JoVE Logo
Faculty Resource Center

Sign In

Summary

Abstract

Introduction

Protocol

Representative Results

Discussion

Acknowledgements

Materials

References

Medicine

Vaststelling van een varkensmodel van post-myocard hartinfarct voor stamcelbehandeling

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

We hebben getracht een varkensmodel van hartfalen op te stellen dat werd veroorzaakt door linker slagaderblokkades en snelle pacing om het effect en de veiligheid van intramyocardiale toediening van stamcellen voor celgebaseerde therapieën te testen.

Hoewel vooruitgang is geboekt bij de behandeling van hartfalen (HF) na een hartinfarct (MI), blijft HF na MI een van de belangrijkste oorzaken van mortaliteit en morbiditeit over de hele wereld. Celgebaseerde therapieën voor hartherstel en verbetering van de linker ventriculaire functie nadat MI veel aandacht heeft getrokken. Daarom moeten de veiligheid en werkzaamheid van deze celtransplantaties worden getest in een preklinisch groot diermodel van HF voorafgaand aan klinisch gebruik. Varkens worden veel gebruikt voor onderzoek naar hart-en vaatziekten vanwege hun gelijkenis met de mens in termen van hartgrootte en coronaire anatomie. Daarom hebben we geprobeerd om een effectief protocol voor de oprichting van een varkens chronische HF-model met behulp van gesloten borst kransballon occlusie van de linker circumflex slagader (LCX), gevolgd door snelle ventriculaire pacing geïnduceerd met pacemaker implantatie presenteren. Acht weken later werden de stamcellen toegediend door intramyocardiale injectie in het peri-infarctgebied. Vervolgens werden de infarctgrootte, celoverleving en linker ventriculaire functie (inclusief echocardiografie, hemodynamische parameters en elektrofysiologie) geëvalueerd. Deze studie helpt bij het vaststellen van een stabiel preklinisch groot dier HF-model voor stamcelbehandeling.

Hart- en vaatziekten, coronaire hartziekten (CAD) in het bijzonder, blijven de belangrijkste oorzaak van morbiditeit en mortaliteit in Hong Kong en wereldwijd1. In Hongkong werd een stijging van 26% van 26% van het aantal CAD-patiënten dat onder de Hospital Authority werd behandeld2. Onder alle CADs is een acuut hartinfarct (MI) een belangrijke doodsoorzaak en daaropvolgende complicaties, zoals hartfalen (HF). Deze dragen bij aan aanzienlijke medische, sociale en financiële lasten. Bij patiënten met MI is trombolytische therapie of primaire percutane coronaire interventie (PCI) een effectieve therapie om het leven te beh....

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

Alle dierproeven werden uitgevoerd in overeenstemming met de Gids voor de verzorging en het gebruik van proefdieren gepubliceerd door de Amerikaanse National Institutes of Health and Regulations van de Universiteit van Hong Kong, en het protocol werd goedgekeurd door het Committee on the Use of Live Animals in Teaching and Research (CULTAR) aan de Universiteit van Hong Kong.

OPMERKING: Vrouwelijke landbouwvarkens met een gewicht van 35-40 kg (9-12 maanden oud) werden gebruikt voor deze studie........

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

Sterfte
In totaal werden 24 varkens gebruikt in deze studie. Drie van hen stierven tijdens MI inductie als gevolg van aanhoudende VT. Een dier stierf in de open-hart operatie voor cel-injectie als gevolg van wond bloeden. Twee dieren stierven als gevolg van een ernstige infectie. Twee dieren werden uitgesloten vanwege een lichte EF-reductie (LVEF-reductie > 40% van de basislijn). Als gevolg hiervan hebben 16 dieren het hele studieprotocol voltooid.

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

Standaard diermodellen zijn van het grootste belang om de pathofysiologie en mechanismen van ziekten te begrijpen en nieuwe therapieën te testen. Ons protocol stelt een varkensmodel van HF in, veroorzaakt door linker circumflex slagader blokkade en snelle pacing. Acht weken na de inductie van MI ontwikkelden de dieren een aanzienlijke aantasting van LVEF, LVEDD, LVESD, +dP/dt en ESPVR. Dit protocol test ook de toedieningsmethode van stamceltherapie voor hartregeneratie door intramyocardiale injectie. De infarctgrootte e.......

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

De auteurs erkennen Alfreda en Kung Tak Chung voor hun uitstekende technische ondersteuning tijdens de dierproeven.

....

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