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-myokardinfarkt hjertesvikt i lukket bryst koronar okklusjon / reperfusjonsmodell i Göttingen minipigs og landrace griser

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 målet med den nåværende studien er å presentere teknikker for induksjon av hjerteinfarkt (MI) og post-myokardinfarkt hjertesvikt (post-MI HF) i lukket bryst, voksne Göttingen minipigs og karakterisering av post-MI HF-modellen i Göttingen minipigs sammenlignet med Landrace griser.

Abstract

Utviklingen av hjertesvikt er den kraftigste prediktoren for langtidsdødelighet hos pasienter som overlever akutt hjerteinfarkt (MI). Det er et udekket klinisk behov for forebygging og behandling av post-myokardinfarkt hjertesvikt (post-MI HF). Klinisk relevante grismodeller av post-MI HF er forutsetninger for endelige konseptgodkjenningsstudier før de inngår kliniske studier i utvikling av legemidler og medisinsk utstyr.

Her hadde vi som mål å karakterisere en lukket brystpocinmodell av post-MI HF hos voksne Göttingen-minipigs med langsiktig oppfølging, inkludert seriell hjertemagnetisk resonansavbildning (CMRI) og å sammenligne den med den ofte brukte Landrace grisemodellen.

MI ble indusert av intraluminal ballong okklusjon av venstre fremre synkende koronar arterie i 120 min i Göttingen minipigs og i 90 min i Landrace griser, etterfulgt av reperfusjon. CMRI ble utført for å vurdere hjertemorfologi og funksjon ved baseline i begge raser og ved henholdsvis 3 og 6 måneder i Göttingen minipigs og ved 2 måneder i Landrace griser.

Arrstørrelser var sammenlignbare i de to rasene, men MI resulterte i en betydelig reduksjon av venstre ventrikulær ejeksjonsfraksjon (LVEF) bare i Göttingen-minipigs, mens Landrace griser ikke viste en reduksjon av LVEF. Høyre ventrikulær (RV) ejeksjonsfraksjon økte i begge raser til tross for de ubetydelige RV-arrstørrelsene. I motsetning til den betydelige økningen av venstre ventrikulær endediastolisk (LVED) masse i Landrace griser på 2 måneder, viste Göttingen minipigs en liten økning i LVED-massen bare på 6 måneder.

Oppsummert er dette den første karakteriseringen av post-MI HF i Göttingen minipigs i forhold til Landrace griser, som viser at Göttingen minipig-modellen gjenspeiler post-MI HF-parametere som kan sammenlignes med den menneskelige patologien. Vi konkluderer med at Göttingen minipig-modellen er overlegen Landrace grisemodellen for å studere utviklingen av post-MI HF.

Introduction

Til tross for den synkende dødeligheten av akutt hjerteinfarkt (MI), har forekomsten av post-myokardinfarkt hjertesvikt (post-MI HF) ikke endret seg over tid1. Hjertesvikt (HF) er en av de kraftigste prediktorene for død hos MI-pasienter2. Til dags dato er reperfusjonsterapi det eneste tilgjengelige behandlingsalternativet for å begrense hjerteinfarktstørrelse og redusere risikoen for en påfølgende HF3,4,5. HF og andre komplikasjoner kan oppstå som følge av reperfusjonsskade; Derfor er det fortsatt et udekket behov for utvikling av kardiobeskyttende terapier utover rettidig reperfusjon6,7,8. Tallrike kardiobeskyttende terapier effektive selv i store dyremodeller har blitt beskrevet, men bare fjerntliggende iskemiske kondisjonering (RIC) syntes å forbedre kliniske resultater av post-MI HF i en liten klinisk studie9. Dette oppmuntrende resultatet på effekten av RIC ble imidlertid stilt spørsmål ved i en enkeltblind, randomisert kontrollert studie (CONDI-2/ERIC-PPCI) utført ved 33 sentre over hele Europa hos STEMI-pasienter, der RIC ikke klarte å forbedre kliniske resultater10. Potensielle årsaker til den mislykkede oversettelsen av de prekliniske dataene kan være bruk av suboptimale post-MI HF dyremodeller med lav klinisk relevans11.

Kardiovaskulær (pato)morfologi og (pato)fysiologi av grismodellene ligner menneskelige forhold; Dermed er det mye brukt og akseptert i translasjonell kardiovaskulær forskning12,13,14. Grisraser som brukes i kardiovaskulær forskning tilhører den svært varierte grisen (Sus scrofa domestica) som inkluderer svin som varierer i størrelse, utseende og genetisk bakgrunn15,16. Selv om post-MI HF har blitt forsket mye på griser, ble det ikke publisert noen studie med sikte på å karakterisere og sammenligne effekten av MI på utfallet av post-MI HF hos Landrace griser og Göttingen minipigs. Den intensive vekstraten til Landrace griser kan påvirke hjertemorfofunksjonelle utfall; Göttingen-minipigs med begrensede vekstmønstre kan imidlertid overvinne disse bekymringene og kan fungere som en gjennomførbar modell for langsiktig oppfølging i vurderingen av post-MI HF. Videre anbefaler en retningslinje om relevansen av strenghet og reproduserbarhet i prekliniske studier på kardiobeskyttelse bruk av hjertemagnetisk resonansavbildning (CMRI) som en klinisk relevant modell for måling av ventrikkelfunksjon hos griser12.

For å analysere den vitenskapelige interessen for post-MI HF hos griser utførte vi litteratursøk på PubMed ved hjelp av følgende søkestreng: "(gris ELLER svin ELLER svin ELLER sus-scrofa ELLER minipig ELLER mini-gris ELLER miniatyr-gris ELLER miniatyr OG (infarkt* ELLER iskemisk* ELLER ischaem* ELLER reperfus*) OG (hjerte ELLER kardium* ELLER myokard*) OG (GUTT ELLER venstre fremre* ELLER LCX ELLER venstre- circumflex OR RCA) OG (hjertesvikt ELLER lvef ELLER ejeksjonsfraksjon ELLER infarktstørrelse ELLER infarktstørrelse)" og fant at grismodeller av hjerte iskemi/reperfusjon ofte brukes til å studere MI og post-MI HF, men bare 17% (71 av 425 artikler) av studier involverte minipigs og 7% (30 av 425 artikler) brukte Göttingen minipigs. Bare om lag 1% (5 av 425) av studiene brukte Göttingen minipigs og klinisk relevante protokoller med langsiktig oppfølging (1-9 måneder med reperfusjon) og CMRI for å analysere hjertefunksjon. Det lille antallet klinisk relevante studier fremhever det translasjonelle gapet mellom grunnforskning og kliniske studier. Derfor er det nødvendig med en omfattende karakterisering av de lukkede post-MI HF-modellene i Göttingen-minipigs og Landrace griser med gjentatt vurdering av venstre og høyre ventrikkelfunksjon og anatomi ved bruk av CMRI under langsiktig oppfølging. Her hadde vi som mål å fokusere på den tekniske gjennomførbarheten og kliniske relevansen av to post-MI HF-modeller for å beskrive standardiserte og reproduserbare eksperimentelle protokoller for post-MI HF-studier som kan brukes til å vurdere kardiobeskyttende legemiddel- og / eller medisinsk utstyrsterapi.

Den nåværende studien er den første i litteraturen som karakteriserer en klinisk relevant modell av post-MI HF ved hjelp av voksne Göttingen minipigs og å sammenligne morfologiske og hjerte venstre og høyre ventrikulære funksjonelle parametere med ungdommen Landrace griser.

Protocol

13 friske og seksuelt modne kvinnelige Göttingen minipigs (alder mellom 12 og 14 måneder) og 10 sunne og seksuelt umodne kvinnelige Landrace griser (alder mellom 2 og 3 måneder) ble plassert i gris boder i samsvar med størrelsesanbefalinger fra den nyeste guiden for pleie og bruk av laboratoriedyr DHEW og EU-retningslinjer 63/2010. Dyr ble ikke kastrert. Temperaturen på dyrerommene ble kontrollert, og dyrene ble holdt i en 12-timers lys / mørk syklus og skadedyrfri. Ad libitum fôring fører til overt vektøkning i både Göttingen minipigs og Landrace griser, derfor ble griser fra begge raser matet med et begrenset diettregime. Göttingen minipigs ble satt på begrenset kosthold så tidlig som de kom til dyreavdelingen og for hele studievarigheten. Special Diet Services pig chow 180-220 g/måltid/dyr ble gitt to ganger daglig i henhold til "Ta godt vare på Ellegaard Göttingen Minipigs" retningslinje (revisjonsdato: 13 Mars, 2013) i de første 2 dagene. Mellom dag 3 og 12 dyr ble matet 50% Special Diet Services gris chow og 50% vedlikehold minipig diett. Fra dag 14 til slutten av studien ble dyr matet et vedlikeholdsminipig diett. Landrace griser fikk gravid så chow, 1,5% av kroppsvekten gitt to ganger om dagen i henhold til PIC Wean til Finish Manual 2008 og 2013. Alle dyrene fikk mat individuelt dispensert og matinntaket ble overvåket for å unngå konkurranse om chow. Dyr med fôringsvansker ble matet individuelt hjulpet av omsorgsfullt personell. Alle dyr mottok vann fra springen ad libitum. Den eksperimentelle protokollen for post-MI HF i Göttingen minipigs og i Landrace griser er vist i figur 1.

Figure 1
Figur 1. Eksperimentell protokoll for post-myokardinfarktindusert hjertesvikt hos Landrace griser og Göttingen minipigs. CMRI - hjertemagnetisk resonansavbildning. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

1. Baseline CMRI

  1. Trekk mat fra dyr minst 12 timer før anestesistart, men sikre tilgang til vann for å forhindre dehydrering.
  2. Anestesi
    1. Induser anestesi hos dyrene med ketaminhydroklorid (12 mg/kg), xylazin (1 mg/kg) og atropin (0,04 mg/kg) som en intramuskulær injeksjon i nakkeområdet.
    2. Mål kroppsvekten og lengden på dyr. Beregningen av kroppsoverflateområdene (BSA) formler ble beskrevet av Itok et al. for Göttingen minipigs (BSA [m2] = (7,98 × BW [kg]2/3)/100)17 og ved Swindle et al. for Landrace griser (BSA [m2] = (7,34 × BW [kg]0,656)/100)18.
    3. Intuber dyr, opprettholde anestesi med isofluran (2% isofluran, 2 L / min oksygen). Størrelsen på endotrakealrøret avhenger av de individuelle anatomiske egenskapene til hvert dyr og varierer mellom 6,0- til 7,5 mm.
    4. Kanyler ørevenen med 18 G nål og start administrering av 5% glukose i Ringer-oppløsning (1 L / time).
  3. CMRI
    1. Overfør dyr til CMRI-anlegget og administrer 0,4-0,5 mg/kg atracurium besylate i.v.. Atracurium besylate er et ikke-polariserende skjelettmuskulaturavslappende middel som brukes til å unngå respiratoriske gjenstander under CMRI-målinger. Start positiv trykkventilasjon (16/min frekvens, 350 ml volum, 25-30 mmHg positivt trykk).
    2. Plasser dyrene i liggende stilling. Plasser fleksible spoler på brystet og 32-kanals spoler er plassert i CMRI-sengen. Utfør ikke-kontrast hjerte MR med en 1,5T skanner, ved hjelp av en faset array spole og en vektor elektrokardiogram (EKG) system for å vurdere hjertefunksjon og morfologi (ejeksjon fraksjon (EF), hjerteutgang (CO), kammer og vegg dimensjoner). Skaff deg CINE MR-bilder ved hjelp av en retrospektivt EKG-inngjerdet, steady-state fri precession cine MR-teknikk i kortakse- og langaksevisninger av hjertet ved hjelp av 1,2 ms ekkotid, 40 ms repetisjonstid, 50-graders flip-vinkel, 300 mm synsfelt, 8 mm stykke tykkelse og minst 256x256 bildematrise.
    3. Kvantifisere venstre og høyre ventrikulær endediastolisk (LVEDV og RVEDV) og endesystoliske volumer (LVESV og RVESV), slagvolumer (LVSV og RVSV), EF-s (LVEF og RVEF) og masser ved manuell planimetri av end-diastolic (LVED masse) og end-systollic (RVED masse) kortakse cine bilder. Kvantifiser venstre atrievolum ved å spore på to- og firekammers cine-bildene. Korriger de venstre atrievolumene til BSA for å få venstre atrievolum indeksert til kroppsoverflate (LAVi). Vurder tilstedeværelsen av lungeødem på lokaliseringsbildene.
    4. For beregning av hjerteindeks (CI) bruk BSA og hjerteutgang.
    5. Avslutt anestesi ved tilbaketrekking av isofluran. Når spontan pust kommer tilbake, extubate dyret, fjern i.v. kanylen og returner den til buret.

