احتشاء عضلة القلب وتقييم نتائج وظيفية في الخنازير
Summary
يصف هذا البروتوكول الخنازير احتشاء عضلة القلب (MI) نموذج باستخدام 90 دقيقة مغلقة الصدر البالون التاجية انسداد الشريان الأمامي الأيسر تنازلي (LAD)، تليها ضخه. وعلاوة على ذلك، وبروتوكول لعدة المعلمات النتيجة، مثل وظيفة القلب، ديناميكا الدم، ومقاومة الاوعية الدموية الدقيقة، وحجم احتشاء، وتعرض أيضا.
Abstract
إدخال علاجات القلب والأوعية الدموية المكتشفة حديثا في التجارب الأولى في رجل يعتمد على خارطة طريق أخلاقية وقانونية لرقابة صارمة. واحد شرط مسبق هام هو الفهم الجيد لجميع جوانب السلامة والفعالية التي تم الحصول عليها في نموذج حيواني الكبيرة التي تعكس بصورة صحيحة السيناريو الإنسان من احتشاء عضلة القلب (MI). وتستخدم على نطاق واسع الخنازير في هذا الصدد منذ حجمها القلب، ديناميكا الدم، والتشريح التاجي هي قريبة من أن البشر. هنا، نقدم بروتوكول فعالة لاستخدام نموذج MI الخنازير باستخدام مغلقة الصدر البالون التاجية انسداد الشريان الأمامي الأيسر النازل (LAD)، تليها ضخه. ويستند هذا النهج على 90 دقيقة من نقص تروية عضلة القلب، الأمر الذي أدى اليمين كبيرة احتشاء البطين الأمامي، الحاجز والجدران inferoseptal. وعلاوة على ذلك، فإننا نقدم بروتوكولات لتدابير مختلفة من النتيجة التي توفر مجموعة واسعة من المعلومات على القلب، مثل الانقباضي الانبساطي القلب وظيفة، hemodynamiخدمات العملاء، سرعة تدفق التاجية، ومقاومة الاوعية الدموية الدقيقة، وحجم احتشاء. هذا البروتوكول يمكن تكييفها بسهولة لتلبية الاحتياجات المحددة للدراسة والمصادقة البيولوجية cardioregenerative الرواية في مراحل مختلفة (أي مباشرة بعد إهانة الدماغية الحادة، في الإعداد تحت الحاد أو حتى في MI المزمنة مرة واحدة وقد تم الانتهاء تشكيل ندبة). لذا يوفر هذا النموذج أداة مفيدة متعدية لدراسة MI، إعادة عرض السلبية اللاحقة، وإمكانات وكلاء cardioregenerative الرواية.
Introduction
احتشاء عضلة القلب الحاد (AMI) وعقابيل على المدى الطويل مثل فشل القلب المزمن (CHF) تؤثر بشكل عميق تشخيص المريض ونوعية الحياة، ناهيك عن القيود المفروضة على التكلفة العالية لدينا موارد الرعاية الصحية المتاحة 1. ويقدر انتشار CHF في العالم الغربي في 1-2٪، منها ~ 60٪ من الحالات هي نتيجة لAMI كما السبب الرئيسي 2. في الولايات المتحدة وحدها، حوالي 5.7 مليون مريض يعانون من CHF يمثل ما يقرب من 30 مليار دولار في تكاليف الرعاية الصحية السنوية في عام 2008، مع ثلاث نسخ توقع في ارتفاع تكاليف إلى 97 بليون دولار سنويا في عام 2030 1. أخذت معا، وهذه الأرقام تجعل حجة قوية ل تطوير علاجات جديدة cardioregenerative ذلك، لترجمة سريعة، تعتمد على الحيوانات الكبيرة عضلة القلب احتشاء نموذج يمكن استنساخه وموثوق بها أن يحاكي بدقة السيناريو الإنسان.
