Summary
Deze studie presenteert een chirurgisch varkensmodel van chronische myocardischemie als gevolg van progressieve kransslagaderstenose, resulterend in een verminderde hartfunctie zonder infarct. Na ischemie ondergaan dieren een off-pump coronaire bypass-transplantatie met epicardiale plaatsing van van stamcellen afgeleide met exosomen beladen collageenpleister. Deze aanvullende therapie verbetert de myocardfunctie en het herstel.
Abstract
Chronische myocardischemie als gevolg van progressieve stenose van de kransslagader leidt tot overwinterend myocardium (HIB), gedefinieerd als myocardium dat zich aanpast aan verminderde zuurstofbeschikbaarheid door de metabole activiteit te verminderen, waardoor onomkeerbaar cardiomyocytenletsel en -infarct worden voorkomen. Dit verschilt van een hartinfarct, omdat HIB het potentieel heeft voor herstel met revascularisatie. Patiënten met significante coronaire hartziekte (CAD) ervaren chronische ischemie, waardoor ze risico lopen op hartfalen en plotselinge dood. De standaard chirurgische ingreep voor ernstige CAD is coronaire bypassoperatie (CABG), maar het is aangetoond dat het een onvolmaakte therapie is, maar er bestaan geen aanvullende therapieën om myocyten te herstellen die zijn aangepast aan chronische ischemie. Om deze lacune aan te pakken, werd een chirurgisch model van HIB met varkens gebruikt dat vatbaar is voor CABG en het klinische scenario nabootst. Het model omvat twee operaties. De eerste operatie omvat het implanteren van een 1,5 mm stijve constrictor op de linker voorste dalende (LAD) slagader. Naarmate het dier groeit, veroorzaakt de constrictor geleidelijk een aanzienlijke stenose, wat resulteert in een verminderde regionale systolische functie. Zodra de stenose 80% bereikt, worden de myocardiale stroom en functie aangetast, waardoor HIB ontstaat. Vervolgens wordt een off-pump CABG uitgevoerd met de linker interne borstslagader (LIMA) om het ischemische gebied te revasculiseren. Het dier herstelt een maand om een optimale myocardiale verbetering mogelijk te maken voordat het wordt geofferd. Dit maakt fysiologische en weefselstudies van verschillende behandelingsgroepen mogelijk. Dit diermodel toont aan dat de hartfunctie ondanks CABG aangetast blijft, wat suggereert dat er behoefte is aan nieuwe aanvullende interventies. In deze studie werd een collageenpleister ontwikkeld die is ingebed met van mesenchymale stamcellen (MSC) afgeleide exosomen, die operatief kan worden aangebracht op het epicardiale oppervlak distaal van LIMA-anastomose. Het materiaal past zich aan het epicardium aan, is absorbeerbaar en vormt de steiger voor de aanhoudende afgifte van signaalfactoren. Deze regeneratieve therapie kan myocardherstel stimuleren dat niet alleen op revascularisatie reageert. Dit model vertaalt zich naar de klinische arena door middel van fysiologische en mechanistische verkenningen met betrekking tot herstel bij HIB.
Introduction
Wereldwijd treft ernstige CAD meer dan honderd miljoen patiënten, en hoewel het sterftecijfer is gedaald, blijft het een van de belangrijkste doodsoorzaken 1,2. CAD heeft een breed klinisch spectrum van myocardinfarct (MI) tot ischemie met behoud van levensvatbaarheid. Het meeste preklinische onderzoek richt zich op MI, gekenmerkt door de aanwezigheid van infarctweefsel, aangezien het mogelijk is om te bestuderen in kleine en grote diermodellen. Dat model richt zich echter niet op patiënten met behoud van levensvatbaarheid en vatbaar voor revascularisatie. De meeste patiënten die CABG ondergaan, hebben een verminderde bloedtoevoer en een beperkte functie, terwijl de variabiliteit in contractiele reserve en levensvatbaarheid behoudenblijft3. Zonder behandeling kunnen deze patiënten evolueren naar gevorderd hartfalen en plotselinge dood, vooral tijdens verhoogdewerkdruk4. Bij deze patiënten is coronaire bypasstransplantaat (CABG) een effectieve therapie, maar leidt mogelijk niet tot volledigfunctioneel herstel. Belangrijk is dat diastolische disfunctie, die een marker is voor slechtere klinische resultaten, niet herstelt na revascularisatie, wat suggereert dat er behoefte is aan nieuwe adjuvante therapieën tijdens CABG 6,7. Momenteel zijn er geen klinisch beschikbare adjuvante interventies die met CABG worden gebruikt om cardiomyocyten weer volledig functioneel te maken. Dit is een grote therapeutische kloof, aangezien veel patiënten ondanks de juiste revascularisatie evolueren naar gevorderd hartfalen8.
Er werd een innovatief varkensmodel van chronische myocardischemie gecreëerd dat vatbaar is voor CABG, om klinische CAD-ervaring na te bootsen9. Varkens bieden een goed model van hartaandoeningen ten opzichte van andere grote dieren, omdat ze geen epicardiale overbruggingscollateralen hebben, dus stenose van de LAD alleen resulteert in regionale ischemie10. In dit onderzoek werden vrouwelijke Yorkshire-Landrace-varkens van 16 weken oud gebruikt. In dit model werd de LAD gerevasculariseerd met off-pump CABG met behulp van het transplantaat van de linker interne borstslagader (LIMA) (aanvullende tabel 1). Percutane coronaire interventie (PCI) is niet mogelijk om de stenose te openen, aangezien de constrictor een stijf apparaat is. Cardiale magnetische resonantiebeeldvorming (MRI) wordt gebruikt om de globale en regionale functie, coronaire anatomie en levensvatbaarheid van weefsel te beoordelen. Cardiale MRI-analyse toonde aan dat de diastolische functie, gekenmerkt door een piekvulsnelheid (PFR), ondanks CABG6 aangetast blijft. Het mechanisme van diastolische disfunctie houdt waarschijnlijk verband met verminderde mitochondriale bio-energetica en collageenvorming in HIB die aanhouden na CABG11.
Mesenchymale stamcellen (MSC) bieden therapeutische signalering via exosomen om het myocardherstel te verbeteren wanneer ze worden toegepast tijdens CABG. In dit varkensmodel en parallelle in vitro studies werd aangetoond dat plaatsing van een epicardiale MSC-vicrylpleister tijdens CABG de contractiele functie herstelt met een toename van belangrijke mitochondriale eiwitten, namelijk PGC-1α12, een belangrijke regulator van het mitochondriale energiemetabolisme13. Het in vitro model stelde ons in staat om het signaleringsmechanisme van MSC's op verminderde mitochondriale functie te onderzoeken. Exosomen zijn uitgescheiden stabiele microvesikels (50-150 nm) die eiwitten of nucleïnezuren bevatten, waaronder microRNA (miRNA)14. Recente in vitro gegevens suggereren dat MSC-afgeleide exosomen een belangrijk signaalmechanisme zijn dat nodig is voor het herstel van de mitochondriale ademhaling.
