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

تقدم هذه الدراسة نموذجا جراحيا للخنزير لنقص تروية عضلة القلب المزمن بسبب تضيق الشريان التاجي التدريجي ، مما يؤدي إلى ضعف وظائف القلب دون احتشاء. بعد نقص التروية ، تخضع لتطعيم مجازة الشريان التاجي خارج المضخة مع وضع النخاب لرقعة الكولاجين المحملة بالإكسوسومات المشتقة من الخلايا الجذعية. هذا العلاج المساعد يحسن وظيفة عضلة القلب والانتعاش.

Abstract

يؤدي نقص تروية عضلة القلب المزمن الناتج عن تضيق الشريان التاجي التدريجي إلى سبات عضلة القلب (HIB) ، والذي يعرف بأنه عضلة القلب التي تتكيف مع انخفاض توافر الأكسجين عن طريق تقليل النشاط الأيضي ، وبالتالي منع إصابة عضلة القلب التي لا رجعة فيها واحتشاء. هذا يختلف عن احتشاء عضلة القلب ، حيث أن HIB لديه القدرة على الشفاء مع إعادة التوعي. يعاني المرضى الذين يعانون من مرض الشريان التاجي الكبير (CAD) من نقص التروية المزمن ، مما يعرضهم لخطر الإصابة بفشل القلب والموت المفاجئ. التدخل الجراحي القياسي ل CAD الحاد هو جراحة مجازة الشريان التاجي (CABG) ، ولكن ثبت أنه علاج غير مثالي ، ومع ذلك لا توجد علاجات مساعدة لاستعادة الخلايا العضلية المتكيفة مع نقص التروية المزمن. لمعالجة هذه الفجوة ، تم استخدام نموذج جراحي ل HIB باستخدام الخنازير القابلة ل CABG ويحاكي السيناريو السريري. يتضمن النموذج عمليتين جراحيتين. تتضمن العملية الأولى زرع مضيق صلب 1.5 مم على الشريان الأمامي الأيسر النازل (LAD). مع نمو ، يتسبب المضيق تدريجيا في حدوث تضيق كبير مما يؤدي إلى انخفاض الوظيفة الانقباضية الإقليمية. بمجرد أن يصل التضيق إلى 80٪ ، يضعف تدفق عضلة القلب ووظيفتها ، مما يؤدي إلى حدوث HIB. ثم يتم إجراء تحويل مسار الشريان التاجي خارج المضخة مع الشريان الثديي الداخلي الأيسر (LIMA) لإعادة توعية المنطقة الإقفارية. يتعافى لمدة شهر واحد للسماح بتحسن عضلة القلب الأمثل قبل التضحية. هذا يسمح للدراسات الفسيولوجية والأنسجة لمجموعات العلاج المختلفة. يوضح هذا النموذج الحيواني أن وظيفة القلب لا تزال ضعيفة على الرغم من تحويل مسار الشريان التاجي ، مما يشير إلى الحاجة إلى تدخلات مساعدة جديدة. في هذه الدراسة ، تم تطوير رقعة كولاجين مدمجة مع إكسوسومات مشتقة من الخلايا الجذعية الوسيطة (MSC) ، والتي يمكن تطبيقها جراحيا على سطح النخاب البعيد إلى مفاغرة ليما. تتوافق المادة مع النخاب ، وهي قابلة للامتصاص ، وتوفر سقالة للإطلاق المستمر لعوامل الإشارة. يمكن أن يحفز هذا العلاج التجديدي تعافي عضلة القلب الذي لا يستجيب لإعادة التوعي وحده. يترجم هذا النموذج إلى الساحة السريرية من خلال توفير وسائل الاستكشافات الفسيولوجية والميكانيكية فيما يتعلق بالتعافي في HIB.

Introduction

على الصعيد العالمي ، يؤثر CAD الحاد على أكثر من مائة مليون مريض ، وعلى الرغم من انخفاض معدل الوفيات ، إلا أنه لا يزال أحد الأسباب الرئيسية للوفاة 1,2. يحتوي CAD على طيف سريري واسع من احتشاء عضلة القلب (MI) إلى نقص التروية مع الحفاظ على البقاء. تركز معظم الأبحاث قبل السريرية على MI ، التي تتميز بوجود أنسجة محترقة حيث يمكن دراستها في النماذج الحيوانية الصغيرة والكبيرة. ومع ذلك ، فإن هذا النموذج لا يعالج المرضى الذين لديهم قابلية بقاء محفوظة وقابلة لإعادة التوعي. معظم المرضى الذين يخضعون ل CABG لديهم انخفاض في إمدادات الدم ووظيفة محدودة مع الحفاظ على التباين في احتياطي انقباض والبقاء3. بدو....

Protocol

وافقت اللجان المؤسسية لرعاية واستخدام (IACUC) التابعة لمركز مينيابوليس فيرجينيا الطبي وجامعة مينيسوتا على جميع الدراسات على. تم اتباع المبادئ التوجيهية الحالية للمعاهد الوطنية للصحة (NIH) لاستخدام ورعاية المختبر.

1. عزل الخلايا الجذعية الوسيطة وإعداد وتوصيف الإكسوسومات

  1. عزل الخلايا الجذعية الوسيطة المشتقة من نخاع العظم (MSCs)
    1. احصل على 30-50 مل من نخاع العظم المعقم من القص أو الساق لأنثى خنزير يوركشاير لاندريس البالغة من العمر 20 أسبوعا. للقيام بذلك ، أدخل إبرة بين العظام 25 مم 15G في القص أو الساق واسحب العينة إلى حقنة 60 مل مع 10 مل من الهيبارين.
      ملاحظة: لمزيد من التفاصيل حول مجموعة نخاع العظام ، راجع Pi....

النتائج

بعد إعادة التوعي ، يتم إجراء تصوير الأوعية التاجية لتقييم تضيق LAD (أكبر من 80٪) وسالكية طعم LIMA-LAD (الشكل 1). بعد أربعة أسابيع من جراحة إعادة التوعي ووضع رقعة الكولاجين المحملة بالإكسوسوم ، يتم إجراء التصوير بالرنين المغناطيسي للقلب لتقييم الوظيفة الانقباضية والانبساطية للقلب.......

Discussion

تقدم هذه الدراسة أول نموذج خنزيري لعضلة القلب الإقفارية المزمنة ، حيث تبين أن العلاج برقعة كولاجين محملة بالإكسوسوم مشتقة من MSC أثناء إعادة التوعي الجراحي يستعيد الوظيفة الانبساطية والانقباضية عند تحفيز التقلص العضلي المحتمل من خلال استهداف استعادة الميتوكوندريا. في السابق ، ثبت أنه في .......

Disclosures

ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.

Acknowledgements

تم دعم هذا العمل من قبل #I01 BX000760 مراجعة VA Merit (RFK) من الولايات المتحدة (الولايات المتحدة) وزارة شؤون المحاربين القدامى BLR &D ووزارة شؤون المحاربين القدامى الأمريكية منحة #I01 BX004146 (TAB). كما نعترف بامتنان بدعم معهد القلب بجامعة مينيسوتا ليليهي. لا تمثل محتويات هذا العمل وجهات نظر وزارة شؤون المحاربين القدامى الأمريكية التابعة لحكومة الولايات المتحدة.

....

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
5 EthibondEthiconMG46GSuture
# 40 clipper bladeOster078919-016-701Remove hair from surgery sites
0 VicrylEthiconJ208HSuture
1 mL SyringeMedtronic/Covidien1188100777Administer injectable agents
1" medical tapeMedlineMMM15271ZSecure wound dressing and IV catheters
1000mL 0.9% Sodium chlorideBaxter2B1324XIV replacement fluid
12 mL SyringeMedtronic/Covidien8881512878Administer injectable agents
18 ga needlesBD305185Administration of injectable agents
20 ga needlesBD305175Administration of injectable agents
20 mL SyringeMedtronic/Covidien8881520657Administer injectable agents
2-0 VicrylEthiconJ317HSuture
250 mL 0.9% salineBaxter UE1322DReplacement IV Fluid
3 mL SyingeMedtronic/Covidien1180300555Administer injectable agents
3-0 VicrylEthiconVCP824GSuture
36” Pressure monitoring tubingSmith’s MedicalMX563Connect art. Line  to transducer
4.0 mm ID endotracheal tubeMedlineDYND43040Establish airway for Hibernation
4-0 Tevdek II StrandsDeknatel7-922Suture to secure constrictor around LAD
48” Pressure monitoring tubingSmith’s MedicalMX564Connect art. Line  to transducer
500mL 0.9% Sodium chlorideBaxter2B1323QDrug delivery, Provide mist for Blower Mister
6  mL SyringeMedtronic/Covidien1180600777Administer injectable agents
6.0 mm ID endotracheal tubeMallinckrodt86049Establish airway for Revasc,MRI and Termination
6.5 mm ID endotracheal tubeMedlineDYND43065Establish airway for Revasc,MRI and Termination
6” pressure tubing lineSmith’s MedicalMX560Collect bone marrow
60 mL SyringeMedtronic/Covidien8881560125Administer injectable agents
7.0 mm ID endotracheal tubeMedlineDYND43070Establish airway for Revasc,MRI and Termination
7-0 ProleneEthiconM8702Suture
Advanced DMEM (1X)ThermoFisher Scientific12491023
Alcohol Prep padsMedSourceMS-17402Skin disinfectant
Amicon Ultra-15 Centrifugal Filter UnitMillipore SigmaUFC910024
Anesthesia MachineDragerFabious Triomaintains general anesthesia
Anesthesia Machine + ventilatorDRE Drager- Fabius TiroDRE0603FTDeliver Oxygen and inhalant to patient
Anesthesia MonitorPhillips  IntellivueMP70Multiparameter for patient safety
Arterial Line KitArrowASK-04510-HFFemoral catheter for blood pressure monitoring
Artificial TearsRugby0536-1086-91Lubricate eyes to prevent corneal drying
Bair Hugger3MModel 505Patient Warming system
Basic packMedlineDYNJP1000Sterile drapes and table cover
Blood Collection Tubes- green topFisher Scientific02-689-7Collect microsphere blood samples
Blower Mister KitMedtronic/Covidien22120Clears surgical field for vessel anastomosis
BODIPY TR CeramideThermoFisher ScientificD7540
Bone marrow needle- 25mm 15 ga IO needleVidacare9001-VC-005Collect bone marrow
Bone WaxMedlineETHW31GHemostasis of cut bone
Bovie Cautery hand pieceCovidienE2516Hemostasis
BupivicainePfizer00409-1161-01Local Anesthetic
Buprenorphine 0.3 mg/mLSigma AldrichB9275Pre operative Analgesic for survivial procedures
Cell ScrapersCorning353085
Cephazolin 1 grPfizer00409-0805-01Antibiotic
Chest TubeCovidien8888561043Evacuates air from chest cavity
CloroprepBecton Dickenson260815Surgical skin prep
Corning bottle-top vacuum Filter System (500mL)Millipore Sigma430758
CPT tubeBD362753MSC isolation from bone marrow
Delrin ConstrictorU of MNCustom madeCreates stenosis of LAD
DermabondEthiconDNX12Skin adhesive
DMEM (1X) Dulbecco's Modified Eagle Medium, HEPESThermoFisher Scientific12430062
Dobutamine 12.5 mg/mLPfizer00409-2344-01Increases blood pressure and heart rate during the second microsphere blood collection
ECG PadsDRE1496Monitor heart rhythm
Exosome-Depleted FBSThermoFisher ScientificA2720801
Falcon Disposable Polystyrene Serological Pipets, Sterile, 10mLFisher Scientific13-675-20
Femoral and carotid introducerCordis- J&J504606Pfemoral and carotis cannulas
Fetal Bovine Serum, Heat Inactivated, Gibco FBSThermoFisher Scientific16140089
Flo-thru 1.0BaxterFT-12100used to anastomos LIMA to L
Flo-thru 1.25BaxterFT-12125FT-12125
Flo-thru 1.5BaxterFT-12150FT-12150
Flo-thru 2.0BaxterFT-12200FT-12200
GlutaMAX SupplementThermoFisher Scientific35050061
Hair ClipperOster078566-011-002Remove hair from surgery sites
Helistat collagen spongeMcKesson570973 1690ZZSponge for embedding exosomes
HeparinPfizer 0409-2720-03anticoaggulant
Histology JarsFisher Scientific316-154Formalin for tissue samples
HyClone Characterized Fetal Bovine Serum (FBS)CytivaSH30071.03
HypafixBSN Medical4210Secure wound dressing and IV catheters
IsofluraneSigma AldrichCDS019936General Anesthestic- Inhalant
IV Tubing for Blower MisterCarefusion42493EAdapts to IV Fluids for Blower/Mister
Jelco 18 ga IV catheterSmiths medical4054IV access in Revasc, MRI and Term
Lidocaine 2%Pfizer00409-4277-01Local Anesthetic/ antiarrthymic
LigaclipsEthiconMSC20Surgical Staples for LIMA takedown
Long blade for laryngoscopeDRE12521Allows for visualization of trachea for intubation
Meloxicam 5 mg/mLBoehringer Ingelheim141-219Post operative Analgesic
Microsphere pumpCollect blood samples from femoral introducer
Monopolar CauteryCovidienValleylab™ FT10Hemostasis
Nanosight NS 300Malvern PanalyticalMAN0541-03-EN
NTA 3.1.54 softwareMalvern PanalyticalMAN0520-01-EN-00
OPVAC Synergy IITerumo Cardiovascular System401-230Heart positioner and Stabilizer
Oxygen Tank E cylindervariousvariousUsed for Blower Mister if anesthesia machine doesn't have auxiliary flow meter
PBS, pH 7.2ThermoFisher Scientific20012050
Penicillin-Streptomycin-Neomycin (PSN) Antibiotic MixtureThermoFisher Scientific15640055
Pigtail 145 catheter 6 FrenchBoston Scientific08641-41Measure LV pressures
Pressure TransducervariousMust adapt to anesthesia monitorMonitor direct arterial pressures
PropofolDiprivan269-29Induction agent
RoncuroniumMylan67457-228-05Neuromuscular blocking agent
SR Buprenorphine 10 mg/mLAbbott LabsNADA 141-434Post operative Analgesic
Sterile Saline 20 mLFisher Scientific20T700220Flush for IV catheters
Sternal Saw/ Necropsy SawThermo Fisher812822Used to open chest cavity
Stop CocksSmith MedicalMX5311L2 to connect to pig tail
Succinylcholine 20 mg/mLPfizer00409-6629-02Neuromuscular blocking agent
Suction  tubingMedlineDYND50223
Suction ContainerMedlineDYNDCL03000
Surgery pack with chest retractorvariousSee pack listFemoral cut down and median sternotomy
Surgical InstrumentsvariousSee pack listFemoral and carotid cutdowns and sternotomy
Surgical Spring ClipApplied MedicalA1801Clamp end of LIMA after takedown
Syringe pumpHarvardDelivers IV Dobutamine infusion
SYTO RNASelect Green Fluorescent cell Stain - 5 mM Solution in DMSOMillipore SigmaS32703
Telazol 100 mg/mLFort Dodge01L60030Pre operative Sedative
Telpha padCovidien2132Sterile wound dressing
TimerTime collection of blood samples
Total Exosome Isolation Reagent (from cell culture media)ThermoFisher Scientific4478359
TPP Tissue Culture Flask, T75, Filter Cap w/ 0.22uM PTFEThermoFisher ScientificTP90076
Triple Antibiotic OintmentJohnson & Johnson23734Topical over wound
Vicryl meshEthiconVKMLPatch for epicardial cell application
VortexMix microspheres
Xylazine 100 mg/mLVedco468RXPre operative Sedative/ analgesic

References

  1. Dai, H., et al. Global, regional, and burden of ischaemic heart disease and its attributable risk factors, 1990-2017: results from the Global Burden of Disease Study 2017. European heart journal. Quality of care & clinical outcomes. 8 (1), 50-60 (2022).
  2. Tsao, C. W., et al.

Reprints and Permissions

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

Request Permission

Explore More Articles

199

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved