JoVE Logo
Faculty Resource Center

Sign In

Summary

Abstract

Introduction

Protocol

Representative Results

Discussion

Acknowledgements

Materials

References

Medicine

Etablering af en svin model af post-myokardieinfark hjertesvigt for stamcellebehandling

Published: May 25th, 2020

DOI:

10.3791/60392

1Cardiology Division, Department of Medicine, Queen Mary Hospital, University of Hong Kong, 2Shenzhen Institutes of Research and Innovation, University of Hong Kong
* These authors contributed equally

Vi forsøgte at etablere en svinemodel af hjertesvigt forårsaget af venstre circumflex arterie blokering og hurtig pacing at teste effekten og sikkerheden af intramyocardial administration af stamceller til celle-baserede behandlinger.

Selv om der er opnået fremskridt i behandlingen af hjertesvigt (HF) efter myokardie infarkt (MI), HF følgende MI er fortsat en af de vigtigste årsager til dødelighed og sygelighed rundt om i verden. Celle-baserede behandlinger til hjerte reparation og forbedring af venstre ventrikelfunktion efter MI har tiltrukket sig betydelig opmærksomhed. Derfor bør sikkerheden og effekten af disse celletransplantationer testes i en præklinisk stor dyremodel af HF før klinisk brug. Svin er meget udbredt til hjerte-kar-sygdom forskning på grund af deres lighed med mennesker med hensyn til hjertestørrelse og koronar anatomi. Derfor forsøgte vi at præsentere en effektiv protokol for etablering af en svin kronisk HF model ved hjælp af lukkede bryst koronar ballon okklusion af venstre circumflex arterie (LCX), efterfulgt af hurtig ventrikel pacing induceret med pacemaker implantation. Otte uger senere blev stamcellerne administreret ved intramyokardieinjektion i det peri-infarkte område. Derefter blev den infarkte størrelse, celleoverlevelse og venstre ventrikelfunktion (herunder ekkokardiografi, hæmodynamiske parametre og elektrofysiologi) evalueret. Denne undersøgelse hjælper med at etablere en stabil præklinisk stor dyr HF model for stamcellebehandling.

Hjerte-kar-sygdomme, koronararteriesygdom (CAD) i særdeleshed, fortsat den vigtigste årsag til sygelighed og dødelighed i Hong Kong og påverdensplan 1. I Hongkong forventedes der en stigning på 26 % fra 2012 til 2017 af antallet af CAD-patienter, der blev behandlet underhospitalsmyndigheden. Blandt alle CADs, akut myokardie infarkt (MI) er en førende dødsårsag og efterfølgende komplikationer, såsom hjertesvigt (HF). Disse bidrager til betydelige medicinske, sociale og finansielle byrder. Hos patienter med MI, trombolytisk behandling eller primær perkutan koronar intervention (PCI) er en effektiv behandling i at bevare li....

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Alle dyreforsøg blev udført i overensstemmelse med vejledningen for pleje og brug af laboratoriedyr offentliggjort af US National Institutes of Health og forordninger fra University of Hong Kong, og protokollen blev godkendt af Udvalget for Brug af Levende Dyr i Undervisning og Forskning (CULTAR) ved University of Hong Kong.

BEMÆRK: Hundyre gårdsvin, der vejer 35-40 kg (9-12 måneder gamle), blev anvendt til denne undersøgelse. Rutediagrammet for dette eksperiment vises i

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Dødelighed
Der blev anvendt i alt 24 svin i denne undersøgelse. Tre af dem døde under MI induktion på grund af vedvarende VT. Et dyr døde i åben hjertekirurgi for celle injektion på grund af sårblødning. To dyr døde på grund af alvorlig infektion. To dyr blev udelukket på grund af en let reduktion af miljøaftryk (LVEF-reduktion > 40 % af basislinjen). Som følge heraf gennemførte 16 dyr hele forsøgsprotokollen.

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Standard dyremodeller er af afgørende betydning for at forstå patofysiologi og mekanismer af sygdomme og test nye terapeutiske. Vores protokol etablerer en svinemodel af HF induceret af venstre circumflex arterie blokering og hurtig tempo. Otte uger efter induktionen af MI udviklede dyrene signifikant svækkelse af LVEF, LVEDD, LVESD, +dP/dt og ESPVR. Denne protokol tester også administrationsmetoden for stamcelleterapi for hjerte regenerering ved intramyokardieinjektion. Den infarkte størrelse, og hjerte systolisk o.......

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Forfatterne anerkender Alfreda og Kung Tak Chung for deres fremragende tekniske støtte under dyreforsøgene.

....

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

NameCompanyCatalog NumberComments
AmiodaroneMylan--
Anaesthetic machines and respiratorDragerFabius plus XL-
AngiocathBecton Dickinson381147-
Anti-human nuclear antigenabcamab19118-
Axio Plus image capturing systemZeissAxioskop 2 PLUSAxioskop 2 plus
AxioVision Rel. 4.5 softwareZeiss--
BaytrilBayer-enrofloxacin
BetadineMundipharma--
CardioLab Electrophysiology Recording SystemsGE HealthcareG220f-
Culture mediaMesenCult05420-
CyclosporineNovartis--
DefibrillatorGE HealthcareCardioServ-
DorminalTEVA--
Echocardiographic systemGE VingmedVivid i-
EchoPac softwareGE Vingmed--
Electrophysiological catheterCordis Corp--
Embozene MicrosphereBoston Scientific17020-S1700 μm
Endotracheal tubeVet CareVCPET70PCWSize 7
EthanolVWR chemicals20821.33-
FormalinSigmaHT50132010%
IVC balloon Dilatation CatheterBoston Scientific3917112041Mustang
JR4 guiding catheterCordis Corp672082006F
LidocaineQuala--
MersilkEthiconW5842-0
Metoprolol succinateWockhardt--
MicrotomeLeicaRM2125RT-
Mobile C arm fluoroscopy equipmentGE HealthcareOEC 9900 Elite-
PacemakerSt Jude MedicalPM1272Assurity MRI pacemaker
Pacemaker generatorSt Jude MedicalMerlln model 3330-
Pressure-volume catheterCD LeycomCA-71103-PL7F
Pressure–volume signal processorCD LeycomSIGMA-M-
Programmable StimulatorMedtronic Inc5328-
PTCA Dilatation balloon CatheterBoston ScientificH7493919120250MAVERICK over the wire
RamiprilTEVA--
Sheath introducerCordis Corp504608X8F, 9F, 12F
SteroidVersus Arthritis--
TemgesicNindivior-buprenorphine
Venous indwelling needleTERUMOSR+OX2225C22G
VicrylEthiconVCP320H2-0
XylazineAlfasan International B.V.--
ZoletilVirbac New Zealand Limited-tiletamine+zolezepam

  1. Mozaffarian, D., et al. Heart disease and stroke statistics-2015 update: a report from the American Heart Association. Circulation. 131, e29 (2015).
  2. Hospital Authority. . Hospital Authority Statistical Report 2013. , (2013).
  3. Cung, T. T., et al. Cyclosporine before PCI in Patients with Acute Myocardial Infarction. The New England Journal of Medicine. 373 (11), 1021-1031 (2015).
  4. Liao, S. Y., et al. Proarrhythmic risk of embryonic stem cell-derived cardiomyocyte transplantation in infarcted myocardium. Heart Rhythm. 7, 1852-1859 (2010).
  5. Liao, S. Y., et al. Overexpression of Kir2.1 channel in embryonic stem cell-derived cardiomyocytes attenuates posttransplantation proarrhythmic risk in myocardial infarction. Heart Rhythm. 10, 273-282 (2013).
  6. Liu, Y., et al. Thoracic spinal cord stimulation improves cardiac contractile function and myocardial oxygen consumption in a porcine model of ischemic heart failure. Journal of Cardiovascular Electrophysiology. 23, 534-540 (2012).
  7. Liao, S. Y., et al. Improvement of Myocardial Function Following Catheter-Based Renal Denervation in Heart Failure. JACC: Basic to Translational Science. 2 (3), 270-281 (2017).
  8. Liao, S. Y., et al. Remodelling of cardiac sympathetic re-innervation with thoracic spinal cord stimulation improves left ventricular function in a porcine model of heart failure. Europace. 17 (12), 1875-1883 (2015).
  9. Daehnert, I., Rotzsch, C., Wiener, M., Schneider, P. Rapid right ventricular pacing is an alternative to adenosine in catheter interventional procedures for congenital heart disease. Heart. 90 (9), 1047-1050 (2004).
  10. Hála, P., et al. Tachycardia-Induced Cardiomyopathy as a Chronic Heart Failure Model in Swine. Journal of Visualized Experiments. (132), e57030 (2018).
  11. Santoso, T., et al. Endomyocardial implantation of autologous bone marrow mononuclear cells in advanced ischemic heart failure: a randomized placebo-controlled trial (END-HF). Journal of Cardiovascular Translational Research. 7, 545-552 (2014).
  12. Traverse, J. H., et al. Cardiovascular Cell Therapy Research Network. Effect of intracoronary delivery of autologous bone marrow mononuclear cells 2 to 3 weeks following acute myocardial infarction on left ventricular function: the LateTIME randomized trial. Journal of the American Medical Association. 306, 2110-2119 (2011).
  13. Traverse, J. H., et al. Cardiovascular Cell Therapy Research Network (CCTRN). Effect of the use and timing of bone marrow mononuclear cell delivery on left ventricular function after acute myocardial infarction: the TIME randomized trial. Journal of the American Medical Association. 308, 2380-2389 (2012).
  14. de Jong, R., Houtgraaf, J. H., Samiei, S., Boersma, E., Duckers, H. J. Intracoronary stem cell infusion after myocardial infarction. A meta-analysis and update on clinical trials. Circulation: Cardiovascular Interventions. 7, 156-167 (2014).
  15. Nowbar, A. N., et al. DAMASCENE writing group. Discrepancies in autologous bone marrow stem cell trials and enhancement of ejection fraction (DAMASCENE): weighted regression and meta-analysis. British Medical Journal. 348, g2688 (2014).
  16. Kanelidis, A. J., Premer, C., Lopez, J., Balkan, W., Hare, J. M. Route of Delivery Modulates the Efficacy of Mesenchymal Stem Cell Therapy for Myocardial Infarction: A Meta-Analysis of Preclinical Studies and Clinical Trials. Circulation Research. 120 (7), 1139-1150 (2017).
  17. Hou, D., et al. Radiolabeled cell distribution after intramyocardial, intracoronary, and interstitial retrograde coronary venous delivery: implications for current clinical trials. Circulation. 112 (9 Suppl), I150-I156 (2005).
  18. Hu, X., et al. A Large-Scale Investigation of Hypoxia-Preconditioned Allogeneic Mesenchymal Stem Cells for Myocardial Repair in Nonhuman Primates: Paracrine Activity Without Remuscularization. Circulation Research. 118, 970-983 (2016).
  19. Chong, J. J., et al. Human embryonic-stem-cell-derived cardiomyocytes regenerate non-human primate hearts. Nature. 510, 273-277 (2014).
  20. Martens, A., et al. Substantial early loss of induced pluripotent stem cells following transplantation in myocardial infarction. Artificial Organs. 38, 978-984 (2014).
  21. Shiba, Y., et al. Allogeneic transplantation of iPS cell-derived cardiomyocytes regenerates primate hearts. Nature. 538, 388-391 (2016).

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2024 MyJoVE Corporation. All rights reserved