حقن إينتراميوكارديال توجيه ضربات القلب التباين عن طريق الجلد وتسليم خلية في نموذج الإكلينيكية كبير
Summary
رواية الاستراتيجيات العلاجية في الطب التجديدي القلب تتطلب دراسات شاملة ومفصلة في نماذج حيوانية السريرية كبيرة قبل أن يمكن النظر لاستخدامها في البشر. هنا، نبدي تقنية حقن إينتراميوكارديال توجيه ضربات القلب تباين عن طريق الجلد في الأرانب، الذي قيمة بالنسبة لفرضية اختبار فعالية هذه العلاجات الجديدة.
Abstract
الخلية والعلاج الجيني مثيرة والاستراتيجيات الواعدة غرض التجديد القلب في الإعداد لفشل القلب مع انخفاض كسر قذفي (هفريف). قبل أن يمكن النظر في استخدام، ونفذت في البشر، مطلوبة في نماذج حيوانية كبيرة الدراسات السريرية واسعة النطاق لتقييم سلامة وفعالية، ومصير إينجيكتاتي (مثلاً، الخلايا الجذعية) مرة واحدة سلمت في عضلة القلب. نماذج القوارض الصغيرة توفر مزايا (مثلاً، الفعالية، الانقياد للتحوير الوراثي من حيث التكلفة)؛ ومع ذلك، نظراً للقيود الملازمة لهذه النماذج، ترجمة النتائج التي توصلت إليها في هذه نادراً ما إلى العيادة. على العكس من ذلك، نماذج حيوانية كبيرة مثل الأرانب، بمزايا (مثلاً، الكهربية القلبية مماثلة بالمقارنة مع البشر والحيوانات الكبيرة الأخرى)، مع الاحتفاظ بتوازن جيد فعالة من حيث التكلفة. وهنا، نحن توضح كيفية تنفيذ تقنية حقن (IMI) توجيه ضربات القلب إينتراميوكارديال تباين عن طريق الجلد، التي يتم كسبها، وجيد التحمل وآمنة وفعالة جداً في التنفيذ الهادف إينجيكتاتيس، بما في ذلك الخلايا، في مواقع عدة داخل عضلة القلب نموذج أرنب. لتنفيذ هذه التقنية، ونحن أيضا استفادت من نظام تخطيط صدى القلب السريرية متاحة على نطاق واسع. بعد وضع في الممارسة البروتوكول الموصوفة هنا، سوف تصبح باحث بالمعرفة الأساسية بالموجات فوق الصوتية المختصة في أداء هذا الأسلوب تنوعاً وكسبها للاستخدام الروتيني في التجارب، وتهدف إلى اختبار الفرضية قدرات للمداواة التجدد القلب في نموذج أرنب. متى تحقق الكفاءة، يمكن تنفيذ الإجراء بأكمله خلال 25 دقيقة بعد أنايسثيتيزينج الأرنب.
Introduction
العلاجات الخلية والجينات هي مثيرة ووضع استراتيجيات لتجديد/إصلاح عضلة القلب المصابين في هفريف من أي وقت مضى. وقد عدد قليل من الدراسات مقارنة الفعالية (مثلاً، معدل احتفاظ الخلية) طرق مختلفة لإيصال الخلية، التي أظهرت استمرار تفوق IMI عبر طرق إينتراكوروناري أو عن طريق الحقن الوريدي1،2 , 3 , 4 , 5-وهكذا، ليس من المستغرب أن نسبة كبيرة من الدراسات على نماذج متعدية للعلاج بالخلايا الجذعية لعضلة القلب المتضررة، تسليم إينجيكتاتي عبر IMI المضطلع بها في إطار العرض مباشرة في صدر فتح إجراء6،7 . بيد أن هذا النهج قد العديد من القيود، بما في ذلك طبيعة الغازية من الإجراء، الذي ينطوي على خطر وفيات الإجرائية المحيطة (غالباً ما يبلغ)8. وبالإضافة إلى ذلك، IMI ضمن طريقة العرض المباشر لا يلغي إمكانية حقن غير مقصود في تجويف البطين. في الممارسة السريرية IMI أثناء جراحة الصدر المفتوحة يمكن أن يكون وسيلة مناسبة لإيصال خلية العلاجية، مثلاً، خلال الشريان التاجي الالتفافية جراحة الاختلاس (تحويل)؛ ومع ذلك، هذا النهج قد لا يكون المناسبة لإيصال خلية في اعتلال عضلة القلب العالمية غير الدماغية المنشأ (مثلاً، هفريف الثانوي لاعتلال عضلة القلب الناجم عن انثراسيكلين (أيكم)).
شك في أن مرض القلب الاقفاري (IHD) هو السبب الأكثر شيوعاً هفريف (~ 66%)10من9،؛ ومع ذلك، غير الدماغية اعتلال عضلة القلب، بما في ذلك أيكم، ما زال يؤثر على نسبة كبيرة من المرضى الذين يعانون من هفريف (33%)9 . والواقع أن التقدم الذي أحرز مؤخرا في علم الأورام السريري أسفرت عن أكثر من 10 مليون من الناجين من السرطان في الولايات المتحدة الأمريكية وحدها11، مع تقديرات لعدد مماثل في أوروبا، وتمشيا مع اتجاه العام نحو تحسين البقاء على قيد الحياة لمرضى السرطان12 ،13. وهكذا، استكشاف فوائد العلاجات رواية مثل زرع الخلايا الجذعية لغير الدماغية اعتلال عضلة القلب، فضلا عن تجريب طريق فعالة وكسبها من الخلايا الجذعية التسليم بأهمية قصوى، نظراً للعدد المتزايد من المرضى تتأثر كارديوتوكسيسيتي الثانوي على أدوية السرطان.
من المذكرة، فرضية اختبار دراسات استخدام الخلايا الجذعية العلاج تهدف إلى إصلاح/تجديد عضلة القلب المتضررة كثيرا ما تنطوي على استخدام القوارض الصغيرة (مثلالفئران والجرذان). غالباً ما تتطلب هذه النماذج تكلفة عالية التردد نظم الموجات فوق الصوتية لتقييم وظيفة عضلة القلب، وعادة ما تكون مجهزة بمحولات المصفوفة الخطية التي لديها بعض القيود المتأصلة المرتبطة بها (مثلاً، صدى)14. ومع ذلك، قد نماذج أخرى مثل الأرانب، تمثل نموذجا الإكلينيكية كبيرة، بعض المزايا لاختبار الفرضية لعلاجات الخلايا الجذعية في هفريف. وهكذا، خلافا للفئران والجرذان، الأرانب الحفاظ على نظام النقل+ 2 Ca والكهربية الخلوية التي يشبه البشر وسائر الحيوانات الكبيرة (مثلالكلاب والخنازير)15،16،17 ،،من1819. وهناك ميزة أخرى، هي على الانقياد للقلب بالموجات فوق الصوتية التصوير باستخدام غير مكلفة نسبيا ونظم ضربات القلب السريرية متاحة على نطاق واسع مجهزة بمحولات الصفيف المرحلة ذات تردد عال نسبيا، مثلاً، 12 ميجاهرتز، مثل تلك التي كثيرا ما تستخدم في أمراض القلب في الأطفال حديثي الولادة وطب الأطفال. تسمح هذه النظم التصوير مشخصين ممتازة مع أحدث التكنولوجيا، وأنها تستفيد من تفوق التوافقي التصوير20. وعلاوة على ذلك، اختبار الفرضيات واسعة إمكانات العلاج التجديدي القلب (مثل، العلاج بالخلايا الجذعية)، السلامة، كفاءة، إمكانات كارديوميوجينيك، كذلك تقييم مصير إينجيكتاتي مرة واحدة سلمت إلى عضلة القلب، إلزامية قبل أن يمكن اعتبار للاستخدام البشري، وأنها تتطلب استخدام نماذج حيوانية الإكلينيكية الكبيرة، مثل،من17أرنب19. هنا، يمكننا وصف أسلوب كسبها لإيصال خلية عن طريق IMI التباين عن طريق الجلد-ضربات القلب تسترشد باستخدام نظام تخطيط صدى القلب سريرية، التي تهدف إلى العلاج القائم على زرع الخلايا الجذعية لاعتلال عضلة القلب غير الدماغية20 . كما يصف لنا فوائد الحبر الهند (InI، تعرف أيضا باسم الصين الحبر) كالموجات فوق الصوتية على النقيض عامل و في الموقع الراسم من إينجيكتاتي في قلب الأرنب.
Protocol
Representative Results
Discussion
وكان الهدف الأساسي لتطوير تقنية مينيملي التي يمكن استخدامها لإيصال الخلايا الجذعية في عضلة القلب من الأرانب (كبيرة حجم الإكلينيكية حيوان نموذجا)17،18، بينما الاستفادة من الاستخدام نظام متاحة بسهولة في كثير من السريرية التصوير غير مكلفة نسبيا ومراكز البحوث….
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
يشكر المؤلفون مونفورت شيلا، بريندا مارتينيز، كارلوس Micó، ألبرتو مونيوز، ومانويل مولينا للدعم الممتاز أثناء جمع البيانات، و “كارلوس بوينو” لتزويد الخلايا EGFP(+) HEK-293. وأيد هذا العمل جزئيا: مؤسسة Séneca، ص دي وكالة العلوم التكنولوجيا، المنطقة دي مورسيا، إسبانيا (ج ت) (منح عدد: 11935/PI/09)؛ العلاج دي الأحمر Celular، إيسسيي الفرعية. جرال. Redes، دي PN السادس أنا + د + أنا 2008-2011 (لا منحة. RD12/0019/0001) (جم)، تشترك في تمويله التمويل الهيكلي من “الاتحاد الأوروبي” (FEDER) (جم)؛ وجامعة ريدينغ، المملكة (AG، غيغابايت) المتحدة (التمويل المركزي). وكان الممولين أي دور في تصميم الدراسة أو جمع البيانات والتحليل، وقرار نشر أو إعداد المخطوطة.
Materials
| HD11 XE Ultrasound System | Philips | 10670267 | Echocardiography system. |
| S12-4 | Philips | B01YgG | 4-12 MHz phase array transducer |
| Ultrasound Transmision Gel (Aquasone) | Parket laboratories Inc | N 01-08 | |
| Vasovet 24G | Braun | REF 381212 | over-the-needle catheter |
| Omnifix-F 1 ml syringe | Braun | 9161406V | |
| Imalgene (Ketamine) | Merial | RN 9767 | Veterinary prescription is necessary |
| Domtor (Medetomidine) | Esteve | CN 570686.3 | Veterinary prescription is necessary |
| Heating Pad | |||
| Faber-Castel TG1 | Faber-Castel | 16 33 99 | India (China) Ink |
| Holter Syneflash | Ela medical | SF0003044S | 24 h Holter ECG system. |
| Electrodes Blue Sensor® | Ambu (NUMED) | VLC-00-S | Holter ECG electrodes. |
| Microtome | Leica Biosystems | RM2155 | |
| Microscope | Olimpus | CO11 | |
| ABC Vector Elite | Vector Laboratories | PK-6200 | Avidin Biotin Complex Kit. |
| Chicken anti-GFP antibody | Invitrogen | A10262 | Primary antibody. |
| Biotinylated goat-anti-chicken IgG Antibody | Vector Laboratories | BA-9010 | Secondary Antibody. |
| 3,30-diaminobenzidine tetrahydrochloride (DAB) | DAKO (Agilent) | S3000 | |
| Fluorescence Microscope | Carl Zeiss MicroImaging |
Zeiss AX10 Axioskop | |
| Holter ECG | Elamedical | Syneflash SF0003044S | |
| Dulbecco’s modified Eagle medium (DMEM) | Fisher Scientific | 11965084 | |
| 10% fetal calf serum (FCS) | Fisher Scientific | 11573397 | |
| 0.05% Trypsin-Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) | Fisher Scientific | 25300054 | |
| Lipofectamine 2000 (Lipid transfection reagent) | Fisher Scientific | 11668019 | |
| Reduced serum medium (Opti-MEM) | Fisher Scientific | 31985070 | |
| Hygromycin B | Calbiochem (MERCK) | 400051 | |
| Xylene (histological) | Fisher Scientific | X3S-4 | |
| Hydrogen Peroxide Solution (H2O2) | Sigma | H1009 | |
| Pronase | Fisher Scientific | 53-702-250KU |
Referências
- Hou, D., et al. Radiolabeled cell distribution after intramyocardial, intracoronary, and interstitial retrograde coronary venous delivery: implications for current clinical trials. Circulation. 112, I150-I156 (2005).
- Freyman, T., et al. A quantitative, randomized study evaluating three methods of mesenchymal stem cell delivery following myocardial infarction. Eur Heart J. 27, 1114-1122 (2006).
- Perin, E. C., et al. Comparison of intracoronary and transendocardial delivery of allogeneic mesenchymal cells in a canine model of acute myocardial infarction. J Mol Cell Cardiol. 44, 486-495 (2008).
- Dib, N., Khawaja, H., Varner, S., McCarthy, M., Campbell, A. Cell therapy for cardiovascular disease: a comparison of methods of delivery. J Cardiovasc Transl Res. 4, 177-181 (2011).
- Li, S. H., et al. Tracking cardiac engraftment and distribution of implanted bone marrow cells: Comparing intra-aortic, intravenous, and intramyocardial delivery. J Thorac Cardiovasc Surg. 137, 1225-1233 (2009).
- Shiba, Y., et al. Human ES-cell-derived cardiomyocytes electrically couple and suppress arrhythmias in injured hearts. Nature. 489, 322-325 (2012).
- Chong, J. J., et al. Human embryonic-stem-cell-derived cardiomyocytes regenerate non-human primate hearts. Nature. 510, 273-277 (2014).
- Lu, C., et al. Autologous bone marrow cell transplantation improves left ventricular function in rabbit hearts with cardiomyopathy via myocardial regeneration-unrelated mechanisms. Heart vessels. 21, 180-187 (2006).
- McMurray, J. J., et al. ESC guidelines for the diagnosis and treatment of acute and chronic heart failure 2012: The Task Force for the Diagnosis and Treatment of Acute and Chronic Heart Failure 2012 of the European Society of Cardiology. Developed in collaboration with the Heart Failure Association (HFA) of the ESC . Eur J Heart Fail. 14, 803-869 (2012).
- Sueta, C. A. The life cycle of the heart failure patient. Curr Cardiol Rev. 11, 2-3 (2015).
- Carver, J. R., et al. American Society of Clinical Oncology clinical evidence review on the ongoing care of adult cancer survivors: cardiac and pulmonary late effects. J Clin Oncol. 25, 3991-4008 (2007).
- Verdecchia, A., et al. Recent cancer survival in Europe: a 2000-02 period analysis of EUROCARE-4 data. Lancet Oncol. 8, 784-796 (2007).
- De Angelis, R., et al. Cancer survival in Europe 1999-2007 by country and age: results of EUROCARE–5-a population-based study. Lancet Oncol. 15, 23-34 (2014).
- Abu-Zidan, F. M., Hefny, A. F., Corr, P. Clinical ultrasound physics. J Emerg Trauma Shock. 4, 501-503 (2011).
- Del, M. F., Mynett, J. R., Sugden, P. H., Poole-Wilson, P. A., Harding, S. E. Subcellular mechanism of the species difference in the contractile response of ventricular myocytes to endothelin-1. Cardioscience. 4, 185-191 (1993).
- Pogwizd, S. M., Bers, D. M. Rabbit models of heart disease. Drug Discov Today Dis Mod. 5, 185-193 (2008).
- Gandolfi, F., et al. Large animal models for cardiac stem cell therapies. Theriogenology. 75, 1416-1425 (2011).
- Harding, J., Roberts, R. M., Mirochnitchenko, O. Large animal models for stem cell therapy. Stem Cell Res Ther. 4, 23 (2013).
- Chong, J. J., Murry, C. E. Cardiac regeneration using pluripotent stem cells–progression to large animal models. Stem Cell Res. 13, 654-665 (2014).
- Talavera, J., et al. An Upgrade on the Rabbit Model of Anthracycline-Induced Cardiomyopathy: Shorter Protocol, Reduced Mortality, and Higher Incidence of Overt Dilated Cardiomyopathy. BioMed Res Int. 2015, 465342 (2015).
- Bueno, C., et al. Human adult periodontal ligament-derived cells integrate and differentiate after implantation into the adult mammalian brain. Cell Transplant. 22, 2017-2028 (2013).
- Sahn, D. J., DeMaria, A., Kisslo, J., Weyman, A. Recommendations regarding quantitation in M-mode echocardiography: results of a survey of echocardiographic measurements. Circulation. 58, 1072-1083 (1978).
- Thomas, W. P., et al. Recommendations for standards in transthoracic two-dimensional echocardiography in the dog and cat. Echocardiography Committee of the Specialty of Cardiology, American College of Veterinary Internal Medicine. J Vet Intern Med. 7, 247-252 (1993).
- Lang, R. M., et al. Recommendations for cardiac chamber quantification by echocardiography in adults: an update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging. Eur Heart J Cardiovasc Imaging. 16, 233-270 (2015).
- Feldman, A. T., Wolfe, D. Tissue processing and hematoxylin and eosin staining. Methods Mol Biol. 1180, 31-43 (2014).
- Howat, W. J., Wilson, B. A. Tissue fixation and the effect of molecular fixatives on downstream staining procedures. Methods. 70, 12-19 (2014).
- Cohen, A. H. Masson’s trichrome stain in the evaluation of renal biopsies. An appraisal. Am J Clin Pathol. 65, 631-643 (1976).
- Corti, R., et al. Real time magnetic resonance guided endomyocardial local delivery. Heart. 91, 348-353 (2005).
- Springer, M. L., et al. Closed-chest cell injections into mouse myocardium guided by high-resolution echocardiography. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 289, H1307-H1314 (2005).
- Aoki, M., et al. Efficient in vivo gene transfer into the heart in the rat myocardial infarction model using the HVJ (Hemagglutinating Virus of Japan)–liposome method. J Mol Cell Cardiol. 29, 949-959 (1997).
- Guzman, R. J., Lemarchand, P., Crystal, R. G., Epstein, S. E., Finkel, T. Efficient gene transfer into myocardium by direct injection of adenovirus vectors. Circ Res. 73, 1202-1207 (1993).
- Magovern, C. J., et al. Direct in vivo gene transfer to canine myocardium using a replication-deficient adenovirus vector. Ann Thorac Surg. 62, 425-433 (1996).
- Suzuki, K., et al. Role of interleukin-1beta in acute inflammation and graft death after cell transplantation to the heart. Circulation. 110, II219-II224 (2004).
- Fukushima, S., et al. Direct intramyocardial but not intracoronary injection of bone marrow cells induces ventricular arrhythmias in a rat chronic ischemic heart failure model. Circulation. 115, 2254-2261 (2007).
- Vela, D., Maximilian Buja, L., Miller, L. W., Taylor, D. A., Willerson, J. T. . Stem Cell and Gene Therapy for Cardiovascular Disease. , 13-23 (2016).
- Fargas, A., Roma, J., Gratacos, M., Roig, M. Distribution and effects of a single intramuscular injection of India ink in mice. Ann Anat. 185, 183-187 (2003).
- Dib, N., et al. Recommendations for successful training on methods of delivery of biologics for cardiac regeneration: a report of the International Society for Cardiovascular Translational Research. JACC Cardiovasc Interv. 3, 265-275 (2010).
- Mu, Y., Cao, G., Zeng, Q., Li, Y. Transplantation of induced bone marrow mesenchymal stem cells improves the cardiac function of rabbits with dilated cardiomyopathy via upregulation of vascular endothelial growth factor and its receptors. Exp Biol Med (Maywood). 236, 1100-1107 (2011).
- Giraldo, A., et al. Percutaneous intramyocardial injection of amniotic membrane-derived mesenchymal stem cells improves ventricular function and survival in non-ischaemic cardiomyopathy in rabbits. Eur Heart J. 36, 149 (2015).
- Giraldo, A., et al. Allogeneic amniotic membrane-derived mesenchymal stem cell therapy is cardioprotective, restores myocardial function, and improves survival in a model of anthracycline-induced cardiomyopathy. Eur J Heart Fail. 19, 594 (2017).
- Prendiville, T. W., et al. Ultrasound-guided transthoracic intramyocardial injection in mice. J Vis Exp. , e51566 (2014).
- Laakmann, S., et al. Minimally invasive closed-chest ultrasound-guided substance delivery into the pericardial space in mice. Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol. 386, 227-238 (2013).
- Hasenfuss, G. Animal models of human cardiovascular disease, heart failure and hypertrophy. Cardiovasc Res. 39, 60-76 (1998).
- Ponikowski, P., et al. Depressed heart rate variability as an independent predictor of death in chronic congestive heart failure secondary to ischemic or idiopathic dilated cardiomyopathy. Am J Cardiol. 79, 1645-1650 (1997).
- Nolan, J., et al. Prospective study of heart rate variability and mortality in chronic heart failure: results of the United Kingdom heart failure evaluation and assessment of risk trial (UK-heart). Circulation. 98, 1510-1516 (1998).
- Galinier, M., et al. Depressed low frequency power of heart rate variability as an independent predictor of sudden death in chronic heart failure. Eur Heart J. 21, 475-482 (2000).
- Sheng, C. C., Zhou, L., Hao, J. Current stem cell delivery methods for myocardial repair. BioMed Res Int. 2013, 547902 (2013).
- Kim, R. J., et al. The use of contrast-enhanced magnetic resonance imaging to identify reversible myocardial dysfunction. N Engl J Med. 343, 1445-1453 (2000).
- Perin, E. C., et al. Transendocardial, autologous bone marrow cell transplantation for severe, chronic ischemic heart failure. Circulation. 107, 2294-2302 (2003).
