Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

Post-Myocardial Infarkt Hjertesvigt i Lukket bryst Koronar Okklusion / Reperfusion Model i Göttingen Minipigs og Landrace Svin

Published: April 17, 2021 doi: 10.3791/61901
Automatic Translation
*1,2, *1,2, 3,4, 1, 1, 1, 1, 1, 3,4, 3, 3, 5, 5, 5, 5, 6, 6, 7, 1,2
1Department of Pharmacology and Pharmacotherapy, Semmelweis University, 2Pharmahungary Group, 3Diagnostic, Radiation Oncology, Research and Teaching Center, Moritz Kaposi Somogy County Teaching Hospital, 4Faculty of Agricultural and Environmental Sciences, Kaposvar University, 5Heart and Vascular Center, Semmelweis University, 6Quark Pharmaceuticals, Inc, 7Heart Institute, Medical School, University of Pécs
* These authors contributed equally

Summary

Det overordnede mål med den aktuelle undersøgelse er at præsentere de teknikker til induktion af myokardie infarkt (MI) og post-myokardie infarkt hjertesvigt (post-MI HF) i lukket bryst, voksen Göttingen minipigs og karakterisering af post-MI HF model i Göttingen minipigs i forhold til Landrace svin.

Abstract

Udviklingen af hjertesvigt er den mest magtfulde prædiktor for langtidsdødelighed hos patienter, der overlever akut myokardieinfarkt (MI). Der er et uopfyldt klinisk behov for forebyggelse og behandling af post-myokardie infarkt hjertesvigt (post-MI HF). Klinisk relevante svinemodeller af post-MI HF er forudsætninger for endelige proof-of-concept-undersøgelser, før de indgår i kliniske forsøg med udvikling af lægemidler og medicinsk udstyr.

Her havde vi til formål at karakterisere en lukket brystporcin model af post-MI HF hos voksne Göttingen minipigs med langsigtet opfølgning, herunder seriel hjerte magnetisk resonans imaging (CMRI) og at sammenligne det med den almindeligt anvendte Landrace gris model.

MI blev induceret af intraluminal ballon okklusion af venstre forreste faldende kranspulsåren i 120 min i Göttingen minipigs og i 90 min i Landrace svin, efterfulgt af reperfusion. CMRI blev udført for at vurdere hjertemorfologi og funktion ved baseline i begge racer og efter 3 og 6 måneder i Göttingen minipigs og efter 2 måneder i henholdsvis Landrace grise.

Arstørrelserne var sammenlignelige i de to racer, men MI resulterede i et betydeligt fald i venstre ventrikulær udslyngningsfraktion (LVEF) kun i Göttingen minipigs, mens Landrace grise ikke viste en reduktion af LVEF. Højre ventrikulær (RV) udslyngning fraktion steget i begge racer på trods af ubetydelige RV ar størrelser. I modsætning til den betydelige stigning i venstre ventrikulær end-diastolisk (LVED) masse i Landrace svin på 2 måneder, Göttingen minipigs viste en lille stigning i LVED masse kun på 6 måneder.

Sammenfattende er dette den første karakteristik af post-MI HF i Göttingen minipigs i forhold til Landrace grise, der viser, at Göttingen minipig model afspejler post-MI HF parametre kan sammenlignes med den menneskelige patologi. Vi konkluderer, at Göttingen minipig-modellen er bedre end Landrace-svinemodellen for at studere udviklingen af post-MI HF.

Introduction

På trods af den faldende dødelighed af akut myokardie infarkt (MI), forekomsten af post-myokardie infarkt hjertesvigt (post-MI HF) har ikke ændret sig over tid1. Hjertesvigt (HF) er en af de mest kraftfulde dødsårsager hos MI-patienter2. Til dato er reperfusionsbehandling den eneste tilgængelige behandlingsmulighed for at begrænse myokardie infarkt størrelse og reducere risikoen for en efterfølgende HF3,4,5. HF og andre komplikationer kan opstå som følge af reperfusionsskader derfor er der stadig et uopfyldt behov for udvikling af kardiobeskyttende behandlinger ud over rettidig reperfusion6,7,8. Talrige hjertebeskyttende behandlinger effektiv selv i store dyremodeller er blevet beskrevet, men kun fjerntliggende iskæmisk konditionering (RIC) syntes at forbedre kliniske resultater af post-MI HF i et lille klinisk forsøg9. Dette opmuntrende resultat af RIC's effektivitet blev imidlertid sat spørgsmålstegn ved et enkeltblindt, randomiseret kontrolleret forsøg (CONDI-2/ERIC-PPCI), der blev udført på 33 centre i hele Europa hos STEMI-patienter, hvor RIC undlod at forbedre kliniske resultater10. Potentielle årsager til den mislykkede oversættelse af de prækliniske data kan være brugen af suboptimale dyremodeller efter MI HF med lav klinisk relevans11.

Kardiovaskulær (pato)morfologi og (pato)fysiologi af svinemodellerne ligner menneskelige forhold; Således er det meget udbredt og accepteret i translationel hjerte-kar-forskning12,13,14. Svineracer, der anvendes i kardiovaskulær forskning, tilhører de meget forskellige tamsvin (Sus scrofa domestica) arter, der omfatter svin, der varierer i størrelse, udseende og genetisk baggrund15,16. Selv om post-MI HF er blevet forsket i svin i vid udstrækning, blev der ikke offentliggjort nogen undersøgelse med det formål at karakterisere og sammenligne effekten af MI på resultatet af post-MI HF i Landrace svin og Göttingen minipigs. Den intensive vækstrate for Landrace-grise kan påvirke de hjertemorfofunktionelle resultater; Göttingen-minipigs med begrænsede vækstmønstre kan dog overvinde disse bekymringer og kan tjene som en realistisk model for langsigtet opfølgning i vurderingen af post-MI HF. Desuden anbefales det i en retningslinje om relevansen af stringens og reproducerbarhed i prækliniske undersøgelser af kardiobeskyttelse, at der anvendes magnetisk resonansbilleddannelse (CMRI) som en klinisk relevant model til måling af ventrikulær funktion hos svin12.

For at analysere den videnskabelige interesse for post-MI HF hos svin udførte vi litteratursøgning på PubMed ved hjælp af følgende søgestreng: "(svin ELLER svin ELLER svin ELLER sus-scrofa ELLER minipig OR mini-gris OR miniature-gris ELLER miniature-svin ELLER miniature-svin ) OG (infarkt* ELLER iskæmisk* ELLER ischaem* ELLER reperfus*) OG (hjerte ELLER cardi* ELLER myocard*) OG (LAD OR venstre-forreste* ELLER LCX ELLER venstre-circumflex ELLER RCA) OG (hjertesvigt OR lvef OR udslyngning-fraktion ELLER infarkt-størrelse ELLER infarkt-størrelse)" og fandt, at svin modeller af hjerteiskæmi / reperfusion ofte bruges til at studere MI og post -MI HF, men kun 17% (71 ud af 425 artikler) af undersøgelserne omfattede minipigs og 7% (30 ud af 425 artikler) brugte Göttingen minipigs. Kun ca. 1% (5 ud af 425) af undersøgelserne anvendte Göttingen minipigs og klinisk relevante protokoller med langsigtet opfølgning (1-9 måneders reperfusion) og CMRI til at analysere hjertefunktion. Det lille antal klinisk relevante undersøgelser fremhæver den translationelle kløft mellem grundforskning og kliniske forsøg. Derfor kræves en omfattende karakterisering af de lukkede bryst efter MI HF-modeller i Göttingen minipigs og Landrace grise med gentagen vurdering af venstre og højre ventrikelfunktion og anatomi ved hjælp af CMRI under langvarig opfølgning. Her sigtede vi mod at fokusere på den tekniske gennemførlighed og kliniske relevans af to post-MI HF-modeller til at beskrive standardiserede og reproducerbare eksperimentelle protokoller for post-MI HF-undersøgelser, der kan bruges til at vurdere kardiobeskyttende lægemiddel- og / eller medicinsk udstyrsbehandlinger.

Nærværende undersøgelse er den første i litteraturen, der karakteriserer en klinisk relevant model af post-MI HF ved hjælp af voksne Göttingen minipigs og til at sammenligne morfologiske og hjerte venstre og højre ventrikulær funktionelle parametre med de unge Landrace grise.

Protocol

13 sunde og seksuelt modne kvindelige Göttingen minipigs (mellem 12 og 14 måneder) og 10 sunde og seksuelt umodne kvindelige Landrace-svin (mellem 2 og 3 måneder) blev anbragt i svinestalde i overensstemmelse med størrelsesanbefalingerne i den seneste vejledning for pleje og brug af laboratoriedyr DHEW og EU's retningslinjer 63/2010. Dyr blev ikke steriliseret. Temperaturen i dyreværelserne blev kontrolleret, og dyrene blev holdt på en 12-timers lys / mørk cyklus og skadedyrsfri. Ad libitum fodring fører til åbenlys vægtforøgelse i både Göttingen minipigs og Landrace grise, derfor blev grise fra begge racer fodret med et begrænset kostregime. Göttingen minipigs blev sat på begrænset kost så tidligt som de ankom til dyrefaciliteten og for hele undersøgelsens varighed. Special Diet Services gris chow 180-220 g/måltid/dyr blev givet to gange dagligt i henhold til "Pas godt på Ellegaard Göttingen Minipigs" retningslinje (revisionsdato: 13. marts 2013) i de første 2 dage. Mellem dag 3 og 12 dyr blev fodret 50% Special Diet Services svin chow og 50% vedligeholdelse minipig kost. Fra dag 14 til slutningen af undersøgelsen blev dyrene fodret med en vedligeholdelsesminipig kost. Landrace grise modtog gravid so chow, 1,5% af kropsvægten givet to gange om dagen ifølge PIC Wean til Finish Manual 2008 og 2013. Alle dyrene fik udleveret mad individuelt, og fødeindtagelsen blev overvåget for at undgå konkurrence om chow. Dyr med fodringsvanskeligheder blev fodret individuelt hjulpet af plejepersonale. Alle dyr modtog ledningsvand ad libitum. Forsøgsprotokollen for post-MI HF i Göttingen minipigs og i Landrace-svin er vist i figur 1.

Figure 1
Figur 1. Eksperimentel protokol for post-myokardie infarkt-induceret hjertesvigt i Landrace svin og Göttingen minipigs. CMRI - hjerte magnetisk resonans imaging. Klik her for at se en større version af dette tal.

1. Cmri-basislinjer

  1. Træk mad tilbage fra dyr mindst 12 timer før anæstesistart, men sørg for adgang til vand for at forhindre dehydrering.
  2. Anæstesi
    1. Fremkalde anæstesi hos dyr med ketaminhydrochlorid (12 mg/kg), xylazin (1 mg/kg) og atropin (0,04 mg/kg) som intramuskulær injektion til nakkeregionen.
    2. Mål dyrenes kropsvægt og længde. Beregningen af kroppens overfladearealer (BSA) formler blev beskrevet af Itok et al. for Göttingen minipigs (BSA [m2] = (7,98 × BW [kg]2/3)/100)17 og af Swindle et al. for Landrace svin (BSA [m2] = (7,34 × BW [kg]0,656)/100)18.
    3. Intubere dyr, opretholde anæstesi med isoflurane (2% isoflurane, 2 L /min ilt). Endotrachealrørets størrelse afhænger af hvert dyrs individuelle anatomiske egenskaber og ligger mellem 6,0 og 7,5 mm.
    4. Øreåren kan vaccineres med 18 G nål og starte indgift af 5% glukose i Ringer opløsning (1 L/time).
  3. CMRI
    1. Dyr overføres til CMRI-anlægget, og der gives 0,4-0,5 mg/kg atracuriumbesylat i.v.. Atracurium besylat er et nondepolarizing, skeletmuskulaturafslappende middel, der bruges til at undgå respiratoriske artefakter under CMRI-målinger. Start positivtryksventilation (16/min frekvens, 350 mL volumen, 25-30 mmHg positivt tryk).
    2. Placer dyrene i liggende stilling. Placer fleksible spoler på brystet, og 32-kanals spoler placeres i CMRI-seng. Udfør mr-scanning uden kontrast med en 1,5T-scanner ved hjælp af en faseinddelt arrayspole og et vektorelektrokardiogramsystem (EKG) til vurdering af hjertefunktionen og morfologien (udslyngningsfraktion (EF), hjerteoutput (CO), kammer- og vægdimensioner). Anskaf CINE MR-billeder ved hjælp af en EKG-gated, steady-state fri præcession cine MRI-teknik i kort akse og lang akse visninger af hjertet ved hjælp af 1,2 ms ekko tid, 40 ms gentagelsestid, 50-graders flip vinkel, 300 mm synsfelt, 8 mm skive tykkelse, og mindst 256x256 billedmatrix.
    3. Kvantificer venstre og højre ventrikulær end-diastolisk (LVEDV og RVEDV) og end-systoliske volumener (LVESV og RVESV), slagtilfælde mængder (LVSV og RVSV), EF-s (LVEF og RVEF) og masser af manuel planimetry af end-diastolisk (LVED masse) og end-systolisk (RVED masse) kort akse cine billeder. Kvantificere venstre atrie volumen ved at spore på de to-og fire-kammer cine billeder. Ret venstre atrievolumener til BSA for at få venstre atrievolumen indekseret til kroppens overfladeareal (LAVi). Vurder tilstedeværelsen af lungeødem på localizer billederne.
    4. Til beregning af hjerteindeks (CI) skal du bruge BSA og hjerteoutput.
    5. Afslut anæstesi ved tilbagetrækning af isoflurane. Når spontan vejrtrækning vender tilbage, ekstubate dyret, fjern i.v. kanylen og returnere den til sit bur.

2. Præmedicinering, vaskulær adgang og koronararterie okklusion

  1. Præmedicinering
    1. En dag før kirurgisk procedure administreres 500 mg acetylsalicsyre og 300 mg clopidogrel mundtligt.
    2. Analgesi (meloxicam 0,4 mg/kg legemsvægt) og antibiotisk cocktail (benzylpenicillin-procain (24,8 mg/mL), benzylpenicillin-benzatine (83,6 mg/mL), dihidrostreptomycin-sulfat (156,3 mg/mL), 3 ml/50 kg legemsvægt) ved intramuskulære injektioner på dagen for koronararterie okklusion.
    3. Gentag de trin, der er beskrevet i afsnittene 1.2.1-1.2.4.
    4. Brug øre vene kanylen til væske udskiftning og narkotika administration. Der gives 1g magnesiumsulfat under hele proceduren via øreåren hvert 30. minut for at forhindre ventrikulær takykardi (VT) og ventrikulær fibrillation (VF).
  2. Vaskulær adgang
    1. Placer dyret på operationsbordet, fastgør lemmerne, og påfør kiler for at immobilisere dyret i liggende stilling.
    2. Desinficer det kirurgiske sted med povidone-jod. Det kirurgiske sted er omkring huden fold mellem gracilis og sartorius muskel.
    3. Fjern håret på det kirurgiske sted med en barbermaskine.
    4. Placer overfladen eKG elektroder i Einthovens trekant. Denne trekant er dannet af de to forreste lemmer og venstre bagben, og elektroderne er placeret på lemmer.
    5. Start positivtryksventilation (16/min frekvens, 350 mL volumen, 25-30 mmHg positivt tryk).
    6. Isoler det desinficerede kirurgiske område med en kirurgisk drapering.
    7. Gå hen til femoralregionen som beskrevet i detaljer af K.S. Ettrup et al.19. Kort sagt, lave en langsgående snit til huden mellem gracilis og sartorius muskler. Adskil det subkutane væv og fascia. Isoler lårpulsåren og læg to kirurgiske suturer under den for at kontrollere blødningen.
    8. Punktere og cannulate lårpulsåren med en 6F-ACT introducer ved hjælp af Seldinger teknik20,21.
    9. Fiks skeden på huden.
    10. Brug arterien til blodprøvetagning til yderligere biokemiske analyser.
    11. Administrere 5000 IE heparin via lårbenet kappen for at sikre tilstrækkelig antikoagulation og forhindre trombose under kirurgisk indgreb. Læs minister 2500 IE heparin hver 60 min under hele proceduren. Dyrene modtog ca. 370-440 IE/kg heparin under hele interventionen.
    12. Fastgør en tryksensor til lårbenet fartøj til at overvåge arterielt blodtryk under hele kirurgisk indgreb.
    13. Til kalibrering af tryk placeres trykregistreringssystemet på hvert dyrs hjerteniveau. Når luftboblerne er fjernet, udføres nultrykskalibreringen, når trevejsstophanen åbnes i retning af den frie luft.
  3. Koronararterie okklusion, reperfusion og intracoronary drug administration
    1. Bemærk, at denne intervention kun bør udføres af uddannet interventionel kardiolog. Gennem lårbenet kappe, indføre og fremme guidewire til aorta bue og indføre 5F vejlede kateter over guidewire. Først skal du fremme guidewire at nærme aorta rod atraumatically. Udfør dyb intubering af et tyndt, 5F ledende kateter for at undgå betydelig obstruktion af blodgennemstrømningen.
    2. Placer fluoroskopet i antero-posterior position.
    3. Sørg for, at der ikke er nogen thrombus eller luftboble i kateteret med et ønske på mindst 5 mL blod, kateterets volumen, med sprøjten forbundet til kateteret.
    4. Den ydre del af kateteret forbindes med en sprøjte fyldt med radiokontrastmiddel (iobitridol 1,1 mL/50 kg legemsvægt).
    5. Pas på, at sprøjten holdes forhøjet for at forhindre infusion af luftbobler i kranspulsåren.
    6. For at udføre baseline angiografi, intubere separat og fylde med kontrast agent selektivt ostia af højre kranspulsåren og venstre vigtigste koronararterie. Du kan finde flere tekniske oplysninger i kateteriseringsbøgerne20,21.
    7. Udfør BARI (Bypass Angioplasty Revascularization Investigation Myocardial Jeopardy Index) scoring efter baseline angiografi. En score til alle terminal arterier (terminal del af venstre forreste faldende, venstre circumflex, og højre koronararterie, samt ramus, diagonaler, stump marginaler, posterior faldende og posterolateral grene) er tildelt baseret på deres længde og kaliber i henhold til specifikke kriterier22,23. En værdi på 0 repræsenterer en næsten ubetydelig fartøjsstørrelse. I modsætning hertil definerer en værdi på 3 en stor arterie med en længde på to tredjedele afstanden mellem basen og hjerte spids. Tag ikke højre ventrikel marginaler og posterior faldende arterie septal grene i betragtning.
      1. Beregn den endelige BARI-score (% af venstre hjertekammer i fare) ved at dividere den samlede værdi fra den infarkt-relaterede arterie med de samlede værdier af alle arterier (Figur 2A-D), der leverer LV. Vælg okklusionsstedet til venstre forreste efterkommer (LAD) kranspulsåre for at opnå ca. 25-30% myokardie i fare som vurderet ved BARI scoring.
    8. Sæt den perkutane transluminale koronar angioplastik (PTCA) guidewire gennem det ledende kateter. Placer den distally til det planlagte sted for okklusionen under fluoroskopisk vejledning, og tjek angiografi for potentielle komplikationer (f.eks koronar dissektion, perforering).
    9. Ved visuel vurdering bestemmes den optimale ballonstørrelse baseret på kranspulsårens diameter.
    10. Placer ballonkateteret (ballondiameter 2,5 mm og ballonlængde 12 mm) over PTCA-styretråden, og fremryk det til den planlagte position.
    11. Fyld ballonen med kontrast agent og kontrollere placeringen af ballon kateteret ved angiografi.
    12. Pump ballonen op under ballonens nominelle tryk (7-9 atmosfærer) for at udvikle det bløde touch mellem ballonens sidevæg og fartøjets overflade. Soft-touch er defineret som interaktion mellem ballon sidevæg, der er nok til at okkluderer fartøjet uden at forårsage skade på karvæggen.
    13. Bekræft okklusionen (TIMI 0) med angiografi ved at visualisere stoppet af kontrastflowet. Hold guidewiren og ballonen på plads, og træk det ledende kateter tilbage fra kranspulsårens ostium for at undgå diffus hjertekemi.
    14. Tape instrumenter til den kirurgiske drapere for at undgå dislokation af intracoronary ballon.
    15. Registrer og dokumenter EKG-tegnet for okklusion efter ST-elevation.
    16. Under hele proceduren skal du omhyggeligt overvåge de vitale tegn, puls (HR), blodtryk, kernetemperatur ved hjælp af rektal sonde og pulsoximetry.
    17. Dæk dyret med en varmeanordning for at opretholde kernetemperaturen.
    18. 1 g magnesiumsulfat administreres som intravenøs bolus, hvis der opstår pulsløs VT eller VF, og der straks startes brystkompressioner med en frekvens på 100/min. Påfør 300J DC stød og lidocain 2-4 mg/kg som intravenøs bolus. Behandl asystole med 1 mg adrenalin som en intravenøs bolus.
    19. Kontroller ballontrykket hvert 30. minut under koronar okklusionen. Hvis der er et fald på mere end 0,5 bar i bobletryk, skal du indstille den tilbage til de oprindelige værdier.
    20. Udfør angiografi lige før afslutningen af koronar okklusion for at kontrollere den vedligeholdte ballon placering og fravær af flow distally til okklusion site.
    21. 2500 IE heparin og 1 g magnesiumsulfat administreres intracoronarily som en langsom bolus for at forhindre trombose og arytmier.
    22. Igangsætte reperfusion med ballon deflation efter 120 min hjerte iskæmi i Göttingen minipigs og efter 90 min i Landrace svin.
    23. Fjern den deflaterede ballon.
    24. Bekræft succesen med reperfusion med koronar angiografi for at demonstrere blodgennemstrømningen på den distale del af koronarkarret (TIMI 3).

3. Administration af intrakoronære lægemidler

  1. For at forhindre koronararterie embolisering, fylde den terapeutiske perfusion mikrokatheter med saltvand.
  2. Placer mikrocatheter over PTCA guidewire.
  3. Fremryk og bekræft mikrokatheterens position. Spidsen af mikrokatheteren skal placeres på okklusionsniveauet.
  4. Fjern PTCA-guidewiren.
  5. Tilslut mikrokatheteren med perfusionspumpen, og start intrakoronær indgift 5 minutter efter påbegyndelsen af reperfusionen.
  6. Efter lægemiddeladministration fjernes mikrokatheteren.
  7. Lav kontrol angiografi for at kontrollere TIMI 3-grade flow af kontrasten og for at udelukke, at intervention førte til luft emboli eller koronar dissektion.

4. Lukning af sår og postoperativ pleje

  1. Fjern arteriel kappe og binde femoral arterie proksimale til punktering site. Okklusion af lårpulsåren efter den angiografiske intervention har ingen indflydelse på funktionen af benene hos svin som vurderet ved daglige dyrlæge observationer.
  2. Luk såret ved hjælp af kontinuerlige suturer og påfør antiseptisk belægning.
  3. Afslut anæstesi ved tilbagetrækning af isoflurane.
  4. Nøje overvåge dyrene i genopretningsperioden og inspicere dem hver 12. time indtil postoperation dag 3, derefter hver 24. time indtil undersøgelsens afslutning. Der bør lægges særlig vægt på at spise og drikke adfærd, sløvhed, tegn på infektion, smertefuld tilstand, vægtændring, mobilitet og generel sundhedstilstand. Efter proceduren blev dyrene transporteret med en varevogn i små grupper i bure for at undgå unødvendig stress i tidlig postoperativ periode.

5. CMRI efter MI og dets evaluering

  1. Anæstesi
    1. Brug den bedøvelsesprotokol, der er beskrevet i punkt 1.2.1-1.2.4.
  2. CMRI
    1. Der gives en intravenøs bolus af kontraststof, 0,2 mmol/kg gadobutrol med en hastighed på 4 mL/sek, ved hjælp af en manuel injektor.
    2. Tag billeder med forsinket forbedring ved hjælp af en inversionsgendannelsesforberedt sekvens, der er forberedt til graduering og ekko. Anskaf billeder med kort akse og lang akse 10 til 15 minutter efter administrationen af kontrastagenten.
    3. Evaluering
      1. Udfør evaluering ved hjælp af MASS 7.6 analysesoftware på en blændet måde.
      2. Vurder end-diastolisk segmentvægtykkelse på kortaksede cinebilleder.
      3. Mål ar transmuralitet på kort akse forsinket ekstraudstyr billeder.
      4. Kvantificer myokardienekrose med manuel planimetry på de forsinkede kontrastforbedringsbilleder ved at afgrænse myokardiet med signalintensitet 5 SD'er over det gennemsnitlige signal, der opnås i fjernbetjeningen, ikke-infarkt myocardium.

6. Statistik

  1. Vis fortløbende data som en middelværdi ± standardfejl.
  2. Vurder forskellen ved hjælp af gentagne mål envejs ANOVA efterfulgt af Fishers LSD-test i Göttingen minipigs og parret t-test hos Landrace grise. BARI scores blev sammenlignet med uparret t-test og dødelighed med chi-square test mellem de to racer.
  3. Brug GraphPad Prism til dataevaluering. Forskellene blev hævdet at være statistisk signifikante, hvis p<0,05.

Representative Results

Dødelighed

Ud af 13 Göttingen minipigs udsat for myokardie infarkt, to dyr døde (15,4% dødelighed), en i iskæmisk periode på grund af irreversibel VT og en på grund af asystole i reperfusion. I Göttingen minipigs blev et dyr med succes genoplivet under hjerteiskæmi. Dødeligheden var 0% i Landrace svin, ti ud af ti dyr overlevede, to af dem krævede genoplivning på grund af VF i iskæmisk periode. Dødeligheden varierede ikke væsentligt mellem de to racer.

Myokardie ar størrelser var sammenlignelige mellem de to racer

For at måle omfanget af hjerte ar som følge af MI blev CMRI udført. Arstørrelser og BARI-scorer var sammenlignelige mellem de to racer målt ved den anden måneds opfølgning i Landrace-grise og ved den 3. og 6. måned i Göttingen minipigs (Figur 2E,F). Der blev ikke observeret forskelle, når arstørrelserne var relateret til BARI-scoren hos Landrace-svin efter 2 måneder (henholdsvis 0,55 ± 0,1) og i Göttingen-minipigs efter henholdsvis 3 måneder og 6 måneder (henholdsvis 0,75 ± 0,12 og 0,57 ± 0,08). Arrene blev lokaliseret i de forreste, anteroseptale, septale, aneroapiske og apikale segmenter af hjertet i begge racer. Sidevæggen blev kun ramt i Göttingen minipigs. Højre ventrikulær infarkt var ubetydelig, påvirket kun ét dyr ud af elleve overlevende Göttingen minipigs og en ud af ti Landrace svin (2,11 ± 2,11 vs 0,97 ± 0,97).

Stigningen i venstre ventrikelmasse var mere udtalt hos Landrace-grise under opfølgning

Hjertevækstraten blev målt af CMRI. LVED-massen i Göttingen minipigs steg kun moderat (8%) 6 måneder (figur 3A). I modsætning hertil steg LVED-massen i Landrace-grise med næsten 100% ved 2 måneder(figur 3B).

Venstre ventrikulær udslyngning fraktion faldt kun i Göttingen minipigs

LVEF, som den mest anvendte parameter for venstre ventrikulær systoliske funktion, blev målt ved CMRI. MI resulterede i et betydeligt fald i LVEF i minipigs efter 3 måneder og 6 måneder(figur 4A). I Landrace-svin ændrede LVEF sig ikke efter 2 måneder (figur 4B).

Post-infarkt LVESV og LVEDV steg betydeligt i begge racer (Tabel 1). LVESV steg med henholdsvis 69% og 80% i Göttingen minipigs efter henholdsvis 3 og 6 måneder og med 80% i Landrace grise efter 2 måneder. LVEDV viste en stigning på 28% efter 3 måneder og en stigning på 42% efter 6 måneder i Göttingen minipigs og en stigning på 82% i Landrace svin efter 2 måneder. LVSV af Landrace svin steg med 85% på 2 måneder og LVSV af Göttingen minipigs steg ikke væsentligt selv ved 6 måneder.

Venstre atrievolumen indekseret til kropsoverfladeareal steg kun i Göttingen minipigs, men begge racer udviklede lungeødem efter myokardieinfarkt

For yderligere at undersøge tegn på HF udførte vi måling af venstre atrievolumen indekseret til kroppens overfladeareal (LAVi). LAVi steg med 34% i Göttingen minipigs efter 6 måneder (Figur 5A) og ændrede sig ikke væsentligt hos Landrace-svin efter 2 måneder (Figur 5B). Repræsentative billeder viser sporingen af venstre atria (Figur 5C-D). Desuden blev tilstedeværelsen eller fraværet af lungeødem vurderet af CMRI på lokaliseringsbillederne (Figur 5E). Lungeødem blev observeret i begge racer som følge af hjertedekompensation. Ti ud af elleve Göttingen minipigs og ni ud af ti Landrace grise viste tydelige tegn på lungeødem.

Stigningen i kropsvægten var mere udtalt hos Landrace-svin under opfølgning

I Göttingen var stigningen i kropsvægten kun 8% efter 3 måneder og 30% efter 6 måneder (figur 6A), mens øget hjertevægt blev ledsaget af en næsten 100% stigning i kropsvægten hos Landrace-svin efter 2 måneder (figur 6B).

Tendenserne i hjertefunktionelle parametre varierer mellem Göttingen minipigs og Landrace grise

Koronararterie okklusion førte til et næsten betydeligt fald i det gennemsnitlige arterielt tryk (MAP) i Göttingen minipigs (57,9 ± 3,98 mmHg vs. 49,89 ± 1,24 mmHg) og faldt betydeligt hos Landrace-svin (65,4 ± 5,97 mmHg mod 45,47 ± 4,79* mmHg) i den tidlige reperfusionsfase sammenlignet med basisværdierne (præ-infarkt).

CI er en pålidelig indikator for hjerteydelse, som relaterer venstre ventrikel CO til BSA. I Göttingen-minipigs ændrede CI sig ikke på de målte tidspunkter (figur 7A), mens der hos Landrace-svin blev påvist en tendens til stigning i hjerteindekset (figur 7B).

HR af Göttingen minipigs steg betydeligt ved 3 (20%) og 6 måneder (22 %) efter FEJL sammenlignet med oprindelige værdier (tabel 2).

I modsætning hertil ændrede LANDRACE-svinenes HR sig ikke væsentligt i opfølgningsperioden. I Göttingen viste minipigs CO kun en betydelig stigning på 32% ved 6 måneders opfølgning, mens CO blev forhøjet med 76% hos Landrace-svin efter 2 måneder på grund af en betydelig stigning i LVSV (tabel 2). BSA steg betydeligt i begge racer på de målte tidspunkter (tabel 2). BSA steg med henholdsvis 4% og 19% i Göttingen minipigs efter henholdsvis 3 og 6 måneder og med 54% hos Landrace-svin efter 2 måneder.

Der blev observeret en stigning i højre ventrikulære morphofunctional parametre hos både Göttingen minipigs og Landrace grise

MI påvirkede ikke kun venstre ventrikulær funktion, men det resulterede også i en betydelig stigning i RVEF i begge racer (Figur 8) målt ved CMRI, på trods af den ubetydelige højre ventrikulær arstørrelse. RVED-massen steg kun hos landracesvin(tabel 3).

RVESV ændrede sig ikke under opfølgning i nogen af racerne. RVEDV steg kun betydeligt med 37% hos landracesvin(tabel 3). Mens RVSV i Göttingen minipigs steg betydeligt med 23% først efter 6 måneder, i Landrace svin en betydelig 80% stigning i RVSV blev observeret på 2 måneder.

Figure 2
Figur 2. Vurdering af myokardiet i fare baseret på BARI (Bypass Angioplasty Revascularization Investigation Myocardial Jeopardy Index) score (A-D). Den samlede værdi af den infarkt-relaterede arterie divideres med summen af de 3 samlede værdier for hver kranspulsåre, højre kranspulsåre (RCA), venstre circumflex koronararterie (LCX), og venstre forreste faldende kranspulsåren (LAD). Venstre ventrikulære arstørrelser i Göttingen minipigs og Landrace grise målt ved hjerte magnetisk resonansbilleddannelse (E). Ar størrelse er vist som et forhold mellem masse af infarkt til massen af venstre ventrikel i slutningen af diastole (LVED). BARI scorer i Göttingen minipigs og Landrace grise målt før koronar okklusion (F). Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 3
Figur 3. Venstre ventricular end-diastolisk (LVED) masse (g) af Göttingen minipigs (A) og Landrace svin (B) målt ved hjerte magnetisk resonans imaging. *p<0,05 vs. tilsvarende baseline (gentagne mål envejs ANOVA efterfulgt af Fishers LSD-test i Göttingen minipigs; parret t-test i Landrace grise). Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 4
Figur 4. Venstre ventrikulær (LV) udslyngningsfraktion (%) af Göttingen minipigs (A) og Landrace svin (B) målt ved hjerte magnetisk resonansbilleddannelse. *p<0,05 vs. tilsvarende baseline (gentagne mål envejs ANOVA efterfulgt af Fishers LSD-test i Göttingen minipigs; parret t-test i Landrace grise). Klik her for at se en større version af dette tal.

Målt parameter Göttingen minipigs Landrace grise
Oprindelige 3 måneder 6 måneder Oprindelige 2 måneder
LVESV [ml] 25.77 ± 1.73 43.65 ± 4.53* 46.28 ± 4.35* 54.59 ± 2.00 98.26 ± 8.60*
LVEDV [ml] 55.49 ± 3.14 71.08 ± 5.25* 78,81 ± 5,46* 93.99 ± 3.85 171.20 ± 11.50*
LVSV [ml] 29.71 ± 1.65 27.44 ± 1.97 32.52 ± 2.37 39.40 ± 3.05 72,94 ± 3,99*

Tabel 1. Venstre ventrikulært end-systolisk volumen (LVESV), venstre ventrikulært end-diastolisk volumen (LVEDV) og venstre ventrikulært slagvolumen (LVSV) på de målte tidspunkter hos Landrace grise og Göttingen minipigs. *p<0,05 vs. tilsvarende baseline (gentagne mål envejs ANOVA efterfulgt af Fishers LSD-test i Göttingen minipigs; parret t-test i Landrace grise).

Figure 5
Figur 5. Venstre atrievolumen indekseret til kropsoverfladeareal (LAVi) i mL/m2 i Göttingen minipigs (A) og Landrace grise (B) målt ved hjerte magnetisk resonansbilleddannelse. Repræsentative billeder af venstre atrievolumener, sporinger blev foretaget på de to- (C) og fire kammer (D) cine billeder. De hvide pile viser tilstedeværelsen af lungeødem på det repræsentative localizer-billede (E). *p<0,05 vs. tilsvarende baseline (parret t-test i Göttingen minipigs og Landrace svin). Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 6
Figur 6. Kropsvægt (kg) af Göttingen minipigs (A) og Landrace grise (B). *p<0,05 vs. tilsvarende baseline (gentagne mål envejs ANOVA efterfulgt af Fishers LSD-test i Göttingen minipigs; parret t-test i Landrace grise). Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 7
Figur 7. Venstre ventrikulære (LV) hjerteindeks (L/min/m2)af Göttingen minipigs (A) og Landrace svin (B). Klik her for at se en større version af dette tal.

Målt parameter Göttingen minipigs Landrace grise
Oprindelige 3 måneder 6 måneder Oprindelige 2 måneder
HR [1/min] 79.64 ± 4.03 95,55 ± 5,34* 97.00 ± 4.46* 93.44 ± 2.73 88.00 ± 2.52
CO [L/min] 2.37 ± 0.16 2.58 ± 0,20 3.12 ± 0,24* 3.65 ± 0,25 6.41 ± 0,39*
BSA [m2] 0,70 ± 0,01 0,73 ± 0,01* 0,83 ± 0,03* 0,70 ± 0,01 1.08 ± 0,03*

Tabel 2. Puls (HR), hjerteudgang (CO) og karrosseriareal (BSA) af Göttingen minipigs og Landrace grise. *p<0,05 vs. tilsvarende baseline (gentagne mål envejs ANOVA efterfulgt af Fishers LSD-test i Göttingen minipigs; parret t-test i Landrace grise).

Figure 8
Figur 8. Højre ventrikulær (RV) udslyngningsfraktioner (%) af Göttingen minipigs (A) og Landrace grise (B). *p<0,05 vs. tilsvarende baseline (gentagne mål envejs ANOVA efterfulgt af Fishers LSD-test i Göttingen minipigs; parret t-test i Landrace grise). Klik her for at se en større version af dette tal.

Målt parameter Göttingen minipigs Landrace grise
Oprindelige 3 måneder 6 måneder Oprindelige 2 måneder
RVED masse [g] 8.64 ± 0,68 8.98 ± 0,76 7.94 ± 0,77 16.49 ± 0,90 23.61 ± 1.40*
RVESV [ml] 18.27 ± 1.47 16.91 ± 1.80 14.57 ± 1.02 43.59 ± 3.68 42.65 ± 2.37
RVEDV [ml] 44.16 ± 2.61 42.14 ± 2.83 46.27 ± 3.45 83.03 ± 3.42 113,72 ± 5,12*
RVSV [ml] 25.82 ± 1.72 25.25 ± 1.67 31.71 ± 2.99* 39.44 ± 3.52 71.06 ± 3.38*

Tabel 3. Højre ventricular end-diastolisk (RVED) masse, højre ventrikulær ende-systolisk volumen (RVESV), højre ventrikulær ende-diastolisk volumen (RVEDV), og højre ventrikulær slagtilfælde volumen (RVSV) i Göttingen minipigs og Landrace svin. *p<0,05 vs. tilsvarende baseline (gentagne mål envejs ANOVA efterfulgt af Fishers LSD-test i Göttingen minipigs; parret t-test i Landrace grise).

Discussion

Her beskrev vi en detaljeret protokol, der fremhævede de kritiske trin i en teknik til induktion af akut MI og evaluering af post-MI HF i en lukket brystmodel af voksne Göttingen minipigs. Vi beskrev også metoden til intrakoronær lægemiddeladministration, BARI-scoring og rapporterede venstre og højre ventrikulære hjertemorfofunktionelle ændringer i en translationel post-MI HF-model. Dette er den første karakteristik af post-MI HF i Göttingen minipigs i forhold til Landrace grise, der viser, at Göttingen minipig model afspejler post-MI HF parametre kan sammenlignes med mennesker. Vi konkluderer, at Göttingen minipig-modellen er bedre end Landrace-grisen til at følge op på udviklingen af post-MI HF. Klinisk relevante svinemodeller af post-MI HF er forudsætninger for endelige proof-of-concept-undersøgelser, før de går ind i kliniske forsøg i de fleste af de kardiovaskulære lægemidler og medicinsk udstyr udviklingsprojekter6,7,12. Faktisk ligner svinemodeller mennesker i anatomi, fysiologi og biokemiske egenskaber, især inden for MI-forskning, da de udvikler trans-vægmaleri infarkter på grund af manglende sikkerhedsstillelse perfusion14. Derfor kan svinemodeller tjene som modeller til analyse af kardiobeskyttende terapier og deres mekanismer24,25,26,27,28,29.

Her har vi konstateret, at på trods af de lige ar størrelser, dødelighed, og BARI score i de to racer, venstre ventrikulær dysfunktion karakteriseret ved nedsat LVEF blev observeret kun i Göttingen minipigs. Her observerede vi en 15,4% akut dødelighed i Göttingen minipigs og ingen dødelighed i opfølgningsperioden, sidstnævnte kan sammenlignes med i kliniske undersøgelser. Faktisk fandt en metaanalyse på patientniveau af 10 randomiserede kliniske forsøg, at Kaplan-Meier anslog, at 1 års dødelighed af alle årsager var så lav som 2,2% efter myokardieinfarkt30. Arstørrelser rapporteret her kan sammenlignes med dem i kliniske forsøg. I kliniske forsøg udført af Lonborg et al. og Stone et al hos patienter, der overlevede ST-elevation myokardieinfarkt, var median arstørrelserne, målt i % af venstre ventrikulær myokardiemasse, henholdsvis 9,5% og 17,9%30,31. Desuden er arstørrelserne i denne undersøgelse i overensstemmelse med dem, der er rapporteret i tidligere publikationer i Göttingen minipigs (12-25%)32,33,34,35,36,37 og i Landrace svin (14-18%)38,39,40. Denne konstatering af baseline LVEF hos landracesvin er ifølge data indberettet af andre hos store svin13,41,42. Disse værdier hos store svin er mindre sammenlignet med sunde LVEF-referenceintervaller for mennesker (58-61 %)43 og basisværdier (før infarkt) i Göttingen minipigs (55-73%)33,44,45. Ikke desto mindre er det værd at bemærke, at kun post-infarkt data eller delta ændringer af LVEF er rapporteret i de fleste publikationer46,47,48,49,50. I overensstemmelse med disse resultater har tidligere undersøgelser af enten post-MI HF fremkaldt af 45 til 90 min LAD okklusion efterfulgt af reperfusion eller permanent LAD okklusion vist enten ingen reduktion eller beskeden reduktion af LVEF i Landrace eller Yorkshire svin efter 4-6 ugers opfølgning i forhold til baseline (pre-infarction) LVEF51,52,53. Schuleri et al. sammenlignede imidlertid morfofunktionelle parametre mellem Göttingen minipigs og Yorkshire svin og fandt, at begge racer viste et fald på LVEF 8 uger efter induktion af MI med 120 til 150 min LAD okklusion-reperfusion; der blev dog ikke indberettet baseline-LVEF-værdier for54. I andre forsøg med kvindelige Dalland Landrace grise post-MI negative remodeling blev induceret af 90 min LAD okklusion, men LVEF blev ikke rapporteret efter 4 ugers opfølgning55. I modsætning til vores resultater, i en undersøgelse foretaget af de Jong et al., LVEF markant faldt i Landrace svin udsat for åben bryst LAD okklusion og efterfulgt af en 12-ugers opfølgning56. Denne forskel kan tilskrives en betydeligt længere iskæmisk periode (150 min),hvilket resulterede i større infarkt størrelse (23,4 ± 2,1% af LV). Andre steder førte 120-min lukket bryst okklusion af venstre circumflex (LCX) koronararterie i tyske Landrace grise til en betydelig reduktion i LVEF efter otte ugers reperfusion, hvilket tyder på, at den forskellige placering af MI også kan påvirke den globale venstre ventrikelfunktion.57. Vores nuværende resultater er i overensstemmelse med andre, der viser en betydelig reduktion i LVEF i post-MI HF i Göttingen minipigs efter langsigtet opfølgning33,44,45.

Reduktionen af LVEF i Göttingen minipigs efter MI er i overensstemmelse med kliniske data, der viser hjertedysfunktion som følge af ventricular remodeling hos patienter efter AMI58. Afslutningsvis efterligner Göttingen minipigs bedre de menneskelige forhold, da før-infarkt LVEF, arstørrelse, post-infarkt LVEF og dødelighed alle kan sammenlignes med disse parametre, der findes hos mennesker.

Her observerede vi en 8% stigning i LVED masse efter seks måneder i Göttingen minipigs og en markant højere (97%) stigning i LVED masser i Landrace svin efter to måneder. Lignende data blev indberettet af Schuleri et al. hos Yorkshire-svin, hvor der blev observeret en stigning i hjertevægten på 40 % efter to måneder. I modsætning hertil blev der i andre forsøg med lukket bryst efter MI HF i Göttingen minipigs ikke observeret signifikante ændringer i venstre ventrikelmasse33,44. Derfor kan forskelle mellem de to racer med hensyn til LVEF tilskrives en intensiv hjertevækstrate hos Landrace-grise og dermed ændret hjerteombygning.

I kliniske miljøer, ud over LVEF, venstre ventrikel volumen giver værdifuld indsigt i langsigtede prognose og dødelighed i post-MI patienter59. LVESV er den primære determinant for både tidlig og sen dødelighed hos patienter efter AMI60,61. Her har vi vist, at ventrikulær volumen vurderet af CMRI steg betydeligt i begge racer. Remodellering efter MI medførte en mere udtalt stigning i LVESV end i LVEDV i Göttingen minipigs, mens både LVESV og LVEDV blev forøget med en tilsvarende hastighed hos Landrace-svin. Derfor blev venstre ventrikulær udslyngningsfraktion (LVEF) kun reduceret betydeligt med 3 og 6 måneder i Göttingen minipigs, men ikke hos Landrace-svin efter 2 måneder. Disse resultater skal fortolkes med forsigtighed hos Landrace-svin, hvor øget LVESV, LVEDV og LVSV (beregnet som forskellen mellem LVESV og LVEDV) er mere sandsynlige i forbindelse med en intensiv stigning i hjertemassen. Øget LVESV og LVEDV er i overensstemmelse med kliniske data fra patienter med post-MIHF 62,63,64. Desuden blev negativ venstre ventrikulær ombygning defineret som en stigning på 15% eller mere i LVEDV i kliniske undersøgelser65,66 og vi fandt her en 28% stigning efter 3 måneder og en 42% stigning efter 6 måneder i LVEDV i Göttingen minipigs viser en klinisk relevant negativ remodeling. Derudover har vi her vist, at LAVi kun steg i Göttingen minipigs, men ikke i Landrace grise. Stigning i venstre atrievolumen er en yderligere vigtig strukturel ændring i forbindelse med HF og er en uafhængig forudsigelse af død og HF-indlæggelse hos patienter, der overlever MI67.

Højre ventrikulær funktion studeres sjældent i post-MI HF-modeller. Her har vi konstateret, at højre ventrikel udslyngning fraktion steget i begge racer. Selv om RV var næsten ikke involveret i myokardie nekrose, RVEF steg betydeligt i begge racer angiver RV volumen overbelastning og dermed venstre ventrikel dysfunktion. På samme måde viste en klinisk undersøgelse, der omfattede 2008 patienter med kronisk systolisk HF, at 733 patienter (37 %) tilhørte normal højre ventrikulær funktionskategori med RVEF≥40%68.

Afslutningsvis har vi vist her, at den voksne Göttingen minipig model med langsigtet opfølgning efterligner funktionelle og morfologiske parametre af post-MI HF kan sammenlignes med mennesker. Vores nuværende data viser også, at Landrace grise ikke er egnede til evaluering af post-MI HF hovedsageligt på grund af konsekvenserne af den hurtige stigning i krops- og hjertevægt, der ikke tillader langsigtet opfølgning og forstyrrer post-MI HF patologi. Landrace grise kan være egnet til at vurdere konsekvenserne af akut myokardie infarkt. Den nuværende omfattende karakterisering af de lukkede brystinfarktmodeller i Landrace og Göttingen minipigs vil være nyttig til at vælge de optimale store dyremodeller til at studere post-MI HF og udvikle nye terapier mod denne patologi.

Begrænsninger

Det nuværende eksperiment blev kun udført hos kvindelige grise, derfor forbliver den potentielle virkning af de forskellige køn på post-MI HF ukendt i disse modeller69. Tegn på HF blev vurderet af CMRI ifølge anbefalinger fra en nylig retningslinje om relevansen af stringens og reproducerbarhed i prækliniske undersøgelser af kardiobeskyttelse12. Men brugen af mere målrettet angulation af CMRI billedbehandling fly og mere målrettet sekvens kan resultere i bedre vurdering af venstre atrievolumener, og lungeødem. Selv om vi ikke har målt biomarkører og histologiske tegn på post-MI HF i denne undersøgelse, er disse modeller velegnede til analyse af biomarkører siden tilgængeligheden af plasma- og vævsprøver. På grund af de 2 racers forskellige modtagelighed for iskæmi /reperfusionsskade blev der valgt forskellige varigheder af koronar okklusioner her, som dog kan begrænse sammenligningen af de 2 modeller, men ved denne tilgang opnåede vi lignende infarkt størrelse. Opfølgningstiden i de 2 racer var anderledes, da der i Landrace-grisene kun kan opnås 2 måneders opfølgningstid af tekniske årsager, dvs. hurtig stigning i kropsvægt, der viser en stor begrænsning af Landrace-modellen. En yderligere begrænsning er manglen på forskellige risikofaktorer og comorbiditeter, og derfor efterligner de nuværende store dyremodeller ikke fuldstændigt den kliniske situation med hensyn til tilstedeværelsen af flere risikofaktorer, herunder co-morbiditeter og deres medicin. Men i øjeblikket er der ingen etablerede store dyremodeller med flere comorbiditeter til rutinemæssig brug. Disse store dyremodeller kan ikke drives til dødelighedsanalyse på grund af dyreetiske årsager og de høje omkostninger ved disse undersøgelser.

Disclosures

PF er grundlægger og administrerende direktør for Pharmahungary Group, en gruppe af F&U-virksomheder

Acknowledgments

Denne undersøgelse blev finansieret af Quark Pharmaceuticals Inc, hvor S.A. og E.F. er medarbejdere. Denne undersøgelse blev også støttet af Ungarns nationale forsknings-, udviklings- og innovationskontor (NKFIA; NVKP-16-1-2016-0017 National Heart Program) og af Det Institutionelle Excellenceprogram for videregående uddannelse under Ministeriet for Menneskelig Kapacitet i Ungarn inden for rammerne af Semmelweis-universitetets tematiske program for terapeutisk udvikling. GB.B. blev støttet af EFOP-3.6.3-VEKOP-16-2017-00009 og Gedeon Richter Plc. Scholarship. Z.G. blev støttet af et János Bolyai Research Scholarships fra det ungarske videnskabsakademi og af ÚNKP-19-4 New National Excellence Program fra Ministeriet for Menneskelig Kapacitet.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Special Diet Services pig chow  SDS, Witham, England, Hungarian distributor: Akronom Kft.
maintenance minipig diet  no. 9023, Altromin
pregnant sow chow Bonafarm-Bábolna Takarmány Plc
ketamine hydrochloride Richter Pharma AG
xylazine Medicus Partner
atropine Egis
endotracheal tube  Portex
isoflurane Abbot
anesthetic machine Dräger Julian
18 G needle Anhul Kangda Medical Products Co. Ltd.
5% glucose in Ringer solution B Braun
atracurium besylate GSK
cardiac magnetic resonance machine Siemens Healthineers Medical GmbH
acetyl salicylic acid Bayer
clopidogrel Zentiva
meloxicam (meloxidyl) Ceva
antibiotic coctail (tardomyocel) comp III. Norbrook
ear vein cannula B Braun Melsungen AG
magnesium sulfate Wörwag Pharma GmbH
povidone-iodine Egis
ECG electrodes Leonhard Lang GmbH
6F-ACT introducer St Jude Medical
heparin TEVA
arterial pressure sensor and monitoring system GE Healthcare
guidewire  PT2MS Boston Scientific
5F guiding catheter Medtronic Launcher, 5F
fluoroscope, C-bow Siemens Medical GmbH
Iobitridol (Xenetix) Guerbet
balloon catheter Boston Scientific, EMERGE, 2.5mm x 12mm
heating device 3M
rectal probe Vatner Kft
pulse oxymeter Comen medical
epinephrine Richter Gedeon Rt.
lidocaine EGIS
microcatheter Caravel ASAHI
defibrillator GE Marquette Responder 1100
perfusion pump  TSE system
antiseptic coating Friedrich Huber aeronova GmbH&Co
gadobutrol Bayer
MASS 7.6 analysis software Medis Medical Imaging Software, Leiden

