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-Myokardisk hjärtinfarkt hjärtsvikt i sluten bröstkorg koronar ocklusion / reperfusion modell i Göttingen Minipigs och Landrace Grisar

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 övergripande målet med den aktuella studien är att presentera teknikerna för induktion av hjärtinfarkt (MI) och post-hjärtinfarkt hjärtsvikt (post-MI HF) i slutna bröst, vuxna Göttingen minipigs och karakterisering av post-MI HF modell i Göttingen minipigs jämfört med Landrace grisar.

Abstract

Utvecklingen av hjärtsvikt är den mest kraftfulla prediktorn för långvarig dödlighet hos patienter som överlever akut hjärtinfarkt (MI). Det finns ett ouppfyllt kliniskt behov av förebyggande och behandling av post-hjärtinfarkt hjärtsvikt (post-MI HF). Kliniskt relevanta grismodeller av post-MI HF är förutsättningar för slutliga proof-of-concept-studier innan kliniska prövningar i läkemedels- och medicinteknisk utveckling påbörjas.

Här siktade vi på att karakterisera en svinmodell med sluten bröstkorg av post-MI HF i vuxna Göttingen minipigs med långsiktig uppföljning inklusive seriell hjärtmagnetisk resonanstomografi (CMRI) och att jämföra den med den vanliga Landrace grismodellen.

MI inducerades av intraluminal ballong ocklusion av den vänstra främre fallande födans gatan i 120 min i Göttingen minipigs och i 90 min i Landrace grisar, följt av reperfusion. CMRI utfördes för att bedöma hjärtmorfologi och funktion vid baslinjen hos båda raserna och vid 3 och 6 månader i Göttingen minipigs respektive vid 2 månader hos Landrace grisar.

Ärrstorlekar var jämförbara i de två raserna, men MI resulterade i en betydande minskning av vänster ventrikulär utmatningsfraktion (LVEF) endast i Göttingen minipigs, medan Landrace grisar inte visade en minskning av LVEF. Höger ventrikulär (RV) utmatningsfraktion ökade i båda raserna trots de försumbara RV ärrstorlekarna. I motsats till den signifikanta ökningen av vänster Ventrikulärt end-diastolic (LVED) massa i Landrace grisar vid 2 månader, Göttingen minipigs visade en liten ökning av LVED massa endast vid 6 månader.

Sammanfattningsvis är detta den första karakteriseringen av post-MI HF i Göttingen minipigs i jämförelse med Landrace grisar, visar att Göttingen minipig modellen återspeglar post-MI HF parametrar jämförbara med den mänskliga patologin. Vi drar slutsatsen att Göttingen minipig-modellen är överlägsen Landrace grismodell för att studera utvecklingen av post-MI HF.

Introduction

Trots den minskande dödligheten av akut hjärtinfarkt (MI), förekomsten av post-hjärtinfarkt hjärtsvikt (post-MI HF) har inte förändrats över tid1. Hjärtsvikt (HF) är en av de mest kraftfulla prediktorerna för dödsfall hos MI-patienter2. Hittills är reperfusionsbehandling det enda tillgängliga behandlingsalternativet för att begränsa hjärtinfarktens infarktstorlek och minska risken för en efterföljande HF3,4,5. HF och andra komplikationer kan uppstå till följd av reperfusion skada; Därför finns det fortfarande ett ouppfyllt behov av utveckling av cardioprotective terapier utöver i rätt tid reperfusion6,7,8. Många cardioprotective terapier effektiva även i stora djur modeller har beskrivits, men endast avlägsna skandinaviska konditionering (RIC) tycktes förbättra kliniska resultat av post-MI HF i en liten klinisk prövning9. Detta uppmuntrande resultat på effekten av RIC ifrågasattes dock i en enblind, randomiserad kontrollerad studie (CONDI-2/ERIC-PPCI) som utfördes vid 33 centra över hela Europa hos STEMI- patienter, där RIC misslyckades med att förbättra kliniska resultat10. Möjliga orsaker till den misslyckade översättningen av prekliniska data kan vara användning av suboptimala djurmodeller efter MI HF med låg klinisk relevans11.

Kardiovaskulär (pato)morfologi och (patho)fysiologi hos grismodellerna liknar mänskliga förhållanden; således används det allmänt och accepteras i translationell kardiovaskulär forskning12,13,14. Grisraser som används i kardiovaskulär forskning tillhör de mycket olika inhemska grisarter (Sus scrofa domestica) som innehåller svin som varierar i storlek, utseende och genetisk bakgrund15,16. Även om post-MI HF har undersökts i stor utsträckning hos grisar, publicerades ingen studie i syfte att karakterisera och jämföra effekten av MI på resultatet av post-MI HF i Landrace grisar och Göttingen minipigs. Den intensiva tillväxttakten hos Landrace grisar kan påverka hjärt morphofunctional resultaten; Göttingen minipigs med begränsade tillväxtmönster kan dock övervinna dessa problem och kan fungera som en genomförbar modell för långsiktig uppföljning i bedömningen av post-MI HF. Dessutom rekommenderar en riktlinje om relevansen av stringens och reproducerbarhet i prekliniska studier på kardioprotection användning av hjärtmagnetisk resonanstomografi (CMRI) som en kliniskt relevant modell för mätning av ventrikulär funktion hos svin12.

