Intramiyokardiyal Hücre Teslimat: Mürin Hearts Gözlemler
Summary
Hipertansiyon ya da miyokart enfarktüsü gibi kalp-damar hastalıkları, kemirgen modellerinde intramiyokardiyal hücre dağıtım yaygın rejeneratif çalışmalarda farklı hücre tiplerinin terapötik potansiyelini test etmek için kullanılır. Bu nedenle, ayrıntılı bir açıklama ve bu cerrahi işlemin açık bir görselleştirme küçük kemirgenler kardiyovasküler hücre tedavi analizlerin sınırlarını ve avantajlarını tanımlamak için yardımcı olacaktır.
Abstract
Önceki çalışmalar, hücre teslim sitokinler ve kardiyak doku revaskülarizasyon ve hücre sağ kalımı arttırmak faktörlerin salınımı ile kardiyak fonksiyon düzelmesini teşvik ettiğini gösterdi. Buna ek olarak, bundan başka gözlemler kardiyak kök hücreler, mezenkimal kök hücreleri ve cardiospheres gibi belirli kök hücreler, kardiyomiyositler, yumuşak kas hücreleri ve endotel hücrelerine diferansiyel çevredeki miyokard içinde entegre yeteneğine sahip olduğunu ortaya koydu.
Burada, güvenli bir immüno-farelerin sol ventrikül duvar içine kontraktil olmayan hücreler sağlamak için malzeme ve yöntemler sunar. Bu mikrocerrahi prosedürün belirgin adımlar anestezi ve analjezi enjeksiyon, entübasyon, göğüs açık ve steril 30-gauge iğne ve hassas bir mikrolitre şırınga ile hücrelerin kalp ve teslim maruz kesi içerir.
Kalp hasat, embeddi oluşan doku işlemeng, kesit ve histolojik boyama intramiyokardiyal hücre enjeksiyonu küçük bir epikardiyal alanında hasar, hem de ventrikül duvarında ürettiğini göstermiştir. Kontraktil olmayan immün hücreler, farelerin miyokard duvarına muhafaza edildi ve kalp basıncı ve mekanik yükten koruma muhtemel fibrotik doku tabakasıyla çevrili edilmiştir.
Introduction
Çeşitli hücre dağıtım protokoller, insan hastalarda, bu deneysel prosedürün verimliliği, etkinlik ve güvenlik çeviri amacıyla kalp ve damar hastalıkları, murin ve sıçan modellerinde test edilmiştir. Sıçan kalbi 3 antegrad ve retrograd 4 intrakoroner hücre infüzyonu olarak da kullanılabilir ise küçük bir kemirgen kalplerde, intrakardiyak, hücre dağıtım, hücre teslim 1,2 en uygun yöntemdir. Her iki yöntem sınırları ve avantajları var. İntrakoroner yolla hücre teslim küresel cep yayılmasını 3 teşvik doğrudan kas içine enjeksiyon üzerinde teorik avantajları vardır, ama aynı zamanda koroner emboli, 3,5 neden riski vardır. Intramiyokardiyal teslim Sınırlamalar mekanik yaralanma, akut inflamasyon, ve miyokard hasarı 6,7 ile ilişkilidir. İnsanlarda, kalp onarım için hücreler, endokardiyal veya cerrahi epikardiyal yoluyla intrakardiyak enjeksiyonu ile teslim ediliryaklaşım ya da İntrakoroner arter yol 8 ile. Transvasküler yollardan enjeksiyon akut enfarktüs ve reperfüzyon miyokardiyumda hastalarda uygundur, ancak toplam örtme ya etkilenen topraklarının 9 damarlar içinde yoksul akış durumunda mümkün olmayabilir. Transendocardial veya transepicardial enjeksiyon ile ventriküler duvarın içine direkt enjeksiyon, hastanın sağlık durumu ile ilgili olarak teknik olarak mümkün değildir. Gerçekten de, bu transepicardial enjeksiyon için bir açık göğüs cerrahi gereklidir ve transendocardial için uygun bir işemik ya da yaralı miyokard 9 siteleri ayırt etmek için gerekli olan her bir hasta için bir elektrofizyolojik eşleme yaklaşımlar her ne kadar bu teknik, 10,11 güvenli olduğu gösterilmiştir.
Önemlisi, hücre tedavisi çalışmalarında nakledilen iyi hücrenin seçimi halen araştırılmaktadır. Kısa vadeli analizleri (4 hafta) gösterdi ki cardiospheres olarak tanımlanan kardiyak kök hücre enjeksiyonu <skadar> 12 veya kemik iliğinden 13 yan nüfus hücreleri yara boyutu ve hücre ölümünü azaltarak enfarktüsteki kemirgen 14 ve sıçan 15 modellerinde kardiyak fonksiyonel iyileşme kaynaklı. Immünosupresyonun olmadan bir sıçan miyokard enfarktüsü modelinde cardiospheres arasında allojenik transplantasyon kardiyak rejenerasyon terfi, güvenli bulundu, ve endojen tamir mekanizmalarının 15 uyarılması ile kalp fonksiyonları geliştirildi. Kalbinde Lin-/c-kit + yetişkin projenitör hücrelerin in vitro ve in vivo olarak kendini yenileyen, klonojenik ve multipotent olduğu gösterilmiştir ve bir işemik sıçan kalbi enjekte edildiğinde yaralı miyokard duvar 16 arasında büyük bir kısmı yeniden kurulmuş ve vardı iletken ve orta ölçekli koroner arterleri 17 oluşturmak için yeteneği. Bu umut veren veriler faz yakıtlı I ve II, insanlarda klinik çalışmalar: otolog ve allojeneik mezenkimal kök hücreler (MSC) 18 enjeksiyonu, 19, cardiospheresYa da c-Kit pozitif kardiyak kök hücreler (CSC) iskemik insan gönlünde her 20 uzun dönemli çalışmalarda kalp fonksiyonunda yararlı etkileri olduğunu göstermiştir. Bununla birlikte, geniş kapsamlı, uzun süreli izlem ve retrospektif meta-analiz kök hücre tedavisi değil, öngörülemeyen sonuçları 21 bir dizi ile diğerleri, bazı hastalar için önemli fayda sağladığını göstermiştir. Bu sınırlamalar, her birey ve her bir hastalık için hücre teslimat özel protokoller tasarımını gerektirecek olasıdır.
Fare ve sıçan modellerinde, uzun vadeli çalışmalar hücre enjeksiyonu ayrıca kalp fonksiyonunu (12 ay) düzelmedi ortaya koymuştur. Gerçekten de, insan embriyonik kök hücre türetilmiş kardiyomiyositler (HESC-CM) greft ölçüde fibrotik doku 22,23 tabakasıyla ana miyokardiyumundan izole edilmiştir. Benzer sonuçlar Enfarktüslü farelerin 24 kalbine iskelet miyoblastların intramiyokardiyal naklinden sonra gözlenmiştir. Furthermo, yeniden enfarktüslü kalp fonksiyonunu korumak için allojeneik MSC nin uzun vadeli yeteneği farklılaşması 25 sonra bir imünojenik durumuna bir immunoprivileged geçiş ile sınırlı kalmıştır.
Dikkate yukarıda özetlenen sorunlar ve beklentileri dikkate alarak, biz farelerde intramiyokardiyal enjeksiyon yoluyla hücreleri sunmak için burada nasıl göstereceğim. Biz kardiyomyosit kasılma özelliğinin olmadan hücrelerin konak miyokardın ile bağlı ve ince fibrotik bariyer ile kaynaşmış bir kütle oluşturmak olmadığını gözlemlemek. Bazı durumlarda bu sonuç avantajlı olabilir, aşağıdaki analiz hücre nakli de işlevsel olarak bağlantılı miyokard yapıları oluşturmak için modüle edilebilir anlamak için yararlı olabilir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu yazıda, kemirgen kalbimizde hücrelerin intramiyokardiyal enjeksiyon gerçekleştirmek için nasıl göstermiştir. Bu metodolojinin bir kanıtı olarak, biz HEK293 hücreleri kullanılmıştır. Bu HEK293 hücreleri herhangi bir hücre tedavisi çalışmada kullanılan ve bu nedenle bu yazının bulguları bir tedavi yaklaşımı doğrudan çeviri için uygun değillerdir olduğunu vurgulamak önemlidir. Bununla birlikte, HEK293 hücreleri kasılma hücreleri değildir ve diğer hücre tiplerinde transdifferentiate…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Biz mikroskopi analizi ve kardiyak onarım, Teknisyenlerin ve hayvan tesis Yöneticisi ilgili projelerinin desteklenmesi için Magdi Yacoub Enstitüsü (Myi) teşekkür ederim. Bu çalışma İngiliz Kalp Vakfı (BHF), Proje hibe PG/10/019 tarafından desteklenmiştir. MPS myi ve BHF tarafından desteklenmektedir. TP Bir BHF-Araştırma Mükemmellik üyesidir. NR bir NH & MRC Avustralya üyesidir.
Materials
| Isolator | Pfi systems | – | Quotation needed |
| Heating Pad | Vet Tech Solutions | HE006 | For small animals |
| medetomidine | National veterinary Service | – | Veterinary prescription is necessary |
| ketamine hydrochloride | National veterinary Service | – | Veterinary prescription is necessary |
| atipamezole | National veterinary Service | – | Veterinary prescription is necessary |
| Hair removal cream | Commercial shops | – | |
| buprenorphine | NVS | – | Veterinary prescription is necessary |
| Leica MZFLIII microscope | Leica | Model S6E | With swing arm stand TS0 |
| Hamamatsu Nanozoomer digital slide scanner | Hamamatsu | RS series | |
| Scanning Electron Microscope | Jeol | JSM-6610 | |
| Blunt scissors | FST | 14084-09 | |
| Minivent | Harvard apparatus | 73-0043 | Including small Y adapter (73-0027) and intubation cannula (73-2844) |
| Forceps | FST | 11052-10 | |
| Retraction system | FST | 18200-20 | Kit for animals up to 200grams |
| 30G 12mm; ½ inch | BBraun | A210 | Fine yellow |
| microliter syringe | ESSLAB | 81201 | Also include a Hamilton repeating dispenser PB 600-1 Catalogue number 83700 |
| 6-0 silk suture | Ethicon | W1614T |
References
- Menasche, P., et al. Myoblast transplantation for heart failure. Lancet. 357, 279-280 (2001).
- Taylor, D. A., et al. Regenerating functional myocardium: improved performance after skeletal myoblast transplantation. Nat. Med. 4, 929-933 (1998).
- Suzuki, K., et al. Cell transplantation for the treatment of acute myocardial infarction using vascular endothelial growth factor-expressing skeletal myoblasts. Circulation. 104, 207-212 (2001).
- Suzuki, K., et al. Targeted cell delivery into infarcted rat hearts by retrograde intracoronary infusion: distribution, dynamics, and influence on cardiac function. Circulation. 110, 225-230 (2004).
- Robinson, S. W., et al. Arterial delivery of genetically labelled skeletal myoblasts to the murine heart: long-term survival and phenotypic modification of implanted myoblasts. Cell Transplant. 5, 77-91 (1996).
- Muller-Ehmsen, J., et al. Survival and development of neonatal rat cardiomyocytes transplanted into adult myocardium. J. Mol. Cell Cardiol. 34, 107-116 (2002).
- Reinecke, H., Zhang, M., Bartosek, T., Murry, C. E. Survival, integration, and differentiation of cardiomyocyte grafts: a study in normal and injured rat hearts. Circulation. 100, 193-202 (1999).
- Dimmeler, S., Zeiher, A. M., Schneider, M. D. Unchain my heart: the scientific foundations of cardiac repair. J. Clin. Invest. 115, 572-583 (2005).
- Oettgen, P., Boyle, A. J., Schulman, S. P., Hare, J. M. Cardiac Stem Cell Therapy. Need for Optimization of Efficacy and Safety Monitoring. Circulation. 114, 353-358 (2006).
- Krause, K., et al. Percutaneous intramyocardial stem cell injection in patients with acute myocardial infarction: first-in-man study. Heart. 95, 1145-1152 (2009).
- Rodrigo, S. F., et al. Intramyocardial injection of bone marrow mononuclear cells in chronic myocardial ischemia patients after previous placebo injection improves myocardial perfusion and anginal symptoms: an intra-patient comparison. Am. Heart J. 164, 771-778 (2012).
- Smith, R. R., et al. Regenerative potential of cardiosphere-derived cells expanded from percutaneous endomyocardial biopsy specimens. Circulation. 115, 896-908 (2007).
- Sadek, H. A., Martin, C. M., Latif, S. S., Garry, M. G., Garry, D. J. Bone-marrow-derived side population cells for myocardial regeneration. J. Cardiovasc. Transl. Res. 2, 173-181 (2009).
- Messina, E., et al. Isolation and expansion of adult cardiac stem cells from human and murine heart. Circ Res. 95, 911-921 (2004).
- Malliaras, K., et al. Safety and efficacy of allogeneic cell therapy in infarcted rats transplanted with mismatched cardiosphere-derived cells. Circulation. , 125-1100 (2012).
- Beltrami, A. P., et al. Adult cardiac stem cells are multipotent and support myocardial regeneration. Cell. 114, 763-776 (2003).
- Bearzi, C., et al. Identification of a coronary vascular progenitor cell in the human heart. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 106, 15885-15890 (2009).
- Hare, J. M., et al. Comparison of allogeneic vs autologous bone marrow-derived mesenchymal stem cells delivered by transendocardial injection in patients with ischemic cardiomyopathy: the POSEIDON randomized trial. JAMA. 308, 2369-2379 (2012).
- Makkar, R. R., et al. Intracoronary cardiosphere-derived cells for heart regeneration after myocardial infarction (CADUCEUS): a prospective, randomised phase 1 trial. Lancet. 379, 895-904 (2012).
- Bolli, R., et al. Cardiac stem cells in patients with ischaemic cardiomyopathy (SCIPIO): initial results of a randomised phase 1 trial. Lancet. 378, 1847-1857 (2011).
- Brunt, K. R., Weisel, R. D., Li, R. K. Stem cells and regenerative medicine – future perspectives. Can. J. Physiol. Pharmacol. 90, 327-335 (2012).
- Laflamme, M. A., et al. Cardiomyocytes derived from human embryonic stem cells in pro-survival factors enhance function of infarcted rat hearts. Nat. Biotechnol. 25, 1015-1024 (2007).
- van Laake, L. W., et al. Human embryonic stem cell-derived cardiomyocytes survive and mature in the mouse heart and transiently improve function after myocardial infarction. Stem Cell Res. 1, 9-24 (2007).
- Leobon, B., et al. Myoblasts transplanted into rat infarcted myocardium are functionally isolated from their host. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 100, 7808-7811 (2003).
- Huang, X. P., et al. Differentiation of allogeneic mesenchymal stem cells induces immunogenicity and limits their long-term benefits for myocardial repair. Circulation. 122, 2419-2429 (2010).
- Reinecke, H., Poppa, V., Murry, C. E. Skeletal muscle stem cells do not transdifferentiate into cardiomyocytes after cardiac grafting. J. Mol. Cell Cardiol. 34, 241-249 (2002).
- Springer, M. L., et al. Closed-chest cell injections into mouse myocardium guided by high-resolution echocardiography. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 289, 1307-1314 (2005).
- Hamdi, H., et al. Cell delivery: intramyocardial injections or epicardial deposition? A head-to-head comparison. Ann. Thorac. Surg. 87, 1196-1203 (2009).
- Terrovitis, J. V., Smith, R. R., Marban, E. Assessment and optimization of cell engraftment after transplantation into the heart. Circ. Res. 106, 479-494 (2008).
- Kehat, I., et al. Electromechanical integration of cardiomyocytes derived from human embryonic stem cells. Nat. Biotechnol. 22, 1282-1289 (2004).
- van Laake, L. W., et al. Improvement of mouse cardiac function by hESC-derived cardiomyocytes correlates with vascularity but not graft size. Stem Cell Res. 3, 106-112 (2009).
- Fernandes, S., et al. Autologous myoblast transplantation after myocardial infarction increases the inducibility of ventricular arrhythmias. Cardiovasc. Res. 69, 348-358 (2006).
- Scherschel, J. A., Soonpaa, M. H., Srour, E. F., Field, L. J., Rubart, M. Adult bone marrow-derived cells do not acquire functional attributes of cardiomyocytes when transplanted into peri-infarct myocardium. Mol. Ther. 16, 1129-1137 (2008).
- Wei, F., et al. Mesenchymal stem cells neither fully acquire the electrophysiological properties of mature cardiomyocytes nor promote ventricular arrhythmias in infarcted rats.. Basic Res Cardiol. 107, 274 (2012).
- Fukushima, S., et al. Direct intramyocardial but not intracoronary injection of bone marrow cells induces ventricular arrhythmias in a rat chronic ischemic heart failure model. Circulation. 115, 2254-2261 (2007).
- Bartunek, J., et al. Intracoronary injection of CD133-positive enriched bone marrow progenitor cells promotes cardiac recovery after recent myocardial infarction: feasibility and safety. Circulation. 112, 178-183 (2005).
- Britten, M. B., et al. Infarct remodeling after intracoronary progenitor cell treatment in patients with acute myocardial infarction (TOPCARE-AMI): mechanistic insights from serial contrast-enhanced magnetic resonance imaging. Circulation. 108, 2212-2218 (2003).
- Smits, P. C., et al. Catheter-based intramyocardial injection of autologous skeletal myoblasts as a primary treatment of ischemic heart failure: clinical experience with six-month follow-up. J. Am. Coll. Cardiol. 42, 2063-2069 (2003).
- Kang, H. J., et al. Effects of intracoronary infusion of peripheral blood stem-cells mobilised with granulocyte-colony stimulating factor on left ventricular systolic function and restenosis after coronary stenting in myocardial infarction: the MAGIC cell randomised clinical trial. Lancet. 363, 751-756 (2004).
- Fernandez-Aviles, F., et al. Experimental and clinical regenerative capability of human bone marrow cells after myocardial infarction. Circ. Res. 95, 742-748 (2004).
- Vulliet, P. R., Greeley, M., Halloran, S. M., MacDonald, K. A., Kittleson, M. D. Intra-coronary arterial injection of mesenchymal stromal cells and microinfarction in dogs. Lancet. 363, 783-784 (2004).
