현재 연구의 전반적인 목표는 심근 경색 (MI) 및 심근 경색 심부전 (MI 후 HF)의 유도 기술을 폐쇄 가슴, 성인 괴팅겐 미니 피그 및 괴팅겐 미니 피그에서 MI 후 HF 모델의 특성화를 육지 돼지에 비해 제시하는 것입니다.
심부전의 발달은 급성 심근 경색 (MI)에서 살아남는 환자에서 장기 사망의 가장 강력한 예측자입니다. 심근 경색 심부전(MI HF 후)의 예방 및 치료에 대한 충족되지 않은 임상적 필요성이 있습니다. MI 후 HF의 임상적으로 관련된 돼지 모델은 약물 및 의료 기기 개발에서 임상 시험에 들어가기 전에 개념 증명 연구를 위한 전제 조건입니다.
여기서 우리는 연쇄 심장 자기 공명 화상 진찰 (CMRI)를 포함하여 장기 후속으로 성인 괴팅겐 미니돼지에서 포스트 MI HF의 폐쇄 가슴 돼지 모델을 특성화하고 일반적으로 사용되는 랜드 레이스 돼지 모델과 비교하는 것을 목표로했습니다.
MI는 괴팅겐 미니피그에서 120분 동안 관상 동맥을 내림차순으로 좌측 전방 동맥의 내루무너리 풍선 폐색에 의해 유도되었고, 랜드레이스 돼지에서는 90분 동안, 이어서 재퍼퓨전이 뒤따랐다. CMRI는 괴팅겐 미니피그에서 3 개월 및 6 개월 모두에서 기준선에서 심장 형태와 기능을 평가하고 랜드 레이스 돼지에서 2 개월에서 각각 수행되었습니다.
흉터 크기는 두 품종에서 비슷했지만 MI는 괴팅겐 미니피그에서만 좌심실 배출 분수(LVEF)가 크게 감소했으며 랜드레이스 돼지는 LVEF의 감소를 보이지 않았습니다. 오른쪽 심실(RV) 배출 분수는 무시할 수 있는 RV 흉터 크기에도 불구하고 두 품종 모두에서 증가하였다. 2개월 만에 랜드레이스 돼지의 좌심실 종횡전도(LVED) 질량이 크게 증가한 것과 는 대조적으로, 괴팅겐 미니돼지는 6개월만에 LVED 질량이 약간 증가한 것으로 나타났다.
요약하자면, 이것은 괴팅겐 미니피그에서 의 포스트 MI HF의 첫 번째 특성으로, 괴팅겐 미니피그 모델이 인간 병리학에 필적하는 포스트 MI HF 파라미터를 반영한다는 것을 보여준다. 괴팅겐 미니피그 모델은 포스트 MI HF의 개발을 연구하기 위해 랜드레이스 돼지 모델보다 우수하다는 결론을 내렸습니다.
급성 심근 경색 (MI)의 사망률이 감소했음에도 불구하고 심근 경색 후 심부전 (MI HF 후)의 발생률은 시간이 지남에 따라 변경되지 않았습니다1. 심부전(HF)은 MI 환자2에서가장 강력한 사망 예측자 중 하나입니다. 현재까지, 재관류 치료는 심근 경색 크기를 제한하고 후속HF3,4,5의위험을 감소시키는 유일한 치료 옵션이다. HF 및 기타 합병증은 재관류 손상의 결과로 발생할 수 있습니다; 따라서, 적시에 재관전6,7,8을넘어 심장 보호 치료의 발달을 위한 충족되지 않은 필요가 아직도 있습니다. 대형 동물 모델에서도 효과적인 수많은 심장 보호 요법이 설명되었지만, 원격 허혈성 컨디셔닝(RIC)만이 작은 임상 시험9에서MI 후 HF의 임상 결과를 개선하는 것으로 보였다. 그러나, RIC의 효능에 대한 이러한 고무적인 결과는 STEMI 환자에서 유럽 전역의 33개 센터에서 수행된 단일 블라인드, 무작위 대조 시험(CONDI-2/ERIC-PPCI)에서 의문을 제기했으며, 여기서 RIC는 임상 결과10을개선하지 못했다. 전임상 데이터의 번역실패에 대한 잠재적 인 이유는 낮은 임상관련성(11)을가진 최적이 아닌 포스트 MI HF 동물 모델의 사용일 수 있다.
