המטרה הכוללת של המחקר הנוכחי היא להציג את הטכניקות של אינדוקציה של אוטם שריר הלב (MI) ואי ספיקת לב אוטם לאחר שריר הלב (לאחר MI HF) בחזה סגור, מבוגר Göttingen minipigs ואפיון של מודל HF פוסט MI ב Göttingen ממזער לעומת חזירי Landrace.
התפתחות אי ספיקת לב היא המנבא החזק ביותר של תמותה ארוכת טווח בחולים ששרדו אוטם שריר הלב חריף (MI). יש צורך קליני unmet למניעה וטיפול של אי ספיקת לב אוטם לאחר שריר הלב (לאחר MI HF). דגמי חזירים רלוונטיים קלינית של HF שלאחר MI הם תנאים מוקדמים למחקרים סופיים של הוכחת הרעיון לפני הכניסה לניסויים קליניים בפיתוח תרופות ומכשירים רפואיים.
כאן אנו שואפים לאפיין דגם חזירי בחזה סגור של HF פוסט MI במיניפיגים בוגרים של גטינגן עם מעקב ארוך טווח כולל הדמיית תהודה מגנטית לבבית סדרתית (CMRI) ולהשוות אותו לדגם חזיר Landrace הנפוץ.
MI נגרם על ידי חסימת בלון תוך-אלומיניום של העורק הכלילי השמאלי היורד במשך 120 דקות במיניפיגים של גטינגן ובמשך 90 דקות בחזירי לנדראס, ואחריו רפרושופ. CMRI בוצע כדי להעריך מורפולוגיה לב ותפקוד בבסיס בשני הגזעים ב 3 ו 6 חודשים ב minipigs Göttingen ב 2 חודשים חזירים Landrace, בהתאמה.
גודל הצלקות היה דומה בשני הגזעים, אבל MI הביא לירידה משמעותית של שבר פליטה חדרי שמאלי (LVEF) רק במיניפיגים של גטינגן, בעוד חזירי לנדרס לא הראו הפחתה של LVEF. החלק הימני של פליטת חדרים (RV) גדל בשני הגזעים למרות גודל צלקת הקרוואנים הזניח. בניגוד לעלייה המשמעותית במסת הקצה הדיאסטולית השמאלית (LVED) בחזירי לנדראסה בגיל חודשיים, גטינגן מיניפיגס הראה עלייה קלה במסת LVED רק בגיל 6 חודשים.
לסיכום, זהו האפיון הראשון של HF פוסט MI ב Göttingen ממזער בהשוואה חזירי Landrace, מראה כי מודל Göttingen למזער משקף פרמטרים שלאחר MI HF דומה הפתולוגיה האנושית. אנו מסיקים כי מודל מיניפיג Göttingen עדיף על מודל חזיר Landrace ללמוד את הפיתוח של HF שלאחר MI.
למרות התמותה ההולכת ופוחתת של אוטם שריר הלב החריף (MI), השכיחות של אי ספיקת לב אוטם לאחר שריר הלב (לאחר MI HF) לא השתנה עם הזמן1. אי ספיקת לב (HF) הוא אחד מנבאים החזקים ביותר של מוות בחולי MI2. עד כה, טיפול reperfusion היא אפשרות הטיפול הזמינה היחידה להגביל את גודל אוטם שריר הלב כדי להפחית את הסיכון של HF הבאים3,4,5. HF וסיבוכים אחרים עלולים להתרחש כתוצאה מפגיעת רפרופוזיה; לכן, יש עדיין צורך unmet לפיתוח של טיפולים cardioprotective מעבר רפרופוזיה בזמן6,7,8. טיפולים קרדיו-פרוטקטיביים רבים יעילים אפילו במודלים גדולים של בעלי חיים תוארו, אך רק מיזוג איסכמי מרחוק (RIC) נראה לשפר את התוצאות הקליניות של HF שלאחר MI בניסוי קליני קטן9. עם זאת, תוצאה מעודדת זו על היעילות של RIC נחקרה בניסוי מבוקר חד-עיוור, אקראי (CONDI-2/ERIC-PPCI) שבוצע ב 33 מרכזים ברחבי אירופה בחולי STEMI, שם RIC לא הצליח לשפר את התוצאות הקליניות10. סיבות אפשריות לתרגום כושל של הנתונים הפרה-קליניים עשויות להיות השימוש במודלים תת-אופטימליים של בעלי חיים שלאחר MI HF עם רלוונטיות קלינית נמוכה11.
