يصف البروتوكول الحالي ثلاث طرق لإدارة العوامل العلاجية القلبية في نموذج الخنازير. تلقت إناث الخنازير البرية العلاج من خلال: (1) بضع الصدر والحقن عبر اللب ، (2) حقن الشغاف القائم على القسطرة ، أو (3) التسريب في الوريد عبر مضخة صغيرة تناضحية الوريد الوداجي.
احتشاء عضلة القلب هو أحد الأسباب الرئيسية للوفاة والعجز في جميع أنحاء العالم ، وهناك حاجة ملحة لاستراتيجيات جديدة لحماية القلب أو التجديد. أحد المكونات الأساسية لتطوير الأدوية هو تحديد كيفية إعطاء علاج جديد. تعتبر النماذج الحيوانية الكبيرة ذات الصلة من الناحية الفسيولوجية ذات أهمية حاسمة في تقييم جدوى وفعالية استراتيجيات التسليم العلاجي المختلفة. نظرا لتشابهها مع البشر في فسيولوجيا القلب والأوعية الدموية ، وتشريح الأوعية الدموية التاجية ، ونسبة وزن القلب إلى وزن الجسم ، تعد الخنازير واحدة من الأنواع المفضلة في التقييم قبل السريري للعلاجات الجديدة لاحتشاء عضلة القلب. يصف البروتوكول الحالي ثلاث طرق لإدارة العوامل العلاجية القلبية في نموذج الخنازير. بعد احتشاء عضلة القلب الناجم عن طريق الجلد ، تلقت إناث الخنازير البرية علاجا بعوامل جديدة من خلال: (1) بضع الصدر والحقن عبر القلب ، (2) حقن الشغاف القائم على القسطرة ، أو (3) التسريب في الوريد عبر مضخة صغيرة تناضحية الوريد الوداجي. الإجراءات المستخدمة لكل تقنية قابلة للتكرار ، مما يؤدي إلى توصيل الأدوية القلبية بشكل موثوق. يمكن تكييف هذه النماذج بسهولة لتناسب تصميمات الدراسة الفردية ، ويمكن استخدام كل من تقنيات التسليم هذه للتحقيق في مجموعة متنوعة من التدخلات الممكنة. لذلك ، تعد هذه الطرق أداة مفيدة للعلماء الانتقاليين الذين يتبعون مناهج بيولوجية جديدة في إصلاح القلب بعد احتشاء عضلة القلب.
مرض الشريان التاجي (CAD) واحتشاء عضلة القلب المرتبط بارتفاع ST (STEMI) هي الأسباب البارزة للوفاة في جميع أنحاء العالم. في العقدين الماضيين ، تم إحراز تقدم كبير في الحد من الوفيات داخل المستشفى للمرضى الذين يعانون من STEMI ، من خلال ظهور التدخل التاجي عن طريق الجلد ، والعلاجات المحللة للفبرين ، وتوحيد خوارزميات العلاج لضمان تحقيق إعادة التروية في الوقت المناسب1،2،3. على الرغم من ذلك ، لا تزال المراضة المرتبطة ب STEMI عبئا كبيرا ، مما يخلق حاجة كبيرة لتطوير علاجات جديدة لحماية القلب والتجديد 2,3. أحد المكونات الأساسية للتطوير العلاجي هو تحديد كيفية إعطاء علاج جديد4. يجب مطابقة سلامة وفعالية وجدوى كل طريقة مع خصائص العلاج نفسه.
تعتبر النماذج الحيوانية الكبيرة ذات الصلة من الناحية الفسيولوجية حاسمة في تقييم هذه السمات لاستراتيجيات التسليم العلاجية المختلفة5. نظرا لتشابهها مع البشر في فسيولوجيا القلب والأوعية الدموية ، وتشريح الأوعية الدموية التاجية ، ونسبة وزن القلب إلى وزن الجسم ، تعد الخنازير واحدة من الأنواع المفضلة في التقييم قبل السريري للعلاجات الجديدة لاحتشاء عضلة القلب6. لقد استخدمنا سابقا نموذج STEMI للخنزير لإثبات القدرة التعويضية للعلاج بالبروتين المؤتلف7 ، ونواصل التحقيق في العلاجات الدوائية والخلوية والجينية الجديدة باستخدام هذا النموذج. هنا ، يتم وصف ثلاث تقنيات للإعطاء العلاجي المستخدمة في نماذج الخنازير بعد إنشاء احتشاء: بضع الصدر والحقن عبر النخاب ، وحقن الشغاف عن طريق الجلد ، وزرع مضخة صغيرة تناضحية ووديجية. تتيح الطريقتان الأوليان توصيل الأنسجة المحلية ، وتقليل الجرعات المطلوبة ، والتأثيرات غير المستهدفة ، والتمثيل الغذائي الكبدي الأول8،9،10. تسمح المضخة الصغيرة التناضحية بالتسليم المستمر للدواء ذي عمر النصف القصير ، مما يلغي الاعتماد على مضخة التسريب والقنية الوريدية الحاصلة على براءة اختراع ، وكلاهما يمثل تحديا في النماذج الحيوانية الكبيرة.
من خلال وصف هذه التقنيات ، من المأمول أن تساعد هذه المقالة العلماء الانتقاليين في التحقيق في العوامل الجديدة لحماية القلب أو التجدد بعد احتشاء عضلة القلب في النماذج الحيوانية الكبيرة.
حقن عضلة القلب عبر النوى
هذا الإجراء له فائدة التصور القلبي المباشر وقد ثبت أنه يوفر احتفاظا محليا أكبر بالعلاجات من طرق الإدارة الجهازية9،10،14. ومع ذلك ، فإن عمليات استئصال الصدر غازية ، وتتطلب مهارة فنية كبيرة ، وتمثل خطرا أكبر للإصابة بالمراضة والوفيات مقارنة بالطرق الأخرى التي تمت مناقشتها10،15. يمكن أن تساعد معرفة المراحل الحرجة وغير المستقرة من الإجراء في الوساطة في هذا الخطر المتزايد.
يجب توخي الحذر الشديد عند التلاعب بالقلب لكشف قمة القلب بسبب ارتفاع خطر عدم انتظام ضربات القلب وما يرتبط به من تسوية الدورة الدموية. تسمح المراقبة المستمرة لضغط الدم الغازية وتخطيط القلب الكهربائي بالتعرف السريع على انخفاض ضغط الدم أو عدم انتظام ضربات القلب غير المستقر ، مما يسهل التدخل الفوري والتصحيح. يمكن علاج انخفاض ضغط الدم العابر بشكل عام باستخدام جرعات الميتارامينول. يمكن تخفيف ضغط الدم المستمر مؤقتا عن طريق تقليل التخدير المستنشق (المراقبة الدقيقة لعمق التخدير) والبدء في ضخ خافض للأوعية ، مع تحديد سبب ديناميكا الدم المتغيرة في نفس الوقت. يمكن علاج عدم انتظام ضربات القلب غير المستقر، مثل تسرع القلب البطيني أو الرجفان البطيني، عن طريق تقويم نظم القلب الكهربائي مع أو بدون مضادات اضطراب النظم في الوريد.
نفس القدر من الأهمية لبقاء الحيوان هو الإزالة الناجحة للغاز الحر من التجويف الجنبي قبل إغلاق الصدر. يمكن أن يؤدي الفشل في القيام بذلك إلى الإصابة باسترواح الصدر ، مما يترك الحيوان في خطر كبير من ضعف الجهاز التنفسي والموت بمجرد فصله عن جهاز التنفس الصناعي عند الشفاء. يجب الحفاظ على ضغط مجرى الهواء الإيجابي لمدة 30 ثانية على الأقل حتى لا يتم ملاحظة الفقاعات. تتم إزالة أنبوب السيليكون على الفور عند توقف الفقاعات ، ثم يتم إغلاق الصدر بسرعة. من الممكن أيضا وضع أنبوب فغر الصدر جراحيا عند الإغلاق ، مما يسمح بإزالة الهواء والسوائل الالتهابية يدويا خلال 24-72 ساعة القادمة. ومع ذلك ، من الصعب الحفاظ على هذا نظيفا وسليما ، خاصة إذا تم إيواء الحيوانات معا. يمكن أن يؤدي تلف الأنبوب أو تلوثه إلى تقيح الصدر أو استرواح الصدر أو الإنتان. في تجربتنا ، لا يلزم إدخال مصرف مؤقت للصدر إذا تمت إزالة الغاز الحر بشكل كاف قبل إغلاق الصدر.
