Amputatie voorspellen met behulp van lokale circulerende mononucleaire voorlopercellen bij met Angioplastie behandelde patiënten met kritieke ledemaatischemie
Summary
Amputatie van de onderste ledematen kan zelfs optreden na angioplastiek van geblokkeerde vaten in Critical Limb Ischemia (CLI). Mononucleaire progenitorcellen (MPC’s) weerspiegelen vasculair herstel. Het huidige protocol beschrijft de kwantificering van MPC’s uit de circulatie dicht bij angioplastiek, en de relatie met endotheeldisfunctie en voorspelling van amputatie van de onderste ledematen.
Abstract
Kritieke limbischemie (CLI) vertegenwoordigt een vergevorderd stadium van de perifere arteriële ziekte. Angioplastiek verbetert de bloedtoevoer naar het onderste ledemaat; sommige patiënten gaan echter onomkeerbaar over op amputatie van ledematen. De omvang van vasculaire schade en de mechanismen van vasculaire reparatie zijn factoren die van invloed zijn op de uitkomst van post-angioplastiek. Mononucleaire voorlopercellen (MPC’s) zijn reactief op vasculaire schade en herstel, met het vermogen om vasculaire ziekten te reflecteren. Het huidige protocol beschrijft de kwantificering van MPC’s verkregen uit de bloedcirculatie van het bloedvat in de buurt van de angioplastiekplaats, evenals de relatie met endotheeldisfunctie en het voorspellende vermogen voor amputatie van ledematen in de komende 30 dagen na angioplastiek bij patiënten met CLI.
Introduction
Perifere arteriële ziekte (PAD) wordt gekenmerkt door een chronische en progressieve vasculaire obstructie met beperking van de bloedtoevoer1. Op wereldschaal treft PAD van de onderste ledematen ongeveer 10% van de oudere bevolking, terwijl tot 7% van dergelijke gevallen worden onderworpen aan amputatie van ledematen2,3.
Critical Limb Ischemia (CLI) vertegenwoordigt de ernstigste presentatie van PAD1. Patiënten ervaren meestal pijn in rust, zweren of gangreen toe te schrijven aan verstopte slagaders; terwijl de klinische prognose ongunstig is en wordt gekenmerkt door een risico van 30% op amputatie en mortaliteit van ledematen gedurende 1 jaar3,4,5.
Angioplastiek is een minimaal invasieve endovasculaire procedure die de bloedtoevoer naar het onderste ledemaat kan herstellen bij patiënten met CLI; sommige patiënten zullen echter onvermijdelijk een grote amputatie van de ledematen nodig hebben, zelfs na angioplastiektherapie1,5. Vroege identificatie van ongunstige uitkomsten na angioplastiek is vrij waardevol, vanwege de mogelijkheid van therapiehandhaving.
Traditionele risicofactoren kunnen een beperkt voorspellend vermogen bieden voor grote amputatie van ledematen bij patiënten met CLI die een angioplastiek ondergaan6. Pathofysiologisch georiënteerde biomarkers vertegenwoordigen nieuwe methoden met potentiële klinische toepassingen, die specifiek nuttig kunnen zijn bij ziekten die verband houden met vasculair letsel7. Tegenwoordig is de deelname van cellulaire populaties die endotheelhersteleigenschappen bezitten, op de plaats van de atherosclerotische plaque, steeds meer erkend8,9.
Mononucleaire voorlopercellen (MPC’s) zijn afgeleid van het beenmerg en eigen structurele en functionele kenmerken van stamcellen met vasculaire regeneratieve vermogens. Vanwege het vermogen van MPC om zich te verspreiden, te migreren en vasculaire therapietrouw te vertonen; deze cellen zijn goede kandidaten geworden om endotheelherstel te reflecteren als reactie op ischemie10,11,12. Bovendien heeft de voortdurende belangstelling voor mechanismen die ten grondslag liggen aan vasculair letsel het onderzoeken van de prognostische rol van lokale optredende biomarkers gemotiveerd, aangezien zij worden beschouwd als een weerspiegeling van vasculaire schade en herstel7,13,14.
Het doel van deze studie is om te beschrijven hoe de hoeveelheid MPC’s kan worden bepaald die dicht bij de vasculaire obstructie circuleren bij patiënten met CLI die een angioplastiek ondergaan; en hoe de relatie tussen MPC’s te evalueren met indicatoren van endotheliale disfunctie en amputatie van ledematen.
In vergelijking met de prognose op basis van comorbiditeiten en intrinsieke vasculaire kenmerken, toont de hoeveelheid lokale MPC’s specifiek vermogen om klinische resultaten te voorspellen met betrekking tot endotheeldisfunctie en amputatie van ledematen. Consequent hebben sommige studies de prognostische rol van vergelijkbare biomarkers beschreven tijdens de evaluatie van patiënten met PAD15,16.
Op basis van eerdere resultaten7kan de hier beschreven methode nuttig zijn voor een vroege identificatie van de populatie met een risico op ongunstige vasculaire uitkomsten in verschillende klinische omgevingen, zoals onderste ledematen en coronaire ischemie, beroerte, vasculitis, veneuze trombose en anderen met vasculair letsel en herstel.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bloedafname op de precieze plaats van het vasculaire blok kan technische problemen vertonen; daarom hebben we bloedafname uitgevoerd in de nabijheid van vasculair blok. Evenzo lijkt de hoeveelheid MPC’s dicht bij de vasculaire plaque zeer dynamisch te zijn en kan variaties ontstaan voor en na angioplastiek. Volgens onze observaties wordt aanbevolen om baseline- en 30min-post-angioplastieveranderingen in het aantal MPC’s te evalueren, omdat ze verschillende patofysiologische processen kunnen weerspiegelen die optreden bij…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
De auteurs danken de steun van Institutioneel Programma E015 voor het project ID 356.2015.
Materials
| BSA | Roche | 10735086001 | Bovine Serum Albumin (BSA) as a buffering agent, stabilizer, standard and for blending. |
| Calibration Beads | Miltenyi Biotec / MACS | #130-093-607 | MACQuant calibration beads are supplied in aqueous solution containing 0.05% sodium azide. 3.5 ml for up to 100 tests |
| CD133/1 (AC133)-PE | Milteny Biotec / MACS | #130-080-801 | Antibody conjugated to R-Phycoerythrin in PBS/EDTA buffer |
| CD184 (CXCR4)-PE-VIO770 | Miltenyi Biotec / MACS | #130-103-798 | Monoclonal, Isotype recombinant human IgG1, conjugated |
| CD309 (VEGFR-2/KDR)-APC | Miltenyi Biotec / MACS | #130-093-601 | Antibody conjugated to R-Phycoerythrin in PBS/EDTA buffer |
| CD34-FITC | Miltenyi Biotec / MACS | #130-081-001 | The monoclonal antibody clone AC136 detecs a class III epitope of the CD34 |
| CD45- VioBlue | Miltenyi Biotec / MACS | #130-092-880 | Monoclonal CD45 Antibody, human conjugated |
| Conical Tubes | Thermo SCIENTIFIC | #339651 | 15ml conical centrifuge tubes |
| Cytometry Tubes | FALCON Corning Brand | #352052 | 5 mL Polystyrene Round-Bottom Tube. 12×75 style. Sterile. |
| EDTA | BIO-RAD | #161-0729 | Heavy metals, (as Pb) <10ppm, Fe<0.01%, As<1ppm, Insolubles<0.005% |
| Improved Neubauer | Without brand | Without catalog number | Hemocytometer for cell counting. (range 0.1000mm, 0.0025mm2) |
| K2 EDTA Blood Collection Tubes | BD Vacutainer | #367863 | Lilac plastic vacutainer tube (K2E) 10.8mg, 6 mL. |
| Lymphoprep | Stemcell Technologies | 01-63-12-002-A | Sterile and checked on the presence of endotoxins. Density: 1.077±0.001g/mL |
| Paraformaldehyde | SIGMA-ALDRICH | #SZBF0920V | Fixation of biological samples, (powder, 95%) |
| Pipette Transfer 1,3mL | CRM Globe | PF1016, PF1015 | The transfer pipette is a tool that facilitates liquid transfer with greater accuracy. |
| Test Tubes | KIMBLE CHASE | 45060 13100 | Heat-resistant test tubes. SIZE/CAP 13 x 100 mm |
References
- Serrano-Hernando, F. J., Martín-Conejero, A. Peripheral artery disease: Pathophysiology, diagnosis and treatment. Revista Española de Cardiología. 60 (9), 969-982 (2007).
- Agarwal, S., et al. Burden of re-admissions among patients with critical limb ischemia. Journal of the American College of Cardiology. 69 (15), 1897-1908 (2017).
- Kolte, D., et al. Thirty-day re-admissions after endovascular or surgical therapy for critical limb ischemia: Analysis of the 2013 to 2014 nationwide re-admissions databases. Circulation. 136 (2), 167-176 (2017).
- Rowlands, T. E., Donnelly, R. Medical therapy for intermittent claudication. European Journal of Vascular and Endovascular Surgery. 34, 314-321 (2007).
- Cronewett, J. L. . Acute limb ischemia and lower extremity chronic arterial disease: Rutherford’s vascular surgery (8th ed.). , (2014).
- Dick, F., et al. Surgical or endovascular revascularization in patients with critical limb ischemia: influence of diabetes mellitus on clinical outcome. Journal of Vascular Surgery. 45 (4), 751-761 (2007).
- Suárez-Cuenca, J. A., et al. Coronary circulating mononuclear progenitor cells and soluble biomarkers in the cardiovascular prognosis after coronary angioplasty. Journal of Cellular and Molecular Medicine. 23 (7), 4844-4849 (2019).
- Franz, R., et al. Use of autologous bone marrow mononuclear cell implantation therapy as a limb salvage procedure in patients with severe peripheral arterial disease. Journal of Vascular Surgery. 50 (6), 1378-1390 (2009).
- Benoit, E., O’Donnell, T. F., Patel, A. N. Safety and efficacy of autologous cell therapy in critical limb ischemia: A systematic review. Cellular Transplantation. 22 (3), 545-562 (2013).
- Hill, J. M., et al. Circulating endothelial progenitor cells, vascular function, and cardiovascular risk. New England Journal of Medicine. 348 (7), 593-600 (2003).
- Schmidt-Lucke, C., et al. Reduced number of circulating endothelial progenitor cells predicts future cardiovascular events: proof of concept for the clinical importance of endogenous vascular repair. Circulation. 111 (22), 2981-2987 (2005).
- Smadja, D. M. Early endothelial progenitor cells in bone marrow are a biomarker of cell therapy success in patients with critical limb ischemia. Cytotherapy. 14 (2), 232-239 (2012).
- Kremastinos, D. T., et al. Intracoronary cyclic-GMP and cyclic-AMP during percutaneous transluminal coronary angioplasty. International Journal of Cardiology. 53 (3), 227-232 (1996).
- Truong, Q. A., Januzzi, J. L., Szymonifka, J., Thai, W. E., Wai, B., Lavender, Z. Coronary sinus biomarker sampling compared to peripheral venous blood for predicting outcomes in patients with severe heart failure undergoing cardiac resynchronization therapy: the BIOCRT study. Heart Rhythm. 11 (12), 2167-2175 (2014).
- Ding, N., et al. Fibrosis and inflammatory markers and long-term risk of peripheral artery disease: The ARIC study. Arteriosclerosis, Thrombosis and Vascular Biology. 40 (9), 2322-2331 (2020).
- Potier, L., et al. Plasma copeptin and risk of lower-extremity amputation in Type 1 and Type 2 diabetes. Diabetes Care. 40 (12), 2290-2297 (2019).
- Schmidt-Lucke, C., et al. Quantification of circulating endothelial progenitor cells using the modified ISHAGE protocol. PLoS One. 5 (1), 13790 (2010).
- Marboeuf, P., et al. Inflammation triggers colony forming endothelial cell mobilization after angioplasty in chronic lower limb ischemia. Journal of Thrombosis and Haemostasis. 6 (1), 195-197 (2008).
- Regueiro, A., et al. Mobilization of endothelial progenitor cells in acute cardiovascular events in the PROCELL study: Time-course after acute myocardial infarction and stroke. Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 80, 146-155 (2015).
