3D Whole-hjärta Myocardial Tissue Analys

Summary

Detta protokoll beskriver ett nytt förfarande för 3D-jämförelse av hel-hjärta myokardial vävnad med MRI. Detta är utformad för korrekt bedömning av intramyokardpluggar injektioner i infarkt gränszon av en kronisk grismodell av hjärtinfarkt.

Abstract

Hjärt regenerativa terapier syftar till att skydda och reparera skadade hjärtat hos patienter med ischemisk hjärtsjukdom. Genom att injicera stamceller eller andra biologiska ämnen som förstärker angioödem eller vaskulogenes in i infarktgränszonen (IBZ) är vävnadsperfusion förbättras och myokardium kan skyddas från ytterligare skador. För maximal terapeutisk effekt är det en hypotes att den regenerativa substansen är bäst levereras till IBZ. Detta kräver noggranna injektioner och har lett till utvecklingen av nya injektionsteknik. För att validera dessa nya tekniker, har vi utformat en valideringsprotokoll baserat på hjärtvävnadsanalys. Detta protokoll omfattar hel-hjärta myokardiell vävnadsbehandling som möjliggör detaljerad tvådimensionell (2D) och tredimensionella (3D) analys av hjärt anatomi och intramyokardpluggar injektioner. I en gris, var hjärtinfarkt skapats av en 90-min ocklusion av den vänstra främre nedåtgående kransartären. Fyra veckor senare, en Mixture av en hydrogel med superparamagnetiska järnoxidpartiklar (SPIOs) och fluorescerande pärlor injicerades i IBZ med användning av ett minimalt invasivt endokardiell tillvägagångssätt. 1 h efter injektionsproceduren, var gris avlivades, och hjärtat skars ut och inbäddades i agaros (agar). Efter stelning av ägarn, var magnetisk resonanstomografi (MRI), skivning av hjärtat, och fluorescensavbildning utfördes. Efter bild efterbearbetning, var 3D analys för att bedöma IBZ inriktning noggrannhet. Detta protokoll erbjuder ett strukturerat och reproducerbar metod för bedömning av den målsökande noggrannheten hos intramyokardpluggar injektioner i IBZ. Protokollet kan enkelt användas när behandlingen av ärrvävnad och / eller validering av insprutnings noggrannheten hos hela hjärtat önskas.

Introduction

Ischemisk hjärtsjukdom har varit världens ledande dödsorsaken för de senaste decennierna ^1. Akut behandling efter hjärtinfarkt syftar till att återställa blodflödet till myokardiet via perkutan koronar intervention eller kranskärlsbypasstransplantering. I svåra infarkter är en stor del av hjärtmuskeln ärrade och dessa fall resulterar ofta i ischemisk hjärtsvikt (HF) ^2. Nuvarande behandlingsalternativ för HF fokus på förebyggande och bevarande av hjärtfunktion för HF patienterna, men inte på förnyelse.

Under det senaste decenniet har hjärt regenerativa terapier undersökts som ett behandlingsalternativ för HF ^3. Denna terapi syftar till att leverera biologiska, såsom stamceller eller tillväxtfaktorer, direkt till den skadade myokardiet att inducera revaskularisering, cardiomyocyte skydd, differentiering och tillväxt ^4. för optimalterapeutisk effekt, är det en hypotes att det biologiska måste injiceras i infarktgränszonen (IBZ) för att underlätta god vävnadsperfusion för överlevnaden av den biologiska och för optimal effekt till målzonen ^{5, 6.} Flera tekniker har utvecklats för att utföra identifiering och visualisering av IBZ att vägleda intramyokardpluggar injektioner ^{7, 8, 9, 10, 11.} Förutom identifiering och visualisering av IBZ, leveransen förlitar också på biomaterial och injektionskatetrar används. Att validera injektionsnoggrannheten av de tillförseltekniker, är en exakt och reproducerbar kvantifiering metod krävs.

Vi har utvecklat ett protokoll för hel-hjärta hjärtvävnadsbehandling som ger tvådimensionell (2D) och tredimensionellanal (3D) avbildning, som kan användas för kvalitativ och kvantitativ studie syftar. Protokollet omfattar inbäddning processen och digital bildanalys. I detta dokument, visar vi ett protokoll för bedömning av den målsökande noggrannheten hos intramyokardpluggar injektioner i IBZ i en stor grismodell av kronisk myokardinfarkt.

Protocol

Den in vivo experiment utfördes i enlighet med Guide för skötsel och användning av försöksdjur som utarbetats av Institute of Laboratory Animal Research. Experimentet godkändes av den lokala djurförsökskommitté. 1. Framställning av injicerbar and Embedding Lösning Framställa den injicerbara gelén. Förbereda 1 ml av ureido-pyrimidinon (UPy) gel i enlighet med tidigare beskrivna protokoll 12, 13.</…

Representative Results

vävnads~~POS=TRUNC inbäddning Genom inbäddning processen gjordes en slutdiastoliska liknande geometri etablerad. Ägarn framgångsrikt vidhäftade till hjärtvävnad, vilket möjliggör den vävnad som skall skivas vid den önskade vinklingen med lika slice tjocklekar (fig 2A och 2C). Bedömning Scar- och injektionsstället <p clas…

Discussion

Hela-heart 3D myokardiell vävnadsbehandling enligt detta protokoll erbjuder en strukturerad metod som möjliggör 3D-analys av infarkt, den IBZ, och de utförda injektioner med avseende på den hjärtanatomi. Fyllnadsvolymen av hjärtat beror på den önskade analysen. I denna studie för att utvärdera injektions noggrannhet, som syftar vi fylla hjärtat att likna slutdiastoliska geometri så nära som möjligt. För att verkställa detta är LV spetsen fäst vid botten av behållaren och LV är fylld med agar medan l…

Materials

0.9% Saline	Braun
Agarose	Roche Diagnostics		Scientific grade multipurpose agar
Biomolecular fluorescence scanner Typhoon 9410	GE Healthcare
Embedding container			Plastic, dimensions 17 x 14,5 x 14 cm
FluoSpheres Polystyrene Microspheres	Invitrogen	F8834	red, 10 µm
Gadolinium	Gadovist		1,0 mmol/mL
dS 32 channel head coil	Philips		Or similar
Matlab	Mathworks		To insure compatability 2015a or newer
Meat slicer	Berkel
Myostar injection catheter	Biosense Webster
Super paramagnetic iron oxide particles	Sinerem
Triphenyl-tetrazolium chloride	Merck
UPy-PEG10k
Vicryl 2-0	Ethicon