2. Premedikasjon, vaskulær tilgang og koronararterie okklusjon

  1. Premedikasjon
    1. En dag før kirurgisk prosedyre administrere 500 mg acetyl salisylsyre og 300 mg klopidogrel oralt.
    2. Påfør analgesi (meloksikam 0,4 mg/kg kroppsvekt) og antibiotikacocktail (benzylpenicillin-procain (24,8 mg/ml), benzylpenicillin-benzatin (83,6 mg/ml), dihidrostreptomycin-sulfat (156,3 mg/ml), 3 ml/50 kg kroppsvekt) ved intramuskulære injeksjoner på dagen for koronararterie okklusjon.
    3. Gjenta trinnene som er beskrevet i 1.2.1-1.2.4-delene.
    4. Bruk ørevenekanylen til væskeerstatning og legemiddeladministrasjon. Administrer 1g magnesiumsulfat gjennom hele prosedyren via ørevenen hver 30.
  2. Vaskulær tilgang
    1. Plasser dyret på operasjonsbordet, fest lemmer og bruk kiler for å immobilisere dyret i liggende stilling.
    2. Desinfiser operasjonsstedet med povidon-jod. Det kirurgiske stedet er rundt hudfolden mellom gracilis og sartoriusmuskelen.
    3. Fjern håret på operasjonsstedet med barberhøvel.
    4. Plasser overflateEG-elektroder i Einthovens trekant. Denne trekanten er dannet av de to fremre lemmer og venstre bakre lem og elektrodene er plassert på lemmer.
    5. Start positiv trykkventilasjon (16/min frekvens, 350 ml volum, 25-30 mmHg positivt trykk).
    6. Isoler det desinfiserte kirurgiske området med en kirurgisk gardin.
    7. Tilnærm deg femoralområdet som beskrevet i detalj av K. S. Ettrup et al.19. Kort sagt, gjør et langsgående snitt til huden mellom gracilis og sartoriusmuskulaturen. Skill det subkutane vevet og fascia. Isoler lårarterien og legg to kirurgiske suturer under den for å kontrollere blødning.
    8. Punktering og kanyler lårarterien med en 6F-ACT innføringsmaskin ved hjelp av Seldinger-teknikken20,21.
    9. Fest hylsen til huden.
    10. Bruk arterien til blodprøvetaking for ytterligere biokjemiske analyser.
    11. Administrer 5000 IE heparin via lårhylsen for å sikre tilstrekkelig antikoagulasjon og forhindre trombose under kirurgisk inngrep. Les 2500 IE heparin hver 60 min gjennom hele prosedyren. Dyrene fikk ca. 370-440 IE/kg heparin under hele inngrepet.
    12. Fest en trykksensor til lårkaret for å overvåke arterielt blodtrykk gjennom kirurgisk inngrep.
    13. For kalibrering av trykk plasser trykkopptakssystemet på hjertet av hvert dyr. Etter at luftboblene er fjernet, utføres nulltrykkskalibreringen når den treveis stoppekranen åpnes i frilufts retning.
  3. Koronararterie okklusjon, reperfusjon og intrakoronær legemiddeladministrasjon
    1. Vær oppmerksom på at denne intervensjonen bare skal utføres av opplært intervensjonskardiolog. Gjennom lårhylsen kan du introdusere og føre ledetråden til aortabuen og introdusere 5F-ledekateteret over ledetråden. Først fremmer du ledetråden for å nærme seg aortarot atraummatisk. Utfør dyp intubasjon med et tynt, 5F ledekateter for å unngå betydelig hindring av blodstrømmen.
    2. Plasser fluoroskopet i antero-posterior posisjon.
    3. Pass på at det ikke er trombe eller luftboble i kateteret med en ambisjon på minst 5 ml blod, volumet av kateteret, med sprøyten koblet til kateteret.
    4. Koble den ytre delen av kateteret til en sprøyte fylt med radiokontrastmiddel (iobitridol 1,1 ml / 50 kg kroppsvekt).
    5. Pass på at sprøyten holdes forhøyet for å forhindre infusjon av luftbobler i koronararterien.
    6. For å utføre baseline angiografi, intubere separat og fylle med kontrastmiddel selektivt ostia av høyre koronar arterie og venstre hoved koronar arterie. Hvis du vil ha mer teknisk informasjon, kan du se lærebøkene for kateterisering20,21.
    7. Utfør BARI (Bypass Angioplasty Revascularization Investigation Myocardial Jeopardy Index) scoring etter baseline angiografi. En poengsum til alle terminalarterier (terminal del av venstre fremre synkende, venstre circumflex og høyre koronararterie, samt ramus, diagonaler, stumpe marginaler, bakre nedadgående og posterolaterale grener) tildeles basert på lengde og kaliber i henhold til spesifikke kriterier22,23. En verdi på 0 representerer en nesten ubetydelig fartøystørrelse. I motsetning definerer en verdi på 3 en stor arterie med en lengde på to tredjedeler avstanden mellom basen og hjerteapeksen. Ikke ta hensyn til høyre ventrikulære marginaler og bakre synkende arteriese septalgrener.
      1. Beregn den endelige BARI-poengsummen (% av venstre ventrikel i fare) ved å dele den totale verdien fra den infarktrelaterte arterien med de totale verdiene til alle arterier (Figur 2A-D) som forsyner LV. Velg okklusjonsstedet til venstre fremre (LAD) koronararterie for å oppnå omtrent 25-30% myokard i fare som vurdert av BARI-skåring.
    8. Sett inn den perkutane transluminale angioplastikken (PTCA) gjennom ledekateteret. Plasser den distalt til det planlagte stedet for okklusjonen under fluoroskopisk veiledning, og kontroller angiografien for potensielle komplikasjoner (f.eks. koronaravhandling, perforering).
    9. Bestem ved visuell estimering den optimale ballongstørrelsen basert på koronararteriediameter.
    10. Plasser ballongkateteret (ballongdiameter 2,5 mm og ballonglengde 12 mm) over PTCA-ledetråden og før det videre til planlagt posisjon.
    11. Fyll ballongen med kontrastmiddel og kontroller plasseringen av ballongkateteret ved angiografi.
    12. Blås ballongen under ballongens nominelle trykk (7-9 atmosfærer) for å utvikle den myke berøringen mellom ballongens sidevegg og overflaten av fartøyet. Soft-touch er definert som interaksjon av ballong sidevegg som er nok til å okkludere fartøyet uten å forårsake skade på karveggen.
    13. Bekreft okklusjonen (TIMI 0) med angiografi ved å visualisere stopp av kontrastflyten. Hold på plass ledetråden og ballongen og trekk tilbake ledekateteret fra ostiumet i koronararterien for å unngå diffus hjerte iskemi.
    14. Tape instrumenter til kirurgisk drapering for å unngå dislokasjon av intrakoronær ballong.
    15. Registrer og dokumenter EKG-tegnet for okklusjon etter ST-høyde.
    16. Under hele prosedyren må du nøye overvåke vitale tegn, hjertefrekvens (HR), blodtrykk, kjernetemperatur ved hjelp av rektal sonde og pulsoksymetri.
    17. Dekk dyret med en varmeenhet for å opprettholde kjernetemperaturen.
    18. Administrer 1 g magnesiumsulfat som en intravenøs bolus hvis pulsfri VT eller VF oppstår og start brystkompresjoner med en frekvens på 100/min umiddelbart. Påfør 300J DC støt og lidokain 2-4 mg/kg som en intravenøs bolus. Behandle asystol med 1 mg epinefrin som en intravenøs bolus.
    19. Kontroller ballongtrykket hvert 30. Hvis det er en reduksjon på mer enn 0,5 bar i ballongtrykk, setter du den tilbake til startverdier.
    20. Utfør angiografi like før slutten av koronar okklusjon for å verifisere opprettholdt ballongplassering og fravær av strømning distally til okklusjonsstedet.
    21. Administrer 2500 IE heparin og 1 g magnesiumsulfat intrakoronært som en langsom bolus for å forhindre trombose og arytmier.
    22. Start reperfusjonen med ballongdeflasjon etter 120 min hjerte iskemi i Göttingen minipigs og etter 90 min i Landrace griser.
    23. Fjern den oppblåste ballongen.
    24. Bekreft suksessen med reperfusjon med koronarangiografi for å demonstrere blodstrømmen i den distale delen av koronarkaret (TIMI 3).

3. Intrakoronær legemiddeladministrasjon

  1. For å forhindre koronararterieemboli, fyll det terapeutiske perfusjonsmikrokateteret med saltvann.
  2. Plasser mikrokateteret over PTCA-ledetråden.
  3. Frem og bekreft mikrokateterets posisjon. Spissen av mikrokateteret skal plasseres på okklusjonsnivået.
  4. Fjern PTCA-ledetråden.
  5. Koble mikrokateteret til perfusjonspumpen og start intrakoron administrering 5 minutter etter oppstart av reperfusjon.
  6. Etter legemiddeladministrasjon fjern mikrokateteret.
  7. Lag kontroll angiografi for å sjekke TIMI 3-grade strømmen av kontrasten og å utelukke at intervensjon førte til luft emboli eller koronar disseksjon.

4. Sårlukking og postoperativ omsorg

  1. Fjern arteriell kappe og bind femoral arterien proksimalt til punkteringsstedet. Okklusjon av lårarterie etter angiografisk intervensjon har ingen effekt på funksjonen av ben hos griser som vurdert av daglige veterinærobservasjoner.
  2. Lukk såret ved hjelp av kontinuerlige suturer og påfør antiseptisk belegg.
  3. Avslutt anestesi ved tilbaketrekking av isofluran.
  4. Overvåk dyrene nøye i gjenopprettingsperioden og inspiser dem hver 12. Spesiell oppmerksomhet bør gis til å spise og drikke atferd, sløvhet, tegn på infeksjon, smertefull tilstand, vektendring, mobilitet og generell helsestatus. Etter prosedyren ble dyrene transportert med en varebil i små grupper i bur for å unngå unødvendig stress i tidlig postoperativ periode.

5. Cmri etter MI og evalueringen

  1. Anestesi
    1. Bruk bedøvelsesprotokollen som er beskrevet i avsnitt 1.2.1-1.2.4.
  2. CMRI
    1. Administrer en intravenøs bolus av kontrastmiddel, 0,2 mmol/kg gadobutrol med en hastighet på 4 ml/sek, ved hjelp av en manuell injektor.
    2. Ta forsinkede forbedringsbilder ved hjelp av en inversjonsgjenopprettingsforberedt sekvens med graderingsekko. Få bilder med kort akse og lang akse 10 til 15 minutter etter administrering av kontrastmiddel.
    3. Evaluering
      1. Utfør evaluering ved hjelp av MASS 7.6 analyseprogramvare på en blindet måte.
      2. Vurder endediastolisk segmentveggtykkelse på kortakse cine-bilder.
      3. Mål arrtransmuralitet på kortakse forsinkede forbedringsbilder.
      4. Kvantifisere myokardnekrose med manuell planimetri på de forsinkede kontrastforbedringsbildene ved å avgrense myokardiet med signalintensitet 5 SDer over gjennomsnittssignalet oppnådd i det eksterne, ikke-infarkterte myokardiet.

6. Statistikk

  1. Vis kontinuerlige data som gjennomsnitt ± standardfeil.
  2. Evaluer forskjellen ved hjelp av gjentatte tiltak enveis ANOVA etterfulgt av Fishers LSD-test i Göttingen minipigs og parret t-test hos Landrace griser. BARI-skår ble sammenlignet med uparret t-test og dødelighet med kjikvadrattesten mellom de to rasene.
  3. Bruk GraphPad Prism til dataevaluering. Forskjellene ble hevdet å være statistisk signifikante hvis p<0,05.

Representative Results

Dødelighet

Av 13 Göttingen-minipigs utsatt for hjerteinfarkt, døde to dyr (15,4% dødelighet), en i den iskemiske perioden på grunn av irreversibel VT og en på grunn av asystole i reperfusjon. I Göttingen minipigs ble ett dyr vellykket gjenopplivet under hjerte iskemi. Dødeligheten var 0% i Landrace griser, ti av ti dyr overlevde, to av dem krevde gjenoppliving på grunn av VF i den iskemiske perioden. Dødeligheten var ikke signifikant forskjellig mellom de to raser.

Myokard arr størrelser var sammenlignbare mellom de to raser

For å måle omfanget av hjerte arr som følge av MI, cmri ble utført. Arrstørrelser og BARI-skår var sammenlignbare mellom de to rasene målt ved den andre måneden med oppfølging hos Landrace griser, og i den tredje og sjette måneden i Göttingen minipigs (Figur 2E,F). Ingen forskjeller ble observert når arrstørrelser var relatert til BARI-skårene hos Landrace griser ved henholdsvis 2 måneder (0,55 ± 0,1) og i Göttingen-minipigs ved henholdsvis 3 måneder og 6 måneder (0,75 ± 0,12 og 0,57 ± 0,08). Arrene ble lokalisert i fremre, anteroseptale, septal, anteroapiske og apikale segmenter av hjertet i begge raser. Sideveggen ble bare påvirket i Göttingen-minipigs. Høyre ventrikulær infarkt var ubetydelig, påvirket bare ett dyr av elleve overlevende Göttingen minipigs og en av ti Landrace griser (2,11 ± 2,11 vs. 0,97 ± 0,97).

Økningen i venstre ventrikulær masse var mer uttalt hos Landrace griser under oppfølging

Hjertevekstraten ble målt ved CMRI. LVED-massen i Göttingen-minipigs økte bare moderat (8 %) ved 6 måneder (figur 3A). I motsetning, i Landrace griser, økte LVED-massen med nesten 100% ved 2 måneder (Figur 3B).

Venstre ventrikulær ejeksjonsfraksjon gikk bare ned i Göttingen-minipigs

LVEF, som den mest brukte parameteren for venstre ventrikulær systolisk funksjon, ble målt ved CMRI. MI resulterte i en betydelig nedgang i LVEF i minipigs ved 3 måneder og 6 måneder (Figur 4A). Hos Landrace-griser endret LVEF seg ikke etter 2 måneder (Figur 4B).

Etterinfarkt økte LVESV og LVEDV betydelig i begge raser (tabell 1). LVESV økte med henholdsvis 69% og 80% i Göttingen minipigs etter 3 og 6 måneder, og med 80% i Landrace griser etter 2 måneder. LVEDV viste en 28% økning etter 3 måneder og en 42% økning etter 6 måneder i Göttingen minipigs og en 82% økning i Landrace griser etter 2 måneder. LVSV av Landrace griser økte med 85% på 2 måneder og LVSV av Göttingen minipigs økte ikke betydelig selv på 6 måneder.

Venstre atrievolum indeksert til kroppsoverflate økte bare i Göttingen minipigs, men begge rasen utviklet lungeødem etter hjerteinfarkt

For å undersøke tegn på HF ytterligere, utførte vi måling av venstre atrievolum indeksert til kroppsoverflate (LAVi). LAVi økte med 34% i Göttingen minipigs etter 6 måneder (Figur 5A) og endret seg ikke signifikant hos Landrace griser etter 2 måneder (Figur 5B). Representative bilder viser sporingen av venstre atria (Figur 5C-D). Videre ble tilstedeværelsen eller fraværet av lungeødem vurdert av CMRI på lokaliseringsbildene (Figur 5E). Lungeødem ble observert i begge raser som følge av hjertedekompensasjon. Ti av elleve Göttingen-minipigs og ni av ti Landrace griser viste åpenbare tegn på lungeødem.

Økningen i kroppsvekten var tydeligere hos Landrace griser under oppfølging

I Göttingen minipigs kroppsvektøkning var bare 8% etter 3 måneder og 30% etter 6 måneder (Figur 6A), mens økt hjertevekt ble ledsaget av en nesten 100% økning i kroppsvekt i Landrace griser på 2 måneder (Figur 6B).

Trender i hjertefunksjonelle parametere varierer mellom Göttingen minipigs og Landrace griser

Koronararterie okklusjon førte til en nesten signifikant reduksjon i gjennomsnittlig arterielt trykk (MAP) i Göttingen minipigs (57,9 ± 3,98 mmHg vs. 49,89 ± 1,24 mmHg) og gikk betydelig ned hos Landrace griser (65,4 ± 5,97 mmHg vs. 45,47 ± 4,79* mmHg) i tidlig reperfusjonsfase sammenlignet med baseline (pre-infarkt) verdier.

CI er en pålitelig indikator på hjerteytelse, som relaterer venstre ventrikulær CO til BSA. I Göttingen-minipigs endret ikke CI seg på de målte tidspunktene (figur 7A), mens det i Landrace ble påvist en tendens til å øke i hjerteindeks (figur 7B).

HR av Göttingen minipigs økte betydelig ved 3 (20%) og 6 måneder (22 %) etter MI sammenlignet med opprinnelige verdier (Tabell 2).

