Summary

स्टेम सेल उपचार के लिए पोस्ट-मायोकार्डियल इन्फेक्शन हार्ट फेलियर का एक सूअर मॉडल स्थापित करना

Published: May 25, 2020
doi:

Summary

हमने सेल आधारित उपचारों के लिए स्टेम सेल के इंट्रामायोकार्डियल प्रशासन के प्रभाव और सुरक्षा का परीक्षण करने के लिए बाएं परिरफ्लेक्स धमनी रुकावट और तेजी से पेसिंग से प्रेरित दिल की विफलता का एक सूअर मॉडल स्थापित करने की मांग की।

Abstract

हालांकि मायोकार्डियल इंफार्क्शन (एमआई) के बाद हार्ट फेलियर (एचएफ) के इलाज में प्रगति हासिल की गई है, लेकिन एमआई के बाद एचएफ दुनिया भर में मृत्यु दर और रुग्णता के प्रमुख कारणों में से एक बना हुआ है । एमआई के बाद कार्डियक रिपेयर और लेफ्ट वेंट्रिकुलर फंक्शन में सुधार के लिए सेल-आधारित उपचारों ने काफी ध्यान आकर्षित किया है। तदनुसार, इन सेल प्रत्यारोपण की सुरक्षा और प्रभावकारिता का परीक्षण नैदानिक उपयोग से पहले एचएफ के एक पूर्व नैदानिक बड़े पशु मॉडल में किया जाना चाहिए। सूअर व्यापक रूप से हृदय के आकार और कोरोनरी शरीर रचना विज्ञान के मामले में मनुष्यों के लिए अपनी समानता के कारण हृदय रोग अनुसंधान के लिए उपयोग किया जाता है । इसलिए, हमने बाईं परिधि धमनी (एलसीएक्स) के बंद-छाती कोरोनरी गुब्बारे ऑक्सीकरण का उपयोग करके एक पोर्सिन क्रोनिक एचएफ मॉडल की स्थापना के लिए एक प्रभावी प्रोटोकॉल पेश करने की मांग की, जिसके बाद पेसमेकर प्रत्यारोपण के साथ प्रेरित रैपिड वेंट्रिकुलर पेसिंग किया गया। आठ हफ्ते बाद स्टेम सेल को पेरी-इंफार्ट क्षेत्र में इंट्रामायोकार्डियल इंजेक्शन से प्रशासित किया गया । फिर इनफार्क आकार, सेल सर्वाइवल, और लेफ्ट वेंट्रिकुलर फंक्शन (इकोकार्डियोग्राफी, हेमोडायनामिक पैरामीटर्स और इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी सहित) का मूल्यांकन किया गया। यह अध्ययन स्टेम सेल उपचार के लिए एक स्थिर प्रीक्लिनिकल बड़े पशु एचएफ मॉडल स्थापित करने में मदद करता है।

