Vorhersage der Amputation mit lokal zirkulierenden mononukleären Progenitorzellen bei angioplasty-behandelten Patienten mit kritischer LimbIschemia
Summary
Eine Amputation der unteren Gliedmaßen kann auch nach angioplastischer verstopfter Gefäße in Critical Limb Ischemia (CLI) auftreten. Mononukleare Progenitorzellen (MPCs) reflektieren die Gefäßreparatur. Das vorliegende Protokoll beschreibt die Quantifizierung von MFC aus der Zirkulation in der Nähe der Angioplastie und ihre Beziehung zur endotheliaalen Dysfunktion und Vorhersage der Amputation der unteren Gliedmaßen.
Abstract
Kritische Gliedmaßenischämie (CLI) stellt ein fortgeschrittenes Stadium der peripheren arteriellen Erkrankung dar. Angioplastie verbessert den Blutfluss in die untere Extremität; einige Patienten kommen jedoch unwiderruflich zur Gliedmaßenamputation über. Das Ausmaß der Gefäßschäden und die Mechanismen der Gefäßreparatur sind Faktoren, die das Ergebnis der Postangioplastie beeinflussen. Mononukleare Progenitorzellen (MPCs) sind reaktiv auf Gefäßschäden und -reparaturen, mit der Fähigkeit, Gefäßerkrankungen zu reflektieren. Das vorliegende Protokoll beschreibt die Quantifizierung von MPCs, die aus der Blutzirkulation aus dem Gefäß in der Nähe der Angioplastie-Stelle gewonnen werden, sowie seine Beziehung zur endotheliale Dysfunktion und seine prädiktive Fähigkeit zur Gliedmaßenamputation in den nächsten 30 Tagen nach der Angioplastie bei Patienten mit CLI.
Introduction
Periphere arterielle Erkrankung (PAD) ist durch eine chronische und progressive gefäßverstopfung mit Einschränkung der Blutversorgunggekennzeichnet 1. Auf globaler Ebene betrifft PAD der unteren Gliedmaßen etwa 10% der älteren Bevölkerung, während bis zu 7% solcher Fälle der Gliedmaßenamputation unterzogen werden2,3.
Critical Limb Ischemia (CLI) stellt die seriöseste Präsentation von PAD1dar. Patienten erleben in der Regel Schmerzen in Ruhe, Geschwüre, oder Gangrän, die auf verstopfte Arterien zurückzuführen sind; während die klinische Prognose ungünstig ist und durch ein Risiko von 30% für Gliedmaßenamputation und Mortalität während 1 Jahr3,4,5gekennzeichnet ist.
Angioplastie ist ein minimalinvasives endovaskuläres Verfahren, das den Blutfluss in die untere Extremität bei Patienten mit CLI wiederherstellen kann; jedoch benötigen einige Patienten unweigerlich eine größere Gliedmaßenamputation, auch nach der Angioplastietherapie1,5. Die frühzeitige Identifizierung ungünstiger Ergebnisse nach der Angioplastie ist aufgrund der Möglichkeit der Therapiedurchsetzung sehr wertvoll.
Herkömmliche Risikofaktoren können eine begrenzte Vorhersagefähigkeit für eine größere Gliedmaßenamputation beiPatienten mit CLI, die angioplasty unterzogen 6 . Pathophysiologie-orientierte Biomarker stellen neuartige Methoden mit potenziellen klinischen Anwendungen dar, die bei Erkrankungen im Zusammenhang mit Gefäßverletzungen besonders nützlich sein können7. Heutzutage ist die Beteiligung von Zellpopulationen, die endotheliale Reparatureigenschaften besitzen, an der Stelle der atherosklerotischen Plaque, zunehmendanerkannt8,9.
Mononukleare Progenitorzellen (MPCs) werden aus dem Knochenmark abgeleitet und eigene strukturelle und funktionelle Eigenschaften von Stammzellen mit vaskulären regenerativen Fähigkeiten. Aufgrund der Fähigkeit von MPC, sich zu vermehren, zu migrieren und Gefäßhaftung zu zeigen; Diese Zellen sind gute Kandidaten geworden, um endotheliale Reparatur als Reaktion auf Ischämie10,11,12zu reflektieren. Darüber hinaus hat das kontinuierliche Interesse an Mechanismen, die einer Gefäßverletzung zugrunde liegen, die Erforschung der prognostischen Rolle lokal auftretender Biomarker motiviert, da sie als Rewiderspiegelung von Gefäßschäden undReparatur7,13,14angesehen werden.
Der Zweck dieser Studie ist es, zu beschreiben, wie die Menge der MPCs zu bestimmen, die in der Nähe der vaskulären Obstruktion bei Patienten mit CLI unter einer Angioplastie zirkulieren; und wie die Beziehung zwischen MPCs mit Indikatoren für endotheliale Dysfunktion und Gliedmaßenamputation zu bewerten.
Im Vergleich zur Prognose, die auf Komorbiditäten und intrinsischen Gefäßmerkmalen basiert, zeigt die Menge der lokalen MPCs spezifische Fähigkeit, klinische Ergebnisse in Bezug auf endotheliale Dysfunktion und Gliedmaßenamputation vorherzusagen. Konsequenterweise haben einige Studien die prognostische Rolle ähnlicher Biomarker bei der Bewertung von Patienten mit PAD15,16beschrieben.
Basierend auf früheren Ergebnissen7kann die hier beschriebene Methode für eine frühzeitige Identifizierung der Population mit einem Risiko für unerwünschte vaskuläre Ergebnisse in mehreren klinischen Umgebungen nützlich sein, wie z. B. untere Gliedmaßen und koronare Ischämie, Schlaganfall, Vaskulitis, Venenthrombose und andere mit Gefäßverletzungen und Reparaturen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Die Blutentnahme an der genauen Stelle des Gefäßblocks kann technische Schwierigkeiten aufzeigen; Daher führten wir die Blutentnahme in der Nähe des Gefäßblocks durch. Ebenso scheint die Menge der MPCs in der Nähe der Gefäßplaque hochdynamisch zu sein und kann Variationen vor und nach der Angioplastie hervorlassen. Nach unseren Beobachtungen wird empfohlen, grundlegende und 30min-post-angioplastische Veränderungen in der Anzahl der MPCs zu bewerten, da sie mehrere pathophysiologische Prozesse widerspiegeln kön…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Die Autoren danken der Unterstützung des Institutional Program E015 für das Projekt 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).