מורפולוגיה קרדיווסקולרית (פאתולוגית) ופיזיולוגיה (פאתו) של מודלים חזיר דומים לתנאים אנושיים; לכן, הוא נמצא בשימוש נרחב ומקובל במחקר לב וכלי דם תרגום12,13,14. גזעי חזירים המשמשים במחקר לב וכלי דם שייכים למינים מגוונים מאוד של חזירים ביתיים (Sus scrofa domestica) הכוללים חזירים המשתנים בגודלם, במראהם וברקע הגנטי15,16. למרות שלאחר MI HF נחקרה חזירים בהרחבה, שום מחקר לא פורסם במטרה לאפיין ולהשוות את ההשפעה של MI על התוצאה של פוסט MI HF חזירים Landrace ו Göttingen minipigs. קצב הצמיחה האינטנסיבי של חזירי Landrace עשוי להשפיע על תוצאות morphofunctional הלב; עם זאת, Göttingen minipigs עם דפוסי צמיחה מוגבלים עשוי להתגבר על חששות אלה והוא יכול לשמש מודל ריאלי למעקב ארוך טווח בהערכת HF שלאחר MI. יתר על כן, קו מנחה על הרלוונטיות של הקפדה ושחזור במחקרים פרה-קליניים על cardioprotection ממליץ על שימוש בהדמיית תהודה מגנטית לבבית (CMRI) כמודל רלוונטי קלינית למדידת תפקוד החדר בחזירים12.
כדי לנתח את העניין המדעי על HF פוסט MI בחזירים ביצענו חיפוש ספרות על PubMed באמצעות מחרוזת החיפוש הבאה: “(חזיר או חזיר או חזיר או חזיר או sus-scrofa או מיני פיג או מיני חזיר או מיני חזיר או מיניאטורי חזיר או מיניאטורי-חזירים) ו (אוטם* או איסכם * או ischaem * או רפרטוס *) ו (לב או לב או קרדי * או שריר הלב *) ו (LAD או שמאלי-anterior * או LCX או שמאל-cir או RCA) ו (אי ספיקת לב או lvef או פליטה-שבר או גודל אוטם או גודל אוטם)” ומצא כי מודלים חזיר של איסכמיה לב / רפרושופ משמשים לעתים קרובות כדי ללמוד MI ו- HF שלאחר MI, אבל רק 17% (71 מתוך 425 מאמרים) של מחקרים מעורבים minipigs ו 7% (30 מתוך 425 מאמרים) השתמשו Göttingen minipigs. רק כ -1% (5 מתוך 425) של מחקרים השתמשו Göttingen minipigs ופרוטוקולים רלוונטיים קלינית עם מעקב ארוך טווח (1-9 חודשים של reperfusion) ו CMRI כדי לנתח את תפקוד הלב. המספר הקטן של מחקרים רלוונטיים קלינית מדגיש את הפער התרגומי בין מחקר בסיסי לניסויים קליניים. לכן, אפיון מקיף של החזה הסגור שלאחר MI HF מודלים Göttingen minipigs ו Landrace חזירים עם הערכה חוזרת ונשנית של תפקוד חדרים שמאלה וימינה ואנטומיה באמצעות CMRI במהלך מעקב ארוך טווח נדרש. כאן אנו שואפים להתמקד ההיתכנות הטכנית והרלוונטיות הקלינית של שני מודלים שלאחר MI HF לתאר פרוטוקולים ניסיוניים סטנדרטיים לשחזור עבור מחקרים שלאחר MI HF שעשויים לשמש להערכת תרופות cardioprotective ו / או טיפולים במכשור רפואי.
המחקר הנוכחי הוא הראשון בספרות שמאפיין מודל רלוונטי קלינית של HF פוסט MI באמצעות מיניפיגים בוגרים של גטינגן ולהשוות פרמטרים מורפולוגיים ולב שמאליים וימניים חדריים עם זה של חזירי Landrace המתבגרים.
כאן תיארנו פרוטוקול מפורט המדגיש את השלבים הקריטיים של טכניקה של אינדוקציה של MI חריפה והערכה של HF שלאחר MI במודל חזה סגור של מיניפיגים בוגרים של גטינגן. תיארנו גם את השיטה של מינהל תרופות תוך-קורוני, ניקוד BARI, ודיווחנו על שינויים במורפו-פונקציונליות של חדרים על ימין ועל שמאל במודל HF מתורגמי שלאחר MI. זהו האפיון הראשון של HF פוסט MI ב Göttingen ממזער בהשוואה חזירי Landrace, מראה כי מודל Göttingen למזער משקף פרמטרים שלאחר MI HF דומה לבני אדם. אנו מסיקים כי מודל מיניפיג Göttingen עדיף על חזיר Landrace כדי לעקוב אחר הפיתוח של לאחר MI HF. מודלים חזיר רלוונטי קלינית של HF שלאחר MI הם תנאים מוקדמים למחקרים הוכחת הרעיון הסופי לפני הכניסה לניסויים קליניים ברוב התרופות הקרדיווסקולריות ופיתוח מכשירים רפואיים פרויקטים6,7,12. אכן, מודלים חזיר דומים לבני אדם באנטומיה, פיזיולוגיה, תכונות ביוכימיות בפרט בתחום המחקר MI כפי שהם מפתחים אוטמים טרנס-ציוריים בשל היעדר זלוף בטחונות14. לכן, מודלים חזיר יכול לשמש מודלים לניתוח של טיפולים cardioprotective ואת המנגנונים שלהם24,25,26,27,28,29.
כאן מצאנו שלמרות גודל הצלקות השווה, שיעורי התמותה, וציוני BARI בשני הגזעים, תפקוד לקוי של החדר השמאלי המאופיין בירידה ב- LVEF נצפתה רק במיני-פיגים של גטינגן. כאן ראינו 15.4% תמותה חריפה במיניפיגים של גטינגן וללא תמותה בתקופת המעקב, האחרון דומה לזה במחקרים קליניים. ואכן, מטא-אנליזה ברמת המטופל של 10 ניסויים קליניים אקראיים מצאה כי שיעור התמותה של קפלן-מאייר לשנה אחת היה נמוך עד כדי 2.2% בעקבות אוטם שריר הלב30. גודלי צלקת שדווחו כאן דומים לאלה בניסויים קליניים. בניסויים קליניים שבוצעו על ידי Lonborg et al ו- Stone et al בחולים ששרדו אוטם שריר הלב בגובה ST גדלי הצלקת החציוניים, שנמדדו כאחוז ממסת שריר הלב בחדר השמאלי היו 9.5% ו -17.9% בהתאמה30,31. יתר על כן, גודל הצלקות במחקר הנוכחי תואם את אלה שדווחו בפרסומים קודמים ב- Göttingen minipigs (12-25%)32,33,34,35,36,37 ובחזירי לנדרייס (14-18%)38,39,40. הממצא הנוכחי על בסיס LVEF ב חזיר Landrace הוא על פי נתונים שדווחו על ידי אחרים חזיר גדול13,41,42. ערכים אלה ב החזירים הגדולים קטנים יותר בהשוואה לטווחי התייחסות LVEF אנושי בריא (58-61%)43 וערכי קו בסיס (אוטם מראש) במיני-פיגים של Göttingen (55-73%)33,44,45. עם זאת, ראוי לציין כי רק הנתונים שלאחר אוטם או שינויים דלתא של LVEF מדווחים ברוב הפרסומים46,47,48,49,50. בהתאם לתוצאות הנוכחיות, מחקרים קודמים של HF שלאחר MI המושרה על ידי 45 עד 90 דקות חסימת LAD ואחריו רפרופוזיה או על ידי חסימת LAD קבועה הוכיחו או אין הפחתה או הפחתה צנועה של LVEF ב Landrace או חזיר יורקשייר לאחר 4-6 שבועות מעקב לעומת בסיסי (אוטם מראש) LVEF51,52,53. עם זאת, Schuleri et al. השווה פרמטרים morphofunctional בין Göttingen minipigs ו חזיר יורקשייר ומצא כי שני הגזעים הראו ירידה של LVEF 8 שבועות לאחר אינדוקציה של MI על ידי 120 עד 150 דקות LAD חסימה-reperfusion; עם זאת, ערכי LVEF בסיסיים ב החזיר יורקשייר לא דווחו54. בניסויים אחרים נקבה Dalland Landrace חזירים לאחר MI שיפוץ שלילי היה המושרה על ידי 90 דקות חסימת LAD, עם זאת, LVEF לא דווח לאחר 4 שבועות של מעקב55. בניגוד לממצאים שלנו, במחקר של דה יונג ואח ‘, LVEF ירד במידה ניכרת חזירי Landrace נתון לחסימת LAD חזה פתוח ואחריו מעקב של 12 שבועות56. הבדל זה ניתן לייחס לתקופה איסכמית ארוכה משמעותית (150 דקות), אשר הביא גודל אוטם גדול יותר (23.4 ± 2.1% של LV). במקום אחר, חסימה של 120 דקות בחזה סגור של עורקים כליליים עקיפה שמאלית (LCX) בחזירי Landrace הגרמניים הובילה לירידה משמעותית ב- LVEF לאחר שמונה שבועות של רפרושופ, מה שמרמז כי המיקום השונה של MI עשוי להשפיע גם על תפקוד החדר השמאלי העולמי57. הממצאים הנוכחיים שלנו עולים בקנה אחד עם אחרים המראים ירידה משמעותית ב- LVEF ב- HF שלאחר MI ב- Göttingen minipigs לאחר מעקב ארוך טווח33,44,45.
ההפחתה של LVEF ב Göttingen minipigs בעקבות MI עולה בקנה אחד עם נתונים קליניים המראים תפקוד לקוי של הלב כתוצאה של שיפוץ חדרי בחולים לאחר AMI58. לסיכום, Göttingen minipigs טוב יותר לחקות את התנאים האנושיים, מאז LVEF טרום אוטם, גודל צלקת, LVEF שלאחר אוטם, ותמותה כולם דומים לפרמטרים אלה נמצאו בבני אדם.
כאן ראינו עלייה של 8% במסת LVED לאחר שישה חודשים במיניפיגים של גטינגן וגבוה משמעותית (97%) עלייה בגושי LVED בחזירי Landrace לאחר חודשיים. נתונים דומים דווחו על ידי Schuleri et al. בחזירי יורקשייר, שם נצפתה עלייה של 40% במשקל הלב לאחר חודשיים. לעומת זאת, בניסויים אחרים של חזה סגור שלאחר MI HF ב Göttingen minipigs אין שינויים משמעותיים בגושים חדריים שמאל נצפו33,44. לכן, ניתן לייחס הבדלים בין שני הגזעים לגבי LVEF לקצב גידול לב אינטנסיבי בחזירי לנדאיס ובכך לשנות את שיפוץ הלב.
בהגדרות קליניות, מלבד LVEF, נפח החדר השמאלי מספק תובנה חשובה לתוך פרוגנוזה ארוכת טווח ושיעור התמותה בחולים שלאחר MI59. LVESV הוא הקובע העיקרי של תמותה מוקדמת ומאוחרת בחולים לאחר AMI60,61. כאן הראינו כי נפח החדר מוערך על ידי CMRI גדל באופן משמעותי בשני הגזעים. לאחר MI שיפוץ המושרה עלייה בולטת יותר LVESV מאשר ב LVEDV ב minipigs Göttingen, בעוד הן LVESV ו LVEDV הוגדלו בשיעור דומה חזירים Landrace. כתוצאה מכך, שבר פליטה חדרי שמאלי (LVEF) ירד באופן משמעותי ב 3 ו 6 חודשים רק ב minipigs Göttingen אבל לא חזירים Landrace לאחר 2 חודשים. תוצאות אלה חייבות להתפרש בזהירות חזירי Landrace, שם LVESV מוגברת, LVEDV, ו LVSV (מחושב כמו ההבדל בין LVESV ו LVEDV) נוטים יותר הקשורים לעלייה אינטנסיבית במסת לב. LVESV מוגברת ו LVEDV עולים בקנה אחד עם נתונים קליניים של חולים עם לאחר MI HF62,63,64. יתר על כן, שיפוץ חדרי שמאל שלילי הוגדר כעלייה של 15% או יותר ב LVEDV במחקרים קליניים65,66 ומצאנו כאן עלייה של 28% לאחר 3 חודשים ועלייה של 42% לאחר 6 חודשים ב LVEDV ב Göttingen minipigs מראה שיפוץ שלילי רלוונטי קלינית. בנוסף, כאן הראינו כי LAVi גדל רק במיניפיגים של גטינגן, אך לא בחזירי לנדראס. הגדלת נפח האשכים השמאלי הוא שינוי מבני מפתח נוסף בהקשר של HF והוא מנבא עצמאי של מוות ואשפוז HF בחולים ששרדו MI67.
תפקוד החדר הימני נחקר לעתים רחוקות בדגמי HF שלאחר MI. כאן מצאנו כי שבר פליטה חדרית נכונה גדל בשני הגזעים. למרות RV היה כמעט לא מעורב נמק שריר הלב, RVEF גדל באופן משמעותי בשני הגזעים המציין עומס נפח RV ומכאן עזב תפקוד לקוי של החדר. באופן דומה, מחקר קליני שנרשם 2008 חולים עם HF סיסטולי כרוני הראה כי 733 חולים (37%) שייך לקטגוריית פונקציית חדר ימנית רגילה עם RVEF≥40%68.
לסיכום, הראינו כאן כי מודל מיניפיג Göttingen הבוגר עם מעקב ארוך טווח מחקה פרמטרים פונקציונליים ומורפולוגיים של HF פוסט MI דומה לבני אדם. הנתונים הנוכחיים שלנו מראים גם כי חזירי Landrace אינם מתאימים להערכת HF שלאחר MI בעיקר בשל ההשלכות של העלייה המהירה במשקל הגוף והלב שאינו מאפשר מעקב ארוך טווח ומפריע לפתולוגיה שלאחר MI HF. חזירי Landrace עשוי להיות מתאים להעריך את ההשלכות של אוטם שריר הלב חריפה. האפיון המקיף הנוכחי של מודלי האוטם בחזה הסגור ב Landrace ו Göttingen minipigs יהיה שימושי לבחירת מודלים בעלי חיים גדולים אופטימלית ללמוד לאחר MI HF ופיתוח טיפולים חדשניים נגד פתולוגיה זו.
מגבלות
הניסוי הנוכחי בוצע רק אצל נקבות חזירים, ולכן ההשפעה הפוטנציאלית של המינים השונים על HF שלאחר MI עדיין לא ידועה בדגמים אלה69. סימנים של HF הוערכו על ידי CMRI, על פי המלצות של קו מנחה האחרון על הרלוונטיות של הקפדה ושחזור במחקרים פרה-קוליניים על cardioprotection12. עם זאת, השימוש בזווית ממוקדת יותר של מטוסי הדמיה CMRI ורצף ממוקד יותר עלול לגרום להערכת טוב יותר של נפחי פרוזדוריים שמאליים, ובצקת ריאות. למרות שלא מדדנו סמנים ביולוגיים וסימנים היסטולוגיים של HF שלאחר MI במחקר זה, מודלים אלה מתאימים לניתוח של סמנים ביולוגיים כלשהם מאז הזמינות של דגימות פלזמה ורקמות. בשל הרגישות השונה של 2 גזעים לפגיעה איסכמיה / רפרופוזיה, משכי זמן שונים של חסימות כלילית נבחרו כאן שעשויים למרות להגביל את ההשוואה של 2 מודלים, עם זאת, על ידי גישה זו השגנו גודל אוטם דומה. זמן המעקב בשני הגזעים היה שונה כמו חזירי Landrace רק 2 חודשים מעקב זמן ניתן להשיג מסיבות טכניות, כלומר עלייה מהירה במשקל הגוף המציג מגבלה גדולה של מודל Landrace. מגבלה נוספת היא היעדר גורמי סיכון ותחלואה שונים ולכן המודלים הנוכחיים של בעלי חיים גדולים אינם מחקים לחלוטין את המצב הקליני מבחינת נוכחותם של גורמי סיכון מרובים, כולל תחלואה משותפת ותרופותיהם. עם זאת, כיום, אין מודלים בעלי חיים גדולים הוקמה עם מחלות רקע מרובות לשימוש שגרתי. מודלים גדולים אלה של בעלי חיים אינם יכולים להיות מופעלים לניתוח תמותה מסיבות אתיות של בעלי חיים והעלות הגבוהה של מחקרים אלה.
The authors have nothing to disclose.
מחקר זה מומן על ידי Quark תרופות Inc שבו S.A. ו E.F. הם עובדים. מחקר זה נתמך גם על ידי משרד המחקר, הפיתוח והחדשנות הלאומי של הונגריה (NKFIA; NVKP-16-1-2016-0017 תוכנית הלב הלאומית), ועל ידי התכנית למצוינות מוסדית להשכלה גבוהה של משרד היכולות האנושיות בהונגריה, במסגרת התוכנית נושאית פיתוח טיפולי של אוניברסיטת Semmelweis. GB.B. נתמך על ידי EFOP-3.6.3-VEKOP-16-2017-00009 ו Gedeon ריכטר Plc. מלגת. Z.G. נתמך על ידי מלגות מחקר של ינוס בוליאי של האקדמיה ההונגרית למדעים ועל ידי ÚNKP-19-4 תוכנית מצוינות לאומית חדשה של משרד היכולות האנושיות.
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 |