Mevcut çalışmanın genel amacı, miyokard enfarktüsü (MI) ve miyokard sonrası enfarktüs kalp yetmezliği (MI sonrası HF) indüksiyon tekniklerini kapalı göğüs, yetişkin Göttingen minipigs ve Göttingen minipigs’teki MI sonrası HF modelinin Landrace domuzlarına kıyasla nitelendirilmesini sunmaktır.
Akut miyokard enfarktüsünden (MI) kurtulan hastalarda kalp yetmezliği gelişimi uzun süreli mortalitenin en güçlü tahmincisidir. Miyokard sonrası enfarktüs kalp yetmezliğinin (MI sonrası HF) önlenmesi ve tedavisi için karşılanmamış bir klinik ihtiyaç vardır. MI sonrası HF’nin klinik olarak ilgili domuz modelleri, ilaç ve tıbbi cihaz geliştirmede klinik çalışmalara girmeden önce kavram kanıtı çalışmalarının ön koşuludur.
Burada, yetişkin Göttingen minipigs’te, seri kardiyak manyetik rezonans görüntüleme (CMRI) dahil olmak üzere uzun süreli takip ile MI sonrası HF’nin kapalı göğüs porcine modelini karakterize etmeyi ve yaygın olarak kullanılan Landrace domuz modeli ile karşılaştırmayı amaçladık.
MI, Göttingen minipigs’te 120 dakika ve Landrace domuzlarında 90 dakika boyunca sol ön alçalan koroner arterin intralüminal balon tıkanıklığı ve ardından reperfüzyon ile indüklendi. CMRI, kardiyak morfolojiyi ve fonksiyonu her iki ırkta da temelde ve Göttingen minipigs’te 3 ve 6 ayda ve Landrace domuzlarında 2 ayda değerlendirmek için gerçekleştirildi.
Skar boyutları iki ırkta karşılaştırılabilirdi, ancak MI sadece Göttingen minipigs’te sol ventrikül fırlatma fraksiyonunun (LVEF) önemli bir azalmasına neden olurken, Landrace domuzları LVEF’de bir azalma göstermedi. Sağ ventrikül (RV) fırlatma fraksiyonu ihmal edilebilir RV skar boyutlarına rağmen her iki ırkta da artmıştır. Landrace domuzlarında sol ventrikül end-diastolik (LVED) kütlesinin 2 ayda belirgin artışının aksine, Göttingen minipigs LVED kütlesinde sadece 6 ayda hafif bir artış gösterdi.
Özetle, bu, Göttingen minipigs’teki MI sonrası HF’nin Landrace domuzlarına kıyasla ilk karakterizasyonudur ve Göttingen minipig modelinin insan patolojisi ile karşılaştırılabilir MI sonrası HF parametrelerini yansıttığını gösterir. Göttingen minipig modelinin MI sonrası HF’nin gelişimini incelemek için Landrace domuz modelinden daha üstün olduğu sonucuna varıyoruz.
Akut miyokard infarktüsü (MI) mortalitesinin azalmasına rağmen, miyokard sonrası enfarktüs kalp yetmezliği (MI sonrası HF) insidansı zamanla değişmemiştir1. Kalp yetmezliği (HF), MI hastalarında ölümün en güçlü tahmincilerinden biridir2. Bugüne kadar, reperfüzyon tedavisi miyokard enfarktüs boyutunu sınırlamak ve sonraki HF 3 ,4,5riskini azaltmak için mevcut tek tedavi seçeneğidir. HF ve diğer komplikasyonlar reperfüzyon hasarının bir sonucu olarak ortaya çıkabilir; bu nedenle, zamanında reperfüzyonun ötesinde kardiyoprotektif tedavilerin geliştirilmesi için hala karşılanmamış bir ihtiyaç vardır6,7,8. Büyük hayvan modellerinde bile etkili olan çok sayıda kardiyoprotektif tedavi tanımlanmıştır, ancak sadece uzaktan iskemik koşullandırma (RIC) küçük bir klinik çalışmada MI sonrası HF’nin klinik sonuçlarını iyileştirdiği görünmektedir9. Bununla birlikte, RIC’in etkinliğine ilişkin bu cesaret verici sonuç, RIC’in klinik sonuçları iyileştiremediği STEMI hastalarında Avrupa’daki 33 merkezde gerçekleştirilen tek kör, randomize kontrollü bir çalışmada (CONDI-2/ERIC-PPCI) sorgulandı10. Preklinik verilerin başarısız çevirisinin olası nedenleri, düşük klinik alaka düzeyine sahip düşük MI sonrası HF hayvan modellerinin kullanılması olabilir11.