För att analysera det vetenskapliga intresset för post-MI HF hos grisar utförde vi litteratursökning på PubMed med hjälp av följande söksträng: "(gris ELLER svin ELLER svin ELLER sus-scrofa OR minipig ELLER minigris ELLER miniatyrgris ELLER miniatyr-svin) OCH (infarkt* ELLER ischem* ELLER ischaem* ELLER reperfus*) OCH (hjärta ELLER cardi* ELLER myokard*) OCH (LAD ELLER vänster-främre* ELLER LCX ELLER vänster-cirkumflex ELLER RCA) OCH (hjärtsvikt ELLER lvef ELLER utmatningsfraktion ELLER infarktstorlek ELLER infarktstorlek)" och fann att grismodeller av hjärt ischemi/reperfusion ofta används för att studera MI och post-MI HF, men endast 17% (71 av 425 artiklar) av studier involverade minipigs och 7% (30 av 425 artiklar) använde Göttingen minipigs. Endast cirka 1% (5 av 425) av studierna använde Göttingen minipigs och kliniskt relevanta protokoll med långsiktig uppföljning (1-9 månaders reperfusion) och CMRI för att analysera hjärtfunktionen. Det lilla antalet kliniskt relevanta studier belyser det translationella gapet mellan grundforskning och kliniska prövningar. Därför krävs en omfattande karakterisering av de slutna bröstet post-MI HF modeller i Göttingen minipigs och Landrace grisar med upprepad bedömning av vänster och höger Ventrikulärt funktion och anatomi med CMRI under långsiktig uppföljning. Här syftade vi till att fokusera på den tekniska genomförbarheten och kliniska relevansen av två post-MI HF-modeller för att beskriva standardiserade och reproducerbara experimentella protokoll för post-MI HF-studier som kan användas för att bedöma kardioprotektiva läkemedel och/ eller medicintekniska terapier.

Denna studie är den första i litteraturen som karakteriserar en kliniskt relevant modell av post-MI HF med vuxna Göttingen minipigs och att jämföra morfologiska och hjärt vänster och höger Ventrikulärt funktionella parametrar med de ungdomar Landrace grisar.

Protocol

13 friska och sexuellt mogna kvinnliga Göttingen minipigs (mellan 12 och 14 månader) och 10 friska och sexuellt omogna kvinnliga Landrace grisar (mellan 2 och 3 månader) var inrymda i grisbås som överensstämmer med storleksrekommendationerna i den senaste guiden för vård och användning av laboratoriedjur DHEW och EU:s riktlinjer 63/2010. Djur blev inte spayed. Temperaturen i djurrummen kontrollerades och djuren hölls i en 12-timmars ljus/mörk cykel och skadedjursfri. Ad libitum utfodring leder till överdriven viktökning i både Göttingen minipigs och Landrace grisar, därför, grisar från båda raserna matades med en begränsad kost regim. Göttingen minipigs sattes på begränsad kost så tidigt som de anlände till djuranläggningen och under hela studietiden. Special Diet Services gris chow 180-220 g/måltid/djur gavs två gånger dagligen enligt "Ta väl hand om Ellegaard Göttingen Minipigs" riktlinje (revisionsdatum: 13 mars, 2013) under de första 2 dagarna. Mellan dag 3 och 12 djur matades 50% Special Diet Services gris chow och 50% underhåll minipig diet. Från dag 14 till slutet av studien matades djur med en minipigdiet för underhåll. Landrace grisar fick gravid sådd chow, 1,5% av kroppsvikten ges två gånger om dagen enligt PIC Wean att avsluta manuell 2008 och 2013. Alla djur fick mat individuellt dispenserad och matintaget övervakades för att undvika konkurrens om mat. Djur med utfodringssvårigheter utfodrades individuellt med hjälp av vårdpersonal. Alla djur fick kranvatten ad libitum. Det experimentella protokollet för post-MI HF i Göttingen minipigs och i Landrace grisar visas i figur 1.

Figure 1
Figur 1. Experimentellt protokoll för post-hjärtinfarkt-inducerad hjärtsvikt i Landrace grisar och Göttingen minipigs. CMRI - hjärtmagnetisk resonanstomografi. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.

1. Cmri vid baslinjen

  1. Dra tillbaka mat från djur minst 12 timmar före anestesi men säkra tillgången till vatten för att förhindra uttorkning.
  2. Anestesi
    1. Inducera anestesi hos djur med ketaminhydroklorid (12 mg/kg), xylazin (1 mg/kg) och atropin (0,04 mg/kg) som intramuskulär injektion i nackregionen.
    2. Mät djurens kroppsvikt och längd. Beräkningen av kroppsytans ytor (BSA) formler beskrevs av Itok et al. för Göttingen minipigs (BSA [m2] = (7.98 × BW [kg]2/3)/100)17 och av Swindle m.fl. för Landracesvin (BSA [m2] = (7.34 × BW [kg]0.656)/100)18.
    3. Intubera djur, behåll anestesi med isofluran (2% isofluran, 2 L/min syre). Storleken på endotrakealröret beror på varje djurs individuella anatomiska egenskaper och varierar mellan 6,0- och 7,5 mm.
    4. Kanylerar öronvenen med 18 G nål och börjar administrering av 5% glukos i Ringer-lösningen (1 L/timme).
  3. CMRI (cmri)
    1. Överför djur till CMRI-anläggningen och administrera 0,4-0,5 mg/kg atrakuriumbesylat i.v.. Atracurium besylate är en icke-polariserande, skelettmuskelavslappnande medel som används för att undvika andningsföremål under CMRI mätningar. Starta positiv tryckventilation (16/min frekvens, 350 ml volym, 25-30 mmHg positivt tryck).
    2. Placera djuren i supine position. Placera flexibla spolar på bröstet och 32-kanaliga spolar placeras i CMRI-sängen. Utför icke-kontrasterande hjärt-MRT med en 1,5T-skanner, med hjälp av en stegvis matrisspole och ett vektorelektrokardiogram (EKG) -system för att bedöma hjärtfunktionen och morfologin (utmatningsfraktion (EF), hjärtutgång (CO), kammarens och väggens dimensioner). Skaffa cine MRI-bilder med hjälp av en retroaktivt EKG-gated, steady-state fri precession cine MRI-teknik i kortaxel- och långaxelvyer av hjärtat med 1,2 ms ekotid, 40 ms repetitionstid, 50-graders bläddervinkel, 300 mm synfält, 8 mm skivans tjocklek och minst 256x256 bildmatris.
    3. Kvantifiera vänster och höger ventrikulär end-diastolic (LVEDV och RVEDV) och end-systolic volymer (LVESV och RVESV), slagvolymer (LVSV och RVSV), EF-s (LVEF och RVEF) och massor genom manuell planimetry av end-diastolic (LVED massa) och end-systolic (RVED massa) kortaxel cine bilder. Kvantifiera vänster förmaksvolym genom att spåra de två- och fyrkammarbilderna. Korrigera de vänstra förmaksvolymerna till BSA för att få vänster förmaksvolym indexerad till kroppsytan (LAVi). Utvärdera förekomsten av lungödem på localizer bilderna.
    4. För beräkning av hjärtindex (CI) användning BSA och hjärtproduktion.
    5. Avsluta anestesin genom att dra tillbaka isofluran. När spontan andning återvänder, extubate djuret, ta bort i.v. kanyl och returnera det till sin bur.

