הפרוטוקול הנוכחי מתאר שלוש שיטות למתן חומרים טיפוליים קרדיואקטיביים במודל חזירי. נקבת החזיר קיבלה טיפול באמצעות: (1) הוראקוטומיה והזרקה טרנס-אפיקרדיאלית, (2) הזרקה טרנסאנדוקרדיאלית מבוססת צנתר, או (3) עירוי תוך ורידי באמצעות מיני-משאבה אוסמוטית של ורידים ג’וגולריים.
אוטם שריר הלב הוא אחד הגורמים המובילים למוות ונכות ברחבי העולם, ויש צורך דחוף באסטרטגיות חדשניות להגנה על הלב או התחדשות. מרכיב חיוני בפיתוח תרופות הוא קביעת האופן שבו יינתן טיפול חדשני. מודלים רלוונטיים מבחינה פיזיולוגית של בעלי חיים גדולים הם בעלי חשיבות קריטית בהערכת ההיתכנות והיעילות של אסטרטגיות העברה טיפוליות שונות. בשל הדמיון שלהם לבני אדם בפיזיולוגיה של הלב וכלי הדם, באנטומיה של כלי הדם הכליליים וביחס משקל הלב למשקל הגוף, חזירים הם אחד המינים המועדפים בהערכה הפרה-קלינית של טיפולים חדשים לאוטם שריר הלב. הפרוטוקול הנוכחי מתאר שלוש שיטות למתן חומרים טיפוליים קרדיואקטיביים במודל חזירי. לאחר אוטם שריר הלב המושרה על ידי מלעורית, נקבת החזיר מגזע היבשה קיבלה טיפול בחומרים חדשניים באמצעות: (1) בית החזה והזרקת טרנס-אפיקרדיאלי, (2) הזרקה טרנסאנדוקרדיאלית מבוססת צנתר, או (3) עירוי תוך ורידי באמצעות מיני-משאבה אוסמוטית של ורידים ג’וגולריים. ההליכים המשמשים עבור כל טכניקה ניתנים לשחזור, וכתוצאה מכך אספקת תרופות קרדיואקטיבית אמינה. מודלים אלה יכולים להיות מותאמים בקלות כך שיתאימו לעיצובי מחקר בודדים, וניתן להשתמש בכל אחת מטכניקות המסירה הללו כדי לחקור מגוון התערבויות אפשריות. לכן, שיטות אלה הן כלי שימושי עבור מדענים תרגומיים המחפשים גישות ביולוגיות חדשניות בתיקון לב לאחר אוטם שריר הלב.
מחלת לב כלילית (CAD) ואוטם שריר הלב הקשור לגובה ST (STEMI) הן סיבות המוות הבולטות ברחבי העולם. בשני העשורים האחרונים, הושגה התקדמות רבה בהפחתת התמותה בבית החולים של חולים המציגים STEMI, באמצעות הופעת התערבות כלילית מלעורית, טיפולים פיברינוליטיים, וסטנדרטיזציה של אלגוריתמים לטיפול כדי להבטיח כי רפרפוזיה מושגת בזמן 1,2,3. למרות זאת, התחלואה הקשורה ל- STEMI נותרה נטל משמעותי, ולכן נוצר צורך גדול בפיתוח טיפולים חדשניים להגנה על הלב ולהתחדשות 2,3. מרכיב חיוני בהתפתחות הטיפולית הוא הקביעה כיצד יינתן טיפול חדשני4. יש להתאים את הבטיחות, היעילות וההיתכנות של כל שיטה למאפייני הטיפול עצמו.
מודלים רלוונטיים מבחינה פיזיולוגית של בעלי חיים גדולים הם קריטיים בהערכת תכונות אלה של אסטרטגיות העברה טיפוליות שונות5. בשל הדמיון שלהם לבני אדם בפיזיולוגיה של הלב וכלי הדם, באנטומיה של כלי הדם הכליליים וביחס משקל הלב למשקל הגוף, חזירים הם אחד המינים המועדפים בהערכה פרה-קלינית של טיפולים חדשים לאוטם שריר הלב6. השתמשנו בעבר במודל STEMI חזירי כדי להדגים את יכולת התיקון של טיפול בחלבון רקומביננטי7, ואנו ממשיכים לחקור טיפולים פרמקולוגיים, תאיים וגנטיים חדשניים באמצעות מודל זה. כאן מתוארות שלוש טכניקות של ניהול טיפולי המשמשות במודלים של חזירים לאחר יצירת אוטם: בית החזה והזרקה טרנסאפיקרדיאלית, הזרקה טרנסאנדוקרדיאלית מלעורית והשתלת משאבה זעירה אוסמוטית ורידית ג’וגולרית. שתי השיטות הראשונות מאפשרות אספקת רקמות מקומית, הפחתת מינונים נדרשים, השפעות מחוץ למטרה, ומטבוליזם במעבר ראשון בכבד 8,9,10. המיני-משאבה האוסמוטית מאפשרת אספקה רציפה של תרופה בעלת זמן מחצית חיים קצר, ושוללת את ההסתמכות על משאבת עירוי וצינורית תוך ורידית פטנטית, שתיהן מאתגרות ליישום במודלים של בעלי חיים גדולים.
על ידי תיאור טכניקות אלה, יש לקוות כי מאמר זה יכול לסייע למדענים תרגומיים לחקור חומרים חדשניים להגנה על הלב או חומרים רגנרטיביים לאחר אוטם שריר הלב במודלים של בעלי חיים גדולים.
הזרקה תוך שריר הלב Transepicardial
הליך זה יש את היתרון של הדמיה ישירה הלב הוכח לספק שימור מקומי גדול יותר של טיפולים מאשר שיטות ניהול מערכתי 9,10,14. עם זאת, בית החזה הוא פולשני, דורש מיומנות טכנית רבה, ומהווה סיכון גבוה יותר לתחלואה ותמותה מאשר שיטות אחרות שנדונו10,15. הכרת השלבים הקריטיים והמסוכנים של ההליך יכולה לסייע בתיווך סיכון מוגבר זה.
יש לנקוט בזהירות רבה בעת מניפולציה של הלב כדי לחשוף את קודקוד הלב בשל הסיכון הגבוה להפרעות קצב ופשרה המודינמית הקשורה. ניטור לחץ דם פולשני מתמשך ואלקטרוקרדיוגרפיה מאפשרים זיהוי מהיר של לחץ דם נמוך או הפרעות קצב לא יציבות, ומאפשרים התערבות ותיקון מיידיים. לחץ דם חולף יכול להיות מטופל בדרך כלל עם boluses metaraminol. לחץ דם מתמשך יכול להיות זמני על ידי הפחתת הרדמה ממסים נדיפים (ניטור זהיר של עומק ההרדמה) והתחלת עירוי vasopressor, תוך קביעת הגורם לשינוי המודינמיקה. הפרעות קצב לא יציבות, כגון טכיקרדיה חדרית או פרפור חדרים, ניתן לטפל על ידי קרדיוversion חשמלי עם או בלי antiarrhythmics תוך ורידי.
לא פחות חשוב להישרדות בעלי חיים הוא הסרה מוצלחת של גז חופשי מחלל pleural לפני סגירת החזה. כישלון לעשות זאת יכול להגיע לשיאו בפיתוח דלקת ריאות, מה שמשאיר את בעל החיים בסיכון גבוה לפגיעה נשימתית ומוות ברגע שהוא מנותק ממכונת ההנשמה המכנית בעת ההתאוששות. לחץ חיובי בדרכי הנשימה חייב להישמר לפחות 30 שניות עד שכבר לא נצפה בעבוע. צינורות הסיליקון מוסרים מיד עם הפסקת הבעבוע, ואז בית החזה נסגר במהירות. ניתן גם להניח בניתוח צינור thoracostomy בסגירה, המאפשר אוויר ידני והסרת נוזלים דלקתיים במהלך 24-72 השעות הבאות. עם זאת, קשה לשמור על ניקיון ושלמות, במיוחד אם בעלי חיים שוכנים יחד. נזק או זיהום של הצינור יכול להוביל pyothorax, pneumothorax, או אלח דם. מניסיוננו, אין צורך בהחדרת ניקוז חזה זמני אם מוציאים כראוי גז חופשי לפני סגירת החזה.
הזרקה תוך שריר הלב transendocardial מלעורית
לשיטה זו של מתן טיפולי יש את היתרון בכך שהיא מאפשרת אספקת רקמות מקומית עם סיכון נמוך יותר בשל אופייה הפחות פולשני בהשוואה לגישה כירורגית10,14. טכניקה זו כבר משמשת במחקרים גדולים בבעלי חיים, עם פלואורוסקופיה ומיפוי אלקטרומכני כמדריך בהיעדר הדמיה ישירה10,16,17.
בהתחשב בכך שהלב אינו תחת ראייה ישירה, זה נבון עבור פרוצדורליסט להשתמש בדעות פלואורוסקופיות אורתוגונליות בעת בחירת אתר הזרקה. יתר על כן, הזרקת יוד מדולל ניגודיות לפני ומתן הטיפול הוא בעל ערך רב באישור מגע שריר הלב. מגע מתאים יכול להיות מאושר על ידי התבוננות אופייני “סומק שריר הלב”, אשר עשוי להיות אחד הסמנים היחידים של הצלחת הזרקה לפני קצירת רקמות. בשל הסיכון של ניקוב החדר, עובי דופן שריר הלב באתר ההזרקה שנבחר מומלץ גם להיות גדול מ 9 מ”מ14,16.
מיני-משאבה אוסמוטית ורידי Jugular
המיני-משאבה האוסמוטית היא מכשיר פופולרי המשמש בדרך כלל במחקרים בבעלי חיים קטנים. ישנה התעניינות גוברת בשימוש במכשיר זה במודלים גדולים של בעלי חיים 7,18,19, לאור היתרון הייחודי שלושל מתן חומר טיפולי בקצב עקבי לאורך פרק זמן מוגדר. מגבלה אפשרית של שיטה זו היא חוסר היכולת לשנות או להפסיק את שיעורי העירוי של התרופה מבלי להחליף או להסיר את המשאבה. יש לשקול זאת לפני התנסות בטיפול באופן זה.
מחקר זה הראה כי ניתן לבצע שיטה זו עם אחוזי הצלחה גבוהים בחזירים, עם תחלואה ותמותה נמוכות. יש לציין כי מבנים חיוניים רבים סמוכים לאתר הניתוח, כולל בלוטות הלימפה, בלוטת התימוס ועורק התרדמה. הקפדה על השיטה, והתייעצות עם טקסטים אנטומיים20, מומלץ מאוד למנוע נזק בשוגג לכל אחד מהמבנים הללו. הסיבוך המדאיג ביותר של שיטה זו הוא הלם דימומי עקב פגיעה בשוגג בווריד הצוואר או במבנה שמסביב. לכן קריטי להסיר בזהירות את הרקמה הרכה המקיפה את הווריד הצווארי. אי השלמת שלב זה כראוי עלולה להוביל לקושי בהנחת צינור המיני-משאבה או בשליטה על דימום בשוגג.
מאמר זה תיאר שלוש שיטות למתן טיפולים קרדיואקטיביים. למרות ההצלחה המדווחת של כל טכניקה, ישנן מגבלות מובנות שיש לקחת בחשבון. הליכים פולשניים (הזרקה transepicardial) מאפשרים דיוק מוגבר של מתן טיפולי; עם זאת, הם מביאים סיכון גדול יותר של סיבוכים קטלניים פוטנציאליים. יתר על כן, משלוח פולשני יש דרישה גדולה יותר עבור מיומנויות טכניות כדי למזער את הסיכון של סיבוכים. באופן דומה, הזרקה טרנסאנדוקרדיאלית מונחית פלואורוסקופית דורשת מידה מסוימת של מיומנות טכנית לצנתור ומניפולציה של חומרה. אם שיטה זו מבוצעת בצורה לא נכונה, כישלון הזרקה וסיבוכים קטלניים אפשריים.
שיטות ההזרקה הישירות המתוארות מאפשרות מתן חד פעמי של טיפול ברקמת המטרה. המיני-משאבה האוסמוטית הוורידית הצווארית מאפשרת מתן סיסטמי של טיפול במשך 7 ימים. באופן יחסי, שיטה זו פשוטה יותר וקשורה בפחות סיכון, עם זאת, היא מסתמכת על טיפול מערכתי המוצא את דרכו לשריר הלב. בנוסף, ברגע שהמשאבה נמצאת במקומה, לא ניתן להפסיק את מתן המשאבה או לשנות את קצב המינון מבלי להרדים מחדש את בעל החיים ולהסיר את המשאבה.
כל השיטות המתוארות במאמר זה בוצעו על בעלי חיים ביום או שבועיים לאחר אוטם שריר הלב. לכן, עבודה זו אינה יכולה לדווח על הצלחתן של שיטות שהוזכרו בבעלי חיים בריאים או בבעלי חיים הנתונים לפתולוגיה לבבית חלופית. לבסוף, יש לשקול בזהירות את הפרמקולוגיה והביוטכנולוגיה של כל סוכן מיועד, שכן זה יהיה קשור באופן אינהרנטי ליעילות של מסלול המסירה שנבחר. דיון מפורט בכך חורג מתחום כתב יד זה.
תיאורים מקיפים של שיטות פרה-קליניות מועילים לרווחת בעלי החיים ולקהילה המדעית הרחבה יותר. כתוצאה מכך, יכולת השחזור המשופרת של הליכים ותוצאות מובילה לפחות סיבוכים בריאותיים של בעלי חיים, למספר מופחת של בעלי חיים הנדרשים כדי להפיק תוצאות משמעותיות, ולאמון רב יותר בתוצאות הניסוי21,22. שלוש שיטות לניהול טיפולים חדשניים מתוארים במאמר זה לטיפול באוטם שריר הלב במודל חזירי. על ידי פירוט הטכניקות המשמשות וניסוח היתרונות והסיכונים של כל אחת מהן, צפוי כי החוקרים יוכלו ליצור בנוחות מודלים פרה-קליניים עקביים ואמינים המתאימים למטרות המחקר שלהם.
The authors have nothing to disclose.
עבודה זו מומנה על ידי מענקים מהמועצה הלאומית לבריאות ומחקר רפואי APP1194139/APP1126276 (JC), הקרן הלאומית לתאי גזע של אוסטרליה ומשרד הבריאות והמחקר הרפואי של ממשלת ניו סאות’ ויילס (JC). DS נתמך על ידי המכללה המלכותית האוסטרלית לרופאים, המכון לפתולוגיה קלינית ומחקר רפואי, ותוכנית הכשרת המחקר של ממשלת אוסטרליה. TD נתמך על ידי המכון לפתולוגיה קלינית ומחקר רפואי, מלגת משפחת פנפולדס, המועצה הלאומית לבריאות ומחקר רפואי (APP2002783) וקרן הלב הלאומית של אוסטרליה (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 |