Van stamcellen afgeleide exosomen zijn veelbelovende aanvullende therapieën omdat ze gemakkelijk toegankelijk zijn, commercieel kunnen worden geproduceerd en geen ethische conflicten hebben. Met het oog op klinische translatie werd een collageenpleister gemaakt die is ingebed met MSC-afgeleide exosomen die operatief kan worden gehecht aan het overwinteringsgebied van het myocardium. Er werd aangetoond dat er sprake is van een aanhoudende afgifte van exosomen met behulp van deze pleister en dat het een celvrije regeneratieve therapie biedt met een paracrien signaleringsmechanisme dat gericht is op mitochondriaal herstel en de mitochondriale biogenese verbetert15. Deze procedure biedt het preklinische model om de impact te bestuderen van MSC-afgeleide therapieën om de hartfunctie te verbeteren door middel van het verbeteren van de mitochondriale functie en het verminderen van ontstekingen op het moment van revascularisatie en het omkeren van de aanpassingen van de myocyten aan chronische ischemie.
In deze studie wordt een chirurgische methode getoond van off-pump CABG met behulp van LIMA naar LAD-anastomose om het gebied van proximale LAD-stenose te omzeilen dat de standaardbehandeling voor patiënten met CAD nabootst. Als aanvullende therapie met CABG werd de chirurgische toepassing van MSC-afgeleide exosoom ingebedde collageenpleister op het ischemische gebied van het myocardium gedemonstreerd. Dit chirurgische model kan worden gebruikt om de fysiologische reacties op het paracriene effect te bestuderen die worden waargenomen bij het gebruik van een exosoompleister, evenals de moleculaire mechanismen van herstel.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
De Institutional Animal Care and Use Committees (IACUC) van het Minneapolis VA Medical Center en de Universiteit van Minnesota hebben alle dierstudies goedgekeurd. De huidige richtlijnen van de National Institutes of Health (NIH) voor het gebruik en de verzorging van proefdieren werden gevolgd.
1. Isolatie van mesenchymale stamcellen en bereiding en karakterisering van exosomen
- Isolatie van beenmerg-afgeleide mesenchymale stamcellen (MSC's)
- Verkrijg 30-50 ml steriel beenmerg uit het borstbeen of scheenbeen van een 20 weken oud vrouwelijk Yorkshire-Landras-varken. Om dit te doen, brengt u een 25 mm 15G interossale naald in het borstbeen of scheenbeen en zuigt u het monster in een spuit van 60 ml met 10 ml heparine.
OPMERKING: Voor meer details over de afname van beenmerg verwijzen wij u naar Pittenger et al. en Hocum-Stone et al.12,16. - In het kort, haal het beenmergmonster gedurende 30 minuten door een Vacutainer sondeerbuis met heparine bij 1800 x g.
- Verwijder de buffy coat met de mononucleaire cellen en was met Hank's uitgebalanceerde zoutoplossing. Mononucleaire pelletcellen door centrifugeren en resuspenderen in groeimedium (10% foetaal runderserum [FBS]).
- Breng de mononucleaire cellen over naar celkweekkolven voor aanhangende groei. Isoleer de MSC's van de mononucleaire fractie door hun aanhangende aard.
- Was alle niet-MSC's binnen 24 uur en laat een monolaag MSC's achter in de weefselkweekkolf. Bevestig het MSC-fenotype door middel van flowcytometrie, waarbij negativiteit wordt gegarandeerd voor CD45, een hematopoëtische marker, en positiviteit voor CD90 en CD105, markers van MSC's.
- Verkrijg 30-50 ml steriel beenmerg uit het borstbeen of scheenbeen van een 20 weken oud vrouwelijk Yorkshire-Landras-varken. Om dit te doen, brengt u een 25 mm 15G interossale naald in het borstbeen of scheenbeen en zuigt u het monster in een spuit van 60 ml met 10 ml heparine.
- Bereiding en karakterisering van exosomen uit mesenchymale stamcellen van varkens
- Zaad 1 x 104 H9C2 cardiomyocyten bij ratten en kweek in 1x DMEM+ 10% FBS en 1x Pen/streptokokken. Zaad 2 x 104 varkens MSC's in geavanceerde DMEM + 5% FBS en 1x Pen/streptokokken.
- Zodra beide cellijnen voor ten minste 80% samenvloeien, verander je de media in exosoomverarmde H9C2- en MSC-media.
- Stel H9C2-cardiomyocyten bloot aan milde hypoxie (1% O2 gedurende 24 uur). Verwijder de kolven na 24 uur uit de hypoxie en pipetteer de H9C2-media.
- Verwijder het MSC-medium uit de MSC-kolf en gooi het weg. Voeg gezuiverde H9C2-media toe aan de MSC-kolf. Incubeer de kolf gedurende 6 uur onder normoxische omstandigheden (5% CO2 , 20 % O2 en 37 °C).
- Extraheer de exosomen uit de co-gekweekte geconditioneerde media met behulp van het totale exosoomisolatiereagens volgens de instructies van de fabrikant.
- Verifieer de identificatie van exosomen door western blot-detectie van gemeenschappelijke exosomale eiwitten met antilichamen tegen CD-63 (1:1000)17.
- Voer nanodeeltjesvolganalyse (NTA) uit om de exosomen te kwantificeren en de grootte van nanodeeltjes en de verdeling ervan te beoordelen. Om dit te doen, lost u het totale eiwit (50 μg) van exosomen op in 500 μL PBS om de concentratie en grootteverdeling van exosomen te bepalen met behulp van een nanodeeltjesvolganalysator.
- Analyseer de gegevens met behulp van software voor het volgen van nanodeeltjes.
2. Coronaire bypassoperatie van de pomp
- Voorbereiding van dieren
- Weeg het dier (vrouwelijke Yorkshire-Landrace-varkens van 16 weken oud) 3 dagen voordat de operatie wordt gepland. Vast het dier gedurende 12 uur voor de operatie terwijl het tijdens het vasten toegang heeft tot water.
- Geef buprenorfine 0,18 mg/kg via intramusculaire route 2-4 uur voor de operatie.
- Inductie van het dier
- Verdoof het dier door intramusculaire injectie van 6,6 mg/kg tiletamine-zolazepam/xylazine.
- Wacht 15 minuten om voldoende sedatie te garanderen door de kaaktonus te beoordelen, gevolgd door plaatsing van de 22G-katheter in de centrale oorader.
OPMERKING: Een andere perifere ader kan worden overwogen (d.w.z. cefalische ader) als de oorader onvoldoende is. - Breng plaatselijk oogzalf toe aan elk oog. Dien 1-2 mg/kg propofol toe via intraveneuze route om algemene anesthesie te induceren. De kaaktonus weerspiegelt op de meest betrouwbare wijze de diepte van de anesthesie en moet gedurende de hele procedure worden beoordeeld.
- Intubeer het dier met een endotracheale tube van de juiste grootte.
- Chirurgie
- Scheer het borstbeen en de lies van het dier ter voorbereiding op een chirurgische ingreep.
- Stel mechanische beademing in op 10-15 ademhalingen per minuut, zuurstof 1-4 l/min en isofluraan 1,0-3,0% indien nodig om diepe anesthesie voor operaties te behouden. Controleer op afwezige oog- of kaakreflex om diepe anesthesie te bevestigen.
- Apparatuur voor positiebewaking (elektrocardiogram, CO2 aan het einde van het getij, hartslag, zuurstofverzadiging, bloeddruk en temperatuur) op het dier.
- Sluit de infuuskatheter aan op een zak met normale zoutoplossing of lactaatoplossing om continu onderhoudsvloeistoffen toe te dienen.
- Bereid de huid voor met behulp van een aseptische techniek met povidonjodiumscrub en -oplossing 3x voor voldoende steriliteit en om het risico op postoperatieve wondinfectie te minimaliseren.
- Geef lidocaïne via intravasculaire route (oplaaddosis van 2 mg/kg of continue infusie in een dosis van 50 mcg/kg/min) om aritmieën te voorkomen.
- Plaats het dier dorsaal en drapeer het met steriele handdoeken.
- Voer een linker of rechter femorale slagader uit voor plaatsing van de arteriële lijn met behulp van de Seldinger-techniek, gevolgd door het aansluiten van de katheter op de transducer voor continue bloeddrukbewaking op het moment van de operatie.
- Gebruik monopolaire elektrocauterisatie om een incisie van 20 cm te maken die zich uitstrekt van de sternale inkeping proximaal tot aan de processus xyphoid distaal, en om lagen spieren, onderhuids vet en bindweefsel tot aan het borstbeen in te snijden.
- Voer een mediane sternotomie uit met behulp van een oscillerende zaag.
OPMERKING: Standaardzaag wordt vermeden voor herhaalde sternotomie, omdat dit een hoger risico op myocardletsel met zich meebrengt door eerdere pericardiale verklevingen van de linker thoracotomieprocedure die is uitgevoerd om de LAD-constrictor te plaatsen. - Verdeel de achterste sternale plaat met een schaar. Gebruik een gespecialiseerde thoraxretractor voor een adequate visualisatie van het mediastinum.
- Ontleed verklevingen met behulp van monopolaire elektrocauterisatie of de Metzenbaum-schaar. Ontleed voorzichtig de peristernale spier en het vet om de linker interne borstslagader (LIMA) bloot te leggen.
- Zodra LIMA zijdelings op de borstrand is blootgesteld, scheidt u het voorzichtig van de borstwand met behulp van stompe dissectie met elektrocauterisatietip. Gebruik de LIMA als een geskeletteerd transplantaat.
- Begin met dissectie op het niveau van de 3e intercostale ruimte. Breng de linker sternale rand voorzichtig omhoog voor optimale visualisatie.
- Gebruik zachte tractie op de adventitia om de arteriële en veneuze takken van LIMA bloot te leggen. Knip de LIMA-zijde van de takken af met hemoclips en schroei de borstwandzijde van de takken dicht.
NOTITIE: Zorg ervoor dat de clip op de LIMA niet dichtschroeit, omdat dit leidingvernauwing kan veroorzaken. - Zodra een eerste segment van LIMA is gemobiliseerd, gaat u door met de dissectie proximaal naar het niveau van de subclavia-ader en distaal tot de LIMA-bifurcatie.
- Zodra de dissectie is voltooid, dient u heparine toe via intraveneuze route in een dosis van 100-300 E/kg. Wacht 3 minuten nadat de heparine is toegediend.
- Knip na 3 minuten het distale uiteinde van de LIMA, net voor het niveau van de LIMA-bifurcatie, af en verdeel de leiding. Naai het distale uiteinde met een gratis 2-0 zijden hechtband.
- Bereid het proximale uiteinde voor op transplantatie. Inspecteer de kwaliteit van de doorstroming visueel door het transplantaat een paar seconden te laten bloeden.
- Klem het distale uiteinde van de LIMA-leiding voorzichtig vast met een atraumatische bulldogklem om bloedingen te voorkomen. Open het hartzakje met een omgekeerde T en maak een incisie van ongeveer 5-6 cm. Plaats hechtingen van 3-0 grootte op het hartzakje voor tractie aan beide zijden van de spleet.
- Stabiliseer de LAD met siliconen retractietapes en weefselstabilisator, die aan het sternale oprolmechanisme is bevestigd. Maak een arteriotomie in de LAD-slagader distaal van de stenose (veroorzaakt door constrictorband) met een 11-bladig en verleng met een irisschaar.
- Plaats een coronaire shunt van de juiste grootte in de LAD. Voer de LIMA naar LAD-anastomose uit met 7-0 lopende niet-resorbeerbare hechting met behulp van een off-pump bypass-techniek. Laat de bulldog-occluder los op de LIMA en bevestig de hemostase.
- Bereiding van van mesenchymale stamcellen (MSC) afgeleide exosoompleisters
- Na succesvolle isolatie van exosomen uit MSC's, suspendeert u ongeveer 3 x 108 exosomen in 3 ml normale zoutoplossing en voegt u deze toe aan de collageenspons.
- Breng 3 ml exosoomsuspensie gedurende 10 minuten op kamertemperatuur bij ongeveer 22 °C. Plaats 2 absorbeerbare collagesponzen (elk 1,27 cm x 2,54 cm) in een middelgrote petrischaal.
- Gebruik een spuit van 5 ml met een naald van 18 G om de exosoomsuspensie voorzichtig te mengen. Pipetteer langzaam 1,5 ml suspensie op elke collageenspons en wacht 5 minuten voor volledige absorptie.
- Plaatsing van exosoompleister
- Plaats de met exosomen beladen spons ondersteboven op het overwinteringsgebied van het hart, het epicardium van het voorste septumgebied in de verdeling van de LAD.
- Plaats voorzichtig twee sponzen om het overwinterende gebied van het hart te bedekken. Gebruik een polyglactinegaas van 3,5 cm x 1,0 cm om elke collageenspons te bedekken.
- Naai het gaas op het epicardium met fijne 7-0 onderbroken hechtingen.
- Plaatsing van de thoraxbuis
- Plaats een thoraxbuis via een afzonderlijke steekincisie, in de buurt van het inferieure aspect van de sternotomie-incisie. Plaats de thoraxbuis voorzichtig over het voorste aspect van het hart.
- Zodra de buis op zijn plaats zit, plaatst u een hechtdraad met een koord van de portemonnee met 3-0 hechting met behulp van een horizontale matrassteek om de wond te kunnen sluiten bij het verwijderen van de buis.
- De thoraxbuis wordt gehandhaafd tot volledige sluiting van de borstkas.
- Borst sluiting
- Benader het borstbeen met niet-resorbeerbare hechtingen met behulp van een achtvormig patroon. Dien 1 mg/kg bupivacaïne toe via intramusculaire route over de gehele lengte van de incisie.
NOTITIE: Hechting wordt gebruikt in plaats van draden om interferentie met MRI-beeldvorming te voorkomen. - Sluit de lagen van spieren en huid op de standaard manier met respectievelijk 2-0 en 3-0 resorbeerbare hechtdraad.
- Voer een ademinhouding en afzuiging uit om alle lucht uit de borstholte te evacueren. Houd de luchtwegdruk op het beademingsapparaat voorzichtig in de gaten en houd de druk tussen 15-22 mmHg en laat los wanneer deze is voltooid.
- Zodra alle lucht is geëvacueerd, verwijdert u de thoraxbuis terwijl u de wond sluit met behulp van de hechting van het taskoord. Breng plaatselijk zelfklevende lijm aan om de sternale incisie te bedekken.
- Benader het borstbeen met niet-resorbeerbare hechtingen met behulp van een achtvormig patroon. Dien 1 mg/kg bupivacaïne toe via intramusculaire route over de gehele lengte van de incisie.
- Postoperatieve zorg na de operatie
- Haal het dier geleidelijk van de beademing af terwijl de incisie in de huid wordt gesloten. Zorg ervoor dat het dier spontaan kan ademen en reflexen kan beschermen voordat u het dier loskoppelt van anesthesieapparatuur.
- Verwijder de endotracheale tube nadat u hebt bevestigd dat het dier zijn luchtwegen kan beschermen. Bedek de huidincisie met steriel en niet-klevend verband ingebed met antibiotische zalf om postoperatieve wondinfectie te minimaliseren.
- Blijf elke 15 minuten vitale functies controleren, waaronder hartslag, ademhalingsfrequentie en lichaamstemperatuur, totdat het dier in staat is om zijn positie zonder hulp vast te houden.
- Zorg ervoor dat het dier niet onbeheerd wordt achtergelaten totdat het in staat is om zijn kop op te tillen en omhoog te houden en zonder hulp kan staan. Dien meloxicam toe in een dosis van 0,2 mg/kg via subcutane route voordat het dier naar de bergingseenheid wordt vervoerd.
- Transporteer het dier naar de bergingseenheid als het dier stabiel is. Houd het verband op de operatieplaats op de incisie tot postoperatieve dag 3. Vervang het verband als het vuil wordt.
- Blijf de pijn, de incisie in de huid en het algehele welzijn van het dier de eerste 5 dagen na de operatie controleren. Dien indien nodig eenmaal daags een halve dosis meloxicam (0,1 mg/kg) toe bij doorbraakpijn.
- Verblijf het dier gedurende de eerste 5 dagen na de operatie alleen, terwijl de incisie(s) genezen om het risico op postoperatieve wondinfectie door een ander dier te verminderen. Breng het dier na 5 dagen terug naar de groepshuisvesting.
- Meld eventuele complicaties of veranderingen in de toestand van het dier (koorts, ascites, gewichtsverlies, gebrek aan eetlust enz.) aan de dierenarts of het bevoegde personeel.
3. Coronaire angiografie met behulp van femorale toegang
- Zet het dier vast op de operatietafel in de rugligging. Start mechanische ventilatie met 10-15 ademhalingen per minuut. Stel zuurstof in op 2-4 l/min, isofluraan op 1% en 4%, indien nodig om een diep anesthesieniveau te behouden.
- Plaats ECG-afleidingen op de ledemaat van het dier om het hartritme te controleren. Evalueer het dier op de diepte van de anesthesie. Beschouw het dier als diep verdoofd wanneer de oog- of kaakreflex afwezig is.
- Reinig de borst en nek met povidonjodiumscrub en drapeer het dier vervolgens met handdoeken.
- Toegang tot de dijbeenslagader via een chirurgische uitsparing en leg de dijbeenslagader en ader bloot. Maak een incisie in de lengterichting van 1-2 mm met een mes nr. 11 in de dijbeenslagader en kannuleren de slagader met behulp van een 11 Fr inbrenghuls in het vaatlumen.
- Nadat u toegang hebt verkregen, gaat u de katheter vooruit om coronaire angiografie uit te voeren om de anatomische doorgankelijkheid van het LIMA-LAD-transplantaat te beoordelen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Na revascularisatie wordt coronaire angiografie uitgevoerd om te beoordelen op LAD-stenose (meer dan 80%) en doorgankelijkheid van het LIMA-LAD-transplantaat (Figuur 1). Vier weken na de revascularisatieoperatie en het plaatsen van de met exosomen beladen collageenpleister, wordt cardiale MRI uitgevoerd om de systolische en diastolische functie van het hart in rust en onder stress te beoordelen met behulp van een lage dosis dobutamine-infusie van 5 μg/kg/min. De systolische functie wordt geanalyseerd door het wanddiktepercentage te meten (wanddikte aan het einde van de systole - wanddikte aan het einde van de diastole). De diastolische functie wordt geanalyseerd door de piekvulsnelheid boven het einddiastolische volume (PFR/EDV; Figuur 2). Vertraagde contrastbeeldvorming werd uitgevoerd om het ontbreken van een myocardinfarct in het LAD-gebied te bevestigen. Als er een infarct in het LAD-gebied aanwezig is, is dit waarschijnlijk te wijten aan de afgesloten slagader secundair aan trombose veroorzaakt door de constrictor. De afwezigheid van regionale afwijkingen in de beweging van de wand toont aan dat er geen fenotype is dat in winterslaap overwintert.
Bij een lage dosis dobutamine-infusie vertonen HIB-dieren een significante afname van de diastolische functie, gemeten door PFR/EDV, in vergelijking met de controlegroep (respectievelijk 5,5 ± 0,8 vs. 6,9 ± 1,5, p < 0,05). De CABG-groep vertoont een trend naar verbetering in PFR/EDV in vergelijking met de HIB-groep (respectievelijk 6,3 ± 0,9 vs. 5,5 ± 0,8, p = 0,06). De CABG + MSC-groep vertoont echter een significante toename van PFR/EDV in vergelijking met de HIB-groep (respectievelijk 6,6 ± 1,1 vs. 5,5± 0,8, p = 0,03; Figuur 3). Cardiale MRI werd gebruikt om het ontbreken van necrose en doorgankelijkheid van de linker interne borstslagader (LIMA) naar de linker voorste dalende slagader (LAD) bypasstransplantaat distaal van het stenosegebied18 te bevestigen.
In rust verandert de CABG + MSC-groep de regionale systolische functie (gemeten aan de hand van procentuele wanddikte) niet in vergelijking met CABG alleen (26,3% ± 7,0% vs. 34,9% ± 6,3%; p = 0,19). Onder stress vertoont de CABG + MSC-groep een significante verbetering van de regionale systolische functie in vergelijking met CABG alleen (78,3% ± 19,6% vs. 39,2% ± 5,6%; p = 0,05)12 (Figuur 4).
Bij obductie werden kransslagaders van de juiste grootte gebruikt om de LAD-stenose en LIMA-doorgankelijkheid te garanderen. Het myocardium werd grondig geïnspecteerd om er zeker van te zijn dat de levensvatbaarheid van het weefsel in alle regio's aanwezig is, vooral in het ischemische gebied. Trifenyltetrazoliumchloride (TTC) kleuring bevestigde de afwezigheid van litteken.
Figuur 1. Cardiale angiogram dat de anatomie aantoont. Coronaire angiografie toont >80% stenose van proximale LAD-slagader en patent LIMA-LAD-transplantaatanastomose. Afkortingen: LIMA= Linker inwendige borstslagader, LAD= Linker voorste aflopend Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 2. Beoordeling van diastolische ontspanning, globale contractiele functie en levensvatbaarheid met behulp van cardiale MRI. (A) Diastolische ontspanning: relatie van het linkerventrikelvolume (LV) tijdens een hartcyclus. De x-as is de tijd in s; y-as is het volume van de linker hartkamer in ml. De rode lijn geeft de piekvulsnelheid aan (snelste snelheid waarmee de LV het volume verhoogt). PFR wordt genormaliseerd naar het einddiastolische volume (PFR/EDV) van het dier om rekening te houden met de variatie in grootte tussen dieren. (B) Globale contractiele functie: segmentale omtreksbelasting (Circ-spanning) tijdens de hartcyclus (x-as: tijd in ms; y-as: procentuele verandering in omtreklengte van het linkerventrikelsegment in vergelijking met einddiastolische meting). De piekspanning in de omtrek wordt weergegeven door de meest negatieve waarde van de cyclus. (C) Representatief cardiaal MRI-beeld van LAD-distributie: LAD-distributie is rood gemarkeerd en vertegenwoordigt de anteroseptale wand. Er was geen bewijs van een infarct op basis van een verbeterd gadoliniumcontrast op 4-kamer (D) lange as en (E) korte as. Afkortingen: LV= linkerventrikel/ventrikel; LAD= links vooraan dalend; MRI = magnetische resonantie beeldvorming. Dit cijfer is gewijzigd van 6. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 3. MRI-beoordeling van de piekvulsnelheid/het einde van het diastolische volume. De diastolische functie, gemeten met PFR/EDV, werd vergeleken tussen vier groepen (controlegroep, HIB, CABG en CABG + MSC). In rust is PFR/EDV vergelijkbaar tussen vier diergroepen. Echter, onder stress met behulp van een lage dosis dobutamine-infusie (5 μg/kg/min), vertoonde de HIB-groep een significante afname van PFR/EDV in vergelijking met de controlegroep (p < 0,05) met een trend naar verbetering in de CABG-groep (p = 0,06) en een significante toename in de CABG + MSC-groep (p < 0,05). Statistische analyses werden uitgevoerd met behulp van een eenrichtingsvariantieanalyse (ANOVA)-test. Gegevens worden gepresenteerd als middelen ± SD. Afkortingen: CABG= coronaire bypasstransplantaat, PFR= Piekvullingssnelheid, EDV= einde diastolisch volume; MRI = magnetische resonantie beeldvorming, MSC = mesenchymale stamcellen, SD = standaarddeviatie. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 4. MRI-beoordeling van de regionale systolische functie door wandverdikking %. Behandeling met MSC-pleister laat verbetering van de regionale hartfunctie zien in vergelijking met schijnpleister. (A) De regionale systolische functie, gemeten aan de hand van het percentage wandverdikking, verbetert in rust niet significant met MSC-patchbehandeling (n = 6) in vergelijking met schijnbehandeling (n = 6). (B) Onder stress met een lage dosis dobutamine-infusie (5 μg/kg/min) is er een significante verbetering van de regionale systolische functie na behandeling met de MSC-pleister in vergelijking met schijndieren (P<.05). statistische analyses werden uitgevoerd met behulp van de Mann-Whitney-test. Horizontale balken geven de gemiddelde standaarddeviatie aan. *Blz<.05. Afkortingen: MSC= Mesenchymale stamcellen. Dit cijfer is gewijzigd van 12. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Aanvullende tabel 1. Overzicht van de procedures en tijdlijn van elke procedure. Klik hier om dit bestand te downloaden.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Deze studie presenteert het eerste varkensmodel van chronisch ischemisch myocardium, waarin werd aangetoond dat behandeling met een MSC-afgeleide exosoom-beladen collageenpleister tijdens chirurgische revascularisatie de diastolische en systolische functie herstelt bij inotrope stimulatie, mogelijk door zich te richten op mitochondriaal herstel. Eerder werd aangetoond dat in een groot diermodel van HIB de diastolische en systolische functie, zoals gemeten door cardiale MRI, aangetast blijft en slechts licht verbetert bij revascularisatie zonder volledig herstel 6,19. De disfunctie trad op ondanks de behouden linkerventrikel-ejectiefractie. Deze bevindingen bootsen nauwkeurig de klinische ervaring na die wordt waargenomen bij patiënten met chronisch ischemisch myocardium in een gebied met één vat met behoud van de linkerventrikelfunctie.
Er zijn verschillende kritieke en technische uitdagingen tijdens revascularisatiechirurgie, vooral in de setting van eerdere thoracotomie. Cardiovasculair letsel bij het betreden van de borst is een risico omdat het hartzakje al is doorbroken en er verklevingen aanwezig kunnen zijn. Sternotomie kan hartletsel veroorzaken als gevolg van de nabijheid of hechting aan het borstbeen. Dit risico kan worden beperkt door het gebruik van een oscillerende zaag, waarvan is aangetoond dat deze een rustige terugkeer naar het sterve niveau bevordert.
Een belangrijk aspect voor het verkrijgen van een succesvolle CABG is de kwaliteit van het transplantaat. Nauwgezet LIMA-oogsten is een belangrijk technisch aspect bij het succesvol uitvoeren van hoogwaardige CABG en wordt geassocieerd met een verbeterde doorgankelijkheid van het transplantaat. LIMA kan worden geoogst met behulp van twee technieken: gesteeld en geskeletteerd. Pedicled-techniek omvat het ontleden van de LIMA van het borstbeen, samen met de aderen, fascia, vet en lymfevaten. De geskeletteerde techniek omvat het ontleden van de LIMA vrij van al het omringende weefsel, waardoor de slagader slechts20 oplevert. In dit model werd de skeletvormingstechniek geïmplementeerd omdat deze sternale ischemie kan minimaliseren en het transplantaat langer is dan een gesteelde LIMA20. LIMA is een delicate structuur, onnodig uitrekken, klemmen of verkeerd geplaatste clips kunnen leiden tot vasculair letsel en onbevredigende resultaten. Tijdens dissectie moet de cauterisatietip met voorzichtigheid en bij lage spanning worden gebruikt. Bij het scheiden van de slagader van de perforerende takken, wordt de LIMA-zijde van de takken geknipt met hemoclips. Zorg ervoor dat de clips niet dichtschroeien, omdat dit kan leiden tot vernauwing van de leiding. Bevestig de pulserende stroom voorafgaand aan de enting.
Zorg ervoor dat redelijke hoeveelheden anesthesie en verlammingen worden gehandhaafd om beweging tijdens de operatie te minimaliseren, vooral tijdens het naaien van de anastomose. Het is van cruciaal belang om de juiste doses lidocaïne en heparine (200-300 eenheden/kg) te gebruiken om het risico op respectievelijk aritmie en trombose te elimineren. Een tweede dosis lidocaïne kan geïndiceerd zijn als het dier tijdens de operatie aritmieën ervaart. Het gebruik van femorale arteriële lijn maakt continue hemodynamische monitoring mogelijk. Bij het uitvoeren van de anastomose is het nuttig om 1-2 chirurgische sponzen achter het hart te plaatsen of hechtingen aan weerszijden van het hartzakje te plaatsen om de linker hartkamer omhoog te tillen. In dit model gebruiken we silastische tapes en de weefselstabilisator die zuigdruk gebruikt om de doellocatie effectief te immobiliseren. Een milde daling van de arteriële bloeddruk naast ST-depressie op het ECG kan worden opgemerkt zodra de stabilisator is geplaatst en het hart is opgetild. Deze hemodynamische stoornissen worden meestal goed verdragen zonder dat er interventies nodig zijn. In situaties waarin hemodynamische instabiliteit significant is, kan een dosis fenylefrine (5-20 μg/kg) via intraveneuze route worden toegediend om de arteriële bloeddruk te verhogen. Als hemodynamische instabiliteit levensbedreigend is, kan een dosis epinefrine (0,1 μg/kg; verdund 1:10.000) via intraveneuze route worden toegediend als noodhulpmiddel. Zodra de LAD is blootgelegd met een bevermes, wordt een arteriotomie uitgevoerd met een 11-mesje en voltooid met een microchirurgische schaar. Men moet oppassen dat men tijdens deze manoeuvre de achterwand van de LAD niet beschadigt. Het is van cruciaal belang om de arteriotomieplaats bloedeloos te houden tijdens off-pump CABG om nauwkeurig hechten mogelijk te maken en er zijn verschillende technieken beschreven, waaronder intermitterende irrigatie met zoutoplossing, gebruik van CO2 -blazer en intraluminale coronaire shunts21. In deze studie werden de CO2 -ventilator samen met een intraluminale coronaire shunt van de juiste grootte gebruikt, aangezien beide routinematig worden gebruikt bij de CABG-operaties buiten de pomp. Een potentieel dodelijke complicatie van de CO2 -vernevelaar is een luchtembolie. Het risico op luchtembolie kan echter teniet worden gedaan door coronaire shunt te gebruiken, die kan fungeren als een fysieke barrière in de arteriotomie. Bovendien helpt het gebruik van een coronaire shunt om het operatieveld bloedeloos te houden, waardoor een lagere gasstroom kan worden gebruikt en het risico op luchtembolie verder wordt geminimaliseerd. Shunts verbeteren ook de technische precisie voor anastomose en voorkomen onbedoeld letsel aan de achterwand van de slagader tijdens het hechten22.
In dit gevestigde varkensmodel werd tijdens CABG-chirurgie een off-pump in plaats van on-pump techniek gebruikt. De voordelen van het gebruik van deze techniek, in plaats van de on-pump, zijn het minimaliseren van de operatietijd en het vermijden van de centrale canulatie van de aorta en het rechter atrium met volledige heparinisatie. Bovendien helpt het bij een sneller herstel van het dier na de operatie door het risico op postoperatieve bloedingen en/of harttemponade te verminderen. Dit zijn veronderstelde voordelen op basis van klinische ervaring bij patiënten die CABG ondergaan op zowel de aan- als de uitpomp.
Deze met exosomen beladen collageenpleister is nieuw omdat deze kan worden gekwantificeerd en chirurgisch kan worden vastgezet in het gebied van ischemie dat is gerevasculariseerd. Dit maakt een aanhoudende afgifte van exosomen uit de pleister in de loop van enkele dagen mogelijk, wat resulteert in een continue en directe behandeling van het ischemische gebied. Histopathologie van het overwinterende weefsel 4 weken na behandeling met CABG en exosoom toonde een gebrek aan ontstekingsreactie van myocardium op de pleister zelf, hoewel enige ontsteking werd opgemerkt op de plaats van hechtingen, zoals blijkt uit kleuring voor ontstekingscellen. Hoewel er verschillende methoden zijn voorgesteld voor exosoomafgifte in het myocardium, resulteren veelgebruikte technieken zoals directe injectie van exosoom in een lage retentie van therapeutisch product in het geblesseerde gebied, aangezien tot 90% van de exosomen na injectie wegspoelt of zichverspreidt23. De analyse van de retentie van exosomen na injectie is tot 3 uur na injectie voltooid en heeft een significante afname van het exosoomgehalteaangetoond24. Exosomen zijn gemakkelijk te isoleren en hebben meer flexibiliteit in opslagomstandigheden gedurende lange perioden, wat een kans biedt voor kant-en-klare producten die in de acute setting kunnen worden gebruikt, waardoor het beter vertaalbaar is naar patiënten.
Deze studie heeft verschillende beperkingen, waaronder leeftijd en geslacht van dieren. Gezien chirurgische en logistieke beperkingen, overwegingen rond dierenwelzijnsvoorschriften en veiligheid van het personeel, werden alleen jonge vrouwelijke varkens bestudeerd. Hoewel CABG-chirurgie bijdraagt aan de complexiteit van het model, was het een vereiste interventie omdat andere, minder invasieve interventies (percutane coronaire interventie of PCI) het niet mogelijk zouden maken om het stenotische gebied van LAD te openen vanwege de rigide aard van de constrictor18. Bovendien simuleert dit model van stenose van één vat zonder comorbiditeiten niet volledig de omvang en effecten van langdurige coronaire atherosclerose zoals waargenomen in de menselijke populatie. Toekomstige studies zullen zich richten op het gebruik van een multivaats ziektemodel van het myocardium in winterslaap door de constrictor operatief op de circumflexe slagader en LAD te plaatsen. Dit model met twee vaten zou echter resulteren in een overwinterend myocardium met een verminderde ejectiefractie. De sterfte van dieren zou waarschijnlijk toenemen en revascularisatie is chirurgisch complexer en vereist bypass-ondersteuning op de pomp. In de toekomst, als er problemen zouden zijn met de praktische toepassingen van het patchtype, zullen andere opties voor steigermateriaal worden onderzocht, zoals gedecellulariseerde extracellulaire matrix of alternatieve vorm van hydrogels.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
De auteurs hebben niets te onthullen.
Acknowledgments
Dit werk werd ondersteund door de VA Merit Review #I01 BX000760 (RFK) uit de Verenigde Staten (VS) Department of Veterans Affairs BLR&D en U.S. Department of Veterans Affairs grant #I01 BX004146 (TAB). We zijn ook dankbaar voor de steun van het Lillehei Heart Institute van de Universiteit van Minnesota. De inhoud van dit werk vertegenwoordigt niet de standpunten van het Amerikaanse ministerie van Veteranenzaken van de regering van de Verenigde Staten.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 5 Ethibond | Ethicon | MG46G | Suture |
| # 40 clipper blade | Oster | 078919-016-701 | Remove hair from surgery sites |
| 0 Vicryl | Ethicon | J208H | Suture |
| 1 mL Syringe | Medtronic/Covidien | 1188100777 | Administer injectable agents |
| 1" medical tape | Medline | MMM15271Z | Secure wound dressing and IV catheters |
| 1000mL 0.9% Sodium chloride | Baxter | 2B1324X | IV replacement fluid |
| 12 mL Syringe | Medtronic/Covidien | 8881512878 | Administer injectable agents |
| 18 ga needles | BD | 305185 | Administration of injectable agents |
| 20 ga needles | BD | 305175 | Administration of injectable agents |
| 20 mL Syringe | Medtronic/Covidien | 8881520657 | Administer injectable agents |
| 2-0 Vicryl | Ethicon | J317H | Suture |
| 250 mL 0.9% saline | Baxter | UE1322D | Replacement IV Fluid |
| 3 mL Syinge | Medtronic/Covidien | 1180300555 | Administer injectable agents |
| 3-0 Vicryl | Ethicon | VCP824G | Suture |
| 36” Pressure monitoring tubing | Smith’s Medical | MX563 | Connect art. Line to transducer |
| 4.0 mm ID endotracheal tube | Medline | DYND43040 | Establish airway for Hibernation |
| 4-0 Tevdek II Strands | Deknatel | 7-922 | Suture to secure constrictor around LAD |
| 48” Pressure monitoring tubing | Smith’s Medical | MX564 | Connect art. Line to transducer |
| 500mL 0.9% Sodium chloride | Baxter | 2B1323Q | Drug delivery, Provide mist for Blower Mister |
| 6 mL Syringe | Medtronic/Covidien | 1180600777 | Administer injectable agents |
| 6.0 mm ID endotracheal tube | Mallinckrodt | 86049 | Establish airway for Revasc,MRI and Termination |
| 6.5 mm ID endotracheal tube | Medline | DYND43065 | Establish airway for Revasc,MRI and Termination |
| 6” pressure tubing line | Smith’s Medical | MX560 | Collect bone marrow |
| 60 mL Syringe | Medtronic/Covidien | 8881560125 | Administer injectable agents |
| 7.0 mm ID endotracheal tube | Medline | DYND43070 | Establish airway for Revasc,MRI and Termination |
| 7-0 Prolene | Ethicon | M8702 | Suture |
| Advanced DMEM (1X) | ThermoFisher Scientific | 12491023 | |
| Alcohol Prep pads | MedSource | MS-17402 | Skin disinfectant |
| Amicon Ultra-15 Centrifugal Filter Unit | Millipore Sigma | UFC910024 | |
| Anesthesia Machine | Drager | Fabious Trio | maintains general anesthesia |
| Anesthesia Machine + ventilator | DRE Drager- Fabius Tiro | DRE0603FT | Deliver Oxygen and inhalant to patient |
| Anesthesia Monitor | Phillips Intellivue | MP70 | Multiparameter for patient safety |
| Arterial Line Kit | Arrow | ASK-04510-HF | Femoral catheter for blood pressure monitoring |
| Artificial Tears | Rugby | 0536-1086-91 | Lubricate eyes to prevent corneal drying |
| Bair Hugger | 3M | Model 505 | Patient Warming system |
| Basic pack | Medline | DYNJP1000 | Sterile drapes and table cover |
| Blood Collection Tubes- green top | Fisher Scientific | 02-689-7 | Collect microsphere blood samples |
| Blower Mister Kit | Medtronic/Covidien | 22120 | Clears surgical field for vessel anastomosis |
| BODIPY TR Ceramide | ThermoFisher Scientific | D7540 | |
| Bone marrow needle- 25mm 15 ga IO needle | Vidacare | 9001-VC-005 | Collect bone marrow |
| Bone Wax | Medline | ETHW31G | Hemostasis of cut bone |
| Bovie Cautery hand piece | Covidien | E2516 | Hemostasis |
| Bupivicaine | Pfizer | 00409-1161-01 | Local Anesthetic |
| Buprenorphine 0.3 mg/mL | Sigma Aldrich | B9275 | Pre operative Analgesic for survivial procedures |
| Cell Scrapers | Corning | 353085 | |
| Cephazolin 1 gr | Pfizer | 00409-0805-01 | Antibiotic |
| Chest Tube | Covidien | 8888561043 | Evacuates air from chest cavity |
| Cloroprep | Becton Dickenson | 260815 | Surgical skin prep |
| CPT tube | BD | 362753 | MSC isolation from bone marrow |
| Delrin Constrictor | U of MN | Custom made | Creates stenosis of LAD |
| Dermabond | Ethicon | DNX12 | Skin adhesive |
| DMEM (1X) Dulbecco's Modified Eagle Medium, HEPES | ThermoFisher Scientific | 12430062 | |
| Dobutamine 12.5 mg/mL | Pfizer | 00409-2344-01 | Increases blood pressure and heart rate during the second microsphere blood collection |
| ECG Pads | DRE | 1496 | Monitor heart rhythm |
| Exosome-Depleted FBS | ThermoFisher Scientific | A2720801 | |
| Falcon Disposable Polystyrene Serological Pipets, Sterile, 10mL | Fisher Scientific | 13-675-20 | |
| Femoral and carotid introducer | Cordis- J&J | 504606P | femoral and carotis cannulas |
| Fetal Bovine Serum, Heat Inactivated, Gibco FBS | ThermoFisher Scientific | 16140089 | |
| Flo-thru 1.0 | Baxter | FT-12100 | used to anastomos LIMA to L |
| Flo-thru 1.25 | Baxter | FT-12125 | FT-12125 |
| Flo-thru 1.5 | Baxter | FT-12150 | FT-12150 |
| Flo-thru 2.0 | Baxter | FT-12200 | FT-12200 |
| GlutaMAX Supplement | ThermoFisher Scientific | 35050061 | |
| Hair Clipper | Oster | 078566-011-002 | Remove hair from surgery sites |
| Helistat collagen sponge | McKesson | 570973 1690ZZ | Sponge for embedding exosomes |
| Heparin | Pfizer | 0409-2720-03 | anticoaggulant |
| Histology Jars | Fisher Scientific | 316-154 | Formalin for tissue samples |
| HyClone Characterized Fetal Bovine Serum (FBS) | Cytiva | SH30071.03 | |
| Hypafix | BSN Medical | 4210 | Secure wound dressing and IV catheters |
| Isoflurane | Sigma Aldrich | CDS019936 | General Anesthestic- Inhalant |
| IV Tubing for Blower Mister | Carefusion | 42493E | Adapts to IV Fluids for Blower/Mister |
| Jelco 18 ga IV catheter | Smiths medical | 4054 | IV access in Revasc, MRI and Term |
| Lidocaine 2% | Pfizer | 00409-4277-01 | Local Anesthetic/ antiarrthymic |
| Ligaclips | Ethicon | MSC20 | Surgical Staples for LIMA takedown |
| Long blade for laryngoscope | DRE | 12521 | Allows for visualization of trachea for intubation |
| Meloxicam 5 mg/mL | Boehringer Ingelheim | 141-219 | Post operative Analgesic |
| Microsphere pump | Collect blood samples from femoral introducer | ||
| Monopolar Cautery | Covidien | Valleylab™ FT10 | Hemostasis |
| Nanosight NS 300 | Malvern Panalytical | MAN0541-03-EN | |
| NTA 3.1.54 software | Malvern Panalytical | MAN0520-01-EN-00 | |
| OPVAC Synergy II | Terumo Cardiovascular System | 401-230 | Heart positioner and Stabilizer |
| Oxygen Tank E cylinder | various | various | Used for Blower Mister if anesthesia machine doesn't have auxiliary flow meter |
| PBS, pH 7.2 | ThermoFisher Scientific | 20012050 | |
| Penicillin-Streptomycin-Neomycin (PSN) Antibiotic Mixture | ThermoFisher Scientific | 15640055 | |
| Pigtail 145 catheter 6 French | Boston Scientific | 08641-41 | Measure LV pressures |
| Pressure Transducer | various | Must adapt to anesthesia monitor | Monitor direct arterial pressures |
| Propofol | Diprivan | 269-29 | Induction agent |
| Roncuronium | Mylan | 67457-228-05 | Neuromuscular blocking agent |
| SR Buprenorphine 10 mg/mL | Abbott Labs | NADA 141-434 | Post operative Analgesic |
| Sterile Saline 20 mL | Fisher Scientific | 20T700220 | Flush for IV catheters |
| Sternal Saw/ Necropsy Saw | Thermo Fisher | 812822 | Used to open chest cavity |
| Stop Cocks | Smith Medical | MX5311L | 2 to connect to pig tail |
| Succinylcholine 20 mg/mL | Pfizer | 00409-6629-02 | Neuromuscular blocking agent |
| Suction tubing | Medline | DYND50223 | |
| Suction Container | Medline | DYNDCL03000 | |
| Surgery pack with chest retractor | various | See pack list | Femoral cut down and median sternotomy |
| Surgical Instruments | various | See pack list | Femoral and carotid cutdowns and sternotomy |
| Surgical Spring Clip | Applied Medical | A1801 | Clamp end of LIMA after takedown |
| Syringe pump | Harvard | Delivers IV Dobutamine infusion | |
| SYTO RNASelect Green Fluorescent cell Stain - 5 mM Solution in DMSO | Millipore Sigma | S32703 | |
| Telazol 100 mg/mL | Fort Dodge | 01L60030 | Pre operative Sedative |
| Telpha pad | Covidien | 2132 | Sterile wound dressing |
| Timer | Time collection of blood samples | ||
| Total Exosome Isolation Reagent (from cell culture media) | ThermoFisher Scientific | 4478359 | |
| TPP Tissue Culture Flask, T75, Filter Cap w/ 0.22uM PTFE | ThermoFisher Scientific | TP90076 | |
| Triple Antibiotic Ointment | Johnson & Johnson | 23734 | Topical over wound |
| Vicryl mesh | Ethicon | VKML | Patch for epicardial cell application |
| Vortex | Mix microspheres | ||
| Xylazine 100 mg/mL | Vedco | 468RX | Pre operative Sedative/ analgesic |
References
- Dai, H., et al. Global, regional, and burden of ischaemic heart disease and its attributable risk factors, 1990-2017: results from the Global Burden of Disease Study 2017. European heart journal. Quality of care & clinical outcomes. 8 (1), 50-60 (2022).
- Tsao, C. W., et al. Heart Disease and Stroke Statistics-2022 Update: A Report From the American Heart Association. Circulation. 145 (8), e153-e639 (2022).
- Rahimtoola, S. H.
- Canty, J. M. Jr, Fallavollita, J. A.
- Page, B. J., et al. Revascularization of chronic hibernating myocardium stimulates myocyte proliferation and partially reverses chronic adaptations to ischemia. Journal of the American College of Cardiology. 65 (7), 684-697 (2015).
- Aggarwal, R., et al. Persistent diastolic dysfunction in chronically ischemic hearts following coronary artery bypass graft. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 165 (6), e269-e279 (2023).
- Olsen, F. J., et al. Prognostic Value and Interplay Between Myocardial Tissue Velocities in Patients Undergoing Coronary Artery Bypass Grafting. The American Journal of Cardiology. 144, 37-45 (2021).
- Virani, S. S. Heart Disease and Stroke Statistics-2021 Update: A Report From the American Heart Association. Circulation. 143 (8), e254-e743 (2021).
- Hocum Stone, L., et al. Surgical Swine Model of Chronic Cardiac Ischemia Treated by Off-Pump Coronary Artery Bypass Graft Surgery. Journal of Visualized Experiments:JoVE. (133), e57229 (2018).
- White, F. C., Carroll, S. M., Magnet, A., Bloor, C. M. Coronary collateral development in swine after coronary artery occlusion. Circulation Research. 71 (6), 1490-1500 (1992).
- Righetti, A., et al. Interventricular septal motion and left ventricular function after coronary bypass surgery: evaluation with echocardiography and radionuclide angiography. The American Journal of Cardiology. 39 (3), 372-377 (1977).
- Hocum Stone, L. L., et al. Recovery of hibernating myocardium using stem cell patch with coronary bypass surgery. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 62 (1), e3-e16 (2021).
- Puigserver, P., Spiegelman, B. M. Peroxisome proliferator-activated receptor-gamma coactivator 1 alpha (PGC-1 alpha): transcriptional coactivator and metabolic regulator. Endocrine Reviews. 24 (1), 78-90 (2003).
- Henning, R. J. Cardiovascular Exosomes and MicroRNAs in Cardiovascular Physiology and Pathophysiology. Journal of Cardiovascular Translational Research. 14 (2), 195-212 (2021).
- Chen, Y., Liu, Y., Dorn, G. W. 2nd. Mitochondrial fusion is essential for organelle function and cardiac homeostasis. Circulation Research. 109 (12), 1327-1331 (2011).
- Pittenger, M. F., Martin, B. J. Mesenchymal stem cells and their potential as cardiac therapeutics. Circulation Research. 95 (1), 9-20 (2004).
- Campos-Silva, C., et al. High sensitivity detection of extracellular vesicles immune-captured from urine by conventional flow cytometry. Scientific Reports. 9 (1), 2042 (2019).
- Hocum Stone, L. L., et al. Magnetic resonance imaging assessment of cardiac function in a swine model of hibernating myocardium 3 months following bypass surgery. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 153 (3), 582-590 (2017).
- Stone, L. L. H., et al. Mitochondrial Respiratory Capacity is Restored in Hibernating Cardiomyocytes Following Co-Culture with Mesenchymal Stem Cells. Cell Medicine. 11, 2155179019834938 (2019).
- Lamy, A., et al. Skeletonized vs Pedicled Internal Mammary Artery Graft Harvesting in Coronary Artery Bypass Surgery: A Post Hoc Analysis From the COMPASS Trial. JAMA Cardiology. 6 (9), 1042-1049 (2021).
- Shim, J. K., Choi, Y. S., Yoo, K. J., Kwak, Y. L. Carbon dioxide embolism induced right coronary artery ischaemia during off-pump obtuse marginalis artery grafting. European Journal of Cardio-Thoracic Surgery. 36 (3), 598-599 (2009).
- Aklog, L. Future technology for off-pump coronary artery bypass (OPCAB). Seminars in Thoracic and Cardiovascular Surgery. 15 (1), 92-102 (2003).
- 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).
- Gallet, R., et al. Exosomes secreted by cardiosphere-derived cells reduce scarring, attenuate adverse remodelling, and improve function in acute and chronic porcine myocardial infarction. European Heart Journal. 38 (3), 201-211 (2017).