돼지 모델의 심혈관(patho) 형태및 (병리학) 생리학은 인간의 상태를 닮았다; 따라서, 번역심혈관 연구에서 널리 사용되고 허용된다12,13,14. 심혈관 연구에 사용되는 돼지 품종은 크기, 외모 및 유전적배경15,16에따라 달라지는 돼지를 포함하는 매우 다양한 국내 돼지(Sus scrofa 국산) 종에 속한다. MI 이후 HF는 돼지에서 광범위하게 연구되었지만, 랜드레이스 돼지와 괴팅겐 미니피그의 MI 이후 HF의 결과에 대한 MI의 효과를 특성화하고 비교하기 위한 목적으로 연구 결과가 발표되지 않았습니다. Landrace 돼지의 집중적인 성장 속도 심장 형태 기능에 영향을 미칠 수 있습니다.; 그러나, 제한된 성장 패턴을 가진 괴팅겐 미니피그 이러한 우려를 극복할 수 있으며, 포스트 MI HF의 평가에서 장기적인 후속 조치를 위한 실행 가능한 모델이 될 수 있습니다. 더욱이, 심장보호에 관한 전임상 연구에서 엄격성 및 재현성의 관련성에 대한 가이드라인은돼지(12)의심실 기능 측정을 위한 임상적으로 관련된 모델로서 심장 자기 공명 영상(CMRI)의 사용을 권장한다.
돼지에서 MI 후 HF에 대한 과학적 관심을 분석하기 위해 우리는 다음과 같은 검색 문자열을 사용하여 PubMed에 문학 검색을 수행 : “(돼지 또는 돼지 또는 돼지 또는 돼지 또는 수스 스크로파 또는 미니 돼지 또는 미니 돼지 또는 미니 돼지 또는 미니 돼지 또는 미니어처 돼지) 및 (파면 * 또는 허혈 * 또는 허퍼퍼퍼스 *) 및 (심장 또는 카디 * 또는 근카드 *) 및 (젊은이 또는 왼쪽 전방 * 또는 LCX 또는 좌측 일주 또는 RCA) 및 (심부전 또는 배출 분획 또는 경색 크기 또는 경색 크기)”와 심장 허혈 /사후 MI HF를 연구하는 데 자주 사용되지만 미니 돼지와 7 %의 논문 (425 개 중 71 개)만 17 %(425 개 중 71 개)만 미니 돼지와 7 %의 미니 피그 (40개 개 술)를 사용했습니다. 연구의 단지 약 1% (5 425) Göttingen 미니 돼지와 장기 후속 (1-9 레퍼퓨전의 달) 및 CMRI 심장 기능을 분석하는 임상 관련 프로토콜을 사용했다. 임상적으로 관련있는 연구의 작은 수는 기본적인 연구와 임상 시험 사이 번역 격차를 강조합니다. 따라서, Göttingen 미니피그 및 랜드레이스 돼지에서 폐쇄 된 가슴 후 MI HF 모델의 포괄적 인 특성화는 장기적인 후속 조치 동안 CMRI를 사용하여 왼쪽 및 오른쪽 심실 기능 및 해부학의 반복적인 평가를 필요로한다. 여기에서 우리는 심장 보호 약 및/또는 의료 기기 치료를 평가하는 데 사용될 수 있는 MI 후 HF 연구를 위한 표준화되고 재현가능한 실험 프로토콜을 설명하기 위해 두 개의 MI 후 HF 모델의 기술적 타당성 및 임상 관련성에 초점을 맞추는 것을 목표로 했습니다.
본 연구는 성인용 괴팅겐 미니피그를 이용한 MI 후 HF의 임상적으로 관련된 모델을 특성화하고 형태학적 및 심장 좌우 심실 기능 파라미터를 사춘기 랜드레이스 돼지의 것과 비교하는 문헌의 첫 번째 연구이다.