حقن عضلة القلب عبر الشغاف عن طريق الجلد
هذه الطريقة في الإدارة العلاجية لها فائدة في السماح بتوصيل الأنسجة المحلية مع مخاطر أقل بسبب طبيعتها الأقل توغلا مقارنة بالنهج الجراحي10,14. تستخدم هذه التقنية بالفعل في الدراسات الحيوانية الكبيرة ، مع كل من التنظير الفلوري ورسم الخرائط الكهروميكانيكية كدليل في غياب التصور المباشر10،16،17.
نظرا لأن القلب ليس تحت الرؤية المباشرة ، فمن الحكمة أن يستخدم الإجرائي وجهات نظر متعامدة بالمنظار عند اختيار موقع الحقن. وعلاوة على ذلك, حقن المخفف اليود النقيض قبل وتسليم العلاج هو قيمة للغاية في تأكيد الاتصال عضلة القلب. يمكن تأكيد الاتصال المناسب من خلال مراقبة “أحمر الخدود في عضلة القلب” المميز ، والذي قد يكون أحد العلامات الوحيدة لنجاح الحقن قبل حصاد الأنسجة. نظرا لخطر ثقب الغرفة ، يوصى أيضا بأن يكون سمك جدار عضلة القلب في موقع الحقن المحدد أكبر من 9 مم14,16.
مضخة صغيرة تناضحية وريدية وداجية
المضخة الصغيرة التناضحية هي جهاز شائع الاستخدام في دراسات الحيوانات الصغيرة. كان هناك اهتمام متزايد باستخدام هذا الجهاز في النماذج الحيوانية الكبيرة7،18،19 ، نظرا لميزته الفريدة المتمثلة في إعطاء عامل علاجي بمعدل ثابت خلال فترة زمنية محددة. أحد القيود المحتملة لهذه الطريقة هو عدم القدرة على تغيير أو إيقاف معدلات ضخ الدواء دون استبدال أو إزالة المضخة. يجب مراعاة ذلك قبل تجربة العلاج بهذه الطريقة.
أظهرت هذه الدراسة أنه يمكن إجراء هذه الطريقة بمعدل نجاح مرتفع في الخنازير ، مع انخفاض معدلات المراضة والوفيات. تجدر الإشارة إلى أن العديد من الهياكل الحيوية مجاورة لموقع الجراحة ، بما في ذلك الغدد الليمفاوية والغدة الصعترية والشريان السباتي. يوصى بشدة بالالتزام بالطريقة والتشاور مع النصوص التشريحية20 لمنع حدوث ضرر غير مقصود لأي من هذه الهياكل. المضاعفات الأكثر إثارة للقلق لهذه الطريقة هي الصدمة النزفية بسبب الإصابة غير المقصودة للوريد الوداجي أو الهيكل المحيط. لذلك من الأهمية بمكان إزالة الأنسجة الرخوة المحيطة بالوريد الوداجي بعناية. يمكن أن يؤدي الفشل في إكمال هذه الخطوة بشكل صحيح إلى صعوبة في وضع أنبوب المضخة الصغيرة أو التحكم في النزيف غير المقصود.
وصفت هذه المقالة ثلاث طرق لتقديم العلاجات القلبية. على الرغم من النجاح المبلغ عنه لكل تقنية ، هناك قيود متأصلة يجب مراعاتها. تسمح الإجراءات الغازية (الحقن عبر النخاب) بزيادة دقة التسليم العلاجي ؛ ومع ذلك ، فإنها تجلب خطرا أكبر من المضاعفات القاتلة. علاوة على ذلك ، فإن الولادة الغازية تتطلب متطلبات أكبر للمهارات التقنية لتقليل مخاطر حدوث مضاعفات. وبالمثل ، يتطلب الحقن عبر الشغاف الموجه بالمنظار درجة من المهارة التقنية للقسطرة والتلاعب بالأجهزة. إذا تم تنفيذ هذه الطريقة بشكل غير صحيح ، فمن الممكن فشل الحقن والمضاعفات المميتة.
تسمح طرق الحقن المباشر الموصوفة بإعطاء علاجي لمرة واحدة في الأنسجة المستهدفة. تسمح المضخة الصغيرة التناضحية الوريدية الوداجية بالإدارة الجهازية للعلاج على مدار 7 أيام. نسبيا ، هذه الطريقة أبسط وترتبط بمخاطر أقل ، ومع ذلك ، فهي تعتمد على علاج جهازي يجد طريقه إلى عضلة القلب. بالإضافة إلى ذلك ، بمجرد وضع المضخة في مكانها ، من المستحيل التوقف عن الإدارة أو تغيير معدل الجرعة دون إعادة تخدير الحيوان وإزالة المضخة.
تم تنفيذ جميع الطرق الموضحة في هذه المقالة على الحيوانات في اليوم أو 2 أسابيع بعد احتشاء عضلة القلب. لذلك ، لا يمكن لهذا العمل الإبلاغ عن نجاح الطرق المذكورة في الحيوانات السليمة أو الحيوانات الخاضعة لأمراض القلب البديلة. أخيرا ، يجب النظر بعناية في علم الأدوية والتكنولوجيا الحيوية لأي عامل مقصود ، حيث سيتم ربط ذلك بطبيعته بفعالية طريق التسليم المختار. مناقشة مفصلة لهذا هو خارج نطاق هذه المخطوطة.
يفيد التصوير الشامل للطرق قبل السريرية رعاية الحيوان والمجتمع العلمي الأوسع. يؤدي التكاثر المعزز الناتج للإجراءات والنتائج إلى تقليل مضاعفات صحة الحيوان ، وانخفاض عدد الحيوانات المطلوبة لتحقيق نتائج مهمة ، وزيادة الثقة في النتائج التجريبية21،22. تم وصف ثلاث طرق لإدارة العلاجات الجديدة في هذه المقالة لعلاج احتشاء عضلة القلب في نموذج الخنازير. من خلال تفصيل التقنيات المستخدمة وتوضيح فوائد ومخاطر كل منها ، من المتوقع أن يتمكن الباحثون من إنشاء نماذج ما قبل سريرية متسقة وموثوقة تناسب أهدافهم البحثية.
The authors have nothing to disclose.
تم تمويل هذا العمل من خلال منح من المجلس الوطني للصحة والبحوث الطبية APP1194139 / APP1126276 (JC) ، والمؤسسة الوطنية للخلايا الجذعية في أستراليا ، ومكتب حكومة نيو ساوث ويلز للصحة والبحوث الطبية (JC). تم دعم DS من قبل الكلية الملكية الأسترالية للأطباء ، ومعهد علم الأمراض السريري والبحوث الطبية ، وبرنامج التدريب البحثي للحكومة الأسترالية. تم دعم TD من قبل معهد علم الأمراض السريري والبحوث الطبية ، ومنحة Penfolds Family الدراسية ، والمجلس الوطني للصحة والبحوث الطبية (APP2002783) ومؤسسة القلب الوطنية الأسترالية (104615).
Central line placement | |||
2-0 sutures | Ethicon | JJ9220 | |
Arrow' Paediatric Two-Lumen Central Venous Catheterisation Set with Blue FlexTip Catheter (contains 18G cook needle and 0.035" J-tip wire) | Teleflex | CS-14502 | Central Line |
Green Fluorsence Protein (GFP) | Abcam | ab13970 | 1:100 dilution ratio |
Histology antibodies | |||
Ku80 | Cell Signalling Technology | C48E7 | 1:500 dilution ratio |
No. 11 scalpel | Swann-Morton | 203 | |
Sparq' Ultrasound System | Philips | MP11742 Medpick | |
Sterile ultrasound probe cover | Atris | 28041947 | |
Swine Jacket with Pocket, size 'Medium' | Lomir Biomedical | SS J2YJJET | |
Jugular vein osmotic minipump implantation | |||
Adson Brown Tissue Forceps | Icon Medical Supplies | KLINI316012 | |
Bellucci Self-Retaining Retractor | surgicalinstruments.net.au | group-24.26.02 | Self retaining tissue retractor |
Electrosurgical Pencils with 'Edge' Coated Electrodes | Covidien | E2450H | Cautery Pencil |
Metzenbaum Scissors | Icon Medical Supplies | ARMO3250 | |
No. 22 scalpel blade | Swann-Morton | 208 | |
Nylon Suture (2-0, 3-0) | Ethicon | D9635, 663G | |
Osmotic Infusion Minipump | Alzet | 2ML1, 2ML2, 2ML4 | |
Vascular Silicone Ties | Vecmedical | 95001 | |
Vicryl suture (5-0) | Ethicon | W9982 | |
Percutaneous transedocardial injection | |||
Artis Zee' C-Arm Fluoroscopy | Siemens | IR-19-1994 | |
CARTO' 3 System | Biosense Webster | Electrophysiological Mapping Software & System | |
Cook Access Needle | Cook Medical | G07174 | Cannulation needle |
Fast-Cath' Introducer (6 French, 8 French) | Abbott | 406204, 406142 | Vascular sheath with introducer and guidewire |
Myostar' Injection Catheter | Biosense Webster | 121117S, 121119S, 1211120S | Intramyocardial injection catheter |
No.11 scalpel | Swann-Morton | 203 | |
Omnipaque' Iohexol Contrast | GE Healthcare | AUST R 39861 | Iodinated contrast agent |
Sparq' Ultrasound System | Philips | MP11742 Medpick | |
Sedation & general anaesthesia | |||
Compound Sodium Lactate Hartmann's Solution | Free flex | 894451 | |
Fentanyl 50 mcg/mL | Pfizer | AUST R 107027. | Intravenous anaesthesia and analgesia |
Forthane' Isoflurane | Abbott | AUST R 29656 | Inhalant anaesthetic |
GE Aestiva 5 Anaesthesia Machine | Datex Ohmeda | 17002-9, 17002A9 Avante Health Solutions | Anaesthetic Machine |
Hypnovel' Midazolam 5 mg/mL | Roche | AUST R 13726 | Sedative |
Intravenous cannula | BD Angiocath | 381137 | 20 gauge cannula |
Ketamil' Ketamine 10 mg/mL | Ilium | APVMA number: 51188c | Sedative |
Laryngoscope | Miller | VDI-6205 | |
Medetomidine 1 mg/mL | Ilium | APVMA number 64251; ACVM number A10488 | Sedative |
Metaraminol 10 mg/mL | Phebra | AUST R 284784 | Short-acting vasopressor |
Methadone 10 mg/mL | Ilium | APVMA number: 63712 | Sedative, Restricted drug |
Onsetron' Ondansetron 2 mg/mL | Accord Healthcare | AUST R 205593 | Anti-emetic |
Propofol-Lipuro' Propofol 10 mg/mL | Braun | AUST R 142906 | Intravenous anaesthetic |
Pulse Oximeter | Meditech | GVPMT-M3S | Portable pulse oximeter |
Shiley' Cuffed Basic Endotracheal Tube (Size 5.5 & 6.0) | Medtronic | 86108-, 86109- | |
Shiley' Intubating Stylet, 10 Fr | Medtronic | 85864 | |
Sodium Chloride 0.9% | Free flex | FAH1322 | |
Thoracotomy and epicardial Cell Injection | |||
27 G Insulin needle | Terumo | 51907 | |
Adson Brown Tissue Forceps | Icon Medical Supplies | KLINI316012 | |
CARTO' 3 System | Biosense Webster | Electrophysiological Mapping Software & System | |
Cefazolin 1 g Vial | AFT Pharmaceuticals | 9421900137367 CH2 | Antibiotic Prophylaxis |
Chest drainage tube | SurgiVet | SKU-336 | |
Cook Access Needle | Cook Medical | G07174 | Cannulation needle |
Cooley Sternotomy Retractor Paediatric | Millennium Surgical | 9-61287 | |
Durogesic' 100 mcg/h Fentanyl Patch | Janssen | AUST R 112371 | Postoperative analgesia |
Electrosurgical Pencils with 'Edge' Coated Electrodes | Covidien | E2450H | Cautery Pencil |
Electrosurgical Pencils with 'Edge' Coated Electrodes | Covidien | E2450H | Cautery Pencil |
Fast-Cath' Introducer (6 French, 8 French) | Abbott | 406204, 406142 | Vascular sheath with introducer and guidewire |
Lignocaine 20 mg/mL | Pfizer | AUST R 49296, AUST R 49297, AUST R 49293 and AUST R 49295. | Local anaesthesia, anti-arrhythmic |
Marcaine' Bupivacaine 0.5% | Pfizer | AUST R 48328 | Local anaesthesia. |
Metzenbaum Scissors | Icon Medical Supplies | ARMO3250 | |
No. 22 scalpel | Swann-Morton | 208 | |
Nylon Suture (2-0, 3-0) | Ethicon | D9635, JJ76264 | |
Size 1 PDS suture | Ethicon | JJ75414 | |
Sparq' Ultrasound System | Philips | MP11742 Medpick | |
Sterile gauze | Kerlix | KE5072 | |
Sterile laparotomy sponges | Propax | 2907950 | |
Thermocool Smartouch' Catheter | Biosense Webster | D133601, D133602, D133603 | Epicardial Mapping Catheter |