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Medicine

冠動脈血管形成術後の心血管予後における冠動脈前駆細胞と可溶性バイオマーカー

Published: January 28, 2020 doi: 10.3791/60504

Summary

冠状血管形成術後の心血管予後に影響を与える主要な有害心血管イベントの発症は、冠状動脈損傷および血管修復の程度に影響を受ける。新しい冠状動脈細胞および可溶性バイオマーカーの使用は、血管損傷および修復に反応し、MACEおよび予後の発達を予測するのに有用である。

Abstract

主要な有害心血管イベント(MACE)は、冠状虚血性損傷による冠動脈血管形成術を受けている患者の心血管予後に悪影響を及ぼす。冠状動脈損傷の程度と血管修復のメカニズムは、メイセの将来の発展に影響を与える要因である。プラークの特徴や冠状動脈の複雑さのような内因性血管の特徴は、MACEsの予後情報を実証しています。しかし、冠動脈内循環バイオマーカーの使用は、冠動脈損傷および修復を伴う動的メカニズムをより密接に反映しているため、MACEの早期同定および予後のための便利な方法として仮定されている。血管形成術中の冠状動脈循環バイオマーカーの測定は、単核前駆細胞(PPC)の亜集団数、炎症、細胞接着、修復を反映する可溶性分子の濃度など、血管形成術中のバイオマーカーの測定を可能にし、血管形成術中の細胞増殖性冠動脈形成術後6ヶ月のメイスの将来の発展と予後の評価。この方法は、その翻訳性と、患者のリスク階層化に適用される可能性のある心血管予後への影響に関する末梢血循環バイオマーカーよりも優れた性能によって強調される血管形成術を受けている冠動脈疾患を伴う。

Introduction

冠動脈形成術およびステント留置は、冠状動脈疾患(CAD)患者の救済処置を表す。しかし、心血管死、心筋梗塞、冠動脈再狭心症、狭心症または失補償心不全のエピソードを含む主要な有害心血管イベント(MACE)は、冠動脈介入の数ヶ月後に起こり、病院への予定外の訪問を促す。MACEは世界中で一般的であり、そのモルビ死亡率は高い1.

冠動脈虚血性損傷は、分化能および/または血管切換可能性によるMPCの動員、ならびに細胞間接着分子(IcaM)、マトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)、および活性酸素種の産生を伴う早期血管応答および修復メカニズムを誘導する。プラーク特性や冠状動脈の複雑さのような本質的な血管特徴は、MACEを予測するために使用されてきたが、冠状動脈内皮で起こる傷害および修復のメカニズムに関連するバイオマーカーは、冠状動脈血管形成術2、3、4、5に提出されたCAD患者における心血管イベントの早期同定および予後に非常に有用であり得ることを示唆している。

冠動脈採取は血管損傷および修復6をより密接に反映しているため、CAD損傷および修復の根底にあるメカニズムを理解することに継続的な関心が、冠状動脈循環バイオマーカーを研究する動機となっている。しかし、ヒト研究における冠状動脈バイオマーカーの特性評価は7,8,9に乏しい。そこで、本研究の目的は、冠状動脈循環型PPCおよび可溶性分子の量を決定し、血管損傷および修復の両方を反映し、これらのバイオマーカーが冠動脈血管形成術を受けたCAD患者のMACEsおよび臨床的予後と関連しているかどうかを示す方法を記述することであった。この方法は、血管損傷に最も近い位置をサンプリングすることによって得られる血管関連の循環型PPCおよび可溶性分子の使用に基づいている。また、下肢虚血、脳卒中、血管炎、静脈血栓症、および血管損傷および修復を伴うその他の傷害の臨床研究にも有用である。