Domuz modellerinin kardiyovasküler (pato)morfolojisi ve (pato)fizyolojisi insan koşullarına benzer; bu nedenle, çevirisel kardiyovasküler araştırmalarda yaygın olarak kullanılır ve kabul edilir12,13,14. Kardiyovasküler araştırmalarda kullanılan domuz ırkları, boyut, görünüm ve genetik arka plan bakımından değişen domuzları içeren çok çeşitli evcil domuz (Sus scrofa domestica) türlerine aittir15,16. MI sonrası HF domuzlarda kapsamlı bir şekilde araştırılmış olsa da, Landrace domuzlarında ve Göttingen minipiglerinde MI sonrası HF’nin sonucu üzerindeki MI etkisini karakterize etmek ve karşılaştırmak amacıyla hiçbir çalışma yayınlanmamıştır. Landrace domuzlarının yoğun büyüme hızı kardiyak morfounksiyonal sonuçları etkileyebilir; bununla birlikte, sınırlı büyüme modellerine sahip Göttingen minipigs bu endişelerin üstesinden gelebilir ve MI sonrası HF’nin değerlendirilmesinde uzun vadeli takip için uygun bir model olarak hizmet edebilir. Ayrıca, kardiyoproteksyon üzerine preklinik çalışmalarda titizlik ve tekrarlanabilirlik ile ilgili bir kılavuz, domuzlarda ventrikül fonksiyonunun ölçümü için klinik olarak ilgili bir model olarak kardiyak manyetik rezonans görüntülemenin (CMRI) kullanılmasını önermektedir12.
Domuzlarda MI sonrası HF’ye olan bilimsel ilgiyi analiz etmek için pubMed’de aşağıdaki arama dizesini kullanarak literatür taraması yaptık: “(domuz VEYA domuz VEYA porcine VEYA sus-scrofa VEYA minipig VEYA mini domuz VEYA minyatür domuz VEYA minyatür-sw VE (enfarktüs* VEYA iskem* VEYA ischaem* VEYA reperfus*) VE (kalp VEYA kardiyo* VEYA miyocard*) VE (LAD VEYA sol ön* VEYA LCX VEYA sol çevreflex VEYA RCA) VE (kalp yetmezliği VEYA lvef VEYA ejeksiyon fraksiyonu VEYA enfarktüs boyutu VEYA enfarktüs boyutu)” ve kardiyak iskemi/reperfüzyon domuz modellerinin MI’yi incelemek için sıklıkla kullanıldığını buldu. ve MI sonrası HF, ancak çalışmaların sadece% 17’si (425 makalenin 71’i) minipigs içeriyordu ve% 7’si (425 makalenin 30’u) Göttingen minipigs kullandı. Çalışmaların sadece yaklaşık %1’i (425 üzerinden 5), kardiyak fonksiyonu analiz etmek için Göttingen minipigs ve klinik olarak ilgili protokolleri uzun süreli takip (1-9 aylık reperfüzyon) ve CMRI ile kullanmıştır. Klinik olarak ilgili az sayıda çalışma, temel araştırma ve klinik çalışmalar arasındaki çevirisel boşluğu vurgulamaktadır. Bu nedenle, Göttingen minipigs ve Landrace domuzlarındaki kapalı göğüs sonrası HF modellerinin, uzun süreli takip sırasında CMRI kullanılarak sol ve sağ ventrikül fonksiyonu ve anatomisinin tekrar tekrar değerlendirilmesi ile kapsamlı bir karakterizasyonu gereklidir. Burada, kardiyoprotektif ilaç ve/veya tıbbi cihaz tedavilerini değerlendirmek için kullanılabilecek MI sonrası HF çalışmaları için standartlaştırılmış ve tekrarlanabilir deneysel protokolleri tanımlamak için MI sonrası iki HF modelinin teknik fizibilitesine ve klinik ilgisine odaklanmayı amaçladık.
Bu çalışma, literatürde yetişkin Göttingen minipigs kullanarak KLINIK olarak ilgili bir MI sonrası HF modelini karakterize eden ve morfolojik ve kardiyak sol ve sağ ventrikül fonksiyonel parametrelerini ergen Landrace domuzlarınınkiyle karşılaştıran ilk çalışmadır.
