Cell-baserad terapi för hjärtsvikt hos råtta: Double Torakotomi för hjärtinfarkt och epikardiell Implantation av celler och Biomatrix
Summary
Implantation av en biograft att behandla hjärtinfarkt inducerad av LAD ligation i en gnagarmodell har konventionellt krävs två öppna hjärtoperationer. För att minska dödligheten och ger optimala förutsättningar för fixering av fast och gelé biomatrices förknippade med celler, har minimalt invasiva procedurer utvecklats.
Abstract
Hjärtcellterapi har fått allt större intresse och implantation av biomaterial i samband med celler har blivit en viktig fråga för att optimera myokardcellerna leverans. Gnagare modell av hjärtinfarkt (MI) består av vänster främre nedåt Artery (LAD) ligation har vanligen utförts via en torakotomi; en andra hjärtoperationer via ett sternotomi har traditionellt utförts för epikardiell tillämpning av behandlingen. Eftersom beskrivningen av LAD ligation modell, har efter operationen dödligheten sjunkit från 35 till 13%, men den andra operationen har varit kritisk. I syfte att förbättra post-kirurgi återvinning och minska smärta och infektion, är minimalt invasiva kirurgiska procedurer presenteras. Två torakotomi utfördes, den första en för LAD ligation och den andra för behandling epikardiell administration. Biografts består av celler i samband med fasta eller gel typ matriser applicerades på infarkt area. LAD ligation resulterade i förlust av hjärtfunktionen vilket bekräftas av ekokardiografi utförs efter 2 och 6 veckor. Goldner trikromfläckning utförs på hjärtsektioner bekräftade transmural ärrbildning. Första och andra operationer resulterade i mindre än 10% postoperativ mortalitet.
Introduction
Sedan slutet av 19-talet, har hjärt-kärlsjukdom var antalet en seriemördare i industrialiserade länder. Bland dem representerar kranskärlssjukdom huvud etiologi. De akuta fasen ger hjärtinfarkt (MI) och följs av maladaptiv ombyggnad som successivt utvecklas mot en kronisk fas och svår hjärtsvikt. Trots de senaste betydande tekniska och terapeutiska framsteg är sjuklighet och dödlighet på grund av utvecklingen av hjärtsvikt växer fortfarande 1. I detta sammanhang har cellterapi fått ökat intresse som ett nytt behandlingsalternativ för att stoppa utvecklingen av sjukdomen mot hjärtsvikt och för att stimulera den nyligen identifierade förnyelseförmåga i hjärtmuskulaturen. Experimentella och kliniska undersökningar har gett övertygande bevis för de positiva effekter som erhölls efter hjärttransplantation av olika celltyper. Större utfall ingår förbättrad cardiac kontraktila funktion, minskade vänster kammare ombyggnad, minskad infarktstorlek och ökad vaskulär densitet i infarktområdet. Men det låga antalet celler behålla efter cellinjektion förblev en viktig nackdel. Föreningen av celler med en biomatris att förbättra cellleverans 2 har nyligen främjat forskare och kliniska intressen.
Ligering av den vänstra främre nedåtgående kransartären (LAD) är en referensmetod för MI i små djurmodell som resulterar i transmural infarkt och en mogen ärr. Cellterapi används i den kroniska fasen av MI kräver ett andra kirurgiskt ingrepp. En median sternotomi utförs vanligtvis för att möjliggöra intramyocardial injektion av cellerna eller epikardiell implantation av biografts. Sådana kirurgiska ingrepp ökar dödligheten, efter kirurgi återhämtningstid, smärta och risk för infektion. Den minimalinvasiv metod som presenteras här inte bara hindrar en sådan partiskhet, men ger också optimal tillgängligheten av hjärtat för behandling ansökan. MI och epikardiell implantation av celler i förening med en gel typ biomatris utförs på ett slående hjärta via vänster interkostal torakotomi.
Protocol
Representative Results
Discussion
Den permanenta ligering av LAD orsakar irreversibel myokardskada. Den första djurmodell beskrevs 1960 4. Sedan dess har det ansetts som en standard och lämplig modell för kronisk MI. Dess stabilitet och reproducerbarhet tillät experimentell utvärdering av terapier för MI 5. Förbättrade rutiner efter den inledande beskrivningen rapporterade en operativ dödlighet på 35-13% 6.
Som väntat LAD ligation inducerad nedsatt hjärtfunktion observerats inom 2…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Författarna tackar Prof Hendrik Tevaearai och Department of Cardiovascular Surgery för ekonomiskt stöd för den första delen av studien.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| POLYSORB 3-0 suture | COVIDIEN | UL 204 | |
| POLYSORB 5-0 suture | COVIDIEN | UL 202 | |
| SURGIPRO II 7-0 Suture | COVIDIEN | VP904X | |
| CATHETER INSