Name: intramyocardial cell delivery: observations in murine hearts
Uploaded: 2014-01-24T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Intramyocardial Cell Delivery: Observations in Murine Hearts at JoVE.com

Vi tackar Magdi Yacoub Institute (MYI) för att stödja mikroskopi analys och de projekt som omfattar hjärt reparation, de tekniker och chef för vår djuranläggning. Detta arbete har fått stöd av den brittiska Heart Foundation (BHF), projektbidrag PG/10/019. MPS stöds av MYI och BHF. TP är en BHF-ForskningUtmärkthet Fellow. NR är en NH &amp; MRC Australien Fellow.

Samtliga djurstudier har utförts i enlighet med internationella (direktiv 2010/63/EU av Europaparlamentet) och nationella (brittiska Home Office, Act 1986) föreskrifter. De förfaranden som beskrivs här är en del av vår plan för arbetet under brittiska licensmyndigheter och som inte har genomförts i syfte att inspelningen. 1. Beredning av celler Detta protokoll beskriver framställningen av en specifik cellinje (humana embryonala njur-, HEK293-celler) i demo...

I detta manuskript har vi visat hur man utför intramyocardial injektion av celler i murina hjärtan. Som ett bevis på denna metod har vi använt HEK293 celler. Det är viktigt att betona att HEK293-celler som inte används i någon cellterapi studien och därför resultaten av detta manuskript är inte lämpliga för direkt översättning till ett terapeutiskt förhållningssätt. Men det faktum att HEK293 celler inte kontraktila celler och inte transdifferentiera i andra celltyper fokuserar uppmärksamheten på tekni...

Olika cellleveransprotokoll har testats i murina och råttmodeller av hjärt-och kärlsjukdomar i syfte att översätta effektivitet, effekt och säkerhet för denna experimentella förfarande hos människor. I små gnagar hjärtan är intramyocardial celladministrering den lämpligaste metoden för celladministrering 1,2, medan det i råtthjärta antegrad 3 och retrograd 4 intrakoronar cell infusion kan även användas. Båda metoderna har begränsningar och fördelar. Cell leverans via intrakoronära vägen har teoretiska fördelar jämfört direkt intramuskulär injektion för att främja global cellspridning 3, men det har också risken för att orsaka kranskärls emboli 3,5. Begränsningar intramyocardial leverans är associerade med mekanisk skada, akut inflammation och myokardskada 6,7. Hos människa, celler för hjärt reparation levereras av intramyocardial injektion genom en endokardiell eller kirurgisk epikardiellanärma sig eller genom intrakoronar arteriell väg 8. Injektion av transvaskulär vägar lämpar sig för patienter med akut infarkt och reperfusion hjärtmuskeln, men kanske inte är möjligt i fråga om totala ocklusioner eller dåligt flöde i kärlen i verk territoriet 9. Direkt injektion i kammarväggen genom transendocardial eller transepicardial injektion är tekniskt möjligt beroende på patientens hälsotillstånd. I själva verket har det visat sig att denna teknik är säker 10,11, men för transepicardial injektion en öppen bröstkirurgi är nödvändigt och för transendocardial närmar sig en elektrofysiologisk mappning för varje patient krävs att differentiera områden av livsduglig ischemisk eller ärrad myokardium 9. Viktigt i cellterapistudier valet av den bästa cellen som ska transplanteras är fortfarande under utredning. Kortfristiga analyser (4 veckor) har visat att injektion av hjärt stamceller definierade som cardiospheres <supp&gt; 12 eller sidobefolknings celler från benmärg 13 inducerade hjärt funktionell återhämtning i murina 14 och råtta 15 modeller av hjärtinfarkt genom att minska ärr storlek och celldöd. Allogen transplantation av cardiospheres i en rått hjärtinfarkt modell utan immunosuppression befanns vara säker, främjas hjärt förnyelse och förbättrad hjärtfunktion genom stimulering av endogena reparationsmekanismer 15. Lin-/c-kit + vuxna stamceller i hjärtat visade sig vara självförnyande, klonogen och multi in vitro och in vivo, och när det injiceras i en ischemisk råtta hjärta rekonstituerade stora delar av den skadade hjärtväggen 16 och hade förmåga att bilda ledande och medelstora kransartärerna 17. Dessa lovande data blåst fas I och II-studier på människa: injektion av autologa och allogena mesenkymala stamceller (MSC) 18, cardiospheres 19eller c-Kit-positiva hjärt stamceller (CSC) 20 i ischemiska människors hjärtan varje visade gynnsamma effekter på hjärtfunktionen i långtidsstudier. Trots omfattande långtidsuppföljning och retrospektiv metaanalys visade att stamcellsterapi ger stor nytta för vissa patienter, men inte i andra med en rad oförutsägbara utfall 21. Det är möjligt att dessa begränsningar kommer att nödvändiggöra konstruktionen av specifika protokoll för celladministrering för varje individ och varje sjukdom. I mus-och råttmodeller, långsiktiga studier visade att cell injektion inte längre ville förbättra hjärtfunktionen (12 månader). Faktum transplantat av mänskliga embryonala stamcellsderiverade cardiomyocytes (hESC-CM) var i stort sett isolerade från värdhjärtmuskeln genom ett lager av fibrotisk vävnad 22,23. Liknande resultat har observerats efter intramyocardial transplantation av skelett myoblasts in i hjärtat av infarkt möss 24. Furthermore, den långsiktiga förmågan hos allogena MSCs för att bevara funktionen i infarkt hjärta har begränsats av övergång från en immunoprivileged till en immunogen tillstånd efter differentiering 25. Med hänsyn till de utmaningar och framtidsutsikter som beskrivs ovan, visar vi här hur man levererar celler genom intramyocardial injektion i möss. Vi observerar att celler utan cardiomyocyte kontraktila egenskaper inte är anslutna med värdhjärtmuskeln och bildar en sammanhängande massa med en tunn fibrotisk barriär. Även i vissa fall detta resultat kan vara fördelaktigt, kan följande analys vara bra att förstå hur cellen engraftment kan anpassas för att skapa funktionellt anslutna hjärt strukturer också.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="560">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:103px;">Isolator</td>
			<td style="width:115px;">Pfi systems</td>
			<td style="width:88px;">-</td>
			<td style="width:255px;">Quotation needed</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:103px;">Heating Pad</td>
			<td style="width:115px;">Vet Tech Solutions</td>
			<td style="width:88px;">HE006</td>
			<td style="width:255px;">For small animals</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:103px;">medetomidine</td>
			<td style="width:115px;">National veterinary Service</td>
			<td style="width:88px;">-</td>
			<td style="width:255px;">Veterinary prescription is necessary</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:103px;">ketamine hydrochloride</td>
			<td style="width:115px;">National veterinary Service</td>
			<td style="width:88px;">-</td>
			<td style="width:255px;">Veterinary prescription is necessary</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:103px;">atipamezole</td>
			<td style="width:115px;">National veterinary Service</td>
			<td style="width:88px;">-</td>
			<td style="width:255px;">Veterinary prescription is necessary</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:103px;">Hair removal cream</td>
			<td style="width:115px;">Commercial shops</td>
			<td style="width:88px;">-</td>
			<td style="width:255px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:103px;">buprenorphine</td>
			<td style="width:115px;">NVS</td>
			<td style="width:88px;">-</td>
			<td style="width:255px;">Veterinary prescription is necessary</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:103px;">Leica MZFLIII microscope</td>
			<td style="width:115px;">Leica</td>
			<td style="width:88px;">Model S6E</td>
			<td style="width:255px;">With swing arm stand TS0</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:103px;">Hamamatsu Nanozoomer digital slide scanner</td>
			<td style="width:115px;">Hamamatsu</td>
			<td style="width:88px;">RS series</td>
			<td style="width:255px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:103px;">Scanning Electron Microscope</td>
			<td style="width:115px;">Jeol</td>
			<td style="width:88px;">JSM-6610</td>
			<td style="width:255px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:103px;">Blunt scissors</td>
			<td style="width:115px;">FST</td>
			<td style="width:88px;">14084-09</td>
			<td style="width:255px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:103px;">Minivent</td>
			<td style="width:115px;">Harvard apparatus</td>
			<td style="width:88px;">73-0043</td>
			<td style="width:255px;">Including small Y adapter (73-0027) and intubation cannula (73-2844)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:103px;">Forceps</td>
			<td style="width:115px;">FST</td>
			<td style="width:88px;">11052-10</td>
			<td style="width:255px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:103px;">Retraction system</td>
			<td style="width:115px;">FST</td>
			<td style="width:88px;">18200-20</td>
			<td style="width:255px;">Kit for animals up to 200grams</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:103px;">30G 12mm; &#189; inch</td>
			<td style="width:115px;">BBraun</td>
			<td style="width:88px;">A210</td>
			<td style="width:255px;">Fine yellow</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:103px;">microliter syringe</td>
			<td style="width:115px;">ESSLAB</td>
			<td style="width:88px;">81201</td>
			<td style="width:255px;">Also include a Hamilton repeating dispenser PB 600-1 Catalogue number 83700</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:103px;">6-0 silk suture</td>
			<td style="width:115px;">Ethicon</td>
			<td style="width:88px;">W1614T</td>
			<td style="width:255px;"></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

intramyocardial cell delivery: observations in murine hearts

Tidigare studier visade att cell leverans främjar hjärtfunktionen förbättring genom frisättning av cytokiner och faktorer som ökar hjärtvävnad revaskularisering och cellöverlevnad. Dessutom ytterligare observationer avslöjade att specifika stamceller, såsom hjärt-stamceller, mesenkymala stamceller och cardiospheres har förmåga att integrera i den omgivande hjärtmuskeln genom att differentiera in i kardiomyocyter, glatta muskelceller och endotelceller. Här presenterar vi de material och metoder för att på ett tillförlitligt leverera noncontractile celler i vänster kammarvägg immunodepleted möss. De framträdande stegen i denna mikrokirurgisk procedur involverar anestesi och smärtlindring injektion, intratrakeal intubering, snitt för att öppna kistan och exponera hjärtat och leverans av celler med en steril 30-gauge kanyl och en precision mikroliter spruta. Vävnadsbehandling bestående av hjärt skörd, embedding, snittning och histologisk färgning visade att intramyocardial cellinjektion producerade en liten skada i epicardial området, liksom i kammarväggen. Noncontractile celler behölls in i hjärtmuskelväggen av nedsatt immunförsvar möss och var omgiven av ett lager av fibrotisk vävnad, sannolikt för att skydda mot hjärt-tryck och mekanisk belastning.

Vi injicerade HEK293-celler, som kan skiljas från de hjärtceller efter deras olika morfologi (Figur 1), med en gatsten form jämfört med de avlånga hjärtmuskelceller (Figur 1A). HEK293-celler var mer reaktiva för hematoxylin färgämne (blå färg) jämfört med hjärtmuskelceller (rosa färg), sannolikt på grund av deras ökade kärninnehåll (Figur 1A). För att ytterligare särskilja de injicerade celler från värdvävnaden, var HEK293-celler märktes med DAP...

Watch this Scientific Journal Video about Intramyocardial Cell Delivery: Observations in Murine Hearts at JoVE.com

Intramyocardial Cell Delivery: Observations in Murine Hearts

Intramyocardial cell leverans i musmodeller av hjärt-kärlsjukdomar, såsom högt blodtryck eller hjärtinfarkt, används ofta för att testa den terapeutiska potentialen av olika celltyper i regenerativ studier. Därför kommer en detaljerad beskrivning och en tydlig visualisering av detta kirurgiska ingrepp hjälpa till att definiera gränserna och fördelarna med hjärt cell terapeutiska analyser i små gnagare.

Intramyocardial Cell Leverans: Observationer i Murina Hearts

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

Research

JoVE Journal

Medicine

Coronary Artery Ligation and Intramyocardial Injection in a Murine Model of Infarction

Koronar Ligation och Intramyocardial Injektion i en murin modell för infarkt

Mouse models are a valuable tool for studying acute injury and chronic remodeling of the myocardium in vivo.  With the advent of genetic modifications to ...

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

Minskning av vänster kammares Wall Stress och renovering i funktion i avsaknad Hearts använder Algisyl-LVR

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

Ultrasound-guided Transthoracic Intramyocardial Injection in Mice

Ultrasound-guidad transtorakal Intramyocardial Injection hos möss

Murine models of cardiovascular disease are important for investigating pathophysiological mechanisms and exploring potential regenerative therapies. ...

Murine Model of Femoral Artery Wire Injury with Implantation of a Perivascular Drug Delivery Patch

Murina Modell av lårbensartären Wire Skada med Implantation av en perivaskulär Drug Delivery Patch

Percutaneous interventions including balloon angioplasty and stenting have been used to restore blood flow in vessels with occlusive vascular disease. ...

Induction and Assessment of Ischemia-reperfusion Injury in Langendorff-perfused Rat Hearts

Induktion och Bedömning av ischemi-reperfusion skada i Langendorff-perfusion Rat Hearts

The biochemical events surrounding ischemia reperfusion injury in the acute setting are of great importance to furthering novel treatment options for ...

Percutaneous Contrast Echocardiography-guided Intramyocardial Injection and Cell Delivery in a Large Preclinical Model

Perkutan kontrast ekokardiografi-guidad Intramyocardial injektion och Cell leverans i en stor preklinisk modell

Cell and gene therapy are exciting and promising strategies for the purpose of cardiac regeneration in the setting of heart failure with reduced ejection ...

A Rat Carotid Artery Pressure-Controlled Segmental Balloon Injury with Periadventitial Therapeutic Application

En råtta halsartären tryckkontrollerad segmental ballong skada med periadventitial terapeutisk tillämpning

Cardiovascular disease remains the leading cause of death and disability worldwide, in part due to atherosclerosis. Atherosclerotic plaque narrows the ...

Slicing and Culturing Pig Hearts under Physiological Conditions

Skivning och odling Gris hjärtan under fysiologiska förhållanden

Many novel drugs fail in clinical studies due to cardiotoxic side effects as the currently available in vitro assays and in vivo animal models poorly ...

Delayed Intramyocardial Delivery of Stem Cells after Ischemia Reperfusion Injury in a Murine Model

Fördröjd Intramyokardiell leverans av stamceller efter Ischemia Reperfusion Skada i en Murine Modell

There is significant interest in the use of stem cells (SCs) for the recovery of cardiac function in individuals with myocardial injuries. Most commonly, ...

Intramyocardial Transplantation of MSC-Loading Injectable Hydrogels after Myocardial Infarction in a Murine Model

Intramyocardial Transplantation av MSC-loading injicerbara hydrogeler efter hjärtinfarkt i en Murine Modell

One of the major issues facing current cardiac stem cell therapies for preventing postinfarct heart failure is the low retention and survival rates of ...