermedad de las arterias coronarias (CAD) en particular, siguen siendo la principal causa de morbilidad y mortalidad en Hong Kong y en todo el mundo1. En Hong Kong, se proyectó un aumento del 26% entre 2012 y 2017 del número de pacientes con CAD tratados en el marco de la Autoridad Hospitalaria2. Entre todos los CAT, el infarto agudo de miocardio (MI) es una de las principales causas de muerte y complicaciones posteriores, como la insuficiencia cardíaca (HF). Estos contribuyen a cargas médicas, sociales y financieras significativas. En pacientes con MI, la terapia trombolítica o la intervención coronaria percutánea primaria (PCI) es una terapia eficaz para preservar la vida, pero estas terapias solo pueden reducir la pérdida de cardiomiocitos (CM) durante la E. Los tratamientos disponibles son incapaces de reponer la pérdida permanente de CM, lo que conduce a fibrosis cardíaca, remodelación miocárdica, arritmia cardíaca y, finalmente, insuficiencia cardíaca. La tasa de mortalidad a 1 año después de mima es de alrededor del 7% con más del 20% de los pacientes que desarrollan IC3. En pacientes con IC en etapa terminal, el trasplante de corazón es la única terapia efectiva disponible, pero está limitada por la escasez de órganos disponibles. Las terapias novedosas son necesarias para revertir el desarrollo de la IC post-MI. Como resultado, la terapia basada en células se considera un enfoque atractivo para reparar los CM deteriorados y mejorar la función ventricular izquierda (LV) en la IC después de la MI. Nuestros estudios previos encontraron que el trasplante de células madre es beneficioso para la mejora de la función cardíaca después del trasplante intramiocardio directo en modelos animales pequeños de MI4,,5. Por lo tanto, se necesitan protocolos estandarizados preclínicos de LCA para animales grandes para probar aún más la eficacia y seguridad del trasplante de células madre antes del uso clínico.

En las últimas décadas se ha visto el uso generalizado de cerdos en la investigación cardiovascular para la terapia con células madre. Los cerdos HF son un modelo prometedor de investigación traslacional debido a su similitud con los seres humanos en términos de tamaño cardíaco, peso, ritmo, función y anatomía de la arteria coronaria. Además, los modelos de IC porcino pueden imitar a los pacientes con IC post-MI en términos de metabolismo de CM, propiedades electrofisiológicas y cambios neuroendocrinos en condiciones isquémicas6. El protocolo presentado aquí utiliza un modelo de HF de cerdo estandarizado, empleando una oclusión de globo coronario de pecho cerrado de la arteria circunflex izquierda (LCX) seguida de un ritmo rápido inducido por la implantación del marcapasos. El estudio también optimiza la vía de administración intramiocardial de células madre para el tratamiento de la IC post-MI. El propósito es producir un modelo animal porcino de infarto crónico de miocardio que se puede utilizar para desarrollar tratamientos que sean clínicamente relevantes para pacientes con CAD grave.

Protocol

Todos los experimentos con animales se realizaron de acuerdo con la Guía para el Cuidado y Uso de Animales de Laboratorio publicada por los Institutos Nacionales de Salud de los Estados Unidos y los reglamentos de la Universidad de Hong Kong, y el protocolo fue aprobado por el Comité para el Uso de Animales Vivos en La Enseñanza y la Investigación (CULTAR) en la Universidad de Hong Kong. NOTA: Para este estudio se utilizaron cerdos de granja hembra de 35-40 kg (9-12 meses de edad). El diag…

Representative Results

MortalidadEn este estudio se utilizaron un total de 24 cerdos. Tres de ellos murieron durante la inducción de MI debido a la VT sostenida. Un animal murió en la cirugía a corazón abierto para la inyección celular debido al sangrado de la herida. Dos animales murieron a causa de una infección grave. Dos animales fueron excluidos debido a una ligera reducción de EF (reducción de la FEVI > 40% de la línea de base). Como resultado, 16 animales completaron todo el…

Discussion

Los modelos animales estándar son de suma importancia para entender la fisiopatología y los mecanismos de las enfermedades y probar nuevas terapias. Nuestro protocolo establece un modelo porcino de HF inducido por el bloqueo de la arteria circunfleja izquierda y el ritmo rápido. Ocho semanas después de la inducción de MI, los animales desarrollaron un deterioro significativo de la FEVI, LVEDD, LVESD, +dP/dt y ESPVR. Este protocolo también prueba el método de administración de la terapia con células madre para la…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Los autores reconocen a Alfreda y Kung Tak Chung por su excelente apoyo técnico durante los experimentos con animales.

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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