Introduction

हृदय रोग, कोरोनरी धमनी रोग (सीएडी) विशेष रूप से, हांगकांग और दुनिया भर में 1 में रुग्णता और मृत्यु दर का प्रमुख कारण बनेहुएहैं । हांगकांग में, अस्पताल प्राधिकरण के तहत इलाज किए गए सीएडी रोगियों की संख्या में 2012 से 2017 तक26%की वृद्धि का अनुमान लगाया गया था। सभी सीएडी में, तीव्र मायोकार्डियल इंफेक्शन (एमआई) मृत्यु और बाद की जटिलताओं का एक प्रमुख कारण है, जैसे कि हार्ट फेलियर (एचएफ)। ये महत्वपूर्ण चिकित्सा, सामाजिक और वित्तीय बोझ में योगदान देते हैं। एमआई के साथ रोगियों में, थ्रोम्बोलिटिक थेरेपी या प्राथमिक percutaneous कोरोनरी हस्तक्षेप (पीसीआई) जीवन के संरक्षण में एक प्रभावी चिकित्सा है, लेकिन इन उपचारों केवल एमआई के दौरान कार्डियोमायोसाइट (सीएम) नुकसान को कम कर सकते हैं । उपलब्ध उपचार सीएम के स्थायी नुकसान की भरपाई करने में असमर्थ हैं, जो कार्डियक फाइब्रोसिस, मायोकार्डियल रिमॉडलिंग, कार्डियक अतालता और अंततः दिल की विफलता की ओर जाता है। 1 साल के बाद एमआई पर मृत्यु दर 20% से अधिक एचएफ 3 विकसित रोगियों के साथलगभग 7%है । अंत चरण एचएफ रोगियों में, हृदय प्रत्यारोपण ही उपलब्ध प्रभावी चिकित्सा है, लेकिन यह उपलब्ध अंगों की कमी से सीमित है । एमआई एचएफ के बाद के विकास को रिवर्स करने के लिए उपन्यास चिकित्सा आवश्यक हैं। नतीजतन, सेल आधारित चिकित्सा को एमआई के बाद एचएफ में बिगड़ा हुआ सीएम की मरम्मत और बाएं वेंट्रिकुलर (एलवी) समारोह में सुधार करने के लिए एक आकर्षक दृष्टिकोण माना जाता है। हमारे पिछले अध्ययनों में एमआई4,5के छोटे पशु मॉडलों में सीधे इंट्रामायोकार्डियल प्रत्यारोपण के बाद स्टेम सेल प्रत्यारोपण हृदय कार्य सुधार के लिए फायदेमंद पाया गया । इस प्रकार नैदानिक उपयोग से पहले स्टेम सेल प्रत्यारोपण की प्रभावकारिता और सुरक्षा का परीक्षण करने के लिए मानकीकृत प्रीक्लिनिकल बड़े पशु एचएफ प्रोटोकॉल की आवश्यकता होती है।

हाल के दशकों में स्टेम सेल थेरेपी के लिए हृदय अनुसंधान में सूअरों के व्यापक उपयोग देखा है । एचएफ सूअर हृदय के आकार, वजन, ताल, समारोह, और कोरोनरी धमनी शरीर रचना विज्ञान के मामले में मनुष्यों के लिए उनकी समानता के कारण अनुवाद अनुसंधान का एक आशाजनक मॉडल हैं । इसके अलावा, पोर्सिन एचएफ मॉडल सीएम मेटाबोलिज्म, इलेक्ट्रोफिजियोलॉजिकल गुणों और न्यूरोएंडोक्राइन परिवर्तनों के संदर्भ में पोस्ट-एमआई एचएफ रोगियों की नकल कर सकतेहैं। यहां प्रस्तुत प्रोटोकॉल इस तरह के एक मानकीकृत सुअर एचएफ मॉडल का उपयोग करता है, जो बाईं परिधि धमनी (एलसीएक्स) के एक बंद छाती कोरोनरी गुब्बारे ऑक्सीकरण को नियोजित करता है जिसके बाद पेसमेकर प्रत्यारोपण द्वारा प्रेरित तेजी से पेसिंग होती है। यह अध्ययन एमआई एचएफ के बाद के उपचार के लिए स्टेम सेल के इंट्रामायोकार्डियल प्रशासन के मार्ग का भी अनुकूलन करता है । इसका उद्देश्य क्रोनिक मायोकार्डियल इंफार्क्शन का एक पोर्सिन पशु मॉडल का उत्पादन करना है जिसका उपयोग गंभीर सीएडी वाले रोगियों के लिए चिकित्सकीय रूप से प्रासंगिक उपचार विकसित करने के लिए किया जा सकता है।

Protocol

सभी पशु प्रयोगों की देखभाल और प्रयोगशाला पशुओं के उपयोग के लिए गाइड के अनुसार किया गया अमेरिका के स्वास्थ्य और हांगकांग विश्वविद्यालय के विनियमों के राष्ट्रीय संस्थानों द्वारा प्रकाशित, और प्रोटोक?…

Representative Results

मृत्यु दरइस अध्ययन में कुल 24 सूअरों का इस्तेमाल किया गया। इनमें से तीन की मौत लगातार वीटी के कारण एमआई इंडक्शन के दौरान हुई । घाव से खून बहने की वजह से सेल इंजेक्शन के लिए ओपन हार्ट स?…

Discussion

रोगों और परीक्षण उपन्यास चिकित्सा विज्ञान के पथिक विज्ञान और तंत्र को समझने के लिए मानक पशु मॉडल सर्वोपरि महत्व के हैं। हमारा प्रोटोकॉल बाएं परिर्कफ्लेक्स धमनी रुकावट और तेजी से पेसिंग द्वारा प्रेर?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

लेखकों ने अल्फ्रेडा और कुंग टाक चुंग को पशु प्रयोगों के दौरान उनके उत्कृष्ट तकनीकी सहायता के लिए स्वीकार किया।

Materials

Amiodarone Mylan
Anaesthetic machines and respirator Drager Fabius plus XL
Angiocath Becton Dickinson 381147
Anti-human nuclear antigen abcam ab19118
Axio Plus image capturing system Zeiss Axioskop 2 PLUS Axioskop 2 plus
AxioVision Rel. 4.5 software Zeiss
Baytril Bayer enrofloxacin
Betadine Mundipharma
CardioLab Electrophysiology Recording Systems GE Healthcare G220f
Culture media MesenCult 05420
Cyclosporine Novartis
Defibrillator GE Healthcare CardioServ
Dorminal TEVA
Echocardiographic system GE Vingmed Vivid i
EchoPac software GE Vingmed
Electrophysiological catheter Cordis Corp
Embozene Microsphere Boston Scientific 17020-S1 700 μm
Endotracheal tube Vet Care VCPET70PCW Size 7
Ethanol VWR chemicals 20821.33
Formalin Sigma HT501320 10%
IVC balloon Dilatation Catheter Boston Scientific 3917112041 Mustang
JR4 guiding catheter Cordis Corp 67208200 6F
Lidocaine Quala
Mersilk Ethicon W584 2-0
Metoprolol succinate Wockhardt
Microtome Leica RM2125RT
Mobile C arm fluoroscopy equipment GE Healthcare OEC 9900 Elite
Pacemaker St Jude Medical PM1272 Assurity MRI pacemaker
Pacemaker generator St Jude Medical Merlln model 3330
Pressure-volume catheter CD Leycom CA-71103-PL 7F
Pressure–volume signal processor CD Leycom SIGMA-M
Programmable Stimulator Medtronic Inc 5328
PTCA Dilatation balloon Catheter Boston Scientific H7493919120250 MAVERICK over the wire
Ramipril TEVA
Sheath introducer Cordis Corp 504608X 8F, 9F, 12F
Steroid Versus Arthritis
Temgesic Nindivior buprenorphine
Venous indwelling needle TERUMO SR+OX2225C 22G
Vicryl Ethicon VCP320H 2-0
Xylazine Alfasan International B.V.
Zoletil Virbac New Zealand Limited tiletamine+zolezepam

References

  1. Mozaffarian, D., et al. Heart disease and stroke statistics-2015 update: a report from the American Heart Association. Circulation. 131, e29 (2015).
  2. Hospital Authority. . Hospital Authority Statistical Report 2013. , (2013).
  3. Cung, T. T., et al. Cyclosporine before PCI in Patients with Acute Myocardial Infarction. The New England Journal of Medicine. 373 (11), 1021-1031 (2015).
  4. Liao, S. Y., et al. Proarrhythmic risk of embryonic stem cell-derived cardiomyocyte transplantation in infarcted myocardium. Heart Rhythm. 7, 1852-1859 (2010).
  5. Liao, S. Y., et al. Overexpression of Kir2.1 channel in embryonic stem cell-derived cardiomyocytes attenuates posttransplantation proarrhythmic risk in myocardial infarction. Heart Rhythm. 10, 273-282 (2013).
  6. Liu, Y., et al. Thoracic spinal cord stimulation improves cardiac contractile function and myocardial oxygen consumption in a porcine model of ischemic heart failure. Journal of Cardiovascular Electrophysiology. 23, 534-540 (2012).
  7. Liao, S. Y., et al. Improvement of Myocardial Function Following Catheter-Based Renal Denervation in Heart Failure. JACC: Basic to Translational Science. 2 (3), 270-281 (2017).
  8. Liao, S. Y., et al. Remodelling of cardiac sympathetic re-innervation with thoracic spinal cord stimulation improves left ventricular function in a porcine model of heart failure. Europace. 17 (12), 1875-1883 (2015).
  9. Daehnert, I., Rotzsch, C., Wiener, M., Schneider, P. Rapid right ventricular pacing is an alternative to adenosine in catheter interventional procedures for congenital heart disease. Heart. 90 (9), 1047-1050 (2004).
  10. Hála, P., et al. Tachycardia-Induced Cardiomyopathy as a Chronic Heart Failure Model in Swine. Journal of Visualized Experiments. (132), e57030 (2018).
  11. Santoso, T., et al. Endomyocardial implantation of autologous bone marrow mononuclear cells in advanced ischemic heart failure: a randomized placebo-controlled trial (END-HF). Journal of Cardiovascular Translational Research. 7, 545-552 (2014).
  12. Traverse, J. H., et al. Cardiovascular Cell Therapy Research Network. Effect of intracoronary delivery of autologous bone marrow mononuclear cells 2 to 3 weeks following acute myocardial infarction on left ventricular function: the LateTIME randomized trial. Journal of the American Medical Association. 306, 2110-2119 (2011).
  13. Traverse, J. H., et al. Cardiovascular Cell Therapy Research Network (CCTRN). Effect of the use and timing of bone marrow mononuclear cell delivery on left ventricular function after acute myocardial infarction: the TIME randomized trial. Journal of the American Medical Association. 308, 2380-2389 (2012).
  14. de Jong, R., Houtgraaf, J. H., Samiei, S., Boersma, E., Duckers, H. J. Intracoronary stem cell infusion after myocardial infarction. A meta-analysis and update on clinical trials. Circulation: Cardiovascular Interventions. 7, 156-167 (2014).
  15. Nowbar, A. N., et al. DAMASCENE writing group. Discrepancies in autologous bone marrow stem cell trials and enhancement of ejection fraction (DAMASCENE): weighted regression and meta-analysis. British Medical Journal. 348, g2688 (2014).
  16. Kanelidis, A. J., Premer, C., Lopez, J., Balkan, W., Hare, J. M. Route of Delivery Modulates the Efficacy of Mesenchymal Stem Cell Therapy for Myocardial Infarction: A Meta-Analysis of Preclinical Studies and Clinical Trials. Circulation Research. 120 (7), 1139-1150 (2017).
  17. Hou, D., et al. Radiolabeled cell distribution after intramyocardial, intracoronary, and interstitial retrograde coronary venous delivery: implications for current clinical trials. Circulation. 112 (9 Suppl), I150-I156 (2005).
  18. Hu, X., et al. A Large-Scale Investigation of Hypoxia-Preconditioned Allogeneic Mesenchymal Stem Cells for Myocardial Repair in Nonhuman Primates: Paracrine Activity Without Remuscularization. Circulation Research. 118, 970-983 (2016).
  19. Chong, J. J., et al. Human embryonic-stem-cell-derived cardiomyocytes regenerate non-human primate hearts. Nature. 510, 273-277 (2014).
  20. Martens, A., et al. Substantial early loss of induced pluripotent stem cells following transplantation in myocardial infarction. Artificial Organs. 38, 978-984 (2014).
  21. Shiba, Y., et al. Allogeneic transplantation of iPS cell-derived cardiomyocytes regenerates primate hearts. Nature. 538, 388-391 (2016).
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Cite This Article
Sun, S., Jiang, Y., Zhen, Z., Lai, W., Liao, S., Tse, H. Establishing a Swine Model of Post-myocardial Infarction Heart Failure for Stem Cell Treatment. J. Vis. Exp. (159), e60392, doi:10.3791/60392 (2020).

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