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Gerber, Y., et al. A contemporary appraisal of the heart failure epidemic in Olmsted County, Minnesota 2000 to 2010. JAMA Internal Medicine. 175 (6), 996-1004 (2015).
  2. Gerber, Y., et al. Mortality Associated With Heart Failure After Myocardial Infarction: A Contemporary Community Perspective. Circulation: Heart Failure. 9 (1), e002460 (2016).
  3. Paradies, V., Chan, M. H. H., Hausenloy, D. J. Primary Angioplasty: A Practical Guide. Watson, T. J., Ong, P. J. L., Tcheng, J. E. , Springer. 307-322 (2018).
  4. Ponikowski, P., et al. 2016 ESC Guidelines for the diagnosis and treatment of acute and chronic heart failure: The Task Force for the diagnosis and treatment of acute and chronic heart failure of the European Society of Cardiology (ESC)Developed with the special contribution of the Heart Failure Association (HFA) of the ESC. European Heart Journal. 37 (27), 2129-2200 (2016).
  5. Windecker, S., et al. ESC/EACTS Guidelines on myocardial revascularization: The Task Force on Myocardial Revascularization of the European Society of Cardiology (ESC) and the European Association for Cardio-Thoracic Surgery (EACTS)Developed with the special contribution of the European Association of Percutaneous Cardiovascular Interventions (EAPCI). European Heart Journal. 35 (37), 2541-2619 (2014).
  6. Hausenloy, D. J., et al. Novel targets and future strategies for acute cardioprotection: Position Paper of the European Society of Cardiology Working Group on Cellular Biology of the Heart. Cardiovascular Research. 113 (6), 564-585 (2017).
  7. Lecour, S., et al. ESC working group cellular biology of the heart: position paper: improving the preclinical assessment of novel cardioprotective therapies. Cardiovascular Research. 104 (3), 399-411 (2014).
  8. Ferdinandy, P., Hausenloy, D. J., Heusch, G., Baxter, G. F., Schulz, R. Interaction of risk factors, comorbidities, and comedications with ischemia/reperfusion injury and cardioprotection by preconditioning, postconditioning, and remote conditioning. Pharmacological Reviews. 66 (4), 1142-1174 (2014).
  9. Gaspar, A., et al. Randomized controlled trial of remote ischaemic conditioning in ST-elevation myocardial infarction as adjuvant to primary angioplasty (RIC-STEMI). Basic Research in Cardiology. 113 (3), 14 (2018).
  10. Hausenloy, D. J., et al. Effect of remote ischaemic conditioning on clinical outcomes in patients with acute myocardial infarction (CONDI-2/ERIC-PPCI): a single-blind randomised controlled trial. Lancet. 394 (10207), 1415-1424 (2019).
  11. Heusch, G. Cardioprotection research must leave its comfort zone. European Heart Journal. 39 (36), 3393-3395 (2018).
  12. Bøtker, H. E., et al. Practical guidelines for rigor and reproducibility in preclinical and clinical studies on cardioprotection. Basic Research in Cardiology. 113 (5), 39 (2018).
  13. McCall, F. C., et al. Myocardial infarction and intramyocardial injection models in swine. Nature Protocols. 7 (8), 1479-1496 (2012).
  14. Cesarovic, N., Lipiski, M., Falk, V., Emmert, M. Y. Animals in cardiovascular research. European Heart Journal. 41 (2), 200-203 (2020).
  15. Gutierrez, K., Dicks, N., Glanzner, W. G., Agellon, L. B., Bordignon, V. Efficacy of the porcine species in biomedical research. Frontiers in Genetics. 6, 293 (2015).
  16. Lelovas, P. P., Kostomitsopoulos, N. G., Xanthos, T. T. A comparative anatomic and physiologic overview of the porcine heart. Journal of the American Association for Laboratory Animal Science. 53 (5), 432-438 (2014).
  17. Itoh, T., et al. Body surface area measurement in laboratory miniature pigs using a computed tomography scanner. Journal of Toxicological Sciences. 41 (5), 637-644 (2016).
  18. Swindle, M. M., Makin, A., Herron, A. J., Clubb, F. J. Jr, Frazier, K. S. Swine as models in biomedical research and toxicology testing. Veterinary Pathology. 49 (2), 344-356 (2012).
  19. Ettrup, K. S., et al. Basic surgical techniques in the Gottingen minipig: intubation, bladder catheterization, femoral vessel catheterization, and transcardial perfusion. Journal of Visualized Experiments. (52), (2011).
  20. Pepine, C. J., Hill, J. A., Labert, C. R. Diagnostic and therapeutic cardiac catheterization. , Wilkins & Wilkins. (1998).
  21. Thompson, C. A. Textbook Of Cardiovascular Intervention. , Springer London LTD. (2016).
  22. Moral, S., et al. Quantification of myocardial area at risk: validation of coronary angiographic scores with cardiovascular magnetic resonance methods. Revista Española de Cardiología (English Edition). 65 (11), 1010-1017 (2012).
  23. Candell-Riera, J., et al. Culprit lesion and jeopardized myocardium: correlation between coronary angiography and single-photon emission computed tomography. Clinical Cardiology. 20 (4), 345-350 (1997).
  24. Baranyai, T., et al. In vivo MRI and ex vivo histological assessment of the cardioprotection induced by ischemic preconditioning, postconditioning and remote conditioning in a closed-chest porcine model of reperfused acute myocardial infarction: importance of microvasculature. Journal of Translational Medicine. 15 (1), 67 (2017).
  25. Giricz, Z., et al. Swiprosin-1/EFhD-2 Expression in Cardiac Remodeling and Post-Infarct Repair: Effect of Ischemic Conditioning. International Journal of Molecular Sciences. 21 (9), (2020).
  26. Gyöngyösi, M., et al. Inhibition of interleukin-1beta convertase is associated with decrease of neointimal hyperplasia after coronary artery stenting in pigs. Molecular and Cellular Biochemistry. 249 (1-2), 39-43 (2003).
  27. Gyöngyösi, M., et al. Platelet activation and high tissue factor level predict acute stent thrombosis in pig coronary arteries: prothrombogenic response of drug-eluting or bare stent implantation within the first 24 hours. Thrombosis and Haemostasis. 96 (2), 202-209 (2006).
  28. Lukovic, D., et al. Transcriptional Alterations by Ischaemic Postconditioning in a Pig Infarction Model: Impact on Microvascular Protection. International Journal of Molecular Sciences. 20 (2), (2019).
  29. Pavo, N., et al. On-line visualization of ischemic burden during repetitive ischemia/reperfusion. JACC Cardiovascular Imaging. 7 (9), 956-958 (2014).
  30. Stone, G. W., et al. Relationship Between Infarct Size and Outcomes Following Primary PCI: Patient-Level Analysis From 10 Randomized Trials. Journal of the American College of Cardiology. 67 (14), 1674-1683 (2016).
  31. Lønborg, J., et al. Final infarct size measured by cardiovascular magnetic resonance in patients with ST elevation myocardial infarction predicts long-term clinical outcome: an observational study. European Heart Journal: Cardiovascular Imaging. 14 (4), 387-395 (2013).
  32. Karantalis, V., et al. Synergistic Effects of Combined Cell Therapy for Chronic Ischemic Cardiomyopathy. Journal of the American College of Cardiology. 66 (18), 1990-1999 (2015).
  33. Natsumeda, M., et al. A Combination of Allogeneic Stem Cells Promotes Cardiac Regeneration. Journal of the American College of Cardiology. 70 (20), 2504-2515 (2017).
  34. Quevedo, H. C., et al. Allogeneic mesenchymal stem cells restore cardiac function in chronic ischemic cardiomyopathy via trilineage differentiating capacity. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 106 (33), 14022-14027 (2009).
  35. Schuleri, K. H., et al. CT for evaluation of myocardial cell therapy in heart failure: a comparison with CMR imaging. JACC: Cardiovascular Imaging. 4 (12), 1284-1293 (2011).
  36. Schuleri, K. H., et al. Cardiovascular magnetic resonance characterization of peri-infarct zone remodeling following myocardial infarction. Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance. 14 (1), 24 (2012).
  37. Schuleri, K. H., et al. Autologous mesenchymal stem cells produce reverse remodelling in chronic ischaemic cardiomyopathy. European Heart Journal. 30 (22), 2722-2732 (2009).
  38. Jansen of Lorkeers, S. J., et al. Xenotransplantation of Human Cardiomyocyte Progenitor Cells Does Not Improve Cardiac Function in a Porcine Model of Chronic Ischemic Heart Failure. Results from a Randomized, Blinded, Placebo Controlled Trial. PLoS One. 10 (12), e0143953 (2015).
  39. van Hout, G. P., et al. Admittance-based pressure-volume loops versus gold standard cardiac magnetic resonance imaging in a porcine model of myocardial infarction. Physiological Report. 2 (4), e00287 (2014).
  40. Thavapalachandran, S., et al. Platelet-derived growth factor-AB improves scar mechanics and vascularity after myocardial infarction. Science Translational Medicine. 12 (524), (2020).
  41. Pahlm, U. S., et al. Regional wall function before and after acute myocardial infarction; an experimental study in pigs. BMC Cardiovascular Disorders. 14, 118 (2014).
  42. Baranyai, T., et al. In vivo MRI and ex vivo histological assessment of the cardioprotection induced by ischemic preconditioning, postconditioning and remote conditioning in a closed-chest porcine model of reperfused acute myocardial infarction: importance of microvasculature. Journal of Translational Medicine. 15 (1), 67 (2017).
  43. Petersen, S. E., et al. Reference ranges for cardiac structure and function using cardiovascular magnetic resonance (CMR) in Caucasians from the UK Biobank population cohort. Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance. 19 (1), 18 (2017).
  44. Bellera, N., et al. Single intracoronary injection of encapsulated antagomir-92a promotes angiogenesis and prevents adverse infarct remodeling. Journal of the American Heart Association. 3 (5), e000946 (2014).
  45. Sharp, T. E. 3rd, et al. Cortical Bone Stem Cell Therapy Preserves Cardiac Structure and Function After Myocardial Infarction. Circulation Research. 121 (11), 1263-1278 (2017).
  46. Crisostomo, V., et al. Delayed administration of allogeneic cardiac stem cell therapy for acute myocardial infarction could ameliorate adverse remodeling: experimental study in swine. Journal of Translational Medicine. 13, 156 (2015).
  47. Uitterdijk, A., et al. VEGF165A microsphere therapy for myocardial infarction suppresses acute cytokine release and increases microvascular density but does not improve cardiac function. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 309 (3), H396-H406 (2015).
  48. Vilahur, G., et al. HMG-CoA reductase inhibition prior reperfusion improves reparative fibrosis post-myocardial infarction in a preclinical experimental model. International Journal of Cardiology. 175 (3), 528-538 (2014).
  49. Vilahur, G., et al. Reperfusion-triggered stress protein response in the myocardium is blocked by post-conditioning. Systems biology pathway analysis highlights the key role of the canonical aryl-hydrocarbon receptor pathway. European Heart Journal. 34 (27), 2082-2093 (2013).
  50. Zalewski, J., et al. Cyclosporine A reduces microvascular obstruction and preserves left ventricular function deterioration following myocardial ischemia and reperfusion. Basic Research in Cardiology. 110 (2), 18 (2015).
  51. Galvez-Monton, C., et al. Comparison of two preclinical myocardial infarct models: coronary coil deployment versus surgical ligation. Journal of Translational Medicine. 12, 137 (2014).
  52. Ghugre, N. R., Pop, M., Barry, J., Connelly, K. A., Wright, G. A. Quantitative magnetic resonance imaging can distinguish remodeling mechanisms after acute myocardial infarction based on the severity of ischemic insult. Magnetic Resonance in Medicine. 70 (4), 1095-1105 (2013).
  53. Sim, D. S., et al. Cardioprotective effect of fimasartan, a new angiotensin receptor blocker, in a porcine model of acute myocardial infarction. Journal of Korean Medical Science. 30 (1), 34-43 (2015).
  54. Schuleri, K. H., et al. The adult Gottingen minipig as a model for chronic heart failure after myocardial infarction: focus on cardiovascular imaging and regenerative therapies. Comparative Medicine. 58 (6), 568-579 (2008).
  55. Koudstaal, S., et al. Myocardial infarction and functional outcome assessment in pigs. Journal of Visualized Experiments. (86), (2014).
  56. de Jong, R., et al. Cardiac function in a long-term follow-up study of moderate and severe porcine model of chronic myocardial infarction. BioMed Research International. 2015, 209315 (2015).
  57. Raake, P. W. J., et al. Comprehensive cardiac phenotyping in large animals: comparison of pressure-volume analysis and cardiac magnetic resonance imaging in pig post-myocardial infarction systolic heart failure. International Journal of Cardiovascular Imaging. 35 (9), 1691-1699 (2019).
  58. Burns, R. J., et al. The relationships of left ventricular ejection fraction, end-systolic volume index and infarct size to six-month mortality after hospital discharge following myocardial infarction treated by thrombolysis. Journal of the American College of Cardiology. 39 (1), 30-36 (2002).
  59. Cohn, J. N., Ferrari, R., Sharpe, N. Cardiac remodeling--concepts and clinical implications: a consensus paper from an international forum on cardiac remodeling. Behalf of an International Forum on Cardiac Remodeling. Journal of the American College of Cardiology. 35 (3), 569-582 (2000).
  60. Migrino, R. Q., et al. End-systolic volume index at 90 to 180 minutes into reperfusion therapy for acute myocardial infarction is a strong predictor of early and late mortality. The Global Utilization of Streptokinase and t-PA for Occluded Coronary Arteries (GUSTO)-I Angiographic Investigators. Circulation. 96 (1), 116-121 (1997).
  61. White, H. D., et al. Left ventricular end-systolic volume as the major determinant of survival after recovery from myocardial infarction. Circulation. 76 (1), 44-51 (1987).
  62. Asgeirsson, D., et al. Longitudinal shortening remains the principal component of left ventricular pumping in patients with chronic myocardial infarction even when the absolute atrioventricular plane displacement is decreased. BMC Cardiovascular Disorders. 17 (1), 208 (2017).
  63. Pfeffer, M. A., Lamas, G. A., Vaughan, D. E., Parisi, A. F., Braunwald, E. Effect of captopril on progressive ventricular dilatation after anterior myocardial infarction. New England Journal of Medicine. 319 (2), 80-86 (1988).
  64. McKay, R. G., et al. Left ventricular remodeling after myocardial infarction: a corollary to infarct expansion. Circulation. 74 (4), 693-702 (1986).
  65. Cung, T. T., et al. Cyclosporine before PCI in Patients with Acute Myocardial Infarction. New England Journal of Medicine. 373 (11), 1021-1031 (2015).
  66. Savoye, C., et al. Left ventricular remodeling after anterior wall acute myocardial infarction in modern clinical practice (from the REmodelage VEntriculaire [REVE] study group). American Journal of Cardiology. 98 (9), 1144-1149 (2006).
  67. Meris, A., et al. Left atrial remodelling in patients with myocardial infarction complicated by heart failure, left ventricular dysfunction, or both: the VALIANT Echo study. European Heart Journal. 30 (1), 56-65 (2009).
  68. Meyer, P., et al. Effects of right ventricular ejection fraction on outcomes in chronic systolic heart failure. Circulation. 121 (2), 252-258 (2010).
  69. Perrino, C., et al. Improving Translational Research in Sex-specific Effects of Comorbidities and Risk Factors in Ischemic Heart Disease and Cardioprotection: Position Paper and Recommendations of the ESC Working Group on Cellular Biology of the Heart. Cardiovascular Research. , (2020).

Tags

Medicin infarkt størrelse ar størrelse reperfusion sus scrofa svin grise hog miniature højre ventrikel hjertebeskyttelse BARI score
Post-Myocardial Infarkt Hjertesvigt i Lukket bryst Koronar Okklusion / Reperfusion Model i Göttingen Minipigs og Landrace Svin
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Brenner, G. B., Giricz, Z.,… More

Brenner, G. B., Giricz, Z., Garamvölgyi, R., Makkos, A., Onódi, Z., Sayour, N. V., Gergely, T. G., Baranyai, T., Petneházy, Ö., Kőrösi, D., Szabó, G. P., Vago, H., Dohy, Z., Czimbalmos, C., Merkely, B., Boldin-Adamsky, S., Feinstein, E., Horváth, I. G., Ferdinandy, P. Post-Myocardial Infarction Heart Failure in Closed-chest Coronary Occlusion/Reperfusion Model in Göttingen Minipigs and Landrace Pigs. J. Vis. Exp. (170), e61901, doi:10.3791/61901 (2021).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter