Cell-basert terapi for hjertesvikt i Rat: Double Torakotomi for hjerteinfarkt og Epikardial Implantasjon av celler og BioMatrix
Summary
Implantasjon av en biograft å behandle hjerteinfarkt indusert av LAD ligation i en gnager modellen har konvensjonelt kreves to åpen hjertekirurgi. For å redusere dødelighet og gi optimale betingelser for fiksering av faste og geleaktige biomatrices forbundet med cellene, har minimalt invasive prosedyrer blitt utviklet.
Abstract
Cardiac celle terapi har fått økende interesse og implantasjon av biomaterialer forbundet med celler har blitt et stort problem for å optimalisere myocardial celle levering. Gnager modell av hjerteinfarkt (MI) som består av Venstre fremre nedstigende arterie (LAD) ligation har ofte blitt utført via en Thoracotomi; en annen åpen hjertekirurgi via en sternotomi har tradisjonelt blitt utført for epikardiell anvendelse av behandlingen. Siden beskrivelsen av LAD ligation modell, har etter operasjonen dødeligheten sank 35-13%, men den andre operasjonen har vært kritisk. For å bedre post-kirurgi utvinning og redusere smerte og infeksjon, er minimalt invasive kirurgiske prosedyrer presentert. To thoracotomies ble utført, den første en for LAD ligering, og den andre for behandlingen epikardiell administrering. Biografts som består av celler forbundet med faste eller gel typen matriser ble brukt på infarkt area. LAD ligation resulterte i tap av hjertefunksjonen som bekreftes av ekkokardiografi utført etter 2 og 6 uker. Goldner Trichrome flekker utført på hjerte seksjoner bekreftet transmural arrdannelse. Første og andre operasjoner førte til mindre enn 10% postoperativ dødelighet.
Introduction
Siden slutten av det 19. århundre, har hjerte-og karsykdommer forble nummer én seriemorder i industrialiserte land. Blant dem, representerer koronarsykdom hoved etiologi. De akutte fase resulterer i myokardinfarkt (MI) og etterfølges av mistilpasset remodeling som gradvis utvikler seg mot en kronisk fase og alvorlig hjertesvikt. Til tross for betydelige, teknologiske og terapeutiske fremskritt, er sykelighet og dødelighet på grunn av progresjon av hjertesvikt fortsatt vokser en. I denne sammenheng har celleterapi fått økende interesse som en ny terapeutisk alternativ for å stoppe utviklingen av sykdommen mot hjertesvikt og for å stimulere den nylig identifiserte evne til reproduksjon av myokard. Eksperimentelle og kliniske undersøkelser har gitt overbevisende bevis for de gunstige effektene som oppnås etter hjertetransplantasjon av ulike celletyper. Store utfall inkludert forbedret cardiac kontraktile funksjon, nedsatt venstre ventrikulær remodellering, redusert infarktstørrelse og økt vaskulær tetthet i infarktområdet. Men den lave cellenummer retensjon etter celleinjeksjon forble en viktig ulempe. Sammenslutning av celler med en BioMatrix å forbedre celle levering 2 har nylig fostret forsker og klinisk interesser.
Ligering av venstre fremre nedstigende koronar (LAD) er en referansemetode for MI i små dyremodell som resulterer i transmural infarkt og en moden arr. Celle terapi anvendes i den kroniske fase av MI krever et andre kirurgisk inngrep. En median sternotomi blir vanligvis utført for å tillate intramyocardial injeksjon av cellene eller epikardiell implantering av biografts. Slike invasive kirurgiske prosedyrer øke dødeligheten, etter kirurgi utvinning tid, smerte og risiko for infeksjon. Den minimalt invasive tilnærmingen presenteres her ikke bare hindrer en slik skjevhet, men gir også optimal tilgjengelighet av hjertet for behandling søknad. MI og epikardiell implantasjon av celler forbundet med en gel typen BioMatrix er utført på et bankende hjerte via venstre interkostal thoracotomies.
Protocol
Representative Results
Discussion
Den permanente ligation av LAD medfører irreversible skade på hjertet. Den første dyremodell ble beskrevet i 1960 fire. Siden da har det vært ansett som en standard og egnet modell for kronisk MI. Dens stabilitet og reproduserbarhet tillatt eksperimentell evaluering av terapi for MI 5. Forbedrede prosedyrer etter den innledende beskrivelse rapporterte en operativ dødelighet på 35-13% 6.
Som forventet, LAD ligation indusert nedsatt hjertefunksjon observe…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forfatterne takker Prof Hendrik Tevaearai og Institutt for kardiovaskulær kirurgi for økonomisk støtte til den første delen av studien.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| POLYSORB 3-0 suture | COVIDIEN | UL 204 | |
| POLYSORB 5-0 suture | COVIDIEN | UL 202 | |
| SURGIPRO II 7-0 Suture | COVIDIEN | VP904X | |
| CATHETER INSYTE 14G | BD | 381267 | |
| INSPIRA ADVANCED VOLUME CONTROLLED VENTILATOR | HARVARD APPARATUS | 557058 | |
| DUMONT #7 Forceps | FST Germany | 11274-20 | |
| Fibrin sealant | BAXTER | 1501441 | TISSEEL Glue, Frozen -20°C |
| CASTROVIEJO EYE SPECULA | HARVARD APPARATUS | 72-8925 | use as retractor for the ribs |
| IMDM Glutamax | Gibco | 31980 | |
| Pen/Strep | Gibco | 15140 | |
| FBS | PAA Clone | A15-101 | |
| bone scissors | Fine Science Tols | 16044-10 | |
| Red Blood Cell Lysis Solution | Gentra Systems | D-50k1 | |
| Accutase cell detachment solution | Stem cell technology | 7920 |
Riferimenti
- Gjesdal, O., Bluemke, D. A., Lima, J. A. Cardiac remodeling at the population level–risk factors, screening, and outcomes. Nat. Rev. Cardiol. 8, 673-685 (2011).
- Alcon, A., Cagavi Bozkulak, E., Qyang, Y. Regenerating functional heart tissue for myocardial repair. Cell Mol. Life Sci. 69, 2635-2656 (2012).
- Guex, A. G., Fortunato, G., Hegemann, D., Tevaearai, H. T., Giraud, M. N. General Protocol for the Culture of Cells on Plasma-Coated Electrospun Scaffolds. Methods Mol. Biol. 1058, 119-131 (2013).
- Selye, H., Bajusz, E., Grasso, S., Mendell, P. Simple techniques for the surgical occlusion of coronary vessels in the rat. Angiology. 11, 398-407 (1960).
- Gomes, A. C., Falcao-Pires, I., Pires, A. L., Bras-Silva, C., Leite-Moreira, A. F. Rodent models of heart failure: an updated review. Heart Fail. Rev. 18, 219-249 (2013).
- Horstick, G., et al. Surgical procedure affects physiological parameters in rat myocardial ischemia: need for mechanical ventilation. Am. J. Physiol. 276, 472-479 (1999).
- Duchatelle, J. P., Vivet, P., Cortes, M., Groussard, O., Pocidalo, J. J. Respiratory and Hemodynamic-Effects of Lateral Thoracotomy or Sternotomy in Mechanically Ventilated Rats. Eur. Surg. Res. 17, 10-16 (1985).
- Giraud, M. N., et al. Hydrogel-based engineered skeletal muscle grafts normalize heart function early after myocardial infarction. Artif. Organs. 32, 692-700 (2008).
- Siepe, M., et al. Myoblast-seeded biodegradable scaffolds to prevent post-myocardial infarction evolution toward heart failure. J. Thorac. Cardiov. Sur. 132, 124-131 (2006).
- Guex, A. G., et al. Plasma-functionalized electrospun matrix for biograft development and cardiac function stabilization. Acta Biomater. 10, (2014).
- Terrovitis, J., et al. Noninvasive Quantification and Optimization of Acute Cell Retention by In Vivo Positron Emission Tomography After Intramyocardial Cardiac-Derived Stem Cell Delivery. J. Am. Coll. Cardiol. 54, 1619-1626 (2009).
- Guo, H. D., Wang, H. J., Tan, Y. Z., Wu, J. H. Transplantation of marrow-derived cardiac stem cells carried in fibrin improves cardiac function after myocardial infarction. Tissue Eng. Part A. 17, 45-58 (2011).
- Qiao, H., et al. Death and Proliferation Time Course of Stem Cells Transplanted in the Myocardium. Mol. Imaging Biol. 11, 408-414 (2009).
- Conradi, L., Pahrmann, C., Schmidt, S., Deuse, T., Hansen, A., Eder, A., et al. Bioluminescence Imaging for Assessment of Immune Responses Following Implantation of Engineered Heart Tissue (EHT). J. Vis. Exp. 52 (e2605), (2011).