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Protocol

このプロトコルは、人間研究倫理委員会の制度ガイドラインを満たしています。

1. 冠動脈造影、超音波、血液採取

  1. 冠動脈介入の前にベースライン臨床情報と人口統計学的情報を要求する。個人のデータを収集する:年齢、性別、現在の喫煙状況、体重指数(BMI)、高血圧、脂質異常症、糖尿病、薬、および現在の冠動脈造影の適応症。
  2. 放射状アプローチを用いて心臓カテーテル法を通して冠動脈造影を行う。この手順は、専門家の心臓専門医によるヘモダイナミクス室の透視法ガイドの下で行われるべきである。
    注:貴重な船舶を特定します。本研究では、貴重な血管は、1.5mmを超える断面を有する動脈および50%以上の内腔狭窄と定義された。
  3. 対象領域に血管内超音波カテーテルを進め、画像を記録します。適切なソフトウェアを使用して、最小のルミナル領域を特定して測定します。
  4. 冠状カテーテルを使用して、プラークに最も近い場所から10 mLの血液を採取します。
  5. 患者の退院後、定期的な診療評価をスケジュールして、研究エンドポイントをフォローアップします。電話での連絡ができない場合や、医師の診察が2ヶ月以上遅れた場合は、承認された人(以前に設計された人)に研究エンドポイントを確認するよう依頼してください。
    注:以下のMACEのいずれかを考慮してください:1)心血管死、2)新しい心筋梗塞、3)24時間以内の予定外の医療訪問を促す不安定狭心症、4)冠状動脈血管造影法によって示されるようにステント残骸症、5)補償なしのエピソード臨床的注意を必要とする心不全。

2. 循環型PPCの決定(図2)

  1. 採取から1時間以内に血液を処理する。採取した血液の6mLを15mLの円錐管に移し、1:1(v/v)1xリン酸緩衝生理食塩水(PBS)で希釈し、pH=7.4とした。
  2. 3つの試験管に2mLの密度勾配媒体を加えます。希釈された血液の3つの等量のアリコートを、密度勾配培地を含む各試験管に慎重に移す。
    注:濃度勾配培地と希釈血液の総体積は、試験管の最大容量の4分の3を超えてはならない。
  3. 遠心分離機 1,800 x g、4°Cで 30 分間、レイヤー間の界面でバンドを新しいチューブに移します。PBSと遠心分離機を1,800 x gで2 mL加え、6分間4°C。ペレットには、PPC が含まれます。
  4. ペレットを数回洗います。前の溶液を吸引し、フレッシュPBSで細胞ペレットを静かに再懸濁します。その後のスミッシュの場合、1,800 x g、4°Cで2分間の遠心分離機を処理 6x.
  5. 細胞ペレットをPBSの1 mLで再懸濁する。20 μLの細胞懸濁液を0.4%トリパンブルーで混合し、1:1(v/v)希釈した。血球計に滴をかけ、染色されていない細胞を光顕微鏡で数えます。
  6. PPC 判定に進みます。標識5 mLフローサイトメトリーチューブおよびアリコートアウト 1 x 106細胞 1チューブ当たり。対応するアイソタイプマッチコントロール抗体を準備する。遠心分離機 1,800 x g,4°Cで6分間、上清を捨てます。
  7. 1x PBS(pH= 7.4)、2 mMエチレンジアミンテトラセチン酸(EDTA)、および0.05%ウシ血清アルブミン(BSA)からなる抗体インキュベーション溶液の100μLで希釈した一次抗体を加える。10sのために再サスペンドし、光保護された4 °Cで20分間インキュベートします。このプロトコルは、PBS中の4%パラホルムアルデヒドにリンパ球を固定し、4°Cで最大24時間サンプルを貯蔵することによって、このステップで一時停止することができる。
    注:本プロトコルで使用された一次抗体の最終濃度は、CD45 1:50、CD34 1:20、KDR 1:50、CD184 1:20、CD133 1:50であった。
  8. 遠心分離機 1,800 x g,4°Cで2分間、上清を捨てます。1x PBS(pH = 7.4)の500μLで再サスペンド、2 mM EDTA。
  9. フローサイトメトリー分析を行います。アイソタイプマッチコントロール抗体を使用して、背景染色を設定します。次に、FSC/SSCプロットで広がるリンパ球を選択し、残存顆粒球、細胞破片、およびプロット中の左下に位置する他の粒子を排除しようとしている。このような分布は100%と考えられる。
  10. 一般的な免疫表現型CD45+およびCD34+を有する多数の細胞を含むゲートを使用する。二重陽性免疫フェノタイプの場合は、以前に識別されたゲートCD45 +、CD34+、KDR(VEGFR-2)+、CD133+、またはCD184+のいずれかを加えて使用する。MPC サブ集団を特定のセル サーフェス マーカーで識別します。ゲート付きイベントの割合として報告します。
  11. MPC の主要なサブ集団を識別します。本研究では、主な免疫フェノタイプはCD45+CD34+CD133 + CD133+CD45+CD34+CD184+CD45+CD133+CD184 + CD45 + CD34+ Cd184+CD45+CD34+KDR+CD45+ CD34+ CD14 +CD14+ CD14 +CD14+ CD44 + CD14 + CD14 + CD44 + CD44 + CD14 + CD14 + CD14 + CD14 + CD14 + CD14 + CD14 + CD14 + CD44 + CD44 + CD44 + CD44 + CD14 + CD14 + CD144 + CD144 + CD44 .
    注:使用した細胞表面マーカーはCD45(リンパ球)、CD34(内皮および/または血管細胞)、KDR(VEGFR-2、内皮細胞の膜マーカー)、CD133(内皮前駆細胞)、およびCD184(造血幹細胞および内皮細胞)であった。