2. Premedicinering, vaskulär åtkomst och kranskärlens ocklusion

  1. Övermedicinering
    1. En dag före kirurgiskt ingrepp administrera 500 mg acetyl salicylsyra och 300 mg clopidogrel oralt.
    2. Applicera analgesi (meloxicam 0,4 mg/kg kroppsvikt) och antibiotisk cocktail (bensylpenicillin-prokain (24,8 mg/ml), bensylpenicillinbensatin (83,6 mg/ml), dihidrostreptomycine-sulfat (156,3 mg/ml), 3 ml/50 kg kroppsvikt) genom intramuskulära injektioner på dagen för ocklusion av kranskärlen.
    3. Upprepa stegen i avsnitten 1.2.1-1.2.4.
    4. Använd öronvätskenan för vätskeersättning och administrering av läkemedel. Administrera 1g magnesiumsulfat under hela proceduren via öron ven var 30: e minut för att förhindra ventrikulär takykardi (VT) och ventrikulär förmaksflimmer (VF).
  2. Vaskulär åtkomst
    1. Placera djuret på operationsbordet, fixa lemmarna och applicera kilar för att immobilisera djuret i supin position.
    2. Desinficera operationsstället med povidone-jod. Operationsstället är runt hudvecket mellan gracilis och sartoriusmuskeln.
    3. Ta bort håret på operationsstället med en rakhyvel.
    4. Placera EKG-elektroder i Einthovens triangel. Denna triangel bildas av de två främre extremiteterna och vänster bakben och elektroderna placeras på lemmar.
    5. Starta positiv tryckventilation (16/min frekvens, 350 ml volym, 25-30 mmHg positivt tryck).
    6. Isolera det desinficerade kirurgiska området med ett kirurgiskt draperi.
    7. Närma dig femorala regionen som beskrivs i detalj av K. S. Ettrup et al.19. I korthet, gör ett längsgående snitt på huden mellan gracilis och sartorius muskler. Separera den subkutana vävnaden och fascian. Isolera lårbensartären och sätt två kirurgiska suturer under den för att kontrollera blödning.
    8. Punktera och kannulera lårbensartären med en 6F-ACT-införare med Seldinger-tekniken20,21.
    9. Fixera hyffen på huden.
    10. Använd artären för blodprovtagning för ytterligare biokemiska analyser.
    11. Administrera 5000 IE heparin via lårbensmanten för att säkerställa adekvat antikoagulation och förhindra trombos under det kirurgiska ingreppet. Läsminister 2500 IE heparin var 60:e minut under hela proceduren. Djuren fick cirka 370-440 IE/kg heparin under hela interventionen.
    12. Fäst en trycksensor på lårbenskärlet för att övervaka artärblodtrycket under hela det kirurgiska ingreppet.
    13. För kalibrering av tryck placera tryckregistreringssystemet på varje djurs hjärta. Efter att luftbubblorna har avlägsnats utförs nolltryckskalibreringen när trevägskranen öppnas i den fria luftens riktning.
  3. Ocklusion av kranskärlen, reperfusion och intracoronary drug administration
    1. Observera att denna intervention endast bör utföras av utbildad interventionell kardiolog. Genom lårbensmanteln, introducera och för ledaren till aortabågen och introducera 5F-styrkatetern över ledaren. För det första, för fram ledaren för att närma sig aortarot atraumatiskt. Utför djup intubering med en tunn 5F-styrkateter för att undvika betydande obstruktion av blodflödet.
    2. Placera fluoroskopet i ett antero-bakre läge.
    3. Se till att det inte finns någon tromb eller luftbubbla i katetern med aspirationen av minst 5 ml blod, kateterns volym, med sprutan ansluten till katetern.
    4. Anslut kateterns yttre del till en spruta fylld med radiokontrastmedel (iobitridol 1,1 ml/50 kg kroppsvikt).
    5. Se till att sprutan hålls förhöjd för att förhindra infusion av luftbubblor i kranskärlen.
    6. För att utföra baslinje angiografi, intubera separat och fylla med kontrastmedel selektivt ostia av rätt födans gatan och vänster huvudsakliga födans gatan. Mer teknisk information finns i läroböckerna för kateterisering20,21.
    7. Utför BARI (Bypass Angioplasty Revascularization Investigation Myocardial Jeopardy Index) poäng efter baslinjen angiografi. En poäng till alla terminala artärer (terminal del av vänster främre fallande, vänster cirkumflex och höger kranskärl, liksom ramus, diagonaler, obtuse marginaler, bakre fallande och posterolateral grenar) tilldelas baserat på deras längd och kaliber enligt specifika kriterier22,23. Värdet 0 motsvarar en nästan obetydlig fartygsstorlek. Däremot definierar ett värde av 3 en stor artär med en längd av två tredjedelar avståndet mellan basen och hjärt-toppen. Ta inte hänsyn till rätt ventrikulära marginaler och bakre fallande arteriella septala grenar.
      1. Beräkna den slutliga BARI-poängen (% av den vänstra ventrikeln i riskzonen) genom att dividera det totala värdet från den infarktrelaterade artären med de totala värdena för allaartärer (figur 2A-D)som levererar LV. Välj ocklusionsstället på den vänstra främre ättlingen (LAD) kranskärlen för att uppnå cirka 25-30% hjärtmuskeln i riskzonen enligt BEDÖMNING AV BARI-poäng.
    8. För in den perkutana transluminala angioplastiken (PTCA) genom styrkatetern. Placera den distally till den planerade platsen för ocklusionen under fluoroskopisk vägledning och kontrollera angiografi för potentiella komplikationer (t.ex. kranskärlsdesektion, perforering).
    9. Bestäm genom visuell uppskattning den optimala ballongstorleken baserat på kranskärlens diameter.
    10. Placera ballongkatetern (ballongdiameter 2,5 mm och ballonglängd 12 mm) över PTCA-ledaren och för den till planerat läge.
    11. Fyll ballongen med kontrastmedel och kontrollera ballongkateterns position genom angiografi.
    12. Blås upp ballongen under ballongens nominella tryck (7-9 atmosfärer) för att utveckla den mjuka beröringen mellan ballongens sidovägg och kärlets yta. Soft-touch definieras som interaktion mellan ballongens sidovägg som är tillräcklig för att kapa kärlet utan att orsaka skador på kärlets vägg.
    13. Bekräfta ocklusionen (TIMI 0) med angiografi genom att visualisera stoppet för kontrastflödet. Håll ledaren och ballongen på plats och dra tillbaka styrkatetern från kranskärlens ostium för att undvika diffus hjärt ischemi.
    14. Tejpinstrument till operationsdrapen för att undvika förskjutning av den intracoronary ballongen.
    15. Registrera och dokumentera EKG-tecknet på ocklusion med ST-höjd.
    16. Under hela proceduren, övervaka noggrant vitala tecken, hjärtfrekvens (HR), blodtryck, kärntemperatur med rektal sond och pulsoximetri.
    17. Täck djuret med en värmeanordning för att bibehålla kärntemperaturen.
    18. Administrera 1 g magnesiumsulfat som intravenös bolus om pulslös VT eller VF uppstår och starta bröstkompressioner med en frekvens av 100/min omedelbart. Applicera 300J DC-chock och lidokain 2-4 mg/kg som intravenös bolus. Behandla asystole med 1 mg adrenalin som en intravenös bolus.
    19. Kontrollera ballongtrycket var 30:e minut under koronarocklusionen. Om det finns en minskning med mer än 0,5 bar i ballongtryck, ställ in den på initiala värden.
    20. Utför angiografi strax före slutet av koronarocklusion för att verifiera den underhållna ballongplaceringen och frånvaron av flöde distally till ocklusionsplatsen.
    21. Administrera 2500 IE heparin och 1 g magnesiumsulfat intracoronarily som en långsam bolus för att förhindra trombos och arytmier.
    22. Initiera reperfusionen med ballongdeflation efter 120 min hjärtischemi i Göttingen minipigs och efter 90 min i Landrace grisar.
    23. Ta bort den tömda ballongen.
    24. Bekräfta framgången med reperfusion med kranskärlsangiografi för att demonstrera blodflödet vid den distala delen av kranskärlet (TIMI 3).

3. Intracoronary läkemedelsadministration

  1. För att förhindra koronar gatan embolization, fyll den terapeutiska perfusion mikrokatetern med saltlösning.
  2. Placera mikrokatetern över PTCA-ledaren.
  3. För fram och bekräfta mikrokateterns position. Mikrokateterns spets ska placeras på ocklusionsnivå.
  4. Ta bort PTCA-ledaren.
  5. Anslut mikrokatetern med perfusionspumpen och påbörja intracoronary administrering 5 minuter efter initiering av reperfusion.
  6. Efter administrering av läkemedel, ta bort mikrokatetern.
  7. Gör kontroll angiografi för att kontrollera TIMI 3-graders flödet av kontrasten och för att utesluta att ingripande ledde till luft emboli eller kranskärl dissekering.

4. Sårstängning och postoperativ vård

  1. Ta bort artärhyxan och bind fast lårartären proximal till punkteringsstället. Ocklusion av lårbensartären efter det angiographic ingripandet har ingen effekt på benens funktion hos grisar enligt bedömning av dagliga veterinär observationer.
  2. Stäng såret med kontinuerliga suturer och applicera antiseptisk beläggning.
  3. Avsluta anestesin genom att dra tillbaka isofluran.
  4. Övervaka djuren noggrant under återhämtningsperioden och inspektera dem var 12: e timme fram till postoperation dag 3, sedan var 24: e timme fram till slutet av studien. Särskild uppmärksamhet bör ägnas åt ät- och dryckesbeteende, letargi, tecken på infektion, smärtsamt tillstånd, viktförändring, rörlighet och allmän hälsostatus. Efter proceduren transporterades djuren med en skåpbil i små grupper i burar för att undvika onödig stress i början av perioden efter driftstiden.

5. Cmri efter mi och dess utvärdering

  1. Anestesi
    1. Använd bedövningsprotokollet som beskrivs i avsnitten 1.2.1-1.2.4.
  2. CMRI (cmri)
    1. Administrera en intravenös bolus av kontrastmedel, 0,2 mmol/kg gadobutrol med en hastighet av 4 ml/sek, med hjälp av en manuell injektor.
    2. Ta fördröjda förbättringsbilder med hjälp av en inversionsåterställnings förberedd, övertonings-ekosekvens. Få kort-axel- och långaxelbilder 10 till 15 minuter efter administrering av kontrastmedel.
    3. Utvärdering
      1. Utför utvärdering med mass 7.6-analysprogramvara på ett förblindat sätt.
      2. Utvärdera den diastoliska segmenterade väggtjockleken på kortaxel cine-bilder.
      3. Mät ärrtransmuralitet på kortaxelfördröjda förbättringsbilder.
      4. Kvantifiera hjärtinfarkt med manuell planimetry på de fördröjda kontrastförbättringsbilderna genom att avgränsa myokardiet med signalintensitet 5 SDs ovanför den genomsnittliga signalen som erhålls i det avlägsna, icke-infarkterade myokardiet.

6. Statistik

  1. Visa kontinuerliga data som ± standardfel.
  2. Utvärdera skillnaden med hjälp av upprepade mått enkelspårig ANOVA följt av Fishers LSD-test i Göttingen minipigs och parat t-test i Landrace grisar. BARI-poäng jämfördes med oparmerade t-test- och dödlighetstal med chi-square-testet mellan de två raserna.
  3. Använd GraphPad Prism för datautvärdering. Skillnaderna påstods vara statistiskt signifikanta om p<0,05.

Representative Results

Dödlighet

Av 13 Göttingen minipigs utsätts för hjärtinfarkt dog två djur (15,4% dödlighet), en under den skandinaviska perioden på grund av oåterkallelig VT och en på grund av att asystole i reperfusion. I Göttingen minipigs återupplivades ett djur framgångsrikt under hjärt ischemi. Dödligheten var 0% hos Landrace grisar, tio av tio djur överlevde, två av dem krävde återupplivning på grund av VF under den ischemiska perioden. Dödligheten skilde sig inte nämnvärt mellan de två raserna.

Myokardärrstorlekar var jämförbara mellan de två raserna

För att mäta omfattningen av hjärtärr till följd av MI utfördes CMRI. Ärrstorlekar och BARI-poäng var jämförbara mellan de två raser som mättes vid den andra månaden av uppföljningen hos Landrace-grisar och den tredje och sjätte månaden i Göttingen minipigs (Figur 2E,F). Inga skillnader observerades när ärrstorlekar var relaterade till BARI-poängen hos Landrace grisar vid 2 månader (0,55 ± 0,1) och i Göttingen minipigs vid 3 månader respektive 6 månader (0,75 ± 0,12 och 0,57 ± 0,08). Ärren var lokaliserade i de främre, främre, främre, septala, anteroapical och apical segmenten i hjärtat i båda raserna. Sidoväggen påverkades endast i Göttingen minipigs. Höger ventrikulär hjärtinfarkt var försumbar, påverkade endast ett djur av elva överlevande Göttingen minipigs och en av tio Landrace grisar (2.11 ± 2.11 mot 0.97 ± 0.97).

Ökning av vänster ventrikulär massa var mer uttalad hos Landrace grisar under uppföljning

Hjärttillväxten mättes av CMRI. LVED-massan i Göttingen minipigs ökade endast måttligt (8%) 6 månader(figur 3A). Hos Landrace-grisar ökade däremot LVED-massan med nästan 100 % vid 2 månader (figur 3B).

Vänster ventrikulär utmatningsfraktion minskade endast i Göttingen minipigs

LVEF, som den mest använda parametern för vänster ventrikulär systolisk funktion, mättes av CMRI. Mi resulterade i en betydande minskning av LVEF i minipigs vid 3 månader och 6 månader(figur 4A). Hos landracegrisar ändrades LVEF inte efter två månader (figur 4B).

Post-infarction LVESV och LVEDV ökade signifikant i båda raserna(tabell 1). LVESV ökade med 69% respektive 80% i Göttingen minipigs efter 3 respektive 6 månader, och med 80% hos Landrace grisar efter 2 månader. LVEDV visade en 28% ökning efter 3 månader och en 42% ökning efter 6 månader i Göttingen minipigs och en 82% ökning av Landrace grisar efter 2 månader. LVSV av Landrace grisar ökade med 85% på 2 månader och LVSV av Göttingen minipigs ökade inte signifikant ens vid 6 månader.

Vänster förmaksvolym indexerad till kroppsyta ökade endast i Göttingen minipigs, men båda raserna utvecklade lungödem efter hjärtinfarkt

För att ytterligare undersöka tecken på HF utförde vi mätning av den vänstra förmaksvolymen indexerad till kroppsytan (LAVi). LAVi ökade med 34 % i Göttingen minipigs efter 6 månader (figur 5A) och ändrades inte nämnvärt hos Landraces svin efter 2 månader (figur 5B). Representativa bilder visar spårningen av vänster atria (Figur 5C-D). Dessutom bedömde CMRI förekomsten eller frånvaron av lungödem på lokaliseringsbilderna(figur 5E). Lungödem observerades i båda raserna till följd av hjärtdekompensation. Tio av elva Göttingen minipigs och nio av tio Landrace grisar visade tydliga tecken på lungödem.

Ökningen av kroppsvikten var mer uttalad hos Landrace-grisar under uppföljningen

I Göttingen var kroppsviktsökningen endast 8% efter 3 månader och 30% efter 6 månader (Figur 6A), medan ökad hjärtvikt åtföljdes av en nästan 100% ökning av kroppsvikten hos Landrace grisar vid 2 månader (Figur 6B).

Trender i hjärtfunktionella parametrar skiljer sig mellan Göttingen minipigs och Landrace grisar

Kranskärlens ocklusion ledde till en nästan signifikant minskning av genomsnittligt arteriellt tryck (MAP) i Göttingen minipigs (57,9 ± 3,98 mmHg jämfört med. 49,89 ± 1,24 mmHg) och minskade signifikant hos Landrace-grisar (65,4 ± 5,97 mmHg jämfört med värdena för ± baslinjen (förinfarkt).

CI är en tillförlitlig indikator på hjärtprestanda, som relaterar vänster ventrikulär CO till BSA. I Göttingen minipigs ändrades CI inte vid de uppmätta tidpunkterna (figur 7A), medan hos Landrace-grisar upptäcktes en tendens att öka i hjärtindex (Figur 7B).

HR för Göttingen minipigs ökade signifikant vid 3 (20%) och 6 månader (22%) efter felindikation jämfört med utgångsvärden (tabell 2).

Landraces svins hr ändrades däremot inte nämnvärt under uppföljningsperioden. I Göttingen visade minipigs CO en signifikant ökning på 32% endast vid 6 månaders uppföljning, medan CO ökade med 76% hos Landrace grisar efter 2 månader på grund av en betydande ökning av LVSV (Tabell 2). BSA ökade signifikant hos båda raserna vid de uppmätta tidpunkterna(tabell 2). BSA ökade med 4% respektive 19% i Göttingen minipigs efter 3 respektive 6 månader, och med 54% hos Landrace grisar efter 2 månader.

Ökning av höger ventrikulära morphofunctional parametrar observerades i både Göttingen minipigs och Landrace grisar

MI påverkade inte bara vänster ventrikulär funktion, men det resulterade också i en betydande ökning av RVEF i båda raserna (figur 8) mätt med CMRI, trots den försumbara högra ventrikulära ärrstorleken. RVED-massan ökade endast hos landracegrisar (tabell 3).

RVESV ändrades inte under uppföljningen i någon av raserna. RVEDV ökade signifikant med 37 % endast hos landracegrisar(tabell 3). Medan RVSV i Göttingen minipigs ökade betydligt med 23% först efter 6 månader, i Landrace grisar observerades en betydande 80% ökning av RVSV vid 2 månader.

Figure 2
Figur 2. Uppskattning av myokardet i riskzonen baserat på BARI (Bypass Angioplasty Revascularization Investigation Myocardial Jeopardy Index) poäng (A-D). Det totala värdet av den infarkt-relaterade gatan divideras med summan av de 3 totala värdena för varje kranskärl, rätt födans gatan (RCA), den vänstra circumflex födans gatan (LCX) och den vänstra främre fallande födans gatan (LAD). Vänster ventrikulär ärrstorlek i Göttingen minipigs och Landrace grisar mätt med hjärtmagnetisk resonanstomografi (E). Ärr storlek visas som ett förhållande av massan av hjärtinfarkt till massan av vänster ventrikel i slutet av diastole (LVED). BARI-poäng i Göttingen minipigs och Landrace grisar mätt före koronar ocklusion (F). Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.

Figure 3
Bild 3. Vänster ventrikulär end-diastolic (LVED) massa (g) av Göttingen minipigs (A) och Landrace grisar (B) mätt med hjärtmagnetisk resonans imaging. *p<0,05 jämfört med motsvarande baslinje (upprepade mått enkelspårig ANOVA följt av Fishers LSD-test i Göttingen minipigs; parat t-test hos Landrace-grisar). Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.

Figure 4
Figur 4. Vänster ventrikulär (LV) utmatningsfraktion (%) av Göttingen minipigs (A) och Landrace grisar (B) mätt med hjärtmagnetisk resonanstomografi. *p<0,05 jämfört med motsvarande baslinje (upprepade mått enkelspårig ANOVA följt av Fishers LSD-test i Göttingen minipigs; parat t-test hos Landrace-grisar). Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.

Uppmätt parameter Göttingen minipigs Landrace grisar
Originalplan 3 månader 6 månader Originalplan 2 månader
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. Vänster Ventrikulärt avslutar-systolic volym (LVESV), lämnat Ventrikulärt avslutar-diastolic volym (LVEDV) och lämnat Ventrikulärt slå volym (LVSV) på de uppmätta pekar i Landrace svin och Göttingen minipigs. *p<0,05 jämfört med motsvarande baslinje (upprepade mått enkelspårig ANOVA följt av Fishers LSD-test i Göttingen minipigs; parat t-test hos Landrace-grisar).

Figure 5
Figur 5. Vänster förmaksvolym indexerad till kroppsytan (LAVi) i ml/m2 i Göttingen minipigs (A) och Landrace grisar (B) mätt med hjärtmagnetisk resonanstomografi. Representativa bilder av vänster förmaksflimmer, spårningar gjordes på två- (C) och fyra kammare (D) cine bilder. De vita pilarna visar närvaron av lungödem på den representativa localizerbilden (E). *p<0,05 jämfört med motsvarande baslinje (parat t-test i Göttingen minipigs och Landrace grisar). Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.

Figure 6
Figur 6. Kroppsvikt (kg) av Göttingen minipigs (A) och Landrace grisar (B). *p<0,05 jämfört med motsvarande baslinje (upprepade mått enkelspårig ANOVA följt av Fishers LSD-test i Göttingen minipigs; parat t-test hos Landrace-grisar). Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.

Figure 7
Figur 7. Vänster ventrikulära (LV) hjärtindex (L/min/m2)av Göttingen minipigs (A) och Landrace grisar (B). Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.

Uppmätt parameter Göttingen minipigs Landrace grisar
Originalplan 3 månader 6 månader Originalplan 2 månader
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. Hjärtfrekvens (HR), hjärtminutvolym (CO) och kroppsyta (BSA) hos Göttingen minipigs och Landrace grisar. *p<0,05 jämfört med motsvarande baslinje (upprepade mått enkelspårig ANOVA följt av Fishers LSD-test i Göttingen minipigs; parat t-test hos Landrace-grisar).

Figure 8
Bild 8. Höger ventrikulär (RV) utmatningsfraktioner (%) av Göttingen minipigs (A) och Landrace grisar (B). *p<0,05 jämfört med motsvarande baslinje (upprepade mått enkelspårig ANOVA följt av Fishers LSD-test i Göttingen minipigs; parat t-test hos Landrace-grisar). Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.

Uppmätt parameter Göttingen minipigs Landrace grisar
Originalplan 3 månader 6 månader Originalplan 2 månader
RVED-massa [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. Höger ventrikulär end-diastolic (RVED) massa, rätt Ventrikulärt änd-systolic volym (RVESV), rätt Ventrikulärt end-diastolic volym (RVEDV) och rätt Ventrikulärt slag volym (RVSV) i Göttingen minipigs och Landrace grisar. *p<0,05 jämfört med motsvarande baslinje (upprepade mått enkelspårig ANOVA följt av Fishers LSD-test i Göttingen minipigs; parat t-test hos Landrace-grisar).

Discussion

Här beskrev vi ett detaljerat protokoll som belyser de kritiska stegen i en teknik för induktion av akut MI och utvärdering av post-MI HF i en sluten bröstmodell av vuxna Göttingen minipigs. Vi beskrev också metoden för intracoronary drug administration, BARI poängsättning och rapporterade vänster och höger Ventrikulärt hjärt morpho-funktionella förändringar i en translationell post-MI HF modell. Detta är den första karakteriseringen av post-MI HF i Göttingen minipigs i jämförelse med Landrace grisar, visar att Göttingen minipig modell återspeglar post-MI HF parametrar jämförbara med människor. Vi drar slutsatsen att Göttingen minipig-modellen är överlägsen Landrace-grisen för att följa upp utvecklingen av post-MI HF. Kliniskt relevanta grismodeller av post-MI HF är förutsättningar för slutliga proof-of-concept-studier innan de går in i kliniska prövningar i de flesta av de kardiovaskulära läkemedels- och medicintekniskautvecklingsprojekten 6,7,12. Faktum är att grismodeller liknar människor i anatomi, fysiologi och biokemiska egenskaper, särskilt inom MI-forskning när de utvecklar trans-mural-hjärtinfarkter på grund av bristen på säkerhet perfusion14. Därför kan grismodeller fungera som modeller för analys av kardioprotektiva terapier och derasmekanismer 24,25,26,27,28,29.

Här har vi funnit att trots lika ärrstorlekar, dödlighet och BARI-poäng i de två raserna observerades vänster ventrikulär dysfunktion som kännetecknas av minskad LVEF endast i Göttingen minipigs. Här observerade vi en 15,4% akut dödlighet i Göttingen minipigs och ingen dödlighet under uppföljningsperioden, den senare är jämförbar med den i kliniska studier. Faktum är att en metaanalys på patientnivå av 10 randomiserade kliniska prövningar fann att Kaplan-Meier uppskattade 1 års dödlighet av alla orsaker var så låg som 2,2% efter hjärtinfarkt30. Ärrstorlekar som rapporteras här är jämförbara med dem i kliniska prövningar. I kliniska prövningar utförda av Lonborg et al och Stone et al hos patienter som överlevde hjärtinfarkt på ST- höjd var medianärrstorlekarna, mätt som % av den vänstra ventrikulära myokardmassan, 9, 5% respektive 17, 9%30,31. Dessutom överensstämmer ärrstorlekarna i denna studie med dem som rapporterats i tidigare publikationer i Göttingen minipigs (12-25%)32,33,34,35,36,37 och hos Landrace-grisar (14-18%)38,39,40. Det nuvarande fyndet om baslinje LVEF i Landrace svin är enligt uppgifter som rapporterats av andra i stora svin13,41,42. Dessa värden hos stora svin är mindre jämfört med friska LVEF-referensintervall (58-61%)43 och basvärden (pre-infarction) i Göttingen minipigs (55-73%)33,44,45. Det är dock värt att notera att endast post-infarction data eller delta ändringar av LVEF rapporteras i de flesta publikationer46,47,48,49,50. I enlighet med dessa resultat har tidigare studier av antingen post-MI HF inducerad med 45 till 90 min LAD-ocklusion följt av reperfusion eller permanent LAD-ocklusion visat antingen ingen minskning eller blygsam minskning av LVEF i Landrace eller Yorkshire svin efter 4-6 veckors uppföljning jämfört med baslinjen (pre-infarkt) LVEF51,52,53. Schuleri et al. jämförde dock morfofunktionella parametrar mellan Göttingen minipigs och Yorkshire svin och fann att båda raserna visade en minskning av LVEF 8 veckor efter induktion av MI med 120 till 150 min LAD ocklusion-reperfusion; LVEF-värden vid baslinjen i Yorkshire-svin rapporterades dock inte54. I andra experiment på kvinnliga Dalland Landrace grisar efter MI negativa ombyggnad inducerades av 90 min LAD ocklusion, men LVEF rapporterades inte efter 4 veckors uppföljning55. I motsats till våra resultat, i en studie av de Jong et al., minskade LVEF markant hos Landrace grisar utsätts för öppen bröst LAD ocklusion och följt av en 12-veckors uppföljning56. Denna skillnad kan hänföras till betydligt längre ischemisk period (150 min), vilket resulterade i större infarktstorlek (23,4 ± 2,1% av LV). På annat håll ledde 120-min sluten bröstocklusion av vänster circumflex (LCX) kranskärl i tyska Landrace grisar till en betydande minskning av LVEF efter åtta veckors reperfusion, vilket tyder på att den olika platsen för MI också kan påverka den globala vänstra ventrikulära funktionen57. Våra nuvarande resultat överensstämmer med andra som visar betydande minskning av LVEF i post-MI HF i Göttingen minipigs efter långsiktig uppföljning33,44,45.

Minskningen av LVEF hos Göttingen minipigs efter MI överensstämmer med kliniska data som visar hjärtdysfunktion till följd av ventrikulär ombyggnad hos patienter efter AMI58. Sammanfattningsvis efterliknar Göttingen minipigs bättre de mänskliga förhållandena, eftersom pre-infarction LVEF, ärrstorlek, post-infarction LVEF och dödlighet är alla jämförbara med dessa parametrar som finns hos människor.

Här observerade vi en 8% ökning av LVED massa efter sex månader i Göttingen minipigs och en markant högre (97%) ökning av LVED-massorna hos Landrace-grisar efter två månader. Liknande data rapporterades av Schuleri et al. hos yorkshiregrisar, där en 40% ökning av hjärtvikt observerades efter två månader. Däremot observerades i andra experiment av slutna bröst post-MI HF i Göttingen minipigs inga signifikanta förändringar i vänster Ventrikulärt massor33,44. Därför kan skillnader mellan de två raserna avseende LVEF hänföras till en intensiv hjärttillväxt hos Landrace-grisar och därmed förändrad hjärtrenovering.