Derimot endret ikke HR av Landrace griser betydelig i oppfølgingsperioden. I Göttingen viste minipigs CO en signifikant økning på 32 % bare ved 6 måneders oppfølging, mens CO ble økt med 76 % hos Landrace-griser etter 2 måneder på grunn av en betydelig økning i LVSV (tabell 2). BSA økte betydelig i begge raser på de målte tidspunktene (Tabell 2). BSA økte med henholdsvis 4% og 19% i Göttingen-minipigs etter henholdsvis 3 og 6 måneder, og med 54% i Landrace griser etter 2 måneder.

Økning i høyre ventrikulære morphofunctional parametere ble observert hos både Göttingen minipigs og Landrace griser

MI påvirket ikke bare venstre ventrikkelfunksjon, men det resulterte også i en betydelig økning av RVEF i begge raser (figur 8) målt ved CMRI, til tross for den ubetydelige høyre ventrikulære arrstørrelsen. RVED-massen økte bare hos Landrace griser (Tabell 3).

RVESV endret seg ikke under oppfølging i noen av rasene. RVEDV økte betydelig med 37% bare hos Landrace griser (Tabell 3). Mens RVSV i Göttingen minipigs økte betydelig med 23% bare etter 6 måneder, i Landrace griser ble det observert en betydelig 80% økning i RVSV ved 2 måneder.

Figure 2
Figur 2. Estimering av myokardiet i fare basert på BARI (Bypass Angioplasty Revascularization Investigation Myocardial Jeopardy Index) score (A-D). Den totale verdien av den infarktrelaterte arterien er delt på summen av de 3 totale verdiene til hver koronararterie, høyre koronararterie (RCA), venstre circumflex koronararterie (LCX), og venstre fremre synkende koronararterie (LAD). Venstre ventrikulære arrstørrelser i Göttingen minipigs og Landrace griser målt ved hjertemagnetisk resonansavbildning (E). Arrstørrelse er vist som et forhold mellom masse av infarkt og massen av venstre ventrikel på slutten av diastolen (LVED). BARI skårer i Göttingen minipigs og Landrace griser målt før koronar okklusjon (F). Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 3
Figur 3. Venstre ventrikulær endediastolisk (LVED) masse (g) av Göttingen minipigs (A) og Landrace griser (B) målt ved hjertemagnetisk resonansavbildning. *p<0,05 vs. tilsvarende baseline (gjentatt måler enveis ANOVA etterfulgt av Fishers LSD-test i Göttingen minipigs; parret t-test hos Landrace griser). Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 4
Figur 4. Venstre ventrikulær (LV) utkasterfraksjon (%) av Göttingen minipigs (A) og Landrace griser (B) målt ved hjertemagnetisk resonansavbildning. *p<0,05 vs. tilsvarende baseline (gjentatt måler enveis ANOVA etterfulgt av Fishers LSD-test i Göttingen minipigs; parret t-test hos Landrace griser). Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Målt parameter Göttingen minipigs Landrace griser
Opprinnelig plan 3 måneder 6 måneder Opprinnelig plan 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*

Tabell 1. Venstre ventrikulært endesystolisk volum (LVESV), venstre ventrikulært enddiastolisk volum (LVEDV), og venstre ventrikulært slagvolum (LVSV) på de målte tidspunktene i Landrace griser og Göttingen minipigs. *p<0,05 vs. tilsvarende baseline (gjentatt måler enveis ANOVA etterfulgt av Fishers LSD-test i Göttingen minipigs; parret t-test hos Landrace griser).

Figure 5
Figur 5. Venstre atrievolum indeksert til kroppsoverflate (LAVi) i ml/m2 i Göttingen minipigs (A) og Landrace griser (B) målt ved hjertemagnetisk resonansavbildning. Representative bilder av venstre atrievolum, sporinger ble laget på to- (C) og fire kammer (D) cine bilder. De hvite pilene viser tilstedeværelsen av lungeødem på det representative lokaliseringsbildet (E). *p<0,05 vs. tilsvarende baseline (parret t-test i Göttingen minipigs og Landrace griser). Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 6
Figur 6. Kroppsvekt (kg) av Göttingen minipigs (A) og Landrace griser (B). *p<0,05 vs. tilsvarende baseline (gjentatt måler enveis ANOVA etterfulgt av Fishers LSD-test i Göttingen minipigs; parret t-test hos Landrace griser). Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 7
Figur 7. Venstre ventrikulære (LV) hjerteindekser (L/min/m2) av Göttingen minipigs (A) og Landrace griser (B). Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Målt parameter Göttingen minipigs Landrace griser
Opprinnelig plan 3 måneder 6 måneder Opprinnelig plan 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*

Tabell 2. Hjertefrekvens (HR), hjerteutgang (CO) og kroppsoverflate (BSA) av Göttingen minipigs og Landrace griser. *p<0,05 vs. tilsvarende baseline (gjentatt måler enveis ANOVA etterfulgt av Fishers LSD-test i Göttingen minipigs; parret t-test hos Landrace griser).

Figure 8
Figur 8. Høyre ventrikulære (RV) utkastelsesfraksjoner (%) av Göttingen minipigs (A) og Landrace griser (B). *p<0,05 vs. tilsvarende baseline (gjentatt måler enveis ANOVA etterfulgt av Fishers LSD-test i Göttingen minipigs; parret t-test hos Landrace griser). Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Målt parameter Göttingen minipigs Landrace griser
Opprinnelig plan 3 måneder 6 måneder Opprinnelig plan 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*

Tabell 3. Høyre ventrikulær endediastolisk (RVED) masse, høyre ventrikulær endesystolisk volum (RVESV), høyre ventrikulær endediastolisk volum (RVEDV), og høyre ventrikulært slagvolum (RVSV) i Göttingen minipigs og Landrace griser. *p<0,05 vs. tilsvarende baseline (gjentatt måler enveis ANOVA etterfulgt av Fishers LSD-test i Göttingen minipigs; parret t-test hos Landrace griser).

Discussion

Her beskrev vi en detaljert protokoll som fremhever de kritiske trinnene i en teknikk for induksjon av akutt MI og evaluering av post-MI HF i en lukket brystmodell av voksne Göttingen-minipigs. Vi beskrev også metoden for intrakoronær legemiddeladministrasjon, BARI-skåring og rapporterte venstre og høyre ventrikulære hjertemorfofunksjonelle endringer i en translasjonell post-MI HF-modell. Dette er den første karakteriseringen av post-MI HF i Göttingen minipigs i forhold til Landrace griser, som viser at Göttingen minipig-modellen gjenspeiler post-MI HF-parametere som kan sammenlignes med mennesker. Vi konkluderer med at Göttingen minipig-modellen er overlegen Landrace-grisen for å følge opp utviklingen av post-MI HF. Klinisk relevante grismodeller av post-MI HF er forutsetninger for endelige konseptgodkjenningsstudier før de inngår kliniske studier i de fleste kardiovaskulære legemiddel- og medisinsk utstyrsutviklingsprosjekter6,7,12. Faktisk ligner grismodeller mennesker i anatomi, fysiologi og biokjemiske egenskaper spesielt innen MI-forskning når de utvikler transmaleriinfarkter på grunn av mangel på sikkerhetsperfusjon14. Derfor kan grismodeller tjene som modeller for analyse av kardiobeskyttende terapier og deres mekanismer24,25,26,27,28,29.

Her har vi funnet ut at til tross for like arrstørrelser, dødelighet og BARI score i de to raser, venstre ventrikulær dysfunksjon preget av redusert LVEF ble observert bare i Göttingen minipigs. Her observerte vi en akutt dødelighet på 15,4 % i Göttingen-minipigs og ingen dødelighet i oppfølgingsperioden, sistnevnte kan sammenlignes med den i kliniske studier. Faktisk fant en metaanalyse på pasientnivå av 10 randomiserte kliniske studier at Kaplan-Meier anslo at 1-års dødelighet av alle årsaker var så lav som 2,2% etter hjerteinfarkt30. Arrstørrelser rapportert her er sammenlignbare med de i kliniske studier. I kliniske studier utført av Lonborg et al og Stone et al hos pasienter som overlevde ST-høyde hjerteinfarkt median arrstørrelser, målt som % av venstre ventrikulær myokardmasse var henholdsvis 9,5% og 17,9%30,31. Videre er arrstørrelser i den nåværende studien i samsvar med de som er rapportert i tidligere publikasjoner i Göttingen minipigs (12-25%)32,33,34,35,36,37 og hos Landrace griser (14-18%)38,39,40. Det nåværende funnet på baseline LVEF i Landrace svin er ifølge data rapportert av andre i store svin13,41,42. Disse verdiene i stort svin er mindre sammenlignet med sunne humane LVEF-referanseområder (58-61%)43 og baseline-verdier (pre-infarkt) i Göttingen-minipigs (55-73 %)33,44,45. Likevel er det verdt å merke seg at bare post-infarktdata eller deltaendringer av LVEF rapporteres i de fleste publikasjoner.46,47,48,49,50. I samsvar med de nåværende resultatene har tidligere studier av enten post-MI HF indusert av 45 til 90 min LAD okklusjon etterfulgt av reperfusjon eller ved permanent LAD-okklusjon vist enten ingen reduksjon eller beskjeden reduksjon av LVEF i Landrace eller Yorkshire svin etter 4-6 ukers oppfølging sammenlignet med baseline (pre-infarkt) LVEF51,52,53. Imidlertid sammenlignet Schuleri et al. morphofunctional parametere mellom Göttingen minipigs og Yorkshire svin og fant at begge raser viste en nedgang på LVEF 8 uker etter induksjon av MI med 120 til 150 min LAD okklusjon-reperfusjon; Baseline LVEF-verdier i Yorkshire svin ble imidlertid ikke rapportert54. I andre eksperimenter hos kvinnelige Dalland Landrace griser etter MI ble negativ ombygging indusert av 90 min LAD okklusjon, men LVEF ble ikke rapportert etter 4 ukers oppfølging55. I motsetning til våre funn, i en studie av de Jong et al., gikk LVEF markant ned i Landrace griser utsatt for åpen bryst LAD okklusjon og etterfulgt av en 12-ukers oppfølging56. Denne forskjellen kan tilskrives vesentlig lengre iskemisk periode (150 min), noe som resulterte i større infarktstørrelse (23,4 ± 2,1% av LV). Andre steder førte 120-min lukket bryst okklusjon av venstre circumflex (LCX) koronararterie hos tyske Landrace griser til en betydelig reduksjon i LVEF etter åtte uker med reperfusjon, noe som tyder på at den forskjellige plasseringen av MI også kan påvirke global venstre ventrikkelfunksjon.57. Våre nåværende funn samsvarer med andre som viser betydelig reduksjon i LVEF i etter-MI HF i Göttingen-minipigs etter langsiktig oppfølging33,44,45.

Reduksjonen av LVEF i Göttingen minipigs etter MI er i samsvar med kliniske data som viser hjertedysfunksjon som følge av ventrikulær ombygging hos pasienter etter AMI58. Til slutt etterligner Göttingen minipigs bedre de menneskelige forholdene, siden pre-infarkt LVEF, arrstørrelse, post-infarkt LVEF og dødelighet er alle sammenlignbare med disse parametrene som finnes hos mennesker.

Her observerte vi en 8% økning i LVED masse etter seks måneder i Göttingen minipigs og en markant høyere (97%) økning i LVED-masser i Landrace griser etter to måneder. Lignende data ble rapportert av Schuleri et al. i Yorkshire griser, hvor en 40% økning i hjertevekt ble observert etter to måneder. I andre eksperimenter med lukket bryst etter MI HF i Göttingen minipigs ble det derimot ikke observert noen signifikante endringer i venstre ventrikkelmasser33,44. Derfor kan forskjeller mellom de to raser angående LVEF tilskrives en intensiv hjertevekstrate hos Landrace griser og dermed endret hjerteoppussing.