3. 血漿溶性バイオマーカーの測定

  1. 酵素結合免疫吸着アッセイ(ELISA)を使用して、SICAM-1およびMMP-9の濃度を決定します(図3、上段)。
    1. 血液サンプルを3,000 x gで遠心分離し、室温を5分間、血漿を収集する。
    2. 規格、サンプルチューブ、制御管にラベルを付けます。ELISAキットに設けられた洗浄バッファーで2xを洗浄することにより、予め塗ったウェルをアッセイプレートに平衡化する。
    3. 標準、サンプル、およびコントロールを井戸に移します。37°Cで90分間密閉し、インキュベートします。
      注:井戸を完全に乾燥させないでください。
    4. 内容物を廃棄し、ビオチン検出抗体を追加する。37°Cで60分間密閉し、インキュベートします。
    5. 内容物を捨てて3倍洗います。プラークを密封し、ストレプタビジン作動溶液を用いて順次インキュベートし、続いてテトラメチルベンジジン基質を30分間37°Cで、光保護した。インキュベーションの間に3倍洗います。色が現れるときは、停止液を加え、マイクロプレートELISAリーダーで光学密度吸光度を読み取ります。
  2. 免疫磁気多重アッセイを用いて、腫瘍壊死因子α(TNFα)およびインターロイキン1β(IL-1β)の濃度を決定する(図3、下段)。
    1. 規格、サンプルチューブ、制御管にラベルを付けます。
    2. 30 s.ビーズの懸濁液を適切なサイズのチューブに移し、その後多重アッセイプレートのウェルに送ります。周期的な渦はビーズの沈殿を避ける。
    3. ハンドヘルド磁気プレートの洗濯機をしっかりと差し込み込む。ビーズが各ウェルの底に蓄積するまで2分間待ち、手持ち型の磁気プレート洗濯機とプレートアセンブリの両方をシンクまたは廃棄物容器の上に素早く反転させます。ウェル内のビーズを維持するために、手持ち型の磁気プレートを使用することを忘れないでください。
    4. 各ウェルに150μLの洗浄バッファーを加え、30秒待ってビーズが底に蓄積できるようにします。ステップ 3.2.3 のように内容を破棄します。次に、25 μL のユニバーサルアッセイ バッファー (キットに付属) を加え、その後に 25 μL の準備済みスタンダード、サンプル、およびコントロールを追加します。
    5. プレートを密封し、室温で最低60分間インキュベートし、光保護され、500rpmで一定の振とう。あるいは、4°Cで一晩インキュベートし、光保護し、可能であれば500rpmで一定の振とうを行う。
    6. 150 μLの洗浄バッファを加えて2倍洗浄し、30秒待ちます。2分待って、シンクまたは廃棄物容器の上に反転します。
    7. 25 μLの検出抗体混合物を連続してインキュベートし、続いて25 μLのストレプトアビジン-PE溶液を室温で30分間、密閉し、光保護し、500rpmで一定の振盪を行います。ステップ3.2.6で説明したように、インキュベーション間で2xを洗浄する。
    8. 測定値を取得します。120 μLの読み取りバッファを追加します。プレートを密封し、室温で5分間インキュベートし、光保護され、500rpmで一定の振とう。多重アッセイリーダーで読み取りを実行します。各分析物に従って読み取りパラメータを調整します。