여기서 우리는 급성 MI의 유도 기술과 성인 괴팅겐 미니피그의 폐쇄 가슴 모델에서 MI 후 HF의 평가의 중요한 단계를 강조하는 상세한 프로토콜을 설명했습니다. 우리는 또한 KRTRAONARY 약물 투여, BARI 점수, 및 번역 후 MI HF 모델에서 좌우 심실 심장 모포 기능 변화를 보고하는 방법을 설명했다. 이것은 괴팅겐 미니피그에서 포스트 MI HF의 첫 번째 특성으로, 괴팅겐 미니피그 모델은 인간에 필적하는 MI 후 HF 매개 변수를 반영한다는 것을 보여준다. 괴팅겐 미니피그 모델은 국토부 이후 HF의 개발을 후속하기 위해 랜드레이스 돼지보다 우수하다는 결론을내렸습니다. 실제로 돼지 모델은 특히 MI 연구 분야에서 해부학, 생리학 및 생화학적 특성에서 인간을 닮아 부수적 인 관류의 부족으로 인한 트랜스 벽화 경색을 개발한다14. 따라서 돼지 모델은 심장 보호 요법 및 그들의 메커니즘24,25, 26,27,28,29의분석을 위한 모델로 작용할 수 있다.
여기서 우리는 두 품종에서 동등한 흉터 크기, 사망률 및 BARI 점수에도 불구하고 감소 된 LVEF를 특징으로하는 좌심실 기능 장애가 괴팅겐 미니 피그에서만 관찰되었다는 것을 발견했습니다. 여기서 우리는 괴팅겐 미니피그에 있는 15.4% 급성 사망및 후속 기간에 있는 아무 사망도 관찰했습니다, 후자는 임상 연구 결과에서 그것과 비교됩니다. 실제로, 10개의 무작위임상시험의 환자 수준 메타 분석은 Kaplan-Meier가 모든 원인 사망의 1 년 비율이 심근 경색 다음 2.2%로 낮았다는 것을 것을을 발견했습니다30. 여기에 보고 된 흉터 크기는 임상 시험에 있는 것과 비교됩니다. Lonborg 외 및 Stone 외환자가 수행한 임상 시험에서 ST 고도 심근 경색생존 환자에서 중앙심근 경색을 생존하고, 좌심실 심근 질량의 %로 측정된 환자는 각각 9.5%와 17.9%였다.30,31. 더욱이, 본 연구에서 흉터 크기는 괴팅겐 미니피그(12-25%)의 이전 간행물에 보고된 것과 일치합니다.32,33,34,35,36,37 랜드레이스 돼지 (14-18%)38,39,40. Landrace 돼지의 기준선 LVEF에 대한 현재의 발견은 큰 돼지에 있는 다른 사람에 의해 보고된 데이터에 따라 다수입니다13,41,42. 큰 돼지의 이러한 값은 건강한 인간 LVEF 기준 범위 (58-61%)에 비해 작습니다.43 괴팅겐 미니피그(55-73%)의 기준선(사전 경색) 값33,44,45. 그럼에도 불구하고 대부분의 간행물에 LVEF의 경색 후 데이터 또는 델타 변경만 보고된다는 점에 주목할 필요가 있습니다.46,47,48,49,50. 본 결과에 따르면, REperfusion 또는 영구 LAD 폐색에 의해 유도된 MI 후 HF의 이전 연구는 기준선(사전 경색) LVEF에 비해 4-6주 후에 랜드레이스 또는 요크셔 돼지에서 LVEF의 감소 또는 겸손한 감소를 입증하지 못했습니다.51,52,53. 그러나, 슐라이 외. 괴팅겐 미니돼지와 요크셔 돼지 사이의 형태 기능 적 매개 변수를 비교하고 두 품종은 LVEF의 감소를 보였다 발견 8 MI의 유도 후 주 120 받는 사람 150 분 LAD 오클루전 재침투; 그러나 요크셔 돼지의 기준선 LVEF 값은 보고되지 않았습니다.54. 여성 댈랜드레이스 돼지의 다른 실험에서 MI 후 불리한 리모델링은 90분 LAD 폐색에 의해 유도되었지만, LVEF는 4주 후에 후속 조치를 취하지 않았다.55. 우리의 사실 인정과는 대조적으로, de Jong et al.에 의하여 연구 결과에서, LVEF는 오픈 가슴 LAD 폐색을 행하고 12 주 후속에 선행된 랜드레이스 돼지에서 현저하게 감소했습니다56. 이러한 차이는 훨씬 더 긴 허혈 성 기간 (150 분)에 기인 할 수 있으며, 그 결과 더 큰 경색 크기 (23.4 ± 2.1 LV). 다른 곳에서는 독일 랜드레이스 돼지의 왼쪽 둘레(LCX) 관상 동맥의 120분 폐쇄된 흉부 폐색으로 8주 간의 레퍼퓨전 후 LVEF가 현저한 감소로 이어졌으며, 이는 MI의 다른 위치가 전 세계 좌심실 기능에도 영향을 미칠 수 있음을 시사합니다.57. 우리의 현재 사실 인정은 장기 후속 후에 괴팅겐 미니돼지에 있는 포스트 MI HF에 있는 LVEF에 있는 중요한 감소를 보여주는 그 외와 일치합니다33,44,45.
MI에 따른 괴팅겐 미니피그에서 LVEF의 감소는 AMI58이후 환자에서 심실 리모델링의 결과로 심장 기능 장애를 보여주는 임상 데이터와 일치한다. 결론적으로, 괴팅겐 미니돼지는 경색 전 LVEF, 흉터 크기, 경색 후 LVEF 및 사망률이 모두 인간에서 발견되는 이러한 매개 변수와 비교할 수 있기 때문에 인간의 상태를 더 잘 모방합니다.
여기서 우리는 괴팅겐 미니피그에서 6 개월 후 LVED 질량이 8 % 증가하고 현저하게 더 높은 (97 %)를 관찰했습니다. 2 개월 후 랜드 레이스 돼지에서 LVED 질량의 증가. 유사한 데이터는 요크셔 돼지에서 슐라이 외에 의해 보고되었다, 여기서 심장 무게에 있는 40% 증가는 2 달 후에 관찰되었습니다. 대조적으로, 괴팅겐 미니피그에서 폐쇄 된 가슴 후 MI HF의 다른 실험에서 왼쪽 심실 질량에 큰 변화가 관찰되지 않았다33,44. 따라서, LVEF에 관한 두 품종 간의 차이는 Landrace 돼지의 집중적인 심장 성장 속도에 기인할 수 있고 따라서 변경된 심장 리모델링.
임상 설정에서, LVEF 외에, 좌심실 양은 MI 이후 환자에서 장기 예후 및 사망률에 귀중한 통찰력을 제공합니다59. LVESV는 AMI60,61이후 환자에서 조기 및 후기 사망률모두의 주요 결정자이다. 여기서 우리는 CMRI에 의해 평가된 심실 부피가 두 품종 모두에서 크게 증가했다는 것을 보여주었습니다. 포스트 MI 리모델링은 괴팅겐 미니피그LVEDV보다 LVESV의 더 뚜렷한 증가를 유도했으며, LVESV와 LVEDV는 모두 랜드레이스 돼지에서 비슷한 비율로 증가했습니다. 그 결과, 좌심실 배출 분수(LVEF)는 괴팅겐 미니피그에서만 3개월 과 6개월만에 현저히 감소했지만 2개월 후 랜드레이스 돼지에서는 그렇지 않았다. 이러한 결과는 LVESV, LVEDV 및 LVSV(LVESV와 LVEDV의 차이로 계산)가 심장 질량의 집중적 증가와 관련이 있는 랜드레이스 돼지에서 주의해서 해석되어야 합니다. 증가된 LVESV 및 LVEDV는 MI 후 HF62,63,64를가진 환자의 임상 데이터와 일치한다. 더욱이, 불리한 좌심실 리모델링은 임상 연구에서 LVEDV에서15%이상 증가한 것으로 정의되었으며, 3개월 후 28% 증가, 괴팅겐 미니피그LVEDV에서 6개월 후 42% 증가하여 임상적으로 관련성이 높은 부작용을 나타냈다. 또한, 여기서 LAVi는 괴팅겐 미니피그에서만 증가했지만 랜드레이스 돼지는 증가하지 않는 것으로 나타났습니다. 좌심방부피의 증가는 HF의 맥락에서 추가적인 중요한 구조적 변화이며 MI67생존환자에서 사망 및 HF 입원의 독립적인 예측자이다.
오른쪽 심실 기능은 거의 MI 후 HF 모델에서 공부되지 않습니다. 여기서 우리는 두 품종 모두에서 오른쪽 심실 배출 분수 증가 발견. RV는 심근 괴사에 실질적으로 관여하지 않았지만 RV 볼륨 과부하를 나타내는 두 품종 모두에서 RVEF가 크게 증가하여 심실 기능 장애를 남겼습니다. 유사하게, 만성 수축기 HF를 가진 2008년 환자를 등록하는 임상 연구 결과는 733명의 환자 (37%)가 보여주었습니다 RVEF≥40% 68로 정상적인 오른쪽 심실 기능 범주에속한다.
결론적으로, 우리는 장기적인 후속 후속을 가진 성인 괴팅겐 미니피그 모델이 인간에 필적하는 포스트 MI HF의 기능적 및 형태학적 매개 변수를 모방한다는 것을 여기에서 보여주었습니다. 우리의 현재 데이터는 또한 Landrace 돼지가 주로 장기 후속을 허용하지 않고 MI 후 HF 병리학을 방해하는 신체 및 심장 무게의 급속한 증가의 결과로 인해 포스트 MI HF의 평가에 적합하지 않다는 것을 보여줍니다. 랜드 레이스 돼지는 급성 심근 경색의 결과를 평가하기에 적합 할 수 있습니다. Landrace 및 괴팅겐 미니피그에 있는 폐쇄 가슴 경색 모형의 현재 포괄적인 특성은 MI HF 이후를 공부하기 위하여 최적 큰 동물 모형을 선택하고 이 병리학에 대하여 새로운 치료를 개발하는 데 유용할 것입니다.
제한
현재 실험은 여성 돼지에서만 수행되었기 때문에 MI 이후 HF에 대한 상이한 남녀의 잠재적 효과는 이들모델(69)에서알려지지 않은 상태로 남아 있다. HF의 표시는 심장 보호에 전임상 연구 결과에 있는 엄격하고 재현성의 관련성에 대한 최근 지침의 권고에 따라 CMRI에 의해 평가되었다12. 그러나, CMRI 이미징 비행기와 더 많은 표적 서열의 더 표적으로 한 협응의 사용은 좌심방 부피 및 폐 부종의 더 나은 추정귀착될 수 있다. 우리는 이 연구 결과에서 포스트 MI HF의 biomarkers 및 조직학적 표시를 측정하지 는 않았지만, 이 모형은 플라즈마 및 조직 견본의 가용성 때문에 어떤 biomarkers든지의 분석에 적합합니다. 2품종의 다른 감수성으로 인해 허혈/재관류 상해를 입었기 때문에, 관상 동맥 폐색의 다른 지속 시간이 선택되었지만 2 모델의 비교를 제한할 수 있지만, 그러나, 이러한 접근법에 의해 우리는 유사한 경색 크기를 달성했다. 2품종의 후속조치는 랜드레이스 돼지에서와 달리 2개월만에 기술적 이유로 후속조치가 이루어질 수 있고, 즉 랜드레이스 모델의 주요 한계를 보여주는 체중의 급격한 증가를 달성할 수 있다. 또 다른 제한은 다른 위험 요소와 comorbidities의 부족이며, 따라서 현재큰 동물 모델은 완전히 공동 이환율과 약물을 포함한 다중 위험 요소의 존재의 관점에서 임상 상황을 모방하지 않습니다. 그러나, 현재, 일상적인 사용을 위한 여러 comorbidities와 설립 된 큰 동물 모델. 이 큰 동물 모형은 동물 윤리적인 이유 및 이 연구 결과의 높은 비용으로 인해 사망 분석을 위해 구동될 수 없습니다.
The authors have nothing to disclose.
이 연구는 S.A.와 E.F.가 직원인 Quark Pharmaceuticals Inc.에 의해 지원되었습니다. 이 연구는 또한 헝가리의 국가 연구, 개발 및 혁신 사무소에 의해 지원되었다 (NKFIA; NVKP-16-1-2016-0017 국가 심장 프로그램), 그리고 헝가리 인류 역량부의 고등 교육 기관 우수 프로그램에 의해, 셈멜바이스 대학의 치료 개발 주제 프로그램의 틀 내에서. GB.B. EFOP-3.6.3-VEKOP-16-2017-00009 및 게데온 리히터 Plc. 장학금에 의해 지원되었다. Z.G.는 헝가리 과학 아카데미의 자노스 볼라이 연구 장학금과 인간 역량부의 ÚNKP-19-4 새로운 국가 우수 프로그램에 의해 지원되었습니다.
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 |