I kliniske omgivelser, foruten LVEF, gir venstre ventrikulært volum verdifull innsikt i langsiktig prognose og dødelighet hos post-MI-pasienter59. LVESV er den primære determinanten for både tidlig og sen dødelighet hos pasienter etter AMI60,61. Her har vi vist at ventrikulært volum vurdert av CMRI økte betydelig i begge raser. Ombygging etter MI førte til en mer markert økning i LVESV enn i LVEDV i Göttingen-minipigs, mens både LVESV og LVEDV ble økt med en tilsvarende rate hos Landrace griser. Følgelig ble venstre ventrikulær ejeksjonsfraksjon (LVEF) betydelig redusert på 3 og 6 måneder bare i Göttingen minipigs, men ikke hos Landrace griser etter 2 måneder. Disse resultatene må tolkes med forsiktighet hos Landrace griser, hvor økt LVESV, LVEDV og LVSV (beregnet som forskjellen mellom LVESV og LVEDV) er mer sannsynlig relatert til en intensiv økning i hjertemasse. Økt LVESV og LVEDV er i samsvar med kliniske data fra pasienter med post-MI HF62,63,64. Videre ble negativ venstre ventrikulær ombygging definert som en økning på 15% eller mer i LVEDV i kliniske studier65,66 og vi fant her en 28% økning etter 3 måneder og en 42% økning etter 6 måneder i LVEDV i Göttingen minipigs som viser en klinisk relevant negativ ombygging. I tillegg har vi her vist at LAVi bare økte i Göttingen minipigs, men ikke i Landrace griser. Økning av venstre atrievolum er en ekstra viktig strukturell endring i sammenheng med HF og er en uavhengig prediktor for død og HF-sykehusinnleggelse hos pasienter som overlever MI67.

Høyre ventrikulær funksjon studeres sjelden i post-MI HF-modeller. Her har vi funnet ut at høyre ventrikulær ejeksjonsfraksjon økte i begge raser. Selv om RV praktisk talt ikke var involvert i myokardnekrose, økte RVEF betydelig i begge raser som indikerer RV-volumoverbelastning og dermed venstre ventrikulær dysfunksjon. Tilsvarende viste en klinisk studie på 2008 pasienter med kronisk systolisk HF at 733 pasienter (37 %) tilhørte normal høyre ventrikkelfunksjonskategori med RVEF≥40%68.

Til slutt har vi her vist at den voksne Göttingen minipig-modellen med langsiktig oppfølging etterligner funksjonelle og morfologiske parametere av post-MI HF som kan sammenlignes med mennesker. Våre nåværende data viser også at Landrace griser ikke er egnet for evaluering av post-MI HF hovedsakelig på grunn av konsekvenser av den raske økningen i kropp og hjertevekt som ikke tillater langsiktig oppfølging og forstyrrer post-MI HF patologi. Landrace griser kan være egnet til å vurdere konsekvensene av akutt hjerteinfarkt. Den nåværende omfattende karakteriseringen av de lukkede brystinfarktmodellene i Landrace og Göttingen minipigs vil være nyttig for å velge de optimale store dyremodellene for å studere post-MI HF og utvikle nye terapier mot denne patologien.

Begrensninger

Det nåværende eksperimentet ble utført bare hos kvinnelige griser, derfor er den potensielle effekten av de forskjellige kjønnene på post-MI HF fortsatt ukjent i disse modellene69. Tegn på HF ble vurdert av CMRI, i henhold til anbefalinger fra en nylig retningslinje om relevansen av strenghet og reproduserbarhet i prekliniske studier på kardioproteksjon12. Imidlertid kan bruk av mer målrettet angulering av CMRI-bildeplan og mer målrettet sekvens føre til bedre estimering av venstre atrievolumer og lungeødem. Selv om vi ikke har målt biomarkører og histologiske tegn på post-MI HF i denne studien, er disse modellene egnet for analyse av biomarkører siden tilgjengeligheten av plasma- og vevsprøver. På grunn av den forskjellige følsomheten til de 2 raser til iskemi / reperfusjonsskade, ble forskjellige varigheter av koronar okklusjoner valgt her som kan, men begrense sammenligningen av de 2 modellene, men ved denne tilnærmingen oppnådde vi lignende infarktstørrelse. Oppfølgingstiden i de to rasene var forskjellig som i Landrace grisene bare 2 måneder oppfølgingstid kan oppnås på grunn av tekniske årsaker, det vil si rask økning i kroppsvekt som viser en stor begrensning av Landrace-modellen. En ytterligere begrensning er mangelen på forskjellige risikofaktorer og komorbiditeter, og dermed etterligner de nåværende store dyremodellene ikke helt den kliniske situasjonen når det gjelder tilstedeværelsen av flere risikofaktorer, inkludert ko-morbiditeter og deres medisiner. For tiden er det imidlertid ingen etablerte store dyremodeller med flere komorbiditeter for rutinemessig bruk. Disse store dyremodellene kan ikke drives for dødelighetsanalyse på grunn av animalske etiske årsaker og de høye kostnadene ved disse studiene.

Disclosures

PF er grunnlegger og administrerende direktør i Pharmahungary Group, et konsern av FoU-selskaper

Acknowledgments

Denne studien ble finansiert av Quark Pharmaceuticals Inc hvor S.A. og E.F. er ansatte. Denne studien ble også støttet av National Research, Development and Innovation Office of Hungary (NKFIA; NVKP-16-1-2016-0017 National Heart Program), og av Higher Education Institutional Excellence Program av Ministry of Human Capacities i Ungarn, innenfor rammen av Therapeutic Development tematisk program av Semmelweis University. GB.B. ble støttet av EFOP-3.6.3-VEKOP-16-2017-00009 og Gedeon Richter Plc. Scholarship. Z.G. ble støttet av et János Bolyai-forskningsstipend fra det ungarske vitenskapsakademiet og av ÚNKP-19-4 New National Excellence Program fra Ministry of Human Capacities.

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

Medisin Utgave 170 infarkt størrelse arrstørrelse reperfusjon sus scrofa svin gris gris gris miniatyr høyre ventrikel kardiobeskyttelse BARI score
Post-myokardinfarkt hjertesvikt i lukket bryst koronar okklusjon / reperfusjonsmodell i Göttingen minipigs og landrace griser
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