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Representative Results

冠動脈、静脈静脈、及び末梢血を冠動脈造影を受けた52人の患者(図1)から採取し、高血圧および脂質異常症の有病率が高いことを示した。臨床フォローアップでは、11(21.1%)冠動脈造影術の6ヶ月後に発生したMACEs:死(n=1)、入院を必要とする狭心症(n=6)、心筋梗塞(n =2)、および/または心不全の証拠(n = 4)。

ほとんどのMPCのベースライン冠動脈濃度は、MPC亜集団CD34+CD133+ およびCD45+CD34 + CD184 + CD184+を発症した患者では有意に低かった (図 4), .同様に、メイスを発症した患者は、sICAM-1および低いMMP-9の冠動脈量のベースラインを増加させた(表1)。

冠状動脈型PPC(サブ集団CD45+CD34+CD133+およびCD45 + CD34+CD133 + CD184+)およびsICAM-1(中央値によって二分化)は、MACEフリー生存の予後能力を示した(図5)。

冠状動脈血の決定に関する情報が非常に少ないため、我々はさらに、異なる条件下での可溶性バイオマーカーの動態を特徴づけた。腫瘍壊死因子α(TNFα)の発現は、測定時間(前または血管形成後)および血管内超音波を用いた同冠動脈における異なる内腔領域の比較に基づく冠動脈サンプリングの位置に応じた変動を示した(図6)。

Figure 1
図1:冠動脈造影および採血画像は、放射線状のアプローチを用いた心臓カテーテル法を示し、ヘモダイナミクス室における透視ガイドの下で行われる。心臓病の専門家は、血管造影中に冠状血管を評価し、バルーン血管形成術の直前に心臓カテーテルを通してアテロームプラークおよび/または単調血液に最も近い場所から冠状動脈血液を収集する。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

Figure 2
図2:フローサイトメトリーによる血液サンプル調製およびPPC判定(A)血液遠心分離後の密度勾配(青矢印=リンパ球バンド)。(B) リンパ球相の採取(C) 1x PBSで打ち上ろされる。(D) 遠心分離。(E) 試験管の底部にペレット形成を行う。(F) ノイバウアー細胞懸濁液負荷。(G) 光顕微鏡を用いたリンパ球細胞数(H) フローサイトメトリーによる細胞亜集団の測定この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

Figure 3
図3:血中溶性メディエーターを決定する免疫測定法。上段:酵素結合免疫吸着アッセイ(ELISA)。画像は、サンプル調製、抗体インキュベーション、およびワッシュの後に読み取りを開始するために、地図サンプル(ノートブック)からの情報がソフトウェアにどのように転送されたかを示しています。また、標準的な井戸(プラークの左の列)またはテストサンプル(プラークの右側の列)のいずれかで、黄色の発色を示しています。下段:免疫磁気多重アッセイ。試料調製後、磁気ビーズ抗体インキュベーション、およびワーゼ、サンプル情報を適切な免疫磁気多重アッセイシステムリーダーソフトウェアに転送し、典型的な標準曲線を画面に示す。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

Figure 4
図4:冠状循環単核前駆細胞(PPC)図は、ベースライン %PPC サブ集団を示しています。(A)フローサイトメトリーからの代表的な読み取り値。(B) フローサイトメトリーを用いた%Mpcsサブ集団の定量化は、P< 0.05との、MACE(*)=有意差の提示に従ってプロットされる。この図はスアレス・クエンカら10から変更されました。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

Figure 5
図5:冠状循環細胞(PPC)、可溶性バイオマーカーおよび予後この図は、フローサイトメトリーによって決定される(A)%Mppc亜集団のベースライン冠動脈血量と、ELISAによって決定されたsICAM-1の血漿濃度を示し、いずれも6ヶ月間のフォローアップの間にMACEの提示に従ってプロットした。青い線は、%PPC の値が低い場合や sICAM-1 より高いなど、各バイオマーカーのリスク値を持つ個人の数を示します。sICAM-1 =可溶性細胞間接着分子1。この図はスアレス・クエンカ、他から変更されましたこの図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

Figure 6
図6:冠状循環可溶性バイオマーカーの変動性を決定する条件。この図は、腫瘍壊死因子α(TNFα)の冠内濃度の変化を示し、測定時間(A:血管形成前またはB:血管形成後)および冠状動脈サンプリングの位置(3.5mmの切断で2つの冠状動脈管腔径の比較、超音波で測定)。(*) = p < 0.05 のバイオマーカーのプレ-とポスト血管形成術の差、および冠状腔径の位置でのサンプリングの差は3.5 mm対 >3.5 mm。この図はスアレス・クエンカら11から修正されました。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

Table 1
表1:ベースライン血溶性バイオマーカー。(*)は、冠状動脈血と末梢循環との間のp<0.05の違いを示す。(**) は、MAC と MAC を含まない場合は、p < 0.05 を示します。一尾独立Tテスト。略称: sICAM-1 = 可溶性細胞間接着分子 1;IL-1β = インターロイキン 1 ベータ;MMP-9 = マトリックスメタロプロテイナーゼ 9.

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Discussion

冠状動脈の血中採取が困難な場合があります。冠状動脈は、ほとんどアクセスできない場合があります。この場合、静脈の静脈からのサンプリングは代替であり得る。冠動脈と静脈の静脈の静脈の循環バイオマーカーを比較する検証試験を行いましたが、有意な違いはありません。しかし、循環バイオマーカーの性能は冠状動脈サンプリングに対してのみ検証された。従って、静脈の静脈から得られるバイオマーカーの性能は、まだ探求されるべきである。

採血後の最初の3時間以内にPPCのサンプルを処理するのが最善です。したがって、心臓病チームと研究室の研究者との間に良好なコミュニケーションを確立する必要があります。MPCの分離中に、MPCペレットを洗浄する際の密度勾配調製中に血液サンプルを堆積する際には注意が必要です。最後に、便宜上、常に細胞を細胞細胞測定管に移し、一次抗体を添加し、細胞を4°Cで一晩固定して保存し、翌日にフローサイトメトリー読取りを行う。循環PPCのバイオマーカーの役割に関しては、前駆細胞12間で最も臨床的に有用な免疫不全型を標準化するための重要な努力がなされているが、研究の1つの制限は、循環する前駆細胞の特定の亜集団がCADまたは他の血管疾患内のすべての臨床シナリオについて完全に特徴付けられていないという事実である。したがって、各研究では、異なる循環前駆細胞亜集団を検討する必要があります。

可溶性マーカーの決定の間、ELISAおよび多重アッセイに関するいくつかの一般的な推奨事項には、マルチチャンネルピペットの使用、側壁に触れることなく各ウェルの底部に溶液を堆積させ、乾燥を避けることが含まれます。アッセイ中に井戸。特に多重アッセイのプレート内のサンプル分布を常にチェックして、一定の渦によって磁気ビーズが沈降するのを避けてください。また、底板を手持ちの磁気プレートに挿入して、ウェル内の磁気ビーズを維持し、それ以外の場合は、サンプルは、洗濯機の間に失われます。

冠状動脈循環MPCは、主に造血起源のMPC、ならびにsICAM-1およびMMP-9が、MACEの予測および予後のための優れたバイオマーカーであることがわかった。これは、炎症反応および/または血管損傷メディエーターがMPC動員およびリクルートのためのホーミング信号を刺激し、局所組織修復4を促進するという概念と一致する。そこで、これらのバイオマーカーのバリエーションは複数の設定で見つかった。血管形成術および/または冠動脈サンプリングの位置に関連する変化は、血管形成術中のアテロームプラークに対する影響、プラークの大きさ、および歯垢内で冠状流れ中に隔離された可溶性メディエーターの放出の効果によって説明することができる。増加したIL-1βは、プラークおよび臨床合併症13の発症に一貫して関与してきた。

私たちの知る限りでは、冠動脈血管形成術に提出されたCADを有する集団における予後バイオマーカーとしての冠状循環型PPCおよび可溶性メディエーターの役割を将来評価する最初の研究である。血管形成術に関連する変化の特性、冠動脈サンプリングの位置、および冠動脈と周辺サンプリングの比較。冠動脈造影を行うどの病院でも、この方法は簡単に確立できると考えます。しかし、1つの制限は、主に救急外来部門から放出された慢性安定狭心症の患者にこの方法論を適用したということです。

CADのMACE予測または予後に使用される現在の従来の方法は、中程度の予測能力を有する。CADおよび血管形成術後に起こる修復および再生を担う病態生理学的メカニズムに基づく新規バイオマーカーの発見に対する関心が高まっている。このようなバイオマーカーは、従来の方法3、4、5、14、15と比較して類似またはより良い予測性能を示している。したがって、今後の研究では、冠状動脈循環型PMCおよび可溶性メディエーターの役割が、MACEのリスクを予測する上で、さらに探求されると考えています。

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Disclosures

著者たちは開示するものは何もない。

Acknowledgments

著者らは、制度プログラムE015の支援に感謝する。フォンドセクターフォシス-コナシト、サルド-2014-1-233947。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
BSA Roche 10735086001 Bovine Serum Albumin (BSA) as a buffering agent, stabilizer, standard and for blending.
Calibration Beads Miltenyi Biotec / MACS #130-093-607 MACQuant calibration beads are supplied in aqueous solution containing 0.05% sodium azide. 3.5 ml for up to 100 tests
CD133/1 (AC133)-PE Milteny Biotec / MACS #130-080-801 Antibody conjugated to R-Phycoerythrin in PBS/EDTA buffer
CD184 (CXCR4)-PE-VIO770 Miltenyi Biotec / MACS #130-103-798 Monoclonal, Isotype recombinant human IgG1, conjugated
CD309 (VEGFR-2/KDR)-APC Miltenyi Biotec / MACS #130-093-601 Antibody conjugated to R-Phycoerythrin in PBS/EDTA buffer
CD34-FITC Miltenyi Biotec / MACS #130-081-001 The monoclonal antibody clone AC136 detecs a class III epitope of the CD34
CD45- VioBlue Miltenyi Biotec / MACS #130-092-880 Monoclonal CD45 Antibody, human conjugated
Conical Tubes Thermo SCIENTIFIC #339651 15ml conical centrifuge tubes
Cytometry Tubes FALCON Corning Brand #352052 5 mL Polystyrene Round-Bottom Tube. 12x75 style. Sterile.
EDTA BIO-RAD #161-0729 Heavy metals, (as Pb) <10ppm, Fe <0.01%, As <1ppm, Insolubles <0.005%
Improved Neubauer Without brand Without catalog number Hemocytometer for cell counting. (range 0.1000mm, 0.0025mm2)
K2 EDTA Blood Collection Tubes BD Vacutainer #367863 Lilac plastic vacutainer tube (K2E) 10.8mg, 6 mL.
Lymphoprep Stemcell Technologies 01-63-12-002-A Sterile and checked on the presence of endotoxins. Density: 1.077±0.001g/mL
Paraformaldehyde SIGMA-ALDRICH #SZBF0920V Fixation of biological samples, (powder, 95%)
Pipette Transfer 1,3mL CRM Globe PF1016, PF1015 The transfer pipette is a tool that facilitates liquid transfer with greater accuracy.
Test Tubes KIMBLE CHASE 45060 13100 Heat-resistant test tubes. SIZE/CAP 13 x 100 mm

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References

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医学、問題155、冠動脈循環MPC、可溶性バイオマーカー、sICAM-1、MMP-9、マロンジアルデヒド、SOD、心血管予後、マセ
冠動脈血管形成術後の心血管予後における冠動脈前駆細胞と可溶性バイオマーカー
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Suárez-Cuenca, J. A.,More

Suárez-Cuenca, J. A., Robledo-Nolasco, R., Alcántara-Meléndez, M. A., Díaz-Hernandez, L. J., Vera-Gómez, E., Hernández-Patricio, A., Sánchez-Díaz, K. S., Gutiérrez-Buendía, J. A., Contreras-Ramos, A., Ruíz-Hernández, A. S., Pérez-Cabeza de Vaca, R., Mondragón-Terán, P. Coronary Progenitor Cells and Soluble Biomarkers in Cardiovascular Prognosis after Coronary Angioplasty. J. Vis. Exp. (155), e60504, doi:10.3791/60504 (2020).

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