Burada, akut MI indüksiyon tekniğinin kritik adımlarını ve yetişkin Göttingen minipigs’in kapalı göğüs modelinde MI sonrası HF’nin değerlendirilmesini vurgulayan ayrıntılı bir protokol tanımladık. Ayrıca intrakoroner ilaç uygulama yöntemini, BARI puanlamasını ve mi sonrası HF modelinde sol ve sağ ventrikül kardiyak morfo-fonksiyonel değişiklikleri bildirdik. Bu, Göttingen minipigs’teki MI sonrası HF’nin Landrace domuzlarına kıyasla ilk karakterizasyonudur ve Göttingen minipig modelinin mi sonrası HF parametrelerini insanlara kıyasla yansıttığını göstermektedir. Göttingen minipig modelinin MI sonrası HF’nin gelişimini takip etmek için Landrace domuzdan daha üstün olduğu sonucuna varıyoruz. Gerçekten de, domuz modelleri anatomi, fizyoloji ve biyokimyasal özelliklerde insanlara benzer, özellikle MI araştırmaları alanında, kollateral perfüzyon eksikliği nedeniyle duvar ötesi enfarktüsler geliştirirler14. Bu nedenle, domuz modelleri kardiyoprotektif tedavilerin ve mekanizmalarının analizi için model olarak hizmet edebilir24,25,26,27,28,29.
Burada, iki ırkta eşit skar boyutlarına, ölüm oranlarına ve BARI puanlarına rağmen, LVEF’nin azalmasıyla karakterize sol ventrikül disfonksiyonu sadece Göttingen minipigs’te gözlendiğini bulduk. Burada Göttingen minipigs’te% 15.4 akut mortalite gözlemledik ve takip döneminde mortalite yok, ikincisi klinik çalışmalarda bununla karşılaştırılabilir. Gerçekten de, 10 randomize klinik çalışmanın hasta düzeyinde meta-analizi, Kaplan-Meier’in miyokard enfarktüsünden sonra tahmini 1 yıllık tüm nedenli mortalite oranının% 2.2 kadar düşük olduğunu buldu.30. Burada bildirilen yara izi boyutları klinik deneylerdekilerle karşılaştırılabilir. ST-yükseklik miyokard enfarktüsünden kurtulan hastalarda Lonborg ve ark.30,31. Ayrıca, göttingen minipigs önceki yayınlarda bildirilenlerle mevcut çalışmadaki yara izi boyutları (%12-25)32,33,34,35,36,37 ve Landrace domuzlarında (%14-18)38,39,40. Landrace domuzunda temel LVEF ile ilgili mevcut bulgu, büyük domuzlarda başkaları tarafından bildirilen verilere göredir.13,41,42. Büyük domuzlardaki bu değerler, sağlıklı insan LVEF referans aralıklarına kıyasla daha küçüktür (%58-61)43 ve Göttingen minipigs’teki taban çizgisi (enfarktüs öncesi) değerleri (%55-73)33,44,45. Bununla birlikte, çoğu yayında sadece enfarktüs sonrası verilerin veya LVEF’nin delta değişikliklerinin bildirildiğini belirtmek gerekir.46,47,48,49,50. Mevcut sonuçlara uygun olarak, MI sonrası HF’nin 45 ila 90 dk LAD tıkanıklığı ve ardından reperfüzyon veya kalıcı LAD tıkanıklığı ile indüklenen önceki çalışmaları, Landrace veya Yorkshire domuzlarında 4-6 hafta takip ettikten sonra LVEF’in temel (enfarktüs öncesi) LVEF’e kıyasla hiçbir azalma veya mütevazı bir azalma göstermediğini göstermiştir.51,52,53. Bununla birlikte, Schuleri ve arkadaşları Göttingen minipigs ve Yorkshire domuzları arasındaki morfounksiyonel parametreleri karşılaştırdı ve her iki cinsin de MI’nin indüksiyondan 8 hafta sonra LVEF’de 120 ila 150 dk LAD oklüzyon-reperfüzyonda bir azalma gösterdiğini buldu; ancak, Yorkshire domuzlarındaki temel LVEF değerleri bildirilmedi54. Dişi Dalland Landrace domuzlarında yapılan diğer deneylerde MI sonrası olumsuz remodeling 90 dk LAD tıkanıklığı ile indüklendi, ancak LVEF 4 haftalık takiplerden sonra bildirilmedi.55. Bulgularımızın aksine, de Jong ve arkadaşları tarafından yapılan bir çalışmada, LVEF açık göğüs LAD oklüzyona maruz kalan Landrace domuzlarında belirgin bir şekilde azaldı ve ardından 12 haftalık bir takip56. Bu fark, daha büyük enfarktüs boyutuna (23,4 ± LV’nin% 2,1’i) neden olan önemli ölçüde daha uzun iskemik döneme (150 dk) bağlanabilir. Başka bir yerde, Alman Landrace domuzlarında sol circumflex (LCX) koroner arterin 120 dakikalık kapalı göğüs tıkanıklığı, sekiz haftalık reperfüzyondan sonra LVEF’de önemli bir azalmaya yol açtı ve MI’nin farklı konumunun küresel sol ventrikül fonksiyonunu da etkileyebileceğini düşündürmektedir.57. Mevcut bulgularımız, uzun süreli takiplerden sonra Göttingen minipigs’te MI sonrası HF’de LVEF’de önemli azalma gösteren diğerleriyle tutarlıdır.33,44,45.
MI’yi takiben Göttingen minipigs’te LVEF’nin azaltılması, AMI58’densonra hastalarda ventrikül remodelinginin bir sonucu olarak kardiyak disfonksiyonu gösteren klinik verilerle tutarlıdır. Sonuç olarak, Göttingen minipigs insan koşullarını daha iyi taklit eder, çünkü enfarktüs öncesi LVEF, skar boyutu, enfarktüs sonrası LVEF ve mortalite insanlarda bulunan bu parametrelerle karşılaştırılabilir.
Burada Göttingen minipigs altı ay sonra LVED kütlesinde% 8 artış ve belirgin bir şekilde daha yüksek (% 97) gözlemledik. landrace domuzlarında LVED kütlelerinde iki ay sonra artış. Benzer veriler, iki ay sonra kalp ağırlığında% 40’lık bir artışın gözlendiği Yorkshire domuzlarında Schuleri ve arkadaşları tarafından bildirildi. Buna karşılık Göttingen minipigs’te kapalı göğüs sonrası HF’nin diğer deneylerinde sol ventrikül kitlelerinde önemli bir değişiklik gözlenmedi33,44. Bu nedenle, iki cins arasındaki LVEF ile ilgili farklılıklar Landrace domuzlarında yoğun bir kardiyak büyüme oranına ve dolayısıyla değiştirilmiş kardiyak yeniden şekillendirmeye bağlanabilir.
Klinik ortamlarda, LVEF’nin yanı sıra sol ventrikül hacmi, MI sonrası hastalarda uzun süreli prognoz ve mortalite oranı hakkında değerli bilgiler sağlar59. LVESV, AMI60,61sonrası hastalarda hem erken hem de geç mortalitenin birincil belirleyicisidir. Burada CMRI tarafından değerlendirilen ventrikül hacminin her iki ırkta da önemli ölçüde arttığını göstermiş olduk. MI sonrası tadilat, LVESV’de Göttingen minipigs’teki LVEDV’den daha belirgin bir artışa neden olurken, landrace domuzlarında hem LVESV hem de LVEDV benzer bir oranda artırıldı. Sonuç olarak, sol ventrikül çıkarma fraksiyonu (LVEF) sadece Göttingen minipigs’te 3 ve 6 ayda önemli ölçüde azaldı, ancak 2 ay sonra Landrace domuzlarında azalmadı. Bu sonuçlar, artan LVESV, LVEDV ve LVSV’nin (LVESV ve LVEDV arasındaki fark olarak hesaplanır) kardiyak kütledeki yoğun bir artışla ilişkili olduğu Landrace domuzlarında dikkatli bir şekilde yorumlanmalıdır. Artmış LVESV ve LVEDV, MI sonrası HF62 , 63,64olan hastaların klinik verileri ile uyumludur. Ayrıca, olumsuz sol ventrikül remodelasyonu klinik çalışmalarda LVEDV’de% 15 veya daha fazla artış olarak tanımlanmıştır65,66 ve burada 3 ay sonra% 28 artış ve Göttingen minipigs’te LVEDV’de 6 ay sonra% 42’lik bir artış tespit ettik klinik olarak ilgili bir advers remodeling gösteren. Ek olarak, burada LAVi’nin sadece Göttingen minipigs’te arttığını, ancak Landrace domuzlarında olmadığını gösterdik. Sol atriyal hacmin artması, HF bağlamında ek bir anahtar yapısal değişikliktir ve MI67’denkurtulan hastalarda ölüm ve HF hastaneye yatışının bağımsız bir tahmincisidir.
Mi sonrası HF modellerinde sağ ventrikül fonksiyonu nadiren çalışılır. Burada, her iki ırkta da sağ ventrikül fırlatma fraksiyonu arttığını bulduk. RV pratik olarak miyokard nekrozunda yer almamasına rağmen, RVEF her iki ırkta da RV hacim aşırı yüklenmesini ve dolayısıyla sol ventrikül disfonksiyonu gösteren önemli ölçüde artmıştır. Benzer şekilde, kronik sistolik HF’li 2008 hastayı kaydeden bir klinik çalışma, 733 hastanın (%37) RVEF≥40%68ile normal sağ ventrikül fonksiyon kategorisine aittir.
Sonuç olarak, burada uzun süreli takipli yetişkin Göttingen minipig modelinin MI sonrası HF’nin fonksiyonel ve morfolojik parametrelerini insanlarla karşılaştırılabilir şekilde taklit ettiğini gösterdik. Mevcut verilerimiz ayrıca Landrace domuzlarının, uzun süreli takiplere izin vermeyen ve MI sonrası HF patolojisine müdahale eden vücut ve kalp ağırlığındaki hızlı artışın sonuçları nedeniyle MI sonrası HF’nin değerlendirilmesi için uygun olmadığını göstermektedir. Landrace domuzları akut miyokard enfarktüsü sonuçlarını değerlendirmek için uygun olabilir. Landrace ve Göttingen minipigs’teki kapalı göğüs enfarktüs modellerinin mevcut kapsamlı karakterizasyonu, MI sonrası HF’yi incelemek için en uygun büyük hayvan modellerini seçmek ve bu patolojiye karşı yeni tedaviler geliştirmek için yararlı olacaktır.
Sınırlama
Mevcut deney sadece dişi domuzlarda yapıldı, bu nedenle, farklı cinsiyetlerin MI sonrası HF üzerindeki potansiyel etkisi bu modellerde bilinmemektedir69. HF belirtileri, kardiyoproteksyon12üzerindeki preklinik çalışmalarda titizlik ve tekrarlanabilirlik ile ilgili yeni bir kılavuzun önerilerine göre CMRI tarafından değerlendirildi. Bununla birlikte, CMRI görüntüleme düzlemlerinin daha hedefe yönelik angülasyonunun ve daha fazla hedeflenen sıranın kullanılması, sol atriyal hacimlerin daha iyi tahmin edilmesine ve pulmoner ödem ile sonuçlanabilir. Bu çalışmada MI sonrası HF’nin biyobelirteçlerini ve histolojik belirtilerini ölçmemiş olsak da, plazma ve doku örneklerinin mevcudiyetinden bu yana bu modeller herhangi bir biyobelirteç analizi için uygundur. 2 cinsin iskemi/reperfüzyon hasarına farklı duyarlılığı nedeniyle, burada 2 modelin karşılaştırılmasını sınırlasa da farklı koroner tıkanıklık süreleri seçildi, ancak bu yaklaşımla benzer enfarktüs boyutuna ulaştık. 2 cinsteki takip süresi Landrace domuzlarında olduğu gibi farklıydı, teknik nedenlerden dolayı sadece 2 aylık takip süresi elde edilebilir, yani Landrace modelinin büyük bir sınırlamasını gösteren vücut ağırlığında hızlı bir artış. Diğer bir sınırlama, farklı risk faktörlerinin ve komorbiditelerin olmamasıdır ve bu nedenle mevcut büyük hayvan modelleri, yandaş hastalık ve ilaçları da dahil olmak üzere birden fazla risk faktörünün varlığı açısından klinik durumu tamamen taklit etmez. Bununla birlikte, şu anda, rutin kullanım için birden fazla komorbiditenliğe sahip yerleşik büyük hayvan modelleri yoktur. Bu büyük hayvan modelleri, hayvan etik nedenleri ve bu çalışmaların maliyetinin yüksek olması nedeniyle mortalite analizi için güçlendirilemez.
The authors have nothing to disclose.
Bu çalışma, S.A. ve E.F.’nin çalıştığı Quark Pharmaceuticals Inc. tarafından finanse edildi. Bu çalışma Macaristan Ulusal Araştırma, Geliştirme ve İnovasyon Ofisi (NKFIA; NVKP-16-1-2016-0017 Ulusal Kalp Programı) ve Macaristan’daki İnsan Kapasiteleri Bakanlığı Yükseköğretim Kurumsal Mükemmellik Programı tarafından, Semmelweis Üniversitesi’nin Terapötik Gelişim tematik programı çerçevesinde. GB.B. EFOP-3.6.3-VEKOP-16-2017-00009 ve Gedeon Richter Plc. Bursu ile desteklendi. Z.G., Macar Bilimler Akademisi János Bolyai Araştırma Bursları ve İnsan Kapasiteleri Bakanlığı’nın ÚNKP-19-4 Yeni Ulusal Mükemmellik Programı tarafından desteklendi.
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 |