JoVE Logo
Faculty Resource Center

Sign In

Summary

Abstract

Introduction

Protocol

Representative Results

Discussion

Acknowledgements

Materials

References

Medicine

Etablere en svinemodell av post-hjerteinfarkt hjertesvikt 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 forsøkte å etablere en svinemodell av hjertesvikt indusert av venstre circumflex arterie blokkering og rask tempo for å teste effekten og sikkerheten ved intramyokarial administrasjon av stamceller for cellebaserte terapier.

Selv om fremskritt er oppnådd ved behandling av hjertesvikt (HF) etter hjerteinfarkt (MI), er HF etter MI fortsatt en av de viktigste årsakene til dødelighet og sykelighet rundt om i verden. Cellebaserte behandlinger for hjertereparasjon og forbedring av venstre ventrikulær funksjon etter mi har tiltrukket seg betydelig oppmerksomhet. Dersom sikkerheten og effekten av disse celletransplantasjonene skal testes i en preklinisk stor dyremodell av HF før klinisk bruk. Griser er mye brukt for kardiovaskulær sykdom forskning på grunn av deres likhet med mennesker i form av hjertestørrelse og koronar anatomi. Derfor forsøkte vi å presentere en effektiv protokoll for etablering av en svin kronisk HF-modell ved hjelp av lukket-brystet koronar ballong okklusjon av venstre circumflex arterie (LCX), etterfulgt av rask ventrikulær pacing indusert med pacemaker implantasjon. Åtte uker senere ble stamcellene administrert ved intramyokarial injeksjon i peri-infarktområdet. Deretter ble infarktstørrelse, celleoverlevelse og venstre ventrikulær funksjon (inkludert ekkokardiografi, hemodynamiske parametere og elektrofysiologi) evaluert. Denne studien bidrar til å etablere en stabil preklinisk stor dyr HF modell for stamcellebehandling.

Kardiovaskulære sykdommer, koronarsykdom (CAD) spesielt, forblir den viktigste årsaken til sykelighet og dødelighet i Hong Kong og over heleverden 1. I Hong Kong, en 26% økning fra 2012 til 2017 av antall CAD-pasienter behandlet under Hospital Authority ble anslått2. Blant alle CADer er akutt hjerteinfarkt (MI) en ledende dødsårsak og påfølgende komplikasjoner, som hjertesvikt (HF). Disse bidrar til betydelige medisinske, sosiale og økonomiske byrder. Hos pasienter med MI er trombolytisk behandling eller primær perkutan koronarintervensjon (PCI) en effektiv terapi for å bevare livet, men disse behandlingene kan bare redu....

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

Alle dyreforsøk ble utført i samsvar med Guide for care and use of Laboratory Animals utgitt av US National Institutes of Health og forskrifter ved University of Hong Kong, og protokollen ble godkjent av komiteen for bruk av levende dyr i undervisning og forskning (CULTAR) ved University of Hong Kong.

MERK: Hunngårdgriser som veier 35-40 kg (9-12 måneder gamle) ble brukt til denne studien. Flytskjemaet for dette eksperimentet er vist i figur 1.

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

Dødelighet
Totalt 24 griser ble brukt i denne studien. Tre av dem døde under MI induksjon på grunn av vedvarende VT. Ett dyr døde i åpen hjertekirurgi for celleinjeksjon på grunn av sårblødning. To dyr døde på grunn av alvorlig infeksjon. To dyr ble ekskludert på grunn av svak EF-reduksjon (LVEF-reduksjon > 40 % av baseline). Som et resultat fullførte 16 dyr hele studieprotokollen.

Hjertef.......

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

Standard dyremodeller er av avgjørende betydning for å forstå patofysiologien og mekanismene for sykdommer og teste nye terapeutiske midler. Vår protokoll etablerer en svin modell av HF indusert av venstre circumflex arterie blokkering og rask tempo. Åtte uker etter induksjon av MI utviklet dyrene betydelig svekkelse av LVEF, LVEDD, LVESD, +dP/dt og ESPVR. Denne protokollen tester også administrasjonsmetoden for stamcellebehandling for hjerteregenerering ved intramyokarial injeksjon. Den infarktstørrelse, og hjert.......

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

Forfatterne anerkjenner Alfreda og Kung Tak Chung for deres utmerkede tekniske støtte under dyreforsøkene.

....

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