يتزايد استخدامها الخنازير (سوس scrofa) في cardiovascuالبحث عن لار الدوائية والسمية الاختبار 3. واحدة من الصفات المسؤولة عن هذا النجاح كأداة بحث متعدية هو تشابه في وظيفة القلب والتشريح مع 4،5 قلب الإنسان. على سبيل المثال، نسبة الوزن خنزير القلب إلى الجسم، وحجم القلب التاجية وتوزيع الشريان التشريح أظهرت جميع لتكون مشابهة بشكل ملحوظ للإنسان 4. وعلاوة على ذلك، تم الإبلاغ عن التمثيل الغذائي cardiomyocyte، الخصائص الكهربية وردا على اهانة الدماغية مثل AMI لإظهار مستويات عالية من الاتفاق مع 6،7 الوضع البشري. في نهاية المطاف، لتحقيق المعايير المذكورة أعلاه، وهي موحدة MI-البروتوكول الذي ينتج MI قوية ومستدامة لاختبار عقاقير جديدة الفحص (IND) هو مطلوب. هنا، نقدم مثل هذا النموذج الموحد الذي يستخدم 90 دقيقة مغلقة الصدر البالون التاجية انسداد الشريان الأمامي الأيسر تنازلي (LAD)، يليه ضخه، وبالتالي خلق عضلة القلب استنساخه فيfarction تغطي anteroapical، الحاجز والجدران inferoseptal من البطين الأيسر.
Protocol
Representative Results
Discussion
داخل التاجي انسداد بالون من LAD يقدم نموذجا MI قبل السريرية استنساخه ومتسقة في الخنازير التي يمكن استخدامها لتحقيق سلامة وفعالية العلاجات القلب والأوعية الدموية الجديدة التي يحاكي الوضع عن كثب الإنسان. كما هو مبين في الشكل (5)، ويوفر نقص التروية / ضخه نموذج احتشاء قدمت المنصة التي يمكن زيادة مصممة للتحقيق في مراحل مختلفة من MI-MI وآخر يعيد البناء في حين أن إصابة نقص التروية / ضخه الأولي هو متطابقة لكليهما.
نجاح بروتوكول صفها المذكورة هنا تعتمد على نقص تروية عضلة القلب كمرحلة أهم من البروتوكول. موضع الصحيح من القاصي البالون إلى فرع قطري الثانية من LAD أمر حاسم للتوصل إلى حجم احتشاء الكافي مع ضمان بقاء معدل مرتفع. على أساس هذا النموذج MI، لوحظ وجود معدل وفيات ~ 15٪، في حين منتصف اسعة وشرائح من قمية الأمامي، والحاجز inferiأو تم احتشاء الجدران كما نشاهد في CMR وTTC تلطيخ (أرقام 2A و 2B). مدة نقص التروية يمكن أن تكون مصممة وفقا لحجم احتشاء المطلوب. على الرغم من أننا قد استخدمت الخنازير Landrace في هذا البروتوكول، minipigs (أي minipigs غوتنغن) تتطلب عادة فترات أطول من نقص تروية عضلة القلب (مثل 150 دقيقة انسداد).
غالبا ما يستند تحليل نتائج الدراسات في MI قبل السريرية والسريرية على LVEF. على الرغم من انخفاض LVEF ارتبط بقوة مع زيادة خطر الوفيات القلبية الوعائية لأنها لا تزال تعتمد على المعلمات hemodynamical مثل التحميل المسبق 9. يمكن القول، بالنظر إلى أن في المتوسط واحتشاء٪ فقط 10-15 من الوقف، وترتبط العديد من القيود المفاهيمية والعملية لLVEF يجري قياس عالمي لLV الانقباضي وظيفة بدلا من أن تعكس تحسنا المحلية 10. وبالتالي، فإن التدابير المقترحة من نتائج المستخدمة في هذا النموذج تسليط الضوء على جوانب مختلفة من MI-MI وآخر يعيد البناء وبالتالي توفير المحققين وسيلة لتقييم دقيق لفعالية علاجات جديدة على مستويات متعددة.
لتحسين الترجمة من النماذج قبل السريرية للممارسة السريرية، نختار باستخدام الخنازير الكبيرة بدلا من minipigs. قياسات الدورة الدموية، جرعات الدواء والأجهزة الجراحية ويمكن بسهولة أن تبادلها مع الممارسة السريرية. مقارنة minipigs والخنازير الكبيرة يكسب الكثير الوزن نسبيا. قد يسبب هذا مشكلة في المدى الطويل متابعة، فيما يتعلق مقارنة النتائج المسلسل. الإناث الخنازير Dalland Landrace تزن حوالي 70 كجم في سن 6 أشهر. لمنع زيادة الوزن وفيرة أثناء فترة المتابعة، يتم الاحتفاظ الحيوانات على نظام غذائي محدود. الخنازير تلقي 750 غرام من العرف الغذائي منخفض السعرات الحرارية (التي تحتوي على: بروتينات 15.6٪، والدهون 2.0٪، والألياف 14.8٪، والرماد بنسبة 8.8٪، 0.9٪ الكالسيوم، الفوسفور 0.57٪، 0.29٪ المغنيسيوم، والبوتاسيوم 0.18٪) مرتين في اليوم و كسب حوالي 10 كجم من وزنه في 4 أسابيع.
e_content "> ماكول وزملاء العمل قد نشرت سابقا بروتوكول مماثل لاحتشاء عضلة القلب في الخنازير 11. يوجد تداخل كبير بين هذا البروتوكول ولهم، والتأكيد على تفضيل LAD بدلا من الشريان المنعطف الأيسر (LCX) أو الشريان التاجي الأيمن (RCA ). في تجربتنا، فإن هناك درجة أقل من حجم احتشاء من إجمالي البطين الأيسر باستخدام LCX بينما رافق احتشاء RCA مع فرصة أكبر للاضطرابات التوصيل غير المرغوب فيها (أي ضعف عقدة الجيوب الأنفية، وضعف AV-عقدة). فارق واحد بين البروتوكولين تنتمي إلى استخدام زيادة تثبيط الصفيحات الدوائية في هذا البروتوكول، كما لاحظنا معدلات أعلى من أي إنحسر على أساس تشكيل خثرة نتيجة 90 دقيقة من الارقاء في الشريان التاجي المغطي. هذه الملاحظة يتماشى مع لوحظ فرط الخثورية المعروف في الخنازير 12. على الرغم من ماكول المقترحة باستخدام جرعة واحدة عالية، بلعة من الهيبارين، ثييعتمد ق بروتوكول بشأن استخدام الهيبارين في جرعات أقل متعددة ومنتشرة في جميع أنحاء عملية جراحية لتقليل مضاعفات الجلطات.وباختصار، فإننا نقدم نموذجا MI الخنازير التي تمكن الباحثين من الاستفادة من نموذج كبير عملية فعالة، واستنساخه وفوق كل حيوان من الأمراض التي تصيب البشر لدراسة علاجات جديدة كخطوة أساسية نحو التجارب السريرية الأولى في الرجل.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
واعترف سيس Verlaan، جويس فيسر، ميريل Schurink، وجريس كروفت التفضل للمساعدة التقنية الممتازة مع التجارب على الحيوانات.
Materials
| 0.9% Saline | Braun | ||
| 6-0 Prolene | Ethicon | ||
| Acetylsalicylic acid | 80 mg (Ratiopharm) | ||
| Adenosine | 3mg/ml apotheek UMCU | ||
| AdVantage PV loop system | Transonic Scisence | ||
| Amiodarone | Cordarone I.V. (Sanofi) | ||
| Amiodaron HCl (PCH) | |||
| Amoxicilline/ clavulaanzuur | 500/50mg (Sandoz) | ||
| Atropinesulfaat | 0,5 mg/ml (PCH) | ||
| Bone Marrow Wax | Syneture | ||
| Cardiac Defibrillator | Philips | ||
| Clopidogrel | Clopidrogel 75A (Apothecon B.V.) | ||
| Contrast agent | Telebrix | ||
| Endotracheal tube | Covidien | ||
| Fentanyl patch | Durogesic® 25 mcg/h (Janssen-Cilag) | ||
| Fogarty catheter | Edwards Lifesciences | ||
| Gadolinium | Gadovist | ||
| Guidewire | Abbott | ||
| Heparin | Leo | ||
| I.V. cannula | Abbocath® (Hospira venisystems) | ||
| Iodine | Jodiumtictuur 2% (Eurovet) | ||
| Ketamine | Narketan® 10 Vétoquinol | ||
| Midazolam | 5mg/ml (Actavis) | ||
| Nitroglycerin | 1mg/ml Pohl Boskamp | ||
| Pancuronium bromide | 2mg/ml | ||
| Seldinger vascular sheath 8F | Arrow | ||
| Sufentanil | 50 mcg/ml (Sufentanil-hameln) | ||
| Swann-Ganz catheter | Criticath ref 680078 (Argon) | ||
| Synolux | 250 mg (Pfizer) | ||
| Tetra-polar catheter | Transonic Scisence | ||
| Thiopental | 0,5 g (Inresa) | ||
| Triphenyl-tetrazolium chloride | Merck | ||
| Venofundin | Braun | ||
| Vicryl 2-0 | Ethicon | ||
| Volcano ComboMap system | Volcano |
References
- Roger, V. L., et al. Heart disease and stroke statistics-2012 update: a report from the American Heart Association. Circulation. 125 (1), (2012).
- Mosterd, A., Hoes, A. W. Clinical epidemiology of heart failure. Heart. 93 (9), 1137-1146 (1136).
- vander Spoel, T. I. G., et al. Human relevance of pre-clinical studies in stem cell therapy: systematic review and meta-analysis of large animal models of ischaemic heart disease. Cardiovasc. Res. 91 (4), 649-658 (2011).
- Crick, S., Sheppard, M., Ho, S., Gebstein, L., Anderson, R. Anatomy of the pig heart : comparisons with normal human cardiac structure. J. Anat. 193 (1), 105-119 (1998).
- Stubhan, M., et al. Evaluation of cardiovascular and ECG parameters in the normal, freely moving Göttingen Minipig. J. Pharmacol. Toxicol. Methods. 57 (3), 202-211 (2008).
- Heusch, G., Skyschally, A., Schulz, R. The in-situ pig heart with regional ischemia/reperfusion – ready for translation. J. Mol. Cell Cardiol. 50 (6), 951-963 (2011).
- Skyschally, A., van Caster, P., Iliodromitis, E. K., Schulz, R., Kremastinos, D. T., Heusch, G. Ischemic postconditioning: experimental models and protocol algorithms. Basic Res Cardiol. 104 (5), 469-483 (2009).
- Iekushi, K., Seeger, F., Assmus, B., Zeiher, A. M., Dimmeler, S. Regulation of cardiac microRNAs by bone marrow mononuclear cell therapy in myocardial infarction. Circulation. 125 (14), 1765-1773 (2012).
- Sijbesma, R. P., et al. Reversible polymers formed from self-complementary monomers using quadruple hydrogen bonding. Science. 278 (5343), 1601-1604 (1997).
- van Slochteren, F. J., et al. Advanced measurement techniques of regional myocardial function to assess the effects of cardiac regenerative therapy in different models of ischaemic cardiomyopathy. Eur. Heart J. Cardiovasc. Imaging. 13 (10), 808-818 (2012).
- McCall, F. C., et al. Myocardial infarction and intramyocardial injection models in swine. Nature Protoc. 8 (7), 1479-1496 (2012).
- Roussi, J., Andre, P., et al. Platelet functions and haemostasis parameters in pigs: absence of side effects of a procedure of general anaesthesia. Thromb Res. 81 (3), 297-305 (1996).
