Estabelecendo um modelo suíno de insuficiência cardíaca pós-miocárdio para tratamento de células-tronco

Summary

Buscamos estabelecer um modelo suíno de insuficiência cardíaca induzido pelo bloqueio da artéria circunflexo esquerda e ritmo rápido para testar o efeito e a segurança da administração intramiocárdia de células-tronco para terapias baseadas em células.

Abstract

Embora tenham sido alcançados avanços no tratamento da insuficiência cardíaca (HF) após o infarto do miocárdio (MI), o HF após o MI continua sendo uma das principais causas de mortalidade e morbidade em todo o mundo. As terapias baseadas em células para reparação cardíaca e melhoria da função ventricular esquerda após o MI têm atraído considerável atenção. Assim, a segurança e a eficácia desses transplantes celulares devem ser testadas em um modelo animal de grande porte pré-clínico de HF antes do uso clínico. Os suínos são amplamente utilizados para pesquisas de doenças cardiovasculares devido à sua semelhança com os humanos em termos de tamanho cardíaco e anatomia coronária. Por isso, buscamos apresentar um protocolo eficaz para o estabelecimento de um modelo de HF crônico porcino utilizando oclusão de balão coronário de peito fechado da artéria circunflexo esquerda (LCX), seguido de ritmo ventricular rápido induzido à implantação do marca-passo. Oito semanas depois, as células-tronco foram administradas por injeção intramocárida na área peri-infarto. Em seguida, foram avaliados o tamanho do infarto, a sobrevivência celular e a função ventricular esquerda (incluindo ecocardiografia, parâmetros hemodinâmicos e eletrofisiologia). Este estudo ajuda a estabelecer um modelo de HF animal de grande porte pré-clínico estável para o tratamento de células-tronco.

Introduction

As doenças cardiovasculares, a doença arterial coronariana (CAD), em particular, continuam sendo a principal causa de morbidade e mortalidade em Hong Kong e em todo o mundo¹. Em Hong Kong, foi projetado um aumento de 26% de 2012 para 2017 do número de pacientes do CAD tratados sob a Autoridade Hospitalar^. Entre todos os CADs, o infarto agudo do miocárdio (MI) é uma das principais causas de morte e complicações subsequentes, como insuficiência cardíaca (HF). Estes contribuem para cargas médicas, sociais e financeiras significativas. Em pacientes com MI, a terapia trombolítica ou intervenção coronária percutânea primária (ICI) é uma terapia eficaz na preservação da vida, mas essas terapias só podem reduzir a perda de cardiomiócito (CM) durante o MI. Os tratamentos disponíveis são incapazes de repor a perda permanente de CMs, o que leva à fibrose cardíaca, remodelação do miocárdio, arritmia cardíaca e, eventualmente, insuficiência cardíaca. A taxa de mortalidade em 1 ano pós-MI é de cerca de 7% com mais de 20% dos pacientes desenvolvendo HF³. Em estágio terminal, o transplante de coração é a única terapia eficaz disponível, mas é limitado pela escassez de órgãos disponíveis. Novas terapias são necessárias para reverter o desenvolvimento do HF pós-MI. Como resultado, a terapia baseada em células é considerada uma abordagem atraente para reparar os CMs prejudicados e a função ventricular esquerda (LV) em HF após a MI. Nossos estudos anteriores descobriram que o transplante de células-tronco é benéfico para a melhoria da função cardíaca após transplante intramial direto em pequenos modelos animais de MI^4,5. Protocolos de HF de animais de grande porte pré-clínicos padronizados são, portanto, necessários para testar melhor a eficácia e a segurança do transplante de células-tronco antes do uso clínico.

Décadas recentes têm testemunhado o uso generalizado de suínos em pesquisas cardiovasculares para terapia com células-tronco. Os porcos HF são um modelo promissor de pesquisa translacional devido à sua semelhança com os humanos em termos de tamanho cardíaco, peso, ritmo, função e anatomia da artéria coronária. Além disso, os modelos de HF suínos podem imitar pacientes pós-MI HF em termos de metabolismo cm, propriedades eletrofiológicas e alterações neuroendócrinas em condições isquêmicas⁶. O protocolo aqui apresentado utiliza um modelo HF de porco padronizado, empregando uma oclusão de balão coronário de peito fechado da artéria circunflexa esquerda (LCX), seguida de ritmo rápido induzido pela implantação do marca-passo. O estudo também otimiza a rota da administração intramialcardial de células-tronco para o tratamento de HF pós-MI. O objetivo é produzir um modelo animal suíno de infarto crônico do miocárdio que possa ser utilizado para desenvolver tratamentos clinicamente relevantes para pacientes com CAD grave.

Protocol

Todos os experimentos em animais foram realizados de acordo com o Guia para o Cuidado e Uso de Animais de Laboratório publicado pelos Institutos Nacionais de Saúde dos EUA e regulamentos da Universidade de Hong Kong, e o protocolo foi aprovado pelo Comitê sobre o Uso de Animais Vivos no Ensino e Pesquisa (CULTAR) da Universidade de Hong Kong. NOTA: Foram utilizados neste estudo suínos de fazenda fêmeas que pesam 35-40 kg (9-12 meses de idade). O fluxograma deste experimento é mostrado na…

Representative Results

MortalidadeNeste estudo, foram utilizados 24 suínos. Três deles morreram durante a indução de MI por causa de VT sustentado. Um animal morreu na cirurgia de coração aberto para injeção celular por causa de sangramento na ferida. Dois animais morreram por infecção grave. Dois animais foram excluídos por causa da ligeira redução do EF (redução de LVEF > 40% da linha de base). Como resultado, 16 animais completaram todo o protocolo de estudo. <p class=…

Discussion

Modelos animais padrão são de suma importância para entender a fisiopatologia e mecanismos de doenças e testar novas terapêuticas. Nosso protocolo estabelece um modelo suíno de HF induzido pelo bloqueio da artéria circunflexo esquerda e ritmo rápido. Oito semanas após a indução de MI, os animais desenvolveram prejuízo significativo de LVEF, LVEDD, LVESD, +dP/dt e ESPVR. Este protocolo também testa o método de administração da terapia de células-tronco para regeneração cardíaca por injeção intramocá…

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