Name: delivery of cardioactive therapeutics in a porcine myocardial infarction model
Uploaded: 2023-02-10T12:40:00
Duration: 7 min 20 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Delivery of Cardioactive Therapeutics in a Porcine Myocardial Infarction Model at JoVE.com

Questo lavoro è stato finanziato da sovvenzioni del National Health and Medical Research Council APP1194139/APP1126276 (JC), della National Stem Cell Foundation of Australia e dell'Ufficio governativo del New South Wales per la salute e la ricerca medica (JC). Il DS è stato supportato dal Royal Australasian College of Physicians, dall'Institute of Clinical Pathology and Medical Research e dall'Australian Government Research Training Program. TD è stato sostenuto dall'Istituto di Patologia Clinica e Ricerca Medica, dalla Penfolds Family Scholarship, dal National Health and Medical Research Council (APP2002783) e dalla National Heart Foundation of Australia (104615).

<ol>
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Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Iniezione intramiocardica transepicardica Questa procedura ha il vantaggio della visualizzazione cardiaca diretta ed è stato dimostrato che fornisce una maggiore ritenzione locale delle terapie rispetto ai metodi di somministrazione sistemica 9,10,14. Tuttavia, le toracotomie sono invasive, richiedono una notevole abilità tecnica e presentano un rischio maggiore di morbilità e mortalità rispetto ad altri metodi discussi10,15. La conoscenza delle fasi critiche e precarie della procedura può aiutare nella mediazione di questo aumento del rischio.
È necessario prestare molta attenzione quando si manipola il cuore per esporre l'apice cardiaco a causa dell'alto rischio di aritmia e compromissione emodinamica associata. Il monitoraggio continuo invasivo della pressione arteriosa e l'elettrocardiogramma consentono una rapida identificazione di ipotensioni o aritmie instabili, facilitando l'intervento e la correzione tempestivi. L'ipotensione transitoria può essere generalmente trattata con boli di metaraminolo. L'ipotensione prolungata può essere temporizzata riducendo l'anestetico inalante (attento monitoraggio della profondità dell'anestetico) e iniziando un'infusione vasopressore, determinando contemporaneamente la causa dell'alterazione emodinamica. Le aritmie instabili, come la tachicardia ventricolare o la fibrillazione ventricolare, possono essere trattate con cardioversione elettrica con o senza antiaritmici per via endovenosa.
Altrettanto importante per la sopravvivenza dell'animale è la rimozione del gas libero dalla cavità pleurica prima di chiudere il torace. In caso contrario, l'animale può culminare nello sviluppo di uno pneumotorace, lasciando l'animale a grande rischio di compromissione respiratoria e morte una volta scollegato dal ventilatore meccanico al momento del recupero. La pressione positiva delle vie aeree deve essere mantenuta per almeno 30 secondi fino a quando non si osservano più bolle. Il tubo in silicone viene prontamente rimosso al cessare del gorgogliamento e il torace viene quindi rapidamente chiuso. È anche possibile posizionare chirurgicamente un tubo toracostomico alla chiusura, consentendo la rimozione manuale dell'aria e del liquido infiammatorio nelle successive 24-72 ore. Questo, però, è difficile da mantenere pulito e intatto, soprattutto se gli animali sono alloggiati insieme. Il danneggiamento o la contaminazione del tubo possono portare a piotorace, pneumotorace o sepsi. In base alla nostra esperienza, l'inserimento di un drenaggio toracico temporaneo non è necessario se il gas libero viene adeguatamente rimosso prima della chiusura del torace.
Iniezione intramiocardica transendocardica percutanea Questo metodo di somministrazione terapeutica ha il vantaggio di consentire la somministrazione locale del tessuto con un rischio inferiore grazie alla sua natura meno invasiva rispetto ad un approccio chirurgico10,14. Questa tecnica è già utilizzata in studi su animali di grandi dimensioni, con la fluoroscopia e la mappatura elettromeccanica come guida in assenza di visualizzazione diretta10,16,17.
Dato che il cuore non è sotto visione diretta, è prudente per il proceduralista utilizzare viste fluoroscopiche ortogonali quando seleziona un sito di iniezione. Inoltre, l'iniezione di mezzo di contrasto di iodio diluito prima e la somministrazione del farmaco è estremamente preziosa per confermare il contatto miocardico. Il contatto appropriato può essere confermato osservando un caratteristico "rossore miocardico", che può essere uno dei pochi indicatori di successo dell'iniezione prima del prelievo di tessuto. A causa del rischio di perforazione della camera, si raccomanda che lo spessore della parete miocardica nel sito di iniezione selezionato sia superiore a 9 mm14,16.
Minipompa osmotica venosa giugulare La minipompa osmotica è un dispositivo popolare comunemente impiegato negli studi sui piccoli animali. C'è stato un crescente interesse per l'utilizzo di questo dispositivo in modelli animali di grandi dimensioni 7,18,19, dato il suo vantaggio unico di somministrare un agente terapeutico a una velocità costante per un determinato periodo di tempo. Una possibile limitazione di questo metodo è l'impossibilità di modificare o interrompere la velocità di infusione del farmaco senza sostituire o rimuovere la pompa. Questo dovrebbe essere considerato prima di provare la terapia in questo modo.
Questo studio ha dimostrato che questo metodo potrebbe essere eseguito con un alto tasso di successo nei suini, con bassa morbilità e mortalità. Va notato che molte strutture vitali sono adiacenti al sito chirurgico, tra cui i linfonodi, il timo e l'arteria carotide. L'aderenza al metodo e la consultazione di testi anatomici20 sono fortemente raccomandati per prevenire danni involontari a una qualsiasi di queste strutture. La complicanza più preoccupante di questo metodo è lo shock emorragico dovuto a lesioni involontarie alla vena giugulare o a una struttura circostante. È quindi fondamentale che i tessuti molli che circondano la vena giugulare vengano accuratamente rimossi. Il mancato completamento di questo passaggio può causare difficoltà nel posizionamento del tubo della minipompa o nel controllo dello spurgo involontario.
Questo articolo ha descritto tre metodi per la somministrazione di terapie cardioattive. Nonostante il successo riportato di ciascuna tecnica, ci sono limitazioni intrinseche da considerare. Le procedure invasive (iniezione transepicardica) consentono una maggiore precisione della somministrazione terapeutica; tuttavia, comportano un rischio maggiore di complicazioni potenzialmente fatali. Inoltre, la somministrazione invasiva ha una maggiore richiesta di competenze tecniche per ridurre al minimo il rischio di complicanze. Allo stesso modo, l'iniezione transendocardica fluoroscopica richiede un certo grado di abilità tecnica per il cateterismo e la manipolazione dell'hardware. Se questo metodo viene eseguito in modo improprio, sono possibili errori di iniezione e complicazioni fatali.
I metodi di iniezione diretta descritti consentono la somministrazione una tantum di una terapia nel tessuto bersaglio. La minipompa osmotica venosa giugulare consente la somministrazione sistemica di una terapia per un periodo di 7 giorni. In confronto, questo metodo è più semplice e associato a meno rischi, tuttavia, si basa su una terapia sistemica che trova la sua strada verso il miocardio. Inoltre, una volta che la pompa è in posizione, è impossibile interrompere la somministrazione o modificare l'intensità della dose senza anestetizzare nuovamente l'animale e rimuovere la pompa.
Tutti i metodi descritti in questo articolo sono stati eseguiti su animali il giorno o 2 settimane dopo l'infarto del miocardio. Pertanto, questo lavoro non può riportare il successo dei metodi menzionati in animali sani o sottoposti a una patologia cardiaca alternativa. Infine, la farmacologia e la biotecnologia di qualsiasi agente previsto devono essere attentamente considerate, in quanto ciò sarà intrinsecamente legato all'efficacia della via di somministrazione scelta. Una discussione dettagliata di questo argomento esula dallo scopo di questo manoscritto.
Rappresentazioni complete dei metodi preclinici vanno a vantaggio del benessere degli animali e della comunità scientifica in generale. La conseguente maggiore riproducibilità delle procedure e dei risultati porta a un minor numero di complicanze per la salute degli animali, a un numero ridotto di animali necessari per produrre risultati significativi e a una maggiore fiducia nei risultati sperimentali21,22. In questo articolo vengono descritti tre metodi di somministrazione di nuove terapie per il trattamento dell'infarto miocardico in un modello suino. Dettagliando le tecniche utilizzate e articolando i benefici e i rischi di ciascuna, si prevede che i ricercatori saranno in grado di creare comodamente modelli preclinici coerenti e affidabili che si adattano ai loro obiettivi di ricerca.

La malattia coronarica (CAD) e l'infarto miocardico con sopraslivellamento del tratto ST (STEMI) sono le principali cause di morte in tutto il mondo. Negli ultimi due decenni, sono stati compiuti grandi progressi nella riduzione della mortalità ospedaliera dei pazienti che presentano STEMI, attraverso l'avvento dell'intervento coronarico percutaneo, delle terapie fibrinolitiche e della standardizzazione degli algoritmi di trattamento per garantire che la riperfusione sia raggiunta in modo tempestivo 1,2,3. Nonostante ciò, la morbilità associata allo STEMI rimane un onere significativo, creando così una grande necessità di sviluppare nuove terapie cardioprotettive e rigenerative 2,3. Una componente essenziale dello sviluppo terapeutico è la determinazione delle modalità di somministrazione di una nuova terapia4. La sicurezza, l'efficacia e la fattibilità di ciascun metodo devono essere abbinate alle caratteristiche della terapia stessa.
I modelli animali di grandi dimensioni fisiologicamente rilevanti sono fondamentali per valutare questi attributi di varie strategie terapeutichedi somministrazione 5. A causa delle loro somiglianze con gli esseri umani nella fisiologia cardiovascolare, nell'anatomia vascolare coronarica e nel rapporto peso/peso corporeo, i suini sono una delle specie preferite nella valutazione preclinica di nuove terapie per l'infarto del miocardio6. In precedenza abbiamo utilizzato un modello STEMI suino per dimostrare la capacità riparativa di una terapia proteica ricombinante7 e continuiamo a studiare nuove terapie farmacologiche, cellulari e genetiche utilizzando questo modello. Qui, vengono descritte tre tecniche di somministrazione terapeutica utilizzate nei modelli suini dopo la creazione dell'infarto: toracotomia e iniezione transepicardica, iniezione percutanea transendocardica e impianto di minipompa osmotica venosa giugulare. I primi due metodi consentono la somministrazione locale dei tessuti, riducendo i dosaggi richiesti, gli effetti fuori bersaglio e il metabolismo epatico di primo passaggio 8,9,10. La minipompa osmotica consente l'erogazione continua di un farmaco con una breve emivita, eliminando la dipendenza da una pompa per infusione e da una cannula endovenosa brevettata, entrambi difficili da istituire in modelli animali di grandi dimensioni.
Descrivendo queste tecniche, si spera che questo articolo possa aiutare gli scienziati traslazionali nello studio di nuovi agenti cardioprotettivi o rigenerativi a seguito di infarto del miocardio in modelli animali di grandi dimensioni.

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	<tbody>
		<tr>
			<td>Central line placement</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-0 sutures</td>
			<td>Ethicon</td>
			<td>JJ9220</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Arrow&#39; Paediatric Two-Lumen Central Venous Catheterisation Set with Blue FlexTip Catheter (contains 18G cook needle and 0.035&#34; J-tip wire)</td>
			<td>Teleflex</td>
			<td>CS-14502</td>
			<td>Central Line</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Green Fluorsence Protein (GFP)</td>
			<td>Abcam</td>
			<td>ab13970</td>
			<td>1:100 dilution ratio</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Histology antibodies</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ku80</td>
			<td>Cell Signalling Technology</td>
			<td>C48E7</td>
			<td>1:500 dilution ratio</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>No. 11 scalpel</td>
			<td>Swann-Morton</td>
			<td>203</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sparq&#39; Ultrasound System</td>
			<td>Philips</td>
			<td>MP11742 Medpick</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile ultrasound probe cover</td>
			<td>Atris</td>
			<td>28041947</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Swine Jacket with Pocket, size &#39;Medium&#39;</td>
			<td>Lomir Biomedical</td>
			<td>SS J2YJJET</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Jugular vein osmotic minipump implantation</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adson Brown Tissue Forceps</td>
			<td>Icon Medical Supplies</td>
			<td>KLINI316012</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bellucci Self-Retaining Retractor</td>
			<td>surgicalinstruments.net.au</td>
			<td>group-24.26.02</td>
			<td>Self retaining tissue retractor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrosurgical Pencils with &#39;Edge&#39; Coated Electrodes</td>
			<td>Covidien</td>
			<td>E2450H</td>
			<td>Cautery Pencil</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Metzenbaum Scissors</td>
			<td>Icon Medical Supplies</td>
			<td>ARMO3250</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>No. 22 scalpel blade</td>
			<td>Swann-Morton</td>
			<td>208</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nylon Suture&#160; (2-0, 3-0)</td>
			<td>Ethicon</td>
			<td>D9635, 663G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Osmotic Infusion Minipump</td>
			<td>Alzet</td>
			<td>2ML1, 2ML2, 2ML4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vascular Silicone Ties</td>
			<td>Vecmedical</td>
			<td>95001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vicryl suture (5-0)</td>
			<td>Ethicon</td>
			<td>W9982</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Percutaneous transedocardial injection</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Artis Zee&#39; C-Arm Fluoroscopy&#160;</td>
			<td>Siemens&#160;</td>
			<td>IR-19-1994</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CARTO&#39; 3 System&#160;&#160;</td>
			<td>Biosense Webster</td>
			<td></td>
			<td>Electrophysiological Mapping Software &#38; System</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cook Access Needle</td>
			<td>Cook Medical</td>
			<td>G07174</td>
			<td>Cannulation needle</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fast-Cath&#39; Introducer (6 French, 8 French)</td>
			<td>Abbott</td>
			<td>406204, 406142</td>
			<td>Vascular sheath with introducer and guidewire</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Myostar&#39; Injection Catheter</td>
			<td>Biosense Webster</td>
			<td>121117S, 121119S, 1211120S</td>
			<td>Intramyocardial injection catheter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>No.11 scalpel</td>
			<td>Swann-Morton</td>
			<td>203</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Omnipaque&#39; Iohexol Contrast</td>
			<td>GE Healthcare</td>
			<td>AUST R 39861&#160;</td>
			<td>Iodinated contrast agent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sparq&#39; Ultrasound System</td>
			<td>Philips</td>
			<td>MP11742 Medpick</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sedation &#38; general anaesthesia</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Compound Sodium Lactate Hartmann&#39;s Solution</td>
			<td>Free flex</td>
			<td>894451</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fentanyl 50 mcg/mL</td>
			<td>Pfizer</td>
			<td>AUST R 107027.</td>
			<td>Intravenous anaesthesia and analgesia</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Forthane&#39; Isoflurane</td>
			<td>Abbott</td>
			<td>AUST R 29656&#160;</td>
			<td>Inhalant anaesthetic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GE Aestiva 5 Anaesthesia Machine&#160;</td>
			<td>Datex Ohmeda</td>
			<td>17002-9, 17002A9 Avante Health Solutions</td>
			<td>Anaesthetic Machine&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hypnovel&#39; Midazolam 5 mg/mL</td>
			<td>Roche</td>
			<td>AUST R 13726</td>
			<td>Sedative</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Intravenous cannula</td>
			<td>BD Angiocath</td>
			<td>381137</td>
			<td>20 gauge cannula</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ketamil&#39; Ketamine 10 mg/mL</td>
			<td>Ilium</td>
			<td>APVMA number: 51188c&#160;</td>
			<td>Sedative</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laryngoscope</td>
			<td>Miller</td>
			<td>VDI-6205</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Medetomidine 1 mg/mL</td>
			<td>Ilium</td>
			<td>APVMA number 64251; ACVM number A10488&#160;</td>
			<td>Sedative</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Metaraminol 10 mg/mL</td>
			<td>Phebra</td>
			<td>AUST R 284784</td>
			<td>Short-acting vasopressor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methadone 10 mg/mL</td>
			<td>Ilium</td>
			<td>APVMA number: 63712&#160;</td>
			<td>Sedative, Restricted drug</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Onsetron&#39; Ondansetron 2 mg/mL</td>
			<td>Accord Healthcare</td>
			<td>AUST R 205593&#160;</td>
			<td>Anti-emetic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Propofol-Lipuro&#39; Propofol 10 mg/mL</td>
			<td>Braun</td>
			<td>AUST R 142906&#160;</td>
			<td>Intravenous anaesthetic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pulse Oximeter&#160;</td>
			<td>Meditech</td>
			<td>GVPMT-M3S</td>
			<td>Portable pulse oximeter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Shiley&#39; Cuffed Basic Endotracheal Tube (Size 5.5 &#38; 6.0)</td>
			<td>Medtronic</td>
			<td>86108-, 86109-</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Shiley&#39; Intubating Stylet, 10 Fr</td>
			<td>Medtronic</td>
			<td>85864</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Chloride 0.9%</td>
			<td>Free flex</td>
			<td>FAH1322</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thoracotomy and epicardial Cell Injection</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>27 G Insulin needle</td>
			<td>Terumo</td>
			<td>51907</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adson Brown Tissue Forceps</td>
			<td>Icon Medical Supplies</td>
			<td>KLINI316012</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CARTO&#39; 3 System&#160;&#160;</td>
			<td>Biosense Webster</td>
			<td></td>
			<td>Electrophysiological Mapping Software &#38; System</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cefazolin 1 g Vial</td>
			<td>AFT Pharmaceuticals</td>
			<td>9421900137367 CH2</td>
			<td>Antibiotic Prophylaxis&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chest drainage tube</td>
			<td>SurgiVet</td>
			<td>SKU-336</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cook Access Needle</td>
			<td>Cook Medical</td>
			<td>G07174</td>
			<td>Cannulation needle</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cooley Sternotomy Retractor Paediatric</td>
			<td>Millennium Surgical</td>
			<td>9-61287</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Durogesic&#39; 100 mcg/h Fentanyl Patch</td>
			<td>Janssen</td>
			<td>AUST R 112371&#160;</td>
			<td>Postoperative analgesia</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrosurgical Pencils with &#39;Edge&#39; Coated Electrodes</td>
			<td>Covidien</td>
			<td>E2450H</td>
			<td>Cautery Pencil</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrosurgical Pencils with &#39;Edge&#39; Coated Electrodes</td>
			<td>Covidien</td>
			<td>E2450H</td>
			<td>Cautery Pencil</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fast-Cath&#39; Introducer (6 French, 8 French)</td>
			<td>Abbott</td>
			<td>406204, 406142</td>
			<td>Vascular sheath with introducer and guidewire</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lignocaine 20 mg/mL</td>
			<td>Pfizer</td>
			<td>AUST R 49296, AUST R 49297, AUST R 49293 and AUST R 49295.</td>
			<td>Local anaesthesia, anti-arrhythmic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Marcaine&#39; Bupivacaine 0.5%</td>
			<td>Pfizer</td>
			<td>AUST R 48328&#160;</td>
			<td>Local anaesthesia.&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Metzenbaum Scissors</td>
			<td>Icon Medical Supplies</td>
			<td>ARMO3250</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>No. 22 scalpel</td>
			<td>Swann-Morton</td>
			<td>208</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nylon Suture&#160; (2-0, 3-0)</td>
			<td>Ethicon</td>
			<td>D9635, JJ76264</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Size 1 PDS suture</td>
			<td>Ethicon</td>
			<td>JJ75414</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sparq&#39; Ultrasound System</td>
			<td>Philips</td>
			<td>MP11742 Medpick</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile gauze</td>
			<td>Kerlix</td>
			<td>KE5072</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile laparotomy sponges</td>
			<td>Propax</td>
			<td>2907950</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermocool Smartouch&#39; Catheter</td>
			<td>Biosense Webster</td>
			<td>D133601, D133602, D133603</td>
			<td>Epicardial Mapping Catheter</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

delivery of cardioactive therapeutics in a porcine myocardial infarction model

L'infarto del miocardio è una delle principali cause di morte e disabilità in tutto il mondo e c'è un urgente bisogno di nuove strategie cardioprotettive o rigenerative. Una componente essenziale dello sviluppo di un farmaco è determinare come deve essere somministrata una nuova terapia. I modelli animali di grandi dimensioni fisiologicamente rilevanti sono di fondamentale importanza per valutare la fattibilità e l'efficacia di varie strategie terapeutiche di somministrazione. A causa delle loro somiglianze con gli esseri umani nella fisiologia cardiovascolare, nell'anatomia vascolare coronarica e nel rapporto peso/peso corporeo, i suini sono una delle specie preferite nella valutazione preclinica di nuove terapie per l'infarto miocardico. Il presente protocollo descrive tre metodi di somministrazione di agenti terapeutici cardioattivi in un modello suino. Dopo l'infarto miocardico indotto per via percutanea, le femmine di suino autoctono hanno ricevuto un trattamento con nuovi agenti attraverso: (1) toracotomia e iniezione transepicardica, (2) iniezione transendocardica basata su catetere o (3) infusione endovenosa tramite minipompa osmotica della vena giugulare. Le procedure impiegate per ciascuna tecnica sono riproducibili, con conseguente somministrazione affidabile di farmaci cardioattivi. Questi modelli possono essere facilmente adattati per adattarsi ai singoli disegni di studio e ciascuna di queste tecniche di somministrazione può essere utilizzata per studiare una varietà di possibili interventi. Pertanto, questi metodi sono uno strumento utile per gli scienziati traslazionali che perseguono nuovi approcci biologici nella riparazione cardiaca dopo l'infarto del miocardio.

Toracotomia e iniezione di cellule epicardiche Dei 29 animali sottoposti a toracotomia e iniezione epicardica, 26 sono sopravvissuti. L'analisi istologica ha confermato l'attecchimento delle cellule umane fornito con questo metodo in tutti gli animali sopravvissuti (Figura 1E). Un animale ha manifestato aritmie fatali durante l'iniezione cellulare e non è stato possibile rianimarlo. Un altro ha sperimentato un'attività elettrica senza polso durante la chiusura e l'applicazione prolungata di pressione positiva alle vie aeree e non è stato possibile recuperare. Un terzo animale ha vomitato ed è andato in arresto respiratorio dopo l'estubazione. Questo animale non è stato in grado di essere rianimato.
Due animali hanno avuto gravi complicazioni ma sono stati in grado di essere recuperati. Un animale ha sviluppato fibrillazione ventricolare durante l'iniezione intramiocardica ed è stato in grado di essere rianimato con pale di defibrillazione interna e massaggio cardiaco. Il secondo animale ha vomitato dopo l'estubazione e ha avuto un breve arresto respiratorio, ma è stato in grado di essere rapidamente reintubato e si è ripreso bene. Tutti questi eventi si sono verificati durante i primi esperimenti, con una riduzione degli eventi avversi con l'aumentare dell'esperienza del team con il protocollo (Tabella 1).
Impianto di minipompa osmotica della vena giugulare Nessuna mortalità segnalata o complicanze maggiori è stata associata all'impianto di minipompa osmotica giugulare. La maggior parte dei sette animali ha manifestato un lieve gonfiore nel sito chirurgico entro le prime 24 ore, che si è risolto senza intervento. L'ELISA eseguito sul siero il giorno 3 dopo l'impianto post-pompa ha dimostrato l'efficacia del microinfusore, raggiungendo una concentrazione ematica significativa di fattore di crescita derivato dalle piastrine-AB umano (PDGF-AB) rispetto ai controlli7 (Figura 2E).
Iniezione percutanea transendocardica Un totale di 22 animali hanno ricevuto iniezioni endocardiche. Di queste iniezioni, 17 sono state considerate "riuscite", determinate dalla fluorescenza o dalla colorazione dell'inchiostro osservata nel tessuto bersaglio post-mortem (Figura 3B). Non ci sono stati decessi associati a questa procedura. Un animale ha sviluppato un versamento pericardico di piccolo volume a causa della perforazione ventricolare destra. Questo era autolimitante e non ha provocato una compromissione cardiovascolare. Questo stesso animale morì; Tuttavia, questo proveniva da una procedura aggiuntiva non correlata dopo l'iniezione intramiocardica.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64177/64177fig01.jpg"> Figura 1: L'iniezione di cardiomiociti transepicardici consente la visualizzazione cardiaca diretta e consente di ottenere un'elevata percentuale di cellule vitali consegnate al miocardio. (A) L'apice cardiaco è esposto attraverso un'imbragatura di garza inumidita guidata sotto la base del cuore. (B) Un catetere per mappatura epicardica delinea le zone cicatriziali e di confine e annota i siti di iniezione. (C) Un ago da 31 G viene utilizzato per iniettare per via transepicardica le cellule nel miocardio. (D) Mappa del voltaggio epicardico con annotazione del sito di iniezione. Viola: voltaggio normale, miocardio sano; Rosso: voltaggio anomalo, miocardio malato; Punti grigi: siti di iniezione. Dopo il sacrificio, il cuore viene raccolto e fissato in formalina per la valutazione istologica a valle. In (E), le cellule umane trapiantate vengono rilevate mediante immunocolorazione per l'anticorpo anti-nucleo umano, Ku80, e un anticorpo anti-GFP. Barra della scala = 200 μm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64177/64177fig01large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64177/64177fig02.jpg"> Figura 2: L'inserimento della minipompa della vena giugulare fornisce un metodo sicuro e affidabile per la somministrazione di PDGF in un periodo di 7 giorni . (A) La vena giugulare destra è esposta e i tessuti molli vengono eliminati dal vaso. (B) I legami vascolari occludono il vaso mentre un ago da 14 G viene utilizzato per eseguire una puntura, attraverso la quale viene infilato il tubo della minipompa. (C) Il tubo della minipompa viene fatto avanzare nella vena e il corpo della minipompa è fissato ai tessuti molli adiacenti. (D) Il corpo della minipompa e il tubo prima dell'impianto. (E) La concentrazione sierica della proteina ricombinante erogata tramite la minipompa e il PDGF-AB è stata misurata utilizzando l'ELISA di ciascun animale il giorno 3 dopo l'impianto. È stato dimostrato che gli animali trattati con PDGF-AB avevano una concentrazione ematica significativamente più elevata di PDGF-AB rispetto agli animali di controllo, confermando l'efficacia del metodo di somministrazione osmotica della minipompa. **indica una differenza statisticamente significativa tra i gruppi (p = 0,005, test U di Mann-Whitney) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64177/64177fig02large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64177/64177fig03.jpg"> Figura 3: L'iniezione intramiocardica transendocardica consente un metodo di somministrazione terapeutica minimamente invasivo. (A) Un'immagine fluoroscopica obliqua anteriore destra che mostra il catetere per iniezione (freccia bianca) che somministra materiale di contrasto (freccia gialla) nel miocardio. L'iniezione di mezzo di contrasto precede e segue l'iniezione terapeutica, in modo da poter confermare il posizionamento dell'ago all'interno del miocardio. (B) Il vettore iniettato esprimeva la proteina fluorescente verde (GFP) in modo che il materiale iniettato diventasse fluorescente al momento della raccolta del tessuto, confermando così il successo dell'iniezione. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64177/64177fig03large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td></td>
			<td>Iniezione transepicardica (n = 29)</td>
			<td>Iniezione transendocardica (n = 22)</td>
			<td>Minipompa osmotica (n = 7)</td>
		</tr><tr><td>Mortalità</td>
			<td>3</td>
			<td>0</td>
			<td>0</td>
		</tr><tr><td>Vomito post-operatorio e arresto respiratorio</td>
			<td>1</td>
			<td>0</td>
			<td>0</td>
		</tr><tr><td>Fibrillazione ventricolare durante l'iniezione</td>
			<td>1</td>
			<td>0</td>
			<td>0</td>
		</tr><tr><td>Attività elettrica senza polso durante la chiusura del torace</td>
			<td>1</td>
			<td>0</td>
			<td>0</td>
		</tr><tr><td>Morbilità</td>
			<td>0</td>
			<td>1</td>
			<td>0</td>
		</tr><tr><td>Pneumotorace</td>
			<td>0</td>
			<td>0</td>
			<td>0</td>
		</tr><tr><td>Versamento pleurico</td>
			<td>0</td>
			<td>0</td>
			<td>0</td>
		</tr><tr><td>Perforazione della camera cardiaca</td>
			<td>0</td>
			<td>1</td>
			<td>0</td>
		</tr><tr><td>Emorragia</td>
			<td>0</td>
			<td>0</td>
			<td>0</td>
		</tr></tbody></table>Tabella 1: Elenco delle complicanze.

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Delivery of Cardioactive Therapeutics in a Porcine Myocardial Infarction Model

Il presente protocollo descrive tre metodi di somministrazione di agenti terapeutici cardioattivi in un modello suino. Le femmine di suino autoctono hanno ricevuto un trattamento attraverso: (1) toracotomia e iniezione transepicardica, (2) iniezione transendocardica basata su catetere o (3) infusione endovenosa tramite minipompa osmotica della vena giugulare.

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