JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

يمثل حقن داخل عضلة القلب عن طريق الجلد الموجهة ضربات القلب طريقة فعالة وموثوقة، واستهدافها لتقديم وكلاء نقل الجينات أو الخلايا في قلب الفئران. باتباع الخطوات الواردة في هذا البروتوكول، يمكن للمشغل سرعان ما تصبح المختصة في هذا، تقنية مينيملي تنوعا.

Abstract

نماذج الفئران من مرض القلب والأوعية الدموية مهمة للتحقيق في الآليات المرضية في جسم المريض واستكشاف علاجات التجدد المحتملة. تتم التجارب التي تنطوي على حقن عضلة القلب حاليا الوصول الجراحي المباشر من خلال بضع الصدر. في حين مريحة عندما يؤديها في وقت التلاعب التجريبية أخرى مثل ربط الشريان التاجي، والحاجة إلى إجراء الغازية للتسليم داخل عضلة القلب يحد التصاميم التجريبية المحتملة. من أي وقت مضى مع تحسين دقة الموجات فوق الصوتية وطرائق التصوير المتقدمة موسع، فمن الممكن الآن لأداء روتيني الموجهة بالأمواج فوق الصوتية، حقن داخل عضلة القلب عن طريق الجلد. هذه الطريقة فعالة وموثوق بها وكلاء يسلم إلى المنطقة المستهدفة من عضلة القلب. وتشمل مزايا هذه التقنية تجنب الأمراض الجراحية، ومرفق لاستهداف مناطق عضلة القلب بشكل انتقائي تحت توجيه الموجات فوق الصوتية، وفرصة لتقديم injectate إلى myocardiuم في عدة فترات زمنية محددة سلفا. مع تقنية يمارس، مضاعفات من حقن داخل عضلة القلب نادرة، والفئران العودة بسرعة إلى النشاط العادي على التعافي من التخدير. باتباع الخطوات الواردة في هذا البروتوكول، المشغل مع تجربة تخطيط صدى القلب الأساسية يمكن أن تصبح بسرعة المختصة في هذا، تقنية مينيملي تنوعا.

Introduction

أمراض القلب هي السبب الرئيسي للوفاة بين الرجال والنساء في الولايات المتحدة، وهو ما يمثل 600،000 حالة وفاة سنويا 1. نماذج الفئران من أمراض القلب والشرايين هي ذات أهمية حاسمة للتحقيق في الآليات الفيزيولوجية المرضية لاستكشاف العلاجات المحتملة. تسليم عضلة القلب من ناقلات الجينات العلاج والخلايا والرنا تعديل، وغيرها من العوامل العلاجية التحقيق تصاريح من إمكاناتها العلاجية لأمراض القلب 2-7 الجذعية. حاليا، هناك خيارات محدودة للتسليم عضلة القلب من العوامل العلاجية في نماذج الماوس 6. يستخدم الحقن داخل عضلة القلب تحت رؤية مباشرة عادة، ولكن يحتاج إلى القص أو بضع الصدر ويقتصر على المنطقة المكشوفة من القلب. في حين مريحة عندما يؤديها في وقت التلاعب التجريبية أخرى مثل LAD ربط، والحاجة إلى إجراء الغازية للتسليم داخل عضلة القلب يحد التصاميم التجريبية المحتملة ويقدم لآثار dditional من الإجراء (على سبيل المثال، والتليف بسبب بضع الصدر). تم الإبلاغ عن تسليم التامور عن طريق الجلد من ناقلات فيروسية، ولكن الموقع وتوزيع كيل العلاجية ليست متجانسة ويصعب السيطرة 8. نتائج حقن الشريان التاجي عن طريق الجلد في توزيع أكثر تجانسا من المواد المحقونة، ولكن فعالة وقابلة للتكرار تسليم التاجي يتحدى في نماذج الفئران.

هنا، نحن تصف الصدر داخل عضلة القلب تقنية الحقن المغلقة التي تسمح مينيملي، مشغل تسيطر استهداف العوامل العلاجية تحت توجيه الموجات فوق الصوتية. تقنية سهلة التعلم، يغني عن الحاجة إلى بضع الصدر أو القص ويصاحب مضاعفاتها التجريبية، وتوفر قدرا أكبر من المرونة على توقيت ومواقع الحقن داخل عضلة القلب. وبالتالي، حقن داخل عضلة القلب بمساعدة ضربات القلب يمثل طريقة بسيطة وفعالة للغاية من الناحية الفنية من التلاعبعضلة القلب في الفئران نماذج تجريبية.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

تم تنفيذ جميع الخطوات المذكورة تحت البروتوكولات التي وافقت عليها لجنة رعاية واستخدام الحيوان المؤسسي من مستشفى الأطفال في بوسطن.

1. إعداد

  1. تقييم أداء التشريحي والوظيفي الأساسي التي كتبها القلب تخطيط صدى القلب قبل البدء في بروتوكول الحقن، لأن الموقف محول الثابتة الأمثل للحقن داخل عضلة القلب قد لا تسفر عن آراء المثلى القياسية لترسيم التشريح وتقييم وظيفة.
  2. يظهر الإعداد حقن في أرقام 1A-1C. وضع حقنة فارغة مع إبرة مغمد، أعلى شطبة المنحى، في المشبك حقنة (انظر الشكل 1C) وتأمين محول بالموجات فوق الصوتية التحقيق في المشبك مسح الرأس (انظر الشكل 1B). تخفيف مسح الرأس قفل المشبك الكرة المشتركة (الشكل 1B) والتلاعب التوجه محول بحيث تتماشى بالتوازي مع محور الإبرة. إصلاح scan-موقف رئيس من خلال تشديد مسح الرأس قفل المشبك الكرة المفصل.
    ملاحظة: للحقن في فئران بالغة، وإبرة G 30 مع 1 في / 2.5 سم طول هو الأمثل. حقنة 1 مل يمكن استخدامها لكميات أكبر، بينما حقنة gastight يمكن استخدامها للتحكم أكثر دقة من وحدات التخزين الصغيرة (5-10 ميكرولتر).
  3. تطبيق هلام الموجات فوق الصوتية متحررا إلى الطرف محول مع ملعقة لتغطية الرأس على طول مجملها. unsheathe بعناية الإبرة واستخدام إبرة جبل ضوابط لدفع الإبرة مباشرة تحت محول وداخل هلام الموجات فوق الصوتية لتصور. إجراء تعديلات طفيفة باستخدام إبرة جبل السيطرة بحيث يتم تصور الإبرة بشكل واضح على طوله على صورة الموجات فوق الصوتية. إذا كان محاذاة بشكل صحيح محول موازية لإبرة في الخطوة 1.4، ثم ينبغي أن تبقى الإبرة داخل الطائرة التصوير كما تقدمت بها وسحب مع مفتاح التحكم حقن (الشكل 1C).
  4. في الخطوات اللاحقة، لا تخل الحاجةلو / محول المحاذاة الأفقية عن طريق تحريك إما في المحور الأفقي. بدلا من ذلك، استهداف مناطق محددة من القلب للحقن عن طريق تغيير الرأسي (المحور الصادي) موقف إبرة جبل وعن طريق تحريك منصة الحيوان.
  5. نقل محول متفوق من منصة الحيوان باستخدام جهاز التحكم ارتفاع المسح الضوئي (الشكل 1B) للسماح موضع لاحق من الفأرة تخدير على منصة الحيوان. هذا لن يعطل محاذاة محور س للمحول على محور طويل من الإبرة.
  6. إزالة الحقنة التي كانت تستخدم لمحاذاة من المشبك حقنة وتجاهل بعناية. تحميل إبرة جديدة و محقنة مع injectate لحجم الهدف النهائي، والسماح لمساحة ميتة في طرف الحقنة. كن حذرا لإزالة فقاعات الهواء. وضع الحقنة في المشبك حقنة دون تعديل في محاذاة محور س. التراجع تماما الحقنة باستخدام جهاز التحكم الحقن.
    ملاحظة: لأغراض التدريب الأولية، واستخدام اللون الأزرق ايفان لصبغ (1٪)، التريبان الزرقاء وصمة عار (0.4٪) أو تعليق المجهرية الفلورسنت مثل injectate يمكن أن يساعد المشغل في تأكيد الكفاءة ونجاح الحقن المستهدفة.

2. حقن

  1. بدوره على دفئا متكاملة من منصة التدفئة وضعه لمدة 37 درجة مئوية. وضع منصة الحيوان 180 درجة من التوجه التصوير المعتاد، مع المشبك خرطوم التخدير ورئيس الحيوان الأقرب إلى المشغل. وهذا يسمح للقلب (في الجانب الأيسر من الصدر) ليكون المماثل إلى المشبك المحاقن والإبر. ملاحظة: في اتجاه عقارب الساعة تعديلات طفيفة الدوران الإضافيين لمنصة الحيوان قد تكون ضرورية لتوجيه صحيح للقلب الطائرة القص التصوير محور القصير التي سيتم استخدامها للحقن (الشكل 2A)
  2. اعداد الفئران للتخطيط صدى القلب كما ذكرت سابقا 9. تخدير الماوس في غرفة الاستقراء مع 2٪ الأيزوفلورين. إزالة شعر الصدر مع كريم إزالة الشعر لد تطبيق التشحيم هلام لكلتا العينين لمنع جفاف الصلبة.
  3. رفع محول باستخدام المسح الضوئي السيطرة ارتفاع الرأس (الشكل 1B). وضع مستلق تخدير الماوس فوق منصة الحيوانية ساخنة مع خطم داخل مخروط الأنف إيصال٪ الأيزوفلورين 1-3 (أرقام 2A-2B). إدراج بلطف التحقيق المستقيم والشريط الكفوف أربعة إلى أقطاب ECG، وتطبيق هلام الكهربائي للاتصال الكهربائي.
    ملاحظة: يجب ضمان مستوى مناسب من التخدير من أجل المعاملة الإنسانية للحيوانات. ينبغي أن يكون هناك أي تغيير في معدل ضربات القلب وأي رد على موضع إبرة من خلال جدار الصدر. المتكاملة التحكم في درجة الحرارة التماثل الساكن منصة الحيوان ينبغي أن تستخدم للحفاظ على سوائية الحرارة (37 ± 0.5 ° C)، وانخفاض درجة الحرارة سوف يؤدي إلى بطء نسبي، توسع البطين، واحتمال عدم الراحة.
  4. بمجرد أن الفأر هو آمن على منصة الحيوان، وانخفاض محول على depilaتيد الصدر باستخدام المسح الضوئي السيطرة ارتفاع الرأس (الشكل 1B). الإعداد الأمثل لحقن الموجات فوق الصوتية للقلب هو أن تصور في القص القصير التوجه المحور، وفقا لتقنية تخطيط صدى القلب القياسية. وتناوب على منصة الحيوان 20-30 درجة في اتجاه عقارب الساعة للحصول على نافذة الصوتية الأمثل للحقن في الطائرة التصوير محور القصير (أرقام 2A-2B). ملاحظة: بدلا من ذلك، يمكن إجراء الحقن من القص الطويل التوجه محور بواسطة عكس اتجاه عقارب الساعة تناوب على منصة الحيوان (الشكل 2C).
  5. استخدام ضوابط تعديل منصة الحيوان لضبط مجال الرؤية واستهداف أي موقع الحقن المطلوب في عضلة القلب البطين الأيسر. عموم ذهابا وإيابا من قمة إلى قاعدة القلب لاستهداف موقع الحقن المطلوب في عضلة القلب البطيني الأيسر (الأرقام 3A-3C). ملاحظة: midpapillary القص عرض محور القصير (الشكل 3A) يقدم reproduciblمعالم الإلكترونية التي تتيح متابعة التصوير من موقع الحقن. ملاحظة: بدلا من ذلك، يمكن استخدام عرض المحور الطويل المجاور للقص لاستهداف موقع الحقن محدد مسبقا (الشكل 3D).
  6. بدءا من حقنة في المشبك حقنة تراجعوا تماما، تقدم ببطء الحقنة نحو الصدر الحيوان من خلال تحويل اتجاه عقارب الساعة السيطرة حقن (الشكل 4A). للسماح التصور الموجات فوق الصوتية واضح على كل من القلب وطرف الإبرة وهي تقترب من الصدر، واستخدام الكثير من هلام الموجات فوق الصوتية على الجانب الأيسر من الصدر وتحسين نافذة الصوتية عن طريق وضع حقل واسع من الرأي على الضوابط تخطيط صدى القلب. تعيين نقطة اتصال / منطقة في موقع الهدف للحقن. تعديلات طفيفة على إبرة جبل ضوابط يمكن تحسين صورة الإبرة على طوله.
    ملاحظة: بعض أجهزة الموجات فوق الصوتية لها وظيفة دليل البرامج إبرة تمديد رقميا خط طول المحور الطويل للإبرة من خلال لعضلة القلب المستهدفة(الشكل 4B). هذه أداة برمجية يمكن أن يكون مفيدا ولكن ليس ضروريا.
  7. مع الحيوان مخدرا بشكل مناسب (1-3٪ الأيزوفلورين مختلطة مع 0،5-0،8 لتر / دقيقة 100٪ أكسجين)، ودفع الإبرة من خلال جدار الصدر من الفأرة وإلى عضلة القلب، ومراقبة بعناية الموقف من طرف الإبرة مشطوف على الإطلاق مرات. وقف تقدم عند طرف الإبرة داخل عضلة القلب هو الهدف (الشكل 4C). يجب أن يكون طرف مشطوف كله بشكل آمن داخل عضلة القلب، لتجنب تسرب injectate في الفضاء التامور.
  8. عندما غيض في الموقع المطلوب، تقديم injectate بالضغط على المكبس حقنة. تقديم injectate ببطء، على مدى 5-30 ثانية (اعتمادا على حجم يجري تسليمها). يمكن أن يتم تسليم ما يصل إلى 50 ميكرولتر من injectate دون المساومة على وظيفة البطين. وظهور echobright عابرة للمنطقة حقن عضلة القلب قد يكون واضحا بعد حقن ناجحة. فترة وجيزة (ثانية) من bradycard قريبويلاحظ IA أحيانا مع الحقن في عضلة القلب وسرعان ما يحل.
  9. بمجرد تدار injectate، سحب الإبرة فورا بواسطة عكس اتجاه عقارب الساعة دوران مفتاح التحكم الحقن. يجب أن تبقى الماوس تحت التخدير لعدة دقائق من الملاحظة تخطيط صدى القلب لتأكيد الحفاظ على وظيفة البطين وأي مضاعفات postprocedural. إذا أشار، مناطق متعددة من عضلة القلب يمكن حقن متسلسل من اعادة تموضع من زاوية الإبرة من النهج تعديل منصة الحيوان. بعد الحقن داخل عضلة القلب، يتم وضع الماوس في قفص من تلقاء نفسها وسمح للتعافي من التخدير تحت الملاحظة.
  10. لا تترك حيوان غير المراقب حتى استعاد وعيه أنه كاف للحفاظ على الاستلقاء القصية. لا عودة الحيوان الذي خضع لحقن داخل عضلة القلب للشركة من الحيوانات الأخرى حتى تعافى تماما. يجب وضع القفص على وسادة thermoregulated مع إعادةعدي توفير المياه والماوس الغذائي. وليس من المتوقع Postprocedural الانزعاج وعدم استئناف مناسب السلوك العادي بعد وقت قصير من تدخل يشير إلى وجود المضاعفات المحتملة (انظر مناقشة).
  11. تجاهل بعناية الإبرة مباشرة بعد الانتهاء من الحقن داخل عضلة القلب لتقليل مخاطر الإصابة الحادة إلى المشغل أو من المارة. يمكن إعادة استخدام إبرة يؤدي إلى تصد من طرف مما يجعلها أكثر صعوبة لاختراق عضلة القلب ويؤدي إلى ارتفاع خطر المضاعفات.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

النتائج

حقن الفئران داخل عضلة القلب مع الأزرق صبغ أو المجهرية الفلورسنت

حقن صبغة زرقاء ايفان هو مفيد لأغراض التدريب. بعد فترة وجيزة الحقن، والموت ببطء الماوس وإزالة القلب لتصور موقع حقن صبغة زرقاء ويبين الشكل 5 مثالا لحقن ناجحة، ?...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

يمكن تسليمها البيولوجية لعضلة القلب عن طريق الحقن المباشر داخل عضلة القلب، حقن داخل التأمور، أو إدارة غير مباشرة عبر مجرى الدم. ووصف مؤخرا خلية مقرها محاكمات العلاج في نماذج احتشاء عضلة القلب نهجا بضع الصدر مفتوحة للتسليم injectate 12-14. عامل مهم في نجاح أي تدخل علاج...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

TWP was funded by the Irish Cardiac Society Brian McGovern Travelling Fellowship. WTP was funded by R01 HL095712 and an AHA Established Investigator Award.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
Vevo 2100 ultrasound imaging system Visualsonics
Vevo Integrated Rail System IIIVisualsonics
Microscan MS400 transducerVisualsonics
Microscan MS550D transducerVisualsonics
PrecisionGlide needlesBD30512830 G x 1 in/2.5 cm
1 cc slip tip syringeExel International 26048or equivalent
Gastight 50 μl glass syringesHamilton1705
Trypan blue stain (0.4%)Gibco 15250or equivalent
IsofluraneBaxterAHN3640or equivalent
Aquasonic 100Parker Laboratories(01-08)or equivalent
Polystyrene microspheres (red fluorescent)Life TechnologiesF-8842or equivalent

References

  1. Kochanek, K. D., et al. Deaths: final data for 2009. Natl Vital Stat Rep. 60 (3), 1-117 Forthcoming.
  2. Strauer, B. E., Steinhoff, G. 10 years of intracoronary and intramyocardial bone marrow stem cell therapy of the heart: from the methodological origin to clinical practice. J Am Coll Cardiol. 58, 1095-1104 (2011).
  3. Cheng, K., et al. Intramyocardial autologous cell engraftment in patients with ischaemic heart failure: a meta-analysis of randomised controlled trials. Heart Lung Circ. 22 (11), 887-894 (2013).
  4. Fischer-Rasokat, U., et al. A pilot trial to assess potential effects of selective intracoronary bone marrow-derived progenitor cell infusion in patients with nonischemic dilated cardiomyopathy: final 1-year results of the transplantation of progenitor cells and functional regeneration enhancement pilot trial in patients with nonischemic dilated cardiomyopathy. Circ Heart Fail. 2, 417-423 (2009).
  5. Seth, S., et al. Percutaneous intracoronary cellular cardiomyoplasty for nonischemic cardiomyopathy: clinical and histopathological results: the first-in-man ABCD (autologous bone marrow cells in dilated cardiomyopathy) trial. J Am Coll Cardiol. 48, 2350-2351 (2006).
  6. Ladage, D., et al. Percutaneous methods of vector delivery in preclinical models. Gene Ther. 19, 637-641 (2012).
  7. Zangi, L., et al. Modified mRNA directs the fate of heart progenitor cells and induces vascular regeneration after myocardial infarction. Nat Biotechnol. 31, 898-907 (2013).
  8. Laakmann, S., et al. Minimally invasive closed-chest ultrasound-guided substance delivery into the pericardial space in mice. Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol. 386 (3), 227-238 (2013).
  9. Respress, J. L., Wehrens, X. H. Transthoracic echocardiography in mice. J Vis Exp. (39), e1738(2010).
  10. Wang, G., et al. Characterization of cis-regulating elements and trans-activating factors of the rat cardiac troponin T gene. J Biol Chem. 269, 30595-30603 (1994).
  11. Shimshek, D. R., et al. Codon-improved Cre recombinase (iCre) expression in the mouse. Genesis. 32, 19-26 (2002).
  12. Lichtenauer, M., et al. Intravenous and intramyocardial injection of apoptotic white blood cell suspensions prevents ventricular remodelling by increasing elastin expression in cardiac scar tissue after myocardial infarction. Basic Res Cardiol. 106 (4), 645-655 (2011).
  13. Herrmann, J. L., et al. Postinfarct intramyocardial injection of mesenchymal stem cells pretreated with TGF-alpha improves acute myocardial function. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 299 (1), 371-378 (2010).
  14. Zhou, Y., et al. Direct injection of autologous mesenchymal stromal cells improves myocardial function. Biochem Biophys Res Commun. 390 (3), 902-907 (2009).
  15. Campbell, N. G., Suzuki, K. Cell delivery routes for stem cell therapy to the heart: current and future approaches. J Cardiovasc Transl Res. 5 (5), 713-726 (2012).
  16. Hou, D., et al. Radiolabeled cell distribution after intramyocardial, intracoronary, and interstitial retrograde coronary venous delivery: implications for current clinical trials. Circulation. 112, Suppl 9. 150-156 (2005).
  17. Dib, N., et al. Recommendations for successful training on methods of delivery of biologics for cardiac regeneration: a report of the International Society for Cardiovascular Translational Research). JACC Cardiovasc Interv. 3 (3), 265-275 (2010).
  18. Dib, N., et al. Cell therapy for cardiovascular disease: a comparison of methods of delivery. J Cardiovasc Transl Res. 4 (2), 177-181 (2011).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

90

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved