A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
מחקר זה מציג מודל כירורגי חזירי של איסכמיה כרונית של שריר הלב עקב היצרות מתקדמת של העורקים הכליליים, וכתוצאה מכך תפקוד לב לקוי ללא אוטם. לאחר איסכמיה, בעלי חיים עוברים השתלת מעקף עורקים כליליים מחוץ למשאבה עם מיקום אפיקרדיאלי של מדבקת קולגן עמוסת אקסוזומים שמקורם בתאי גזע. טיפול משלים זה משפר את תפקוד שריר הלב ואת ההתאוששות.
איסכמיה כרונית של שריר הלב הנובעת מהיצרות מתקדמת של העורקים הכליליים מובילה לתרדמת חורף (HIB), המוגדרת כשריר הלב המסתגל לזמינות חמצן מופחתת על ידי הפחתת הפעילות המטבולית, ובכך מונע פגיעה בלתי הפיכה בקרדיומיוציטים ואוטם. זאת להבדיל מאוטם שריר הלב, שכן ל-HIB יש פוטנציאל להחלמה עם רה-וסקולריזציה. חולים עם מחלת עורקים כלילית משמעותית (CAD) חווים איסכמיה כרונית, אשר מציבה אותם בסיכון לאי ספיקת לב ומוות פתאומי. ההתערבות הכירורגית הסטנדרטית עבור CAD חמור היא ניתוח השתלת עורק כלילי (CABG), אך היא הוכחה כטיפול לא מושלם, אך עדיין לא קיימים טיפולים משלימים לשחזור מיוציטים המותאמים לאיסכמיה כרונית. כדי להתמודד עם פער זה, נעשה שימוש במודל כירורגי של HIB באמצעות חזיר המקובל על CABG ומחקה את התרחיש הקליני. המודל כולל שני ניתוחים. הניתוח הראשון כולל השתלת מכווץ קשיח בקוטר 1.5 מ"מ בעורק היורד הקדמי השמאלי (LAD). ככל שהחיה גדלה, המכווץ גורם בהדרגה להיצרות משמעותית וכתוצאה מכך לתפקוד סיסטולי אזורי מופחת. ברגע שההיצרות מגיעה ל-80%, זרימת שריר הלב ותפקודו נפגעים, מה שיוצר HIB. לאחר מכן מתבצע CABG מחוץ למשאבה עם עורק החלב הפנימי השמאלי (LIMA) כדי לחדש את האזור האיסכמי. בעל החיים מתאושש למשך חודש כדי לאפשר שיפור אופטימלי בשריר הלב לפני ההקרבה. זה מאפשר מחקרים פיזיולוגיים ורקמות של קבוצות טיפול שונות. מודל בעלי חיים זה מדגים כי תפקוד הלב נותר לקוי למרות CABG, מה שמרמז על הצורך בהתערבויות משלימות חדשניות. במחקר זה פותחה מדבקת קולגן המשובצת באקסוזומים שמקורם בתאי גזע מזנכימליים (MSC), אשר ניתן למרוח בניתוח על פני השטח האפיקרדיאליים הדיסטליים לאנסטומוזיס לימה (LIMA anastomosis). החומר מתאים לאפיקרדיום, נספג ומספק את הפיגום לשחרור מתמשך של גורמי איתות. טיפול רגנרטיבי זה יכול לעורר התאוששות שריר הלב שאינה מגיבה לרה-וסקולריזציה בלבד. מודל זה מתורגם לזירה הקלינית על ידי מתן אמצעים לחקירה פיזיולוגית ומכניסטית לגבי החלמה ב- HIB.
ברחבי העולם, CAD חמור משפיע על יותר ממאה מיליון חולים, ולמרות שיעור התמותה ירד, זה נשאר אחד הגורמים המובילים למוות 1,2. ל- CAD יש ספקטרום קליני רחב מאוטם שריר הלב (MI) ועד איסכמיה עם כדאיות שמורה. רוב המחקר הפרה-קליני מתמקד ב-MI, המאופיין בנוכחות רקמה אוטמת כפי שניתן ללמוד במודלים של בעלי חיים קטנים וגדולים. עם זאת, מודל זה אינו מתייחס לחולים עם כדאיות שמורה ומקובלת על רה-וסקולריזציה. רוב החולים העוברים CABG סובלים מירידה באספקת הדם ומתפקוד מוגבל תוך שמירה על שונות ברזרבה התכווצה ובכדאיות3. ללא טיפול, חולים אלה יכולים להתקדם לאי ספיקת לב מתקדמת ומוות פתאומי, במיוחד במהלך עומס עבודה מוגב....
הוועדות המוסדיות לטיפול ושימוש בבעלי חיים (IACUC) של המרכז הרפואי מיניאפוליס VA ואוניברסיטת מינסוטה אישרו את כל המחקרים בבעלי חיים. ההנחיות הנוכחיות של המכונים הלאומיים לבריאות (NIH) לשימוש וטיפול בחיות מעבדה בוצעו.
1. בידוד תאי גזע מזנכימליים והכנה ואפיון אקסוזומים
לאחר רה-וסקולריזציה, אנגיוגרפיה כלילית מבוצעת כדי להעריך היצרות LAD (מעל 80%) ופטנט של שתל LIMA-LAD (איור 1). ארבעה שבועות לאחר ניתוח רה-וסקולריזציה ומיקום מדבקת הקולגן עמוסת האקזוזומים, MRI לב מבוצע כדי להעריך את התפקוד הסיסטולי והדיאסטולי של הלב במנוחה ותחת לחץ באמצעות עירוי דובוט.......
מחקר זה מציג את המודל החזירי הראשון של שריר הלב האיסכמי הכרוני, שבו הוכח כי טיפול במדבקת קולגן אקסוזום עמוס אקסוזום שמקורה ב- MSC במהלך רה-וסקולריזציה כירורגית משחזר תפקוד דיאסטולי וסיסטולי עם גירוי אינוטרופי פוטנציאלי על ידי התמקדות בהתאוששות מיטוכונדריאלית. בעבר, הוכח כי במודל בעלי חיים .......
עבודה זו נתמכה על ידי VA Merit Review #I01 BX000760 (RFK) מארה"ב (ארה"ב) המחלקה לענייני חיילים משוחררים BLR&D והמחלקה לענייני חיילים משוחררים בארה"ב מענקים #I01 BX004146 (TAB). אנו גם מודים בהכרת תודה על תמיכתו של מכון הלב של אוניברסיטת מינסוטה לילהיי. התוכן של עבודה זו אינו מייצג את הדעות של המחלקה לענייני חיילים משוחררים של ממשלת ארצות הברית.
....Name | Company | Catalog Number | Comments |
5 Ethibond | Ethicon | MG46G | Suture |
# 40 clipper blade | Oster | 078919-016-701 | Remove hair from surgery sites |
0 Vicryl | Ethicon | J208H | Suture |
1 mL Syringe | Medtronic/Covidien | 1188100777 | Administer injectable agents |
1" medical tape | Medline | MMM15271Z | Secure wound dressing and IV catheters |
1000mL 0.9% Sodium chloride | Baxter | 2B1324X | IV replacement fluid |
12 mL Syringe | Medtronic/Covidien | 8881512878 | Administer injectable agents |
18 ga needles | BD | 305185 | Administration of injectable agents |
20 ga needles | BD | 305175 | Administration of injectable agents |
20 mL Syringe | Medtronic/Covidien | 8881520657 | Administer injectable agents |
2-0 Vicryl | Ethicon | J317H | Suture |
250 mL 0.9% saline | Baxter | UE1322D | Replacement IV Fluid |
3 mL Syinge | Medtronic/Covidien | 1180300555 | Administer injectable agents |
3-0 Vicryl | Ethicon | VCP824G | Suture |
36” Pressure monitoring tubing | Smith’s Medical | MX563 | Connect art. Line to transducer |
4.0 mm ID endotracheal tube | Medline | DYND43040 | Establish airway for Hibernation |
4-0 Tevdek II Strands | Deknatel | 7-922 | Suture to secure constrictor around LAD |
48” Pressure monitoring tubing | Smith’s Medical | MX564 | Connect art. Line to transducer |
500mL 0.9% Sodium chloride | Baxter | 2B1323Q | Drug delivery, Provide mist for Blower Mister |
6 mL Syringe | Medtronic/Covidien | 1180600777 | Administer injectable agents |
6.0 mm ID endotracheal tube | Mallinckrodt | 86049 | Establish airway for Revasc,MRI and Termination |
6.5 mm ID endotracheal tube | Medline | DYND43065 | Establish airway for Revasc,MRI and Termination |
6” pressure tubing line | Smith’s Medical | MX560 | Collect bone marrow |
60 mL Syringe | Medtronic/Covidien | 8881560125 | Administer injectable agents |
7.0 mm ID endotracheal tube | Medline | DYND43070 | Establish airway for Revasc,MRI and Termination |
7-0 Prolene | Ethicon | M8702 | Suture |
Advanced DMEM (1X) | ThermoFisher Scientific | 12491023 | |
Alcohol Prep pads | MedSource | MS-17402 | Skin disinfectant |
Amicon Ultra-15 Centrifugal Filter Unit | Millipore Sigma | UFC910024 | |
Anesthesia Machine | Drager | Fabious Trio | maintains general anesthesia |
Anesthesia Machine + ventilator | DRE Drager- Fabius Tiro | DRE0603FT | Deliver Oxygen and inhalant to patient |
Anesthesia Monitor | Phillips Intellivue | MP70 | Multiparameter for patient safety |
Arterial Line Kit | Arrow | ASK-04510-HF | Femoral catheter for blood pressure monitoring |
Artificial Tears | Rugby | 0536-1086-91 | Lubricate eyes to prevent corneal drying |
Bair Hugger | 3M | Model 505 | Patient Warming system |
Basic pack | Medline | DYNJP1000 | Sterile drapes and table cover |
Blood Collection Tubes- green top | Fisher Scientific | 02-689-7 | Collect microsphere blood samples |
Blower Mister Kit | Medtronic/Covidien | 22120 | Clears surgical field for vessel anastomosis |
BODIPY TR Ceramide | ThermoFisher Scientific | D7540 | |
Bone marrow needle- 25mm 15 ga IO needle | Vidacare | 9001-VC-005 | Collect bone marrow |
Bone Wax | Medline | ETHW31G | Hemostasis of cut bone |
Bovie Cautery hand piece | Covidien | E2516 | Hemostasis |
Bupivicaine | Pfizer | 00409-1161-01 | Local Anesthetic |
Buprenorphine 0.3 mg/mL | Sigma Aldrich | B9275 | Pre operative Analgesic for survivial procedures |
Cell Scrapers | Corning | 353085 | |
Cephazolin 1 gr | Pfizer | 00409-0805-01 | Antibiotic |
Chest Tube | Covidien | 8888561043 | Evacuates air from chest cavity |
Cloroprep | Becton Dickenson | 260815 | Surgical skin prep |
Corning bottle-top vacuum Filter System (500mL) | Millipore Sigma | 430758 | |
CPT tube | BD | 362753 | MSC isolation from bone marrow |
Delrin Constrictor | U of MN | Custom made | Creates stenosis of LAD |
Dermabond | Ethicon | DNX12 | Skin adhesive |
DMEM (1X) Dulbecco's Modified Eagle Medium, HEPES | ThermoFisher Scientific | 12430062 | |
Dobutamine 12.5 mg/mL | Pfizer | 00409-2344-01 | Increases blood pressure and heart rate during the second microsphere blood collection |
ECG Pads | DRE | 1496 | Monitor heart rhythm |
Exosome-Depleted FBS | ThermoFisher Scientific | A2720801 | |
Falcon Disposable Polystyrene Serological Pipets, Sterile, 10mL | Fisher Scientific | 13-675-20 | |
Femoral and carotid introducer | Cordis- J&J | 504606P | femoral and carotis cannulas |
Fetal Bovine Serum, Heat Inactivated, Gibco FBS | ThermoFisher Scientific | 16140089 | |
Flo-thru 1.0 | Baxter | FT-12100 | used to anastomos LIMA to L |
Flo-thru 1.25 | Baxter | FT-12125 | FT-12125 |
Flo-thru 1.5 | Baxter | FT-12150 | FT-12150 |
Flo-thru 2.0 | Baxter | FT-12200 | FT-12200 |
GlutaMAX Supplement | ThermoFisher Scientific | 35050061 | |
Hair Clipper | Oster | 078566-011-002 | Remove hair from surgery sites |
Helistat collagen sponge | McKesson | 570973 1690ZZ | Sponge for embedding exosomes |
Heparin | Pfizer | 0409-2720-03 | anticoaggulant |
Histology Jars | Fisher Scientific | 316-154 | Formalin for tissue samples |
HyClone Characterized Fetal Bovine Serum (FBS) | Cytiva | SH30071.03 | |
Hypafix | BSN Medical | 4210 | Secure wound dressing and IV catheters |
Isoflurane | Sigma Aldrich | CDS019936 | General Anesthestic- Inhalant |
IV Tubing for Blower Mister | Carefusion | 42493E | Adapts to IV Fluids for Blower/Mister |
Jelco 18 ga IV catheter | Smiths medical | 4054 | IV access in Revasc, MRI and Term |
Lidocaine 2% | Pfizer | 00409-4277-01 | Local Anesthetic/ antiarrthymic |
Ligaclips | Ethicon | MSC20 | Surgical Staples for LIMA takedown |
Long blade for laryngoscope | DRE | 12521 | Allows for visualization of trachea for intubation |
Meloxicam 5 mg/mL | Boehringer Ingelheim | 141-219 | Post operative Analgesic |
Microsphere pump | Collect blood samples from femoral introducer | ||
Monopolar Cautery | Covidien | Valleylab™ FT10 | Hemostasis |
Nanosight NS 300 | Malvern Panalytical | MAN0541-03-EN | |
NTA 3.1.54 software | Malvern Panalytical | MAN0520-01-EN-00 | |
OPVAC Synergy II | Terumo Cardiovascular System | 401-230 | Heart positioner and Stabilizer |
Oxygen Tank E cylinder | various | various | Used for Blower Mister if anesthesia machine doesn't have auxiliary flow meter |
PBS, pH 7.2 | ThermoFisher Scientific | 20012050 | |
Penicillin-Streptomycin-Neomycin (PSN) Antibiotic Mixture | ThermoFisher Scientific | 15640055 | |
Pigtail 145 catheter 6 French | Boston Scientific | 08641-41 | Measure LV pressures |
Pressure Transducer | various | Must adapt to anesthesia monitor | Monitor direct arterial pressures |
Propofol | Diprivan | 269-29 | Induction agent |
Roncuronium | Mylan | 67457-228-05 | Neuromuscular blocking agent |
SR Buprenorphine 10 mg/mL | Abbott Labs | NADA 141-434 | Post operative Analgesic |
Sterile Saline 20 mL | Fisher Scientific | 20T700220 | Flush for IV catheters |
Sternal Saw/ Necropsy Saw | Thermo Fisher | 812822 | Used to open chest cavity |
Stop Cocks | Smith Medical | MX5311L | 2 to connect to pig tail |
Succinylcholine 20 mg/mL | Pfizer | 00409-6629-02 | Neuromuscular blocking agent |
Suction tubing | Medline | DYND50223 | |
Suction Container | Medline | DYNDCL03000 | |
Surgery pack with chest retractor | various | See pack list | Femoral cut down and median sternotomy |
Surgical Instruments | various | See pack list | Femoral and carotid cutdowns and sternotomy |
Surgical Spring Clip | Applied Medical | A1801 | Clamp end of LIMA after takedown |
Syringe pump | Harvard | Delivers IV Dobutamine infusion | |
SYTO RNASelect Green Fluorescent cell Stain - 5 mM Solution in DMSO | Millipore Sigma | S32703 | |
Telazol 100 mg/mL | Fort Dodge | 01L60030 | Pre operative Sedative |
Telpha pad | Covidien | 2132 | Sterile wound dressing |
Timer | Time collection of blood samples | ||
Total Exosome Isolation Reagent (from cell culture media) | ThermoFisher Scientific | 4478359 | |
TPP Tissue Culture Flask, T75, Filter Cap w/ 0.22uM PTFE | ThermoFisher Scientific | TP90076 | |
Triple Antibiotic Ointment | Johnson & Johnson | 23734 | Topical over wound |
Vicryl mesh | Ethicon | VKML | Patch for epicardial cell application |
Vortex | Mix microspheres | ||
Xylazine 100 mg/mL | Vedco | 468RX | Pre operative Sedative/ analgesic |
Explore More Articles
This article has been published
Video Coming Soon
ABOUT JoVE
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved