אוטם שריר לב והערכת תוצאה תפקודית בחזירים
Summary
פרוטוקול זה מתאר את המודל חזירי אוטם שריר הלב (MI) באמצעות חסימת 90 דקות סגורות חזה בלון הכליליים של העורק השמאלי הקדמי יורד (LAD), ואחריו reperfusion. יתר על כן, הפרוטוקול למספר פרמטרים תוצאה, כמו תפקוד לב, פרמטרים המודינמיים, התנגדות כלי הדם, וגודל אוטם, הם גם הציגו.
Abstract
מבוא של תרופות לב וכלי דם שהתגלו לאחרונה לניסויים הראשון באיש תלוי במפת דרכים אתיות ומשפטיות מוסדרות לחלוטין. תנאי חשוב אחד הוא הבנה טובה של כל היבטי הבטיחות ויעילות הושגו במודל חיה גדול שכדין משקף את התרחיש האנושי של אוטם שריר הלב (MI). חזירים נמצאים בשימוש נרחב בעניין זה שכן גודלם לב, פרמטרים המודינמיים, ואנטומיה כלילית הם קרובים לזה של בני אדם. כאן, אנו מציגים פרוטוקול יעיל לשימוש במודל MI חזירי באמצעות חסימה סגור חזה בלון הכליליים של השמאלי קדמי יורדת עורק (LAD), ואחריו reperfusion. גישה זו מבוססת על 90 דקות של איסכמיה בשריר הלב, גרימת אוטם חדר שמאלי גדול מהקדמי, במחיצה וקירות inferoseptal. יתר על כן, אנו מציגים פרוטוקולים לצעדים שונים של תוצאה המספקים מגוון רחב של מידע על הלב, כמו לב סיסטולי ותפקוד הדיאסטולי, hemodynamics, כלילית מהירות זרימה, התנגדות כלי הדם, וגודל אוטם. פרוטוקול זה יכול להיות מותאם בקלות כדי לענות על דרישות ספציפיות ללמוד לאימות ביולוגית cardioregenerative רומן בשלבים שונים (כלומר מייד לאחר עלבון איסכמי החריף, בהגדרת subacute או אפילו באמ"ן הכרוני פעם היווצרות צלקת הושלמה). מודל זה ולכן מספק כלי שימושי translational ללמוד MI, שיפוץ לוואי שלאחר מכן, ואת הפוטנציאל של סוכני cardioregenerative רומן.
Introduction
אוטם חריף בשריר הלב (AMI) וההשלכות ארוך הטווח שלה, כגון אי ספיקת לב כרונית (CHF) עמוק להשפיע הפרוגנוזה ואיכות חיי מטופל, שלא לדבר על מגבלות העלות הגבוהה שהוטלו על משאבי הבריאות הזמינים שלנו 1. השכיחות של פרנק שוויצרי בעולם המערבי מוערכת ב1-2%, מה ש~ 60% מהמקרים הם התוצאה של עמי כגורם עיקרי 2. בארצות הברית לבדה, כ 5.7 מיליון חולים סובלים מCHF היוו כ 30 מליארד דולרים בעלויות בריאות שנתיות ב2008, עם שלושה עותקים חזו בעלייה בעלויות 97 מליארד דולרים בשנה בשנת 2030 1. יחדיו, מספרים אלה הופכים את טיעון חזק עבור פיתוח הטיפולים החדשים cardioregenerative ש, לתרגום מהיר, מסתמכים על מודל לשחזור ואמין גדול של בעלי חיים אוטם שריר הלב שמחק במדויק את התרחיש האנושי.
חזירים (Sus scrofa) משמשים יותר ויותר בcardiovascuמחקר lar לבדיקה תרופתית וטוקסיקולוגי 3. אחת התכונות שהאחראיות להצלחה זו ככלי מחקר translational הוא הדמיון בתפקוד לב ואנטומיה עם 4,5 הלב האנושי. לדוגמא, יחס חזיר מלב אל משקל הגוף, גודל לב והפצת האנטומיה של עורקים הכליליים הראו כל להיות דומה להפליא לאדם 4. יתר על כן, חילוף חומרים cardiomyocyte, מאפייני אלקטרו ותגובה לעלבון איסכמי כגון AMI דווחו להראות רמות גבוהות של הסכם עם 6,7 המצב האנושי. סופו של דבר, כדי למלא את הקריטריונים שתוארו לעיל, MI-פרוטוקול סטנדרטי שמייצר MI חזק ובר קיימא לבדיקה של תרופות ניסיוניות חדשות (IND) שדרוש. כאן, אנו מציגים מודל סטנדרטי כזה שמשתמש בחסימת בלון כלילית 90 דקות סגורות חזה של העורק השמאלי הקדמי יורד (LAD) ואחריו reperfusion, ובכך ליצור שריר הלב לשעתק בfarction מכסה את anteroapical, במחיצה וקירות inferoseptal של החדר השמאלי.
Protocol
Representative Results
Discussion
חסימת בלון intracoronary של LAD מספקת מודל לשחזור ועקבי פרה MI בחזירים שיכולים לשמש כדי לחקור את בטיחות והיעילות של טיפולי לב וכלי דם חדשים המחקה את המצב האנושי באופן הדוק. כפי שניתן לראות בתרשים 5, מודל אוטם איסכמיה / reperfusion הציג מספק את הפלטפורמה שיכול להיות מותאם יותר לחקור שלבים שונים של MI ושיפוץ לאחר אוטם לבבי תוך פגיעת איסכמיה / reperfusion הראשוני היא זהה עבור שניהם.
ההצלחה של הפרוטוקול המתואר המתואר כאן היא תלויה באיסכמיה בשריר הלב כשלב הקריטי ביותר של הפרוטוקול. מיקום נכון של דיסטלי הבלון לסניף באלכסון השני של LAD הוא קריטי להשגת גודל אוטם הולם תוך הבטחת שיעור הישרדות גבוהה. בהתבסס על מודל MI זה, 15% שיעור תמותה ~ נצפה, ואילו באמצע נרחב ומגזרי הפסגה של קדמית, במחיצה וinferiאו קירות אוטם שריר כפי שניתן לראות בCMR ומכתים TTC (2A דמויות ו2B). משך איסכמיה יכול להיות מותאם לפי גודל האוטם הרצוי. למרות שיש לנו להשתמש חזירי Landrace בפרוטוקול זה, minipigs (כלומר minipigs גטינגן) בדרך כלל דורש משכי זמן ארוכים יותר של איסכמיה בשריר הלב (למשל חסימת דקות 150).
ניתוח תוצאות במחקרים פרה קליניים MI מבוסס לעתים קרובות על LVEF. למרות LVEF הנמוך נמצא קשור בחוזקה בסיכון מוגבר לתמותה קרדיווסקולרית, הוא נשאר תלוי בפרמטרי hemodynamical כגון preload 9. ניתן לטעון, בהתחשב בכך בממוצע רק 10-15% מLV הוא אוטם שריר, כמה מגבלות רעיוניות ומעשיות הקשורים לLVEF להיות מדד גלובלי של תפקוד סיסטולי LV ולא משקף שיפור מקומי 10. לכן, הצעדים המוצעים של תוצאה בשימוש במודל זה לשפוך אור על היבטים שונים של שיפוץ MI ולאחר אוטם לבבי ובכך לספק לחוקרים את האמצעים כדי להעריך את היעילות של טיפולים חדשים על מספר רמות בצורה מדויקת.
כדי לייעל את התרגום ממודלים פרה לפרקטיקה קלינית, אנו בוחרים באמצעות חזירים גדולים במקום minipigs. מדידות המודינמית, מינוני תרופות ומכשירים כירורגיים יכולים בקלות להיות מוחלפים עם פרקטיקה קלינית. בהשוואה לminipigs, חזירים גדולים להשיג יחסית הרבה במשקל. זה עלול לגרום לבעיה בטווח ארוך מעקב, בכל קשור להשוואה של תוצאות סדרתי. חזירי Dalland Landrace נקבה שוקלים כ 70 קילוגרם בגיל 6 חודשים. כדי למנוע עלייה במשקל בשפע במהלך תקופת המעקב, בעלי חיים נשמרים בדיאטה מוגבלת. חזירים לקבל 750 גרם של מזון דל קלוריות בהתאמה אישית (המכיל: חלבונים 15.6%, 2.0% שומן, סיבים 14.8%, אפר .8.8%, 0.9% סידן, 0.57% זרחן, מגנזיום 0.29%, ואשלגן 0.18%) פעמיים ביום ו להשיג על 10 קילוגרם של משקל ב4 שבועות.
e_content "> מק 'קול ועמיתים לעבודה שפורסמו בעבר פרוטוקול דומה לאוטם שריר הלב בחזירים 11. חפיפה ניכרת קיימת בין פרוטוקול זה ושלהם, תוך שימת דגש על העדפת LAD ולא את העורק השמאלי הגרש (LCX) או עורק כלילי תקין (RCA ). מניסיוננו, יש לגודל אוטם של החדר השמאלי בסך הכל משתמש LCX מידה פחותה בזמן אוטם RCA מלווה עם סיכוי גבוה יותר של הפרעות הולכה לא רצויות (כלומר תפקוד לקוי של צומת סינוס, תפקוד לקוי של AV-צומת). הבדל אחד בין שני הפרוטוקולים נוגעים לשימוש בעיכוב טסיות תרופתי מוגבר בפרוטוקול זה, כפי שנצפינו שיעור גבוה יותר של no-reflow מבוסס על היווצרות פקיק כתוצאה מ90 דקות של עצירת דימום בעורק כלילי החסום. תצפית זו עולה בקנה אחד עם hypercoagulability הידוע נצפה בחזירים 12. למרות מק 'קול מוצע באמצעות אחת, במינון גבוה, בולוס של הפרין, thiפרוטוקול של מסתמך על השימוש בהפרין במינונים נמוכים יותר מרובים הפזורים בכל רחבי הניתוח כדי למזער את הסיבוכים טרומבוטיים.לסיכום, אנו מציגים מודל MI חזירי שמאפשר לחוקרים לעשות שימוש במודל יעיל, לשחזור ומעל לכל מעשי גדול של בעלי חיים למחלות אנושיות ללמוד ותרופות חדשות כצעד חיוני לקראת ניסוי קליני ראשון ב-אדם.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
צ 'יס Verlaan, ג'ויס ויסר, מרל Schurink, וגרייס קרופט הודו חביב לקבלת הסיוע הטכני המעולה שלהם עם הניסויים בבעלי החיים.
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).