I kliniska inställningar, förutom LVEF, vänster Ventrikulärt volym ger värdefull inblick i långsiktiga prognos och dödlighet i post-MI patienter59. LVESV är den primära bestämningsfaktorn för både tidig och sen mortalitet hos patienter efter AMI60,61. Här har vi visat att ventrikulär volym bedömd av CMRI ökade signifikant i båda raserna. Efter-MI ombyggnad inducerad en mer uttalad ökning av LVESV än i LVEDV i Göttingen minipigs, medan både LVESV och LVEDV ökades med en liknande takt i Landrace grisar. Följaktligen minskades vänster Ventrikulärt utstötningsfraktion (LVEF) signifikant vid 3 och 6 månader endast i Göttingen minipigs men inte i Landrace grisar efter 2 månader. Dessa resultat måste tolkas med försiktighet hos Landrace-grisar, där ökad LVESV, LVEDV och LVSV (beräknad som skillnaden mellan LVESV och LVEDV) är mer sannolika relaterade till en intensiv ökning av hjärtmassan. Ökad LVESV och LVEDV överensstämmer med kliniska data från patienter med post-MI HF62,63,64. Dessutom definierades negativ vänster ventrikulär ombyggnad som en ökning med 15% eller mer i LVEDV i kliniska studier65,66 och vi fann här en 28% ökning efter 3 månader och en 42% ökning efter 6 månader i LVEDV i Göttingen minipigs visar en kliniskt relevant negativ ombyggnad. Dessutom har vi här visat att LAVi bara ökade i Göttingen minipigs, men inte hos Landrace grisar. Ökning av vänster förmaksvolym är en ytterligare viktig strukturell förändring i samband med HF och är en oberoende prediktor för död och HF sjukhusvistelse hos patienter som överlever MI67.

Rätt ventrikulär funktion studeras sällan i post-MI HF-modeller. Här har vi funnit att rätt ventrikulär utmatningsfraktion ökade i båda raserna. Även om RV praktiskt taget inte var involverad i skador nekros, ökade RVEF avsevärt i båda raserna som anger RV volym överbelastning och därmed vänster Ventrikulärt dysfunktion. På samma sätt visade en klinisk studie som registrerade 2008 patienter med kronisk systolisk HF att 733 patienter (37%) tillhörde normal höger ventrikulär funktionskategori med RVEF≥40%68.

Sammanfattningsvis har vi här visat att den vuxna Göttingen minipig modellen med långsiktig uppföljning efterliknar funktionella och morfologiska parametrar för post-MI HF jämförbar med människor. Våra nuvarande data visar också att Landrace grisar inte är lämpliga för utvärdering av post-MI HF främst på grund av konsekvenser av den snabba ökningen av kropp och hjärt vikt som inte tillåter långsiktig uppföljning och stör post-MI HF patologi. Landrace grisar kan vara lämpliga för att bedöma konsekvenserna av akut hjärtinfarkt. Den nuvarande omfattande karakteriseringen av de slutna bröst hjärtinfarktmodellerna i Landrace och Göttingen minipigs kommer att vara användbar för att välja de optimala stora djurmodellerna för att studera post-MI HF och utveckla nya terapier mot denna patologi.

Begränsningar

Det aktuella experimentet utfördes endast hos honsvin, därför är den potentiella effekten av de olika könen på post-MI HF fortfarande okänd i dessa modeller69. Tecken på HF bedömdes av CMRI, enligt rekommendationer i en nyligen utfärdad riktlinje om rigorens relevans och reproducerbarhet i prekliniska studier på kardioproktection12. Användningen av mer riktade angulation av CMRI imaging plan och mer riktade sekvens kan dock resultera i bättre uppskattning av vänster förmaksflimmer volymer och pulmonell ödem. Även om vi inte har mätt biomarkörer och histologiska tecken på post-MI HF i denna studie, är dessa modeller lämpliga för analys av eventuella biomarkörer sedan tillgången på plasma- och vävnadsprover. På grund av de olika mottaglighet av de 2 raserna till ischemi / reperfusion skada, olika varaktigheter av födans ocklusioner valdes här som kan även om begränsa jämförelsen av de 2 modellerna, men genom detta tillvägagångssätt uppnådde vi liknande infarkt storlek. Uppföljningstiden i de 2 raserna var annorlunda som hos Landrace-grisarna endast 2 månaders uppföljningstid kan uppnås på grund av tekniska skäl, dvs. snabb ökning av kroppsvikten som visar en stor begränsning av Landrace-modellen. En ytterligare begränsning är bristen på olika riskfaktorer och samsjuklighet och därmed efterliknar de nuvarande stora djurmodellerna inte helt den kliniska situationen när det gäller förekomsten av flera riskfaktorer, inklusive samsjuklighet och deras mediciner. För närvarande finns det dock inga etablerade stora djurmodeller med flera komorbiditeter för rutinmässig användning. Dessa stora djurmodeller kan inte drivas för dödlighetsanalys på grund av djuretiska skäl och de höga kostnaderna för dessa studier.

Disclosures

PF är grundare och VD för Pharmahungary Group, en koncern av FoU-bolag

Acknowledgments

Denna studie finansierades av Quark Pharmaceuticals Inc där S.A. och E.F. är anställda. Denna studie stöddes också av Ungerns nationella kontor för forskning, utveckling och innovation (NKFIA; NVKP-16-1-2016-0017 National Heart Program) och av ministeriet för mänsklig kapacitets departements program för högre utbildning i Ungern, inom ramen för semmelweisuniversitetets tematiska program för terapeutisk utveckling. stödde.B s av EFOP-3.6.3-VEKOP-16-2017-00009 och Gedeon Richter Plc. Z.G. stöddes av ett János Bolyai-forskningsstipendier från den ungerska vetenskapsakademin och av ÚNKP-19-4 New National Excellence Program of the 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

Medicin Utgåva 170 infarktstorlek ärrstorlek reperfusion sus scrofa svin gris svin miniatyr höger ventrikel cardioprotection BARI-poäng
Post-Myokardisk hjärtinfarkt hjärtsvikt i sluten bröstkorg koronar ocklusion / reperfusion modell i Göttingen Minipigs och Landrace Grisar
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