Este estudo foi apoiado pelo National Heart, Lung, and Blood Institute Grants R01-HL-77921 e -86400 (a JM Guccione).

1. Algisyl-LVR procedimento de implante (Veja vídeo) <ol><li> Algisyl-LVR (LoneStar coração, Inc., Laguna Hills, CA) é um hidrogel de alginato de cálcio que consiste de dois componentes. O componente de alginato de Na +-é uma solução aquosa estéril com 4,6% de manitol e o componente de alginato de Ca +-2 consiste em partículas insolúveis em água suspensos em uma solução de manitol a 4,6% estéril (00:27). </li><li> O procedimento para a colocação do implante pode ser realizada utilizando quer uma esternotomia padrão ou uma pequena toracotomia anterior limitado sobre o coração. A circulação extracorpórea não é necessário para o procedimento. </li><li> Direito antes do uso, misturar o componente +-alginato Na eo componente +-alginato Ca combinando esses dois componentes em uma seringa para injeções intramiocárdicas (00:33). </li><li> Após 2 minutos, os dois tipos diferentes de alginato será reticular e formam um gel que está pronto para a colocação do implante e no miocárdio através de um injexão. </li><li> Identificar a parede livre do ventrículo esquerdo ao nível mid-ventricular a meio caminho entre o ápice do VE e base (0:44) </li><li> A partir do sulco antero-septal no nível médio-ventricular, inserir a agulha em aproximadamente um ângulo de 45 graus e injetar 0.3cc de Algisyl-LVR lentamente (0,1 ml por segundo) em um movimento ininterrupto (01:15). </li><li> Repetir a injecção (passo 6) em 10 a 19 locais em uma única linha (circunferencialmente) ao longo do nível médio do ventrículo, a partir da ranhura antero-septal e termina na ranhura póstero-septal. O número de implantes é ditado pelo tamanho do ventrículo, o espaçamento entre os implantes de cerca de 1 cm de distância. </li></ol> 2. Quantificação do Ventrículo Esquerdo de estresse Usando Modelagem Matemática <ol><li> Antes de utilizar modelos matemáticos para quantificar LV estresse da parede, deve-se ter já obtido no eixo curto e longo vista eixo das imagens de ressonância magnética (MRI) contendo o LV do paciente. Acquisição destas imagens pode ser realizado utilizando o protocolo padrão de ressonância magnética (por exemplo Zhang e col. 20). </li><li> Digitalizar a superfície do endocárdio e superfície epicárdica do VE a partir das imagens de RM, contendo a visão do eixo curto (SA) do VE. Isso pode ser feito usando a segmentação de objetos Contour (CSO) biblioteca encontrada no MeVisLab software livremente disponível. <ol class="lalpha"><li> Em nosso laboratório, nós criamos um programa baseado nos módulos encontrados na biblioteca CSO de MeVisLab para que a pessoa simplesmente &quot;contornos&quot; da fronteira endocárdica e epicárdica encontrado na visão SA das imagens de RM contendo o LV. Pontos do epicárdio e endocárdio, no espaço real tridimensional (3D) são então gerados automaticamente a partir destes contornos. </li></ol></li><li> Importe os pontos em 3D a partir do passo 2 em um software comercial, Rapidform (INUS Technology, Inc, Sunnyvale, CA), para criar superfícies do epicárdio LV e do endocárdio nos gráficos de câmbio inicialEspecificação do formato (IGES). Os passos utilizados na criação dessas superfícies em IGES RapidForm são: <ol class="lalpha"><li> Inserir / Import. </li><li> Criar malha de polígono. </li><li> Saída IGES superfícies. </li></ol></li><li> Importar as superfícies IGES para o software comercial TrueGrid para criar uma malha FE do VE. <ol class="lalpha"><li> Preencher o espaço entre a superfície do epicárdio e endocárdio com o elemento de tijolo trilinear oito nó. Em geral, uma malha de cerca de 3.000, contendo elementos com 3 elementos, com a espessura de parede é suficiente para modelar o LV 21. </li><li> Quando isso for concluído, exportar a malha como uma plataforma de entrada para o solucionador FE LS-DYNA (LSTC, Livermore, CA). Mais detalhes deste processo podem ser encontrados em Guccione et al. 23. </li></ol></li><li> Atribuir as direções myofiber usando o nosso in-house software &quot;Closer&quot; que modifica o deck de entrada exportado TrueGrid. Mais perto atribui a direção myofiber em cada elemento como um vector, que é paralela ao plano tangente epicárdico local. Este vector é orientado segundo um ângulo medido em relação à direcção circunferencial local. Em humanos LV, este ângulo é definido para variar linearmente ao longo da espessura de parede a partir de -60 °, no epicárdio e 60 °, no endocárdio 23. </li><li> Faça as condições de contorno e atribuir o modelo de material para os elementos do miocárdio no baralho de entrada a partir do passo 5. <ol class="lalpha"><li> Impor deslocamentos nodais na base LV com a palavra &quot;SPC&quot; em LS-DYNA. Os nós do anel epicárdico-basal são fixos e o resto dos gânglios da base do VE estão constrangidos a mover-se apenas no plano basal. </li><li> Atribuir uma lei constitutiva ou relação de tensão-deformação descrito anteriormente (ver &quot;Introdução&quot;) para todos os elementos usando a palavra-chave &quot;MAT&quot; com a identidade material de 128 em LS-DYNA. </li><li> Definir as superfícies elementares que compõem o endocárdio e impor condições de contorno de pressão com a palavra &quot;LOAD_SEGMENTOS &quot;. </li><li> Definir uma curva de carga de pressão-tempo usando a palavra-chave &quot;DEFINE_CURVE&quot;. <ol class="lroman"><li> Para simular o fim da diástole, prescrever uma pressão que aumenta rapidamente com o tempo a uma pressão diastólica final previsto (PDE) de 20mmHg. A pressão é mantida constante na EDP e tempo suficiente é então permitida para o LV para atingir o estado estacionário. </li><li> Para simular o efeito da sístole, prescrever uma pressão que aumenta rapidamente com o tempo a partir do estado diastólica final até uma pressão final sistólica prescrito (ESP) de 125mmHg é alcançado. A pressão é mantida constante em ESP e tempo suficiente é então permitida para o LV para atingir o estado estacionário. </li></ol></li></ol></li><li> Importe o convés entrada concluída no comercial FE solver LS-DYNA para calcular as tensões da parede ventricular eo volume da cavidade do VE no final da diástole e no final da sístole. </li><li> Ajuste os parâmetros de materiais que refletem a rigidez passiva e contratilidade do miocárdio unaté o volume da cavidade LV computadorizada corresponde ao volume de MRI-medida no final da diástole e sístole final. </li></ol>

<ol>
	<li>Yin, F. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ventricular+wall+stress.">Ventricular wall stress.</a> Circ. Res. 49 (4), 829-842 (1981).</li><li>Grossman, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiac+hypertrophy:+useful+adaptation+or+pathologic+process.">Cardiac hypertrophy: useful adaptation or pathologic process.</a> Am. J. Med. 69 (4), 576-584 (1980).</li><li>Swynghedauw, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+and+functional+adaptation+of+contractile+proteins+in+cardiac+and+skeletal+muscles.">Development and functional adaptation of contractile proteins in cardiac and skeletal muscles.</a> Physiol. Rev. 66 (3), 710-771 (1986).</li><li>Komuro, I., Kurabayashi, M., Takaku, F., Yazaki, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Expression+ofcellular+oncogenes+in+the+myocardium+during+the+developmental+stage+and+pressure-overloaded+hypertrophy+of+the+rat+heart.">Expression ofcellular oncogenes in the myocardium during the developmental stage and pressure-overloaded hypertrophy of the rat heart.</a> Circ. Res. 62 (6), 1075-1079 (1988).</li><li>Schunkert, H., Dzau, V. J., Tang, S. S., Hirsch, A. T., Apstein, C. S., Lorell, B. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Increased+rat+cardiac+angiotensin+converting+enzyme+activity+and+mRNA+expression+in+pressure+overload+left+ventricular+hypertrophy:+effect+on+coronary+resistance,+contractility,+and+relaxation.">Increased rat cardiac angiotensin converting enzyme activity and mRNA expression in pressure overload left ventricular hypertrophy: effect on coronary resistance, contractility, and relaxation.</a> J. Clin. Invest. 86 (6), 913-920 (1990).</li><li>Aikawa, Y., Rohde, L., Plehn, J., Greaves, S. C., Menapace, F., Arnold, M. O., Rouleau, J. L., Pfeffer, M. A., Lee, R. T., Solomon, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regional+wall+stress+predicts+ventricular+remodeling+after+anteroseptal+myocardial+infarction+in+the+Healing+and+Early+Afterload+Reducing+Trial+(HEART):+an+echocardiography-based+structural+analysis.">Regional wall stress predicts ventricular remodeling after anteroseptal myocardial infarction in the Healing and Early Afterload Reducing Trial (HEART): an echocardiography-based structural analysis.</a> Am. Heart J. 141 (2), 234-242 (2001).</li><li>Hung, C. L., Verman, A., Uno, H., Shin, S. H., Bourgoun, M., Hassanein, A. H., McMurray, J. J., Velazquez, E. J., Kober, L., Pfeffer, M. A., Solomon, S. 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Y., Goldberg, J. D., Schwartz, C. F., Subramanian, V., Feldman, T., Bourge, R., Baumgartner, N., Genco, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=for+the+RESTOR-MV+Study+Group.+Outcomes+of+the+RESTOR-MV+trial+(randomized+evaluation+of+a+surgical+treatment+for+off-pump+repair+of+the+mitral+valve).">for the RESTOR-MV Study Group. Outcomes of the RESTOR-MV trial (randomized evaluation of a surgical treatment for off-pump repair of the mitral valve).</a> J. Am. Coll. Cardiol. 56 (24), 1984-1993 (2010).</li><li>Athanasuleas, C. L., Stanley, A. W. H., Buckberg, G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Restoration+of+contractile+function+in+the+enlarged+left+ventricle+by+exclusion+of+remodeled+akinetic+anterior+segment:+surgical+strategy,+myocardial+protection+and+angiographic+results.">Restoration of contractile function in the enlarged left ventricle by exclusion of remodeled akinetic anterior segment: surgical strategy, myocardial protection and angiographic results.</a> J. Card. Surg. 13 (6), 418-428 (1998).</li><li>Jones, R. H., Velazquez, E. J., Michler, R. E., Sopko, G., Oh, J. K., O'Connor, C. M., Hill, J. A., Menicanti, L., Sadowski, Z., Desvigne-Nickens, P., Rouleau, J. L., Lee, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=STICH+Hypothesis+2+Investigators.+Coronary+bypass+surgery+with+or+without+surgical+ventricular+reconstruction.">STICH Hypothesis 2 Investigators. Coronary bypass surgery with or without surgical ventricular reconstruction.</a> N. Engl. J. Med. 360 (17), 1705-1717 (2009).</li><li>Buckberg, G. D., Athanasuleas, C. L., Wechsler, A. S., Beyersdorf, F., Conte, J. V., Strobeck, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+STICH+trial+unravelled.">The STICH trial unravelled.</a> Eur. J. Heart Fail. 12 (10), 1024-1027 (2010).</li><li>Sabbah, H. N., Wang, M., Jiang, A., Ilsar, I., Sabbah, M. 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J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Restoration+of+left+ventricular+geometry+and+improvement+of+left+ventricular+function+in+a+rodent+model+of+chronic+ischemic+cardiomyopathy.">Restoration of left ventricular geometry and improvement of left ventricular function in a rodent model of chronic ischemic cardiomyopathy.</a> J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 137 (1), 180-187 (2009).</li><li>Lee, R. J., Hinson, A., Helgerson, S., Bauerschmitt, R., Sabbah, H. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polymer-based+restoration+of+left+ventricular+mechanics.">Polymer-based restoration of left ventricular mechanics.</a> Cell Transplant. 22 (3), 529-533 (2013).</li><li>Huisman, R. M., Elzinga, G., Westerhof, N., Sipkema, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+left+ventricular+wall+stress.">Measurement of left ventricular wall stress.</a> Cardiovasc. Res. 14 (3), 142-153 (1980).</li><li>Zhang, Z., Tendulkar, A., Sun, K., Saloner, D. A., Wallace, A. W., Ge, L., Guccione, J. M., Ratcliffe, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+the+Young-Laplace+law+and+finite+element+based+calculation+of+ventricular+wall+stress:+implications+for+post+infarct+and+surgical+ventricular+remodeling.">Comparison of the Young-Laplace law and finite element based calculation of ventricular wall stress: implications for post infarct and surgical ventricular remodeling.</a> Ann. Thorac. Surg. 91 (1), 150-156 (2011).</li><li>Guccione, J. M., McCulloch, A. 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A., Ozturk, C., McVeigh, E. R., Saloner, D. A., Wallace, A. W., Ratcliffe, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Endoventricular+patch+plasty+for+dyskinetic+anteroapical+left+ventricular+aneurysm+increases+systolic+circumferential+shortening+in+sheep.">Endoventricular patch plasty for dyskinetic anteroapical left ventricular aneurysm increases systolic circumferential shortening in sheep.</a> J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 134 (4), 1017-1024 (2007).</li><li>Wenk, J. F., Klepach, D., Lee, L. C., Zhang, Z., Ge, L., Tseng, E. E., Martin, A., Kozerke, S., Gorman, J. H. 3. r. d., Gorman, R. C., Guccione, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=First+evidence+of+depressed+contractility+in+the+border+zone+of+a+human+myocardial+infarction.">First evidence of depressed contractility in the border zone of a human myocardial infarction.</a> Ann. Thorac. Surg. 93 (4), 1188-1193 (2012).</li><li>Guccione, J. M., Kassab, G. S., Ratcliffe, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Computational cardiovascular mechanics: modeling and applications in heart failure. , (2010).</li><li>Streeter, D. D., Spotnitz, H. M., Patel, D. P., Ross, J., Sonnenblick, E. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fiber+Orientation+in+the+Canine+Left+Ventricle+during+Diastole+and+Systole.">Fiber Orientation in the Canine Left Ventricle during Diastole and Systole.</a> Circ. Res. 24 (3), 339-347 (1969).</li></ol>

Mr. Hinson é um funcionário da LoneStar coração, Inc.

Terapia de injeção Algisyl-LVR A injeção de material para a parede livre do VE para reduzir o estresse da parede ventricular é um novo tratamento desenvolvido para pacientes com cardiomiopatia dilatada. Este tratamento tem mostrado grande promessa em estudos pré-clínicos e clínicos 15. Um estudo randomizado, controlado para avaliar este tratamento como um método de aumento do VE em pacientes com insuficiência cardíaca grave (AUGMENT-HF) está em curso desde Fevereiro de 2012. Várias iterações do produto estão sendo desenvolvidos que têm como alvo diferentes segmentos médico e necessidades clínicas. Na versão do produto cirúrgica para cirurgiões cardiotorácica, o alginato é entregue em uma seringa padrão e sistema de agulha projetada para os cirurgiões para realizar as injeções através de uma pequena incisão cirúrgica no tórax (toracotomia mínima). O procedimento de implante é realizada com o coração batendo. As propriedades físicas do alginato hydRogel mediante injecção no miocárdio, são semelhantes ao do miocárdio diastólica, e tornar-se um implante permanente. A duração do procedimento operatório total deverá ser inferior a 60 minutos na maioria dos casos, limitando a exposição do paciente a um mínimo de tempo de anestesia. Uma segunda versão do produto pode oferecer aos pacientes com insuficiência cardíaca de um procedimento que pode ser realizado por cardiologistas de intervenção e, em alguns casos isolados, outros especialistas em laboratório cardiologia não invasiva ou híbrido. Iria também permitir a efeitos agudos a ser estudado. Quantificação do estresse ventricular esquerda utilizando modelagem matemática O método de utilização de modelagem matemática com o método FE é atualmente a única maneira de quantificar com precisão in-vivo estresse de parede regional nos ventrículos. Combinando modelagem matemática com imagens médicas, como ressonância magnética permite que se calcule in-vivo estresse regionais na parede ven específica para cada pacientetricles de modo a ajudar a compreender o estado funcional dos ventrículos e quantificar os efeitos mecânicos do tratamento de injecção no doente. Embora tenhamos tratado do VE como um material homogéneo aqui, este método pode ser (e foram) estendido para quantificar o stress da parede ventricular in vivo em ventrículos não homogéneos, em especial o enfarte do miocárdio, quando estiver presente. Em tais casos, os limites do enfarte e da sua borderzone adjacentes têm de ser identificados a partir de ressonância magnética usando o gadolínio como agente de contraste. Estes limites são importados para TrueGrid para criar elementos puramente que residem dentro de cada região distinta, isto é, o enfarte, a borderzone ea região remota. Os parâmetros de material que reflectem alterações patológicas em cada região pode ser atribuído através dos respectivos elementos no LS-DYNA. Estes parâmetros têm de ser encontrado em um paciente com enfarte do miocárdio utilizando in vivo estirpe RM medido a partir do miocárdio com etiquetas21. Pacientes que necessitam de revascularização cirúrgica, muitas vezes experimentam fibrilação atrial no período pós-operatório, que está associado com a qualidade dos dados de ressonância magnética com a tag muito pobres. Tais pacientes também necessitam de alguns dias para se recuperar de uma cirurgia. Assim, a ecocardiografia 3D e salpico de rastreamento pode ser uma modalidade de imagem mais apropriada e técnica de medição de tensão do miocárdio do que marcou a ressonância magnética para estudar os efeitos agudos de procedimentos cirúrgicos. Por fim, foi utilizado o software comercial Rapidform, Truegrid e LS-DYNA no processo de geração de modelos matemáticos específicos para cada paciente dos ventrículos porque descobrimos que eles sejam geralmente eficientes no cumprimento das respectivas tarefas. No entanto, outro software está disponível, como Cubit (para gerar FE mesh) e Abaqus (a solver FE), que também podem ser adequados para a criação de modelos matemáticos dos ventrículos.

Redução do estresse da parede ventricular é considerada um marco no tratamento da insuficiência cardíaca 1. Na sua forma mais simples, dado pela lei de Laplace, o stress da parede ventricular é directamente proporcional ao diâmetro do ventrículo e da pressão ventricular, e é inversamente proporcional à espessura da parede do ventrículo. Acredita-se que o aumento da tensão na parede ventricular é responsável pelo processo de remodelamento adverso em que os ventrículos se tornam progressivamente dilatadas, acabou levando a insuficiência cardíaca 2. Estudos clínicos e em animais mostraram que o aumento da tensão na parede induz mudanças na síntese de proteínas, elemento contrátil e expressão gênica que suportam o processo de remodelação 3,4,5. O aumento da tensão na parede também foi mostrado para ser um preditor independente de posterior remodelação LV 6,7. Muitos novos tratamentos cirúrgicos e dispositivos têm sido desenvolvidos com acentral objetivo de reduzir o estresse da parede ventricular em uma tentativa de prevenir e reverter a progressão da insuficiência cardíaca em pacientes 8,9,10. Embora estes tratamentos compartilham o mesmo objetivo, eles alcançá-lo de forma diferente. Por exemplo, o procedimento de redução cirúrgica do ventrículo 10 visa reduzir o stress da parede ventricular, reduzindo cirurgicamente o tamanho de um ventrículo esquerdo dilatado, mas a sua consequência é um assunto de controvérsia 11,12. Recentemente, a injeção de um material biocompatível, Algisyl-LVR, para o ventrículo esquerdo, como um tratamento para a cardiomiopatia dilatada tem atraído considerável atenção da comunidade médica. Este tratamento tem mostrado ser eficaz na prevenção, ou mesmo inversão da progressão da insuficiência cardíaca, em estudos com animais 13,14 e, mais recentemente, num ensaio clínico humano 15. Contrariamente a outros dispositivos, este tratamento visa reduzir o stress da parede ventricular, injectando material dentroda parede do ventrículo esquerdo para engrossar. O conhecimento detalhado do estresse da parede ventricular, particularmente em seres humanos, no entanto, permanece indefinida. Esta falta de conhecimento é principalmente porque as forças ou tensões não podem ser medidos directamente no ventrículos intacta 16. Embora de forma fechada equações analíticas, tais como a lei de Laplace pode-se estimar o estresse da parede do ventrículo esquerdo, eles foram desenvolvidos com base em suposições restritivas que incluem eixo de simetria da LV, material de isotropia e homogeneidade dentro do LV. Devido a esses fatores, a previsão de estresse da parede ventricular em LV real usando a lei de Laplace é impreciso 17. Para remover essas restrições e obter uma previsão mais precisa do estresse da parede, modelagem matemática ventricular usando o método dos elementos finitos (FE) com a geometria ventricular paciente específico deve ser usado no lugar da lei de Laplace simplificada 17. O método FE é um nutécnica merical que é freqüentemente usado para resolver um conjunto de equações diferenciais parciais (PDE) que descrevem um problema de valor de contorno. Este método é particularmente útil quando uma solução de forma fechada é difícil ou não podem ser obtidas analiticamente. No contexto de um modelo LV matemática utilizada para quantificar o stress da parede ventricular, o conjunto de equações diferenciais parciais são as equações de equilíbrio mecânico (equilíbrio da quantidade de movimento), que descrevem o movimento de VE de carga ou quando a pressão é aplicada à superfície do endocárdio do ventrículo esquerdo. Quando o método de FEC é usado, a parede do LV é dividido em interligados subdomínios ou elementos (geralmente hexaedro, com 8 nós de canto) que se deformam de acordo com uma relação de tensão-deformação prescrito do miocárdio. Relações tensão-deformação descrevendo grande deformação do VE durante o enchimento passivo em diástole e durante a contração ativa em sístole foram previamente validado em estudos com animais de grande porte. A LV é modeladaser cerca de três vezes mais rígida na direcção da fibra muscular do que em direcções perpendiculares à direcção da fibra muscular durante a diástole 18. Activo contracção durante a sístole é modelada por aumentar a rigidez do VE ao longo do sentido da fibra muscular. Este aumento de rigidez é uma função do tempo e depende de variáveis ​​determinadas experimentalmente, como a concentração de cálcio intracelular e a duração sarcómero 19. Utilizando esta relação de tensão-deformação prescrita do miocárdio, o método FE calcula as novas posições nodais baseado em carga (s) aplicado ao LV. Uma vez que as novas posições nodais são calculadas, a estirpe resultante (uma medida da deformação) e stress pode ser determinada em cada elemento para produzir a tensão e a distribuição de tensão no interior do ventrículo esquerdo. Aqui, descrevemos os passos necessários para implantar Algisyl-LVR em pacientes e para criar o correspondente LV específica para cada pacientemodelos matemáticos, antes e após o tratamento para quantificar o estresse da parede do ventrículo esquerdo.

<table border="1">
 <tbody>
 <tr>
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td>REGENTS</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Na+-Alginate </td>
 <td>LoneStar Heart, Inc</td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Ca2+-Alginate </td>
 <td>LoneStar Heart, Inc</td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td>EQUIPMENT</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>MevisLab</td>
 <td>Mevis Medical Solution</td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>TrueGrid</td>
 <td>XYZ Scientific Application, Inc</td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Rapidform</td>
 <td>Inus Technology, Inc</td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>LS-Dyna</td>
 <td>Livermore Software Technology Corporation</td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 </tbody>
</table>

reduction in left ventricular wall stress and improvement in function in failing hearts using algisyl-lvr

A injecção de Algisyl-LVR, um tratamento sob desenvolvimento clínico, destina-se a tratar pacientes com cardiomiopatia dilatada. Este tratamento foi recentemente utilizada pela primeira vez em pacientes com insuficiência cardíaca sintomática. Em todos os pacientes, a função cardíaca do ventrículo esquerdo (VE) melhorou significativamente, como manifestada por uma redução consistente do volume do VE e stress da parede. Aqui descrevemos a este procedimento de tratamento novos e os métodos utilizados para quantificar os efeitos sobre a pressão LV e a função de parede. Algisyl-LVR é um gel de biopolímero consistindo de alginato de Na +-Ca2 + e-alginato. O procedimento de tratamento foi realizada por mistura destes dois componentes e, em seguida, combiná-las em uma seringa para injecções intramiocárdicas. Esta mistura foi injetado em 10 a 19 locais a meio caminho entre a base eo vértice da parede livre do VE em pacientes. Ressonância magnética (MRI), em conjuntomodelagem matemática, foi utilizada para quantificar os efeitos deste tratamento em pacientes antes do tratamento e em vários pontos temporais durante a recuperação. As superfícies epicárdio e endocárdio foram digitalizadas primeiro a partir das imagens de RM para reconstruir a geometria do VE no final da sístole e no final da diástole. Volume da cavidade ventricular esquerda foram medidos a partir destas superfícies reconstruídas. Os modelos matemáticos da LV foram criados a partir dessas superfícies MRI-reconstruídos para calcular o estresse myofiber regional. Cada modelo LV foi construído de modo a que: 1) que se deforma de acordo com uma relação de tensão-deformação previamente validada do miocárdio, e 2), o volume da cavidade do LV a partir destes modelos previsto corresponde ao volume correspondente RM medido no final da diástole e no final da sístole . O enchimento diastólico foi simulada através do carregamento a superfície do endocárdio do VE com uma pressão diastólica final fixado. Contração sistólica foi simulado simultaneamente carregar o finalocardial superfície com uma pressão sistólica final prescrito e adicionando contração ativa na direção myofiber. Estresse myofiber Regional no final da diástole e sístole final foi calculado a partir da LV deformado baseado na relação tensão-deformação.

A injecção de Algisyl-LVR no VL livre parede espessa e contínua que reduz o tamanho do VE ao longo do tempo. O espessamento da parede ventricular esquerda e para a redução de tamanho do ventrículo esquerdo é evidente na RM do VE em um paciente no final da sístole, antes e 6 meses após a recepção Algisyl-LVR (Figura 1). A Figura 2 mostra o resultado de cada passo envolvido na quantificação do esforço da parede do ventrículo esquerdo. Na Figura 2a, as bordas do epicárdio e no endocárdio foram identificados a partir de uma visão de eixo curto do VE na ressonância magnética e contornos usando MeVisLab. O resultante IGES superfície do endocárdio (azul) e a superfície do epicárdio (vermelho) criada a partir RapidForm utilizando os pontos de contorno são mostrados na Figura 2b. Depois disso, o espaço entre as superfícies do epicárdio e endocárdio foi preenchido com 8-Noded elemento de tijolo utilizando trilinear TrueGrid (Figura 2c </strong&gt;). Vetores que definem a direção myofiber em cada elemento foram calculadas com mais estreita. Estes vetores são mostrados como setas pretas na Figura 2d e uma fatia da parede do VE (azul) mostra a variação da direção myofiber através da parede LV, conforme descrito anteriormente. Na Figura 2e, as condições de fronteira, ou seja, a pressão e do deslocamento nodal aplicada à LV são mostrados. A pressão aplicada é mostrado como setas que apontam na direcção da parede do endocárdio. Os nós do anel epicárdico-basal (mostrado como esferas) foram impedidos de se mover em todas as direcções ao passo que o restante dos gânglios basais (mostrados na forma de cubos) foram constrangidos a mover-se apenas no plano basal (Figura 2E). Por último, a Figura 2f mostra o stress da parede ventricular computadorizada na direcção da fibra muscular no fim da diástole, a partir de um doente antes do tratamento. É evidente a partir da figura que tensões elevadas são encontradas no endocárdio e em regiões onde oParede do VE é fino. <img src="/files/ftp_upload/50096/50096fig1.jpg" alt="Figura 1" fo:content-width="4.5in" fo:src="/files/ftp_upload/50096/50096fig1highres.jpg"/> Figura 1. Efeitos da Algisyl em VE de um paciente (indicada pela seta), após 6 meses, como pode ser visto em imagens por ressonância magnética. As imagens mostram que o LV foi reduzido e a espessura da parede foi aumentada depois de 6 meses. <img src="/files/ftp_upload/50096/50096fig2.jpg" alt="Figura 2" fo:content-width="4.71in" fo:src="/files/ftp_upload/50096/50096fig2highres.jpg" /> Figura 2. Etapas envolvidas na quantificação de estresse da parede ventricular esquerda. (A) digitalização das imagens de RM. (B) Criação de superfícies IGES. (C) Criar a FE mesh. (D) Atribuir a orientação myofiber. (E)Impondo as condições de contorno. (F) Cálculo do estresse da parede ventricular (mostrado aqui no final da diástole). Consulte o texto de explicação.

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Reduction in Left Ventricular Wall Stress and Improvement in Function in Failing Hearts using Algisyl-LVR

Este artigo descreve os procedimentos para a implantação de um novo hidrogel em não corações e quantificar o seu efeito sobre o estresse da parede do ventrículo esquerdo e função. Estes procedimentos têm sido aplicados com sucesso em cães e seres humanos.

Redução do Ventrículo Esquerdo de parede Estresse e Melhoria na função em falta Corações usando Algisyl-LVR

Injection of  Algisyl-LVR, a treatment under clinical development, is intended to treat  patients with dilated cardiomyopathy. This treatment was recently ...

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Research

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Medicine

24.2K visualizações.  UCSF/VA Medical Center. Este artigo descreve os procedimentos para a implantação de um novo hidrogel em não corações e quantificar o seu efeito sobre o estresse da parede do ventrículo esquerdo e função. Estes procedimentos têm sido aplicados com sucesso em cães e seres humanos.

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Assessment of Cardiac Function and Energetics in Isolated Mouse Hearts Using 31P NMR Spectroscopy

Bioengineered mouse models have become powerful research tools in determining causal relationships between molecular alterations and models of cardiovascular disease. Although molecular biology is necessary in identifying key changes in the signaling pathway, it is not a surrogate for functional significance. While physiology can provide answers to the question of function, combining physiology with biochemical assessment of metabolites in the intact, beating heart allows for a complete picture of cardiac function and energetics. For years, our laboratory has utilized isolated heart perfusions combined with nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy to accomplish this task. Left ventricular function is assessed by Langendorff-mode isolated heart perfusions while cardiac energetics is measured by performing 31P magnetic resonance spectroscopy of the perfused hearts. With these techniques, indices of cardiac function in combination with levels of phosphocreatine and ATP can be measured simultaneously in beating hearts. Furthermore, these parameters can be monitored while physiologic or pathologic stressors are instituted. For example, ischemia/reperfusion or high workload challenge protocols can be adopted. The use of aortic banding or other models of cardiac pathology are apt as well. Regardless of the variants within the protocol, the functional and energetic significance of molecular modifications of transgenic mouse models can be adequately described, leading to new insights into the associated enzymatic and metabolic pathways. Therefore, 31P NMR spectroscopy in the isolated perfused heart is a valuable research technique in animal models of cardiovascular disease.

Assessment of Cardiac Function and Energetics in Isolated Mouse Hearts Using 31P NMR Spectroscopy

Langendorff-mode isolated heart perfusion, in conjunction with 31P NMR spectroscopy, combines the fields of biochemistry and physiology into one experiment. The protocol allows for the dynamic measurement of high energy phosphate content and turnover in the heart while concurrently monitoring physiologic function. When performed correctly, this is a valuable technique in the assessment of cardiac energetics.

Avaliação da função cardíaca e Energetics em Corações Isolados rato Usando 31 P NMR Spectroscopy

Bioengineered mouse models have become powerful research tools in determining causal relationships between molecular alterations and models of ...

Medicina

A Strategy to Identify de Novo Mutations in Common Disorders such as Autism and Schizophrenia

There are several lines of evidence supporting the role of de novo mutations as a mechanism for common disorders, such as autism and schizophrenia. First, the de novo mutation rate in humans is relatively high, so new mutations are generated at a high frequency in the population. However, de novo mutations have not been reported in most common diseases. Mutations in genes leading to severe diseases where there is a strong negative selection against the phenotype, such as lethality in embryonic stages or reduced reproductive fitness, will not be transmitted to multiple family members, and therefore will not be detected by linkage gene mapping or association studies. The observation of very high concordance in monozygotic twins and very low concordance in dizygotic twins also strongly supports the hypothesis that a significant fraction of cases may result from new mutations. Such is the case for diseases such as autism and schizophrenia. Second, despite reduced reproductive fitness1 and extremely variable environmental factors, the incidence of some diseases is maintained worldwide at a relatively high and constant rate. This is the case for autism and schizophrenia, with an incidence of approximately 1% worldwide. Mutational load can be thought of as a balance between selection for or against a deleterious mutation and its production by de novo mutation. Lower rates of reproduction constitute a negative selection factor that should reduce the number of mutant alleles in the population, ultimately leading to decreased disease prevalence. These selective pressures tend to be of different intensity in different environments. Nonetheless, these severe mental disorders have been maintained at a constant relatively high prevalence in the worldwide population across a wide range of cultures and countries despite a strong negative selection against them2. This is not what one would predict in diseases with reduced reproductive fitness, unless there was a high new mutation rate. Finally, the effects of paternal age: there is a significantly increased risk of the disease with increasing paternal age, which could result from the age related increase in paternal de novo mutations. This is the case for autism and schizophrenia3. The male-to-female ratio of mutation rate is estimated at about 4&#x2013;6:1, presumably due to a higher number of germ-cell divisions with age in males. Therefore, one would predict that de novo mutations would more frequently come from males, particularly older males4. A high rate of new mutations may in part explain why genetic studies have so far failed to identify many genes predisposing to complexes diseases genes, such as autism and schizophrenia, and why diseases have been identified for a mere 3% of genes in the human genome. Identification for de novo mutations as a cause of a disease requires a targeted molecular approach, which includes studying parents and affected subjects. The process for determining if the genetic basis of a disease may result in part from de novo mutations and the molecular approach to establish this link will be illustrated, using autism and schizophrenia as examples.

Molecular genetic strategy for finding de novo mutations causing common disorders such as autism and schizophrenia.

A estratégia para identificar mutações de novo em Distúrbios comuns, tais como autismo e esquizofrenia

There are several lines of evidence supporting the role of de novo mutations as a mechanism for common disorders, such as autism and schizophrenia. First, ...

Intramyocardial Cell Delivery: Observations in Murine Hearts

Previous studies showed that cell delivery promotes cardiac function amelioration by release of cytokines and factors that increase cardiac tissue revascularization and cell survival. In addition, further observations revealed that specific stem cells, such as cardiac stem cells, mesenchymal stem cells and cardiospheres have the ability to integrate within the surrounding myocardium by differentiating into cardiomyocytes, smooth muscle cells and endothelial cells.
Here, we present the materials and methods to reliably deliver noncontractile cells into the left ventricular wall of immunodepleted mice. The salient steps of this microsurgical procedure involve anesthesia and analgesia injection, intratracheal intubation, incision to open the chest and expose the heart and delivery of cells by a sterile 30-gauge needle and a precision microliter syringe.
Tissue processing consisting of heart harvesting, embedding, sectioning and histological staining showed that intramyocardial cell injection produced a small damage in the epicardial area, as well as in the ventricular wall. Noncontractile cells were retained into the myocardial wall of immunocompromised mice and were surrounded by a layer of fibrotic tissue, likely to protect from cardiac pressure and mechanical load.

Intramyocardial cell delivery in murine models of cardiovascular diseases, such as hypertension or myocardial infarction, is widely used to test the therapeutic potential of different cell types in regenerative studies. Therefore, a detailed description and a clear visualization of this surgical procedure will help to define the limits and advantages of cardiovascular cell therapeutic analyses in small rodents.

Entrega celular intramiocárdico: Observações em murino Corações

Previous studies showed that cell delivery promotes cardiac function amelioration by release of cytokines and factors that increase cardiac tissue ...

Carotid Artery Infusions for Pharmacokinetic and Pharmacodynamic Analysis of Taxanes in Mice

When proposing the use of a drug, drug combination, or drug delivery into a novel system, one must assess the pharmacokinetics of the drug in the study model. As the use of mouse models are often a vital step in preclinical drug discovery and drug development1-8, it is necessary to design a system to introduce drugs into mice in a uniform, reproducible manner. Ideally, the system should permit the collection of blood samples at regular intervals over a set time course. The ability to measure drug concentrations by mass-spectrometry, has allowed investigators to follow the changes in plasma drug levels over time in individual mice1, 9, 10. In this study, paclitaxel was introduced into transgenic mice as a continuous arterial infusion over three hours, while blood samples were simultaneously taken by retro-orbital bleeds at set time points. Carotid artery infusions are a potential alternative to jugular vein infusions, when factors such as mammary tumors or other obstructions make jugular infusions impractical. Using this technique, paclitaxel concentrations in plasma and tissue achieved similar levels as compared to jugular infusion. In this tutorial, we will demonstrate how to successfully catheterize the carotid artery by preparing an optimized catheter for the individual mouse model, then show how to insert and secure the catheter into the mouse carotid artery, thread the end of the catheter out through the back of the mouse&#8217;s neck, and hook the mouse to a pump to deliver a controlled rate of drug influx. Multiple low volume retro-orbital bleeds allow for analysis of plasma drug concentrations over time.

This method was developed with the goal of delivering a steady drug solution via the carotid artery, to assess the pharmacokinetics of novel drugs in mouse models.

Infusões artéria carótida para farmacocinéticas e farmacodinâmicas Análise de taxanos em Ratos

When proposing the use of a drug, drug combination, or drug delivery into a novel system, one must assess the pharmacokinetics of the drug in the study ...

Chronic Thromboembolic Pulmonary Hypertension and Assessment of Right Ventricular Function in the Piglet

An original piglet model of Chronic Thromboembolic Pulmonary Hypertension (CTEPH) associated with chronic Right Ventricular (RV) dysfunction is described. Pulmonary Hypertension (PH) was induced in 3-week-old piglets by a progressive obstruction of the pulmonary vascular bed. A ligation of the left Pulmonary Artery (PA) was performed first through a mini-thoracotomy. Second, weekly embolizations of the right lower pulmonary lobe were done under fluoroscopic guidance with n-butyl-2-cyanoacrylate during 5 weeks. Mean Pulmonary Arterial Pressure (mPAP) measured by ritght heart catheterism, increased progressively, as well as Right Atrial pressure and Pulmonary Vascular Resistances (PVR) after 5 weeks compared to sham animals. Right Ventricular (RV) structural and functional remodeling were assessed by transthoracic echocardiography (RV diameters, RV wall thickness, RV systolic function). RV elastance and RV-pulmonary coupling were assessed by Pressure-Volume Loops (PVL) analysis with conductance method. Histologic study of the lung and the right ventricle were also performed. Molecular analyses on RV fresh tissues could be performed through repeated transcutaneous endomyocardial biopsies. Pulmonary microvascular disease in obstructed and unobstructed territories was studied from lung biopsies using molecular analyses and pathology. Furthermore, the reliability and the reproducibility was associated with a range of PH severity in animals. Most aspects of the human CTEPH disease were reproduced in this model, which allows new perspectives for the understanding of the underlying mechanisms (mitochondria, inflammation) and new therapeutic approaches (targeted, cellular or gene therapies) of the overloaded right ventricle but also pulmonary microvascular disease.

Chronic Thromboembolic Pulmonary Hypertension (CTEPH) and Right Ventricular (RV) dysfunction were induced in piglets by progressive obstruction of the pulmonary arteries. Consequences were remarkably similar to those observed in CTEPH patients. This animal model would be a very useful tool for pathophysiology and therapeutic experiments on CTEPH and RV failure.

Tromboembólica crônica Hipertensão Pulmonar e Avaliação da Função Ventricular Direita no Piglet

An original piglet model of Chronic Thromboembolic Pulmonary Hypertension (CTEPH) associated with chronic Right Ventricular (RV) dysfunction is described. ...

A Method for Quantifying Upper Limb Performance in Daily Life Using Accelerometers

A key reason for referral to rehabilitation services after stroke and other neurological conditions is to improve one's ability to function in daily life. It has become important to measure a person's activities in daily life, and not just measure their capacity for activity in the structured environment of a clinic or laboratory. A wearable sensor that is now enabling measurement of daily movement is the accelerometer. Accelerometers are commercially-available devices resembling large wrist watches that can be worn throughout the day. Data from accelerometers can quantify how the limbs are engaged to perform activities in peoples' homes and communities. This report describes a methodology to collect accelerometry data and turn it into clinically-relevant information. First, data are collected by having the participant wear two accelerometers (one on each wrist) for 24 h or longer. The accelerometry data are then downloaded and processed to produce four different variables that describe key aspects of upper limb activity in daily life: hours of use, use ratio, magnitude ratio, and the bilateral magnitude. Density plots can be constructed that visually represent the data from the 24 h wearing period. The variables and their resultant density plots are highly consistent in neurologically-intact, community-dwelling adults. This striking consistency makes them a useful tool for determining if upper limb daily performance is different from normal. This methodology is appropriate for research studies investigating upper limb dysfunction and interventions designed to improve upper limb performance in daily life in people with stroke and other patient populations. Because of its relative simplicity, it may not be long before it is also incorporated in clinical neurorehabilitation practice.

This protocol describes a method to quantify upper limb performance in daily life using wrist-worn accelerometers.

Um método para quantificar Desempenho Membro Superior na Vida Diária utilizem acelerómetros

A key reason for referral to rehabilitation services after stroke and other neurological conditions is to improve one's ability to function in daily life. ...

Technique of Minimally Invasive Transverse Aortic Constriction in Mice for Induction of Left Ventricular Hypertrophy

Transverse aortic constriction (TAC) in mice is one of the most commonly used surgical techniques for experimental investigation of pressure overload-induced left ventricular hypertrophy (LVH) and its progression to heart failure. In the majority of the reported investigations, this procedure is performed with intubation and ventilation of the animal which renders it demanding and time-consuming and adds to the surgical burden to the animal. The aim of this protocol is to describe a simplified technique of minimally invasive TAC without intubation and ventilation of mice. Critical steps of the technique are emphasized in order to achieve low mortality and high efficiency in inducing LVH.
Male C57BL/6 mice (10-week-old, 25-30 g, n=60) were anesthetized with a single intraperitoneal injection of a mixture of ketamine and xylazine. In a spontaneously breathing animal following a 3-4 mm upper partial sternotomy, a segment of 6/0 silk suture threaded through the eye of a ligation aid was passed under the aortic arch and tied over a blunted 27-gauge needle. Sham-operated animals underwent the same surgical preparation but without aortic constriction. The efficacy of the procedure in inducing LVH is attested by a significant increase in the heart/body weight ratio. This ratio is obtained at days 3, 7, 14 and 28 after surgery (n = 6 - 10 in each group and each time point). Using our technique, LVH is observed in TAC compared to sham animals from day 7 through day 28. Operative and late (over 28 days) mortalities are both very low at 1.7%.
In conclusion, our cost-effective technique of minimally invasive TAC in mice carries very low operative and post-operative mortalities and is highly efficient in inducing LVH. It simplifies the operative procedure and reduces the strain put on the animal. It can be easily performed by following the critical steps described in this protocol.

The aim of this protocol is to describe step-by-step the technique of minimally invasive transverse aortic constriction (TAC) in mice. By elimination of intubation and ventilation which are mandatory for the commonly used standard procedure, minimally invasive TAC simplifies the operative procedure and reduces the strain put on the animal.

Técnica de constrição da aorta minimamente invasiva transversal em camundongos para indução de Hipertrofia Ventricular Esquerda

Transverse aortic constriction (TAC) in mice is one of the most commonly used surgical techniques for experimental investigation of pressure ...

Studying Left Ventricular Reverse Remodeling by Aortic Debanding in Rodents

To better understand the left ventricular (LV) reverse remodeling (RR), we describe a rodent model wherein, after aortic banding-induced LV remodeling, mice undergo RR upon removal of the aortic constriction. In this paper, we describe a step-by-step procedure to perform a minimally invasive surgical aortic debanding in mice. Echocardiography was subsequently used to assess the degree of cardiac hypertrophy and dysfunction during LV remodeling and RR and to determine the best timing for aortic debanding. At the end of the protocol, terminal hemodynamic evaluation of the cardiac function was conducted, and samples were collected for histological studies. We showed that debanding is associated with surgical survival rates of 70-80%. Moreover, two weeks after debanding, the significant reduction of ventricular afterload triggers the regression of ventricular hypertrophy (~20%) and fibrosis (~26%), recovery of diastolic dysfunction as assessed by the normalization of left ventricular filling and end-diastolic pressures (E/e&#39;&#160;and LVEDP). Aortic debanding is a useful experimental model to study LV RR in rodents. The extent of myocardial recovery is variable between subjects, therefore, mimicking the diversity of RR that occurs in the clinical context, such as aortic valve replacement. We conclude that the aortic banding/debanding model represents a valuable tool to unravel novel insights into the mechanisms of RR, namely the regression of cardiac hypertrophy and the recovery of diastolic dysfunction.

Here we describe a step-by-step protocol of surgical aorta debanding in the well-established mice model of aortic-constriction. This procedure not only allows studying the mechanisms underlying the left ventricular reverse remodeling and regression of hypertrophy but also to test novel therapeutic options that might accelerate myocardial recovery.

Estudando remodelagem reversa ventricular esquerda por debandagem aórtica em roedores

To better understand the left ventricular (LV) reverse remodeling (RR), we describe a rodent model wherein, after aortic banding-induced LV remodeling, ...

Using a Chemical Biopsy for Graft Quality Assessment

Kidney transplantation is a life-saving treatment for a large number of people with end-stage renal dysfunction worldwide. The procedure is associated with an increased survival rate and greater quality of patient&#8217;s life when compared to conventional dialysis. Regrettably, transplantology suffers from a lack of reliable methods for organ quality assessment. Standard diagnostic techniques are limited to macroscopic appearance inspection or invasive tissue biopsy, which do not provide comprehensive information about the graft. The proposed protocol aims to introduce solid phase microextraction (SPME) as an ideal analytical method for comprehensive metabolomics and lipidomic analysis of all low molecular compounds present in kidneys allocated for transplantation. The small size of the SPME probe enables performance of a chemical biopsy, which enables extraction of metabolites directly from the organ without any tissue collection. The minimum invasiveness of the method permits execution of multiple analyses over time: directly after organ harvesting, during its preservation, and immediately after revascularization at the recipient&#8217;s body. It is hypothesized that the combination of this novel sampling method with a high-resolution mass spectrometer will allow for discrimination of a set of characteristic compounds that could serve as biological markers of graft quality and indicators of possible development of organ dysfunction.

The protocol presents utilization of the chemical biopsy approach followed by comprehensive metabolomic and lipidomic analysis for quality assessment of kidney grafts allocated for transplantation.

Usando uma biópsia química para avaliação da qualidade do enxerto

Kidney transplantation is a life-saving treatment for a large number of people with end-stage renal dysfunction worldwide. The procedure is associated ...

On-Site Sampling and Extraction of Brain Tumors for Metabolomics and Lipidomics Analysis

Despite the variety of tools available for cancer diagnosis and classification, methods that enable fast and simple characterization of tumors are still in need. In recent years, mass spectrometry has become a method of choice for untargeted profiling of discriminatory compound as potential biomarkers of a disease. Biofluids are generally considered as preferable matrices given their accessibility and easier sample processing while direct tissue profiling provides more selective information about a given cancer. Preparation of tissues for the analysis via traditional methods is much more complex and time-consuming, and, therefore, not suitable for fast on-site analysis. The current work presents a protocol combining sample preparation and extraction of small molecules on-site, immediately after tumor resection. The sampling device, which is of the size of an acupuncture needle, can be inserted directly into the tissue and then transported to the nearby laboratory for instrumental analysis. The results of metabolomics and lipidomics analyses demonstrate the capability of the approach for the establishment of phenotypes of tumors related to the histological origin of the tumor, malignancy, and genetic mutations, as well as for the selection of discriminating compounds or potential biomarkers. The non-destructive nature of the technique permits subsequent performance of routinely used tests e.g., histological tests, on the same samples used for SPME analysis, thus enabling attainment of more comprehensive information to support personalized diagnostics.

The manuscript presents on-site sampling of human brain tumors with solid phase microextraction followed by their biochemical profiling towards the discovery of biomarkers.

Amostragem e Extração de Tumores Cerebrais no local para análise metabolômica e lipidômica

Despite the variety of tools available for cancer diagnosis and classification, methods that enable fast and simple characterization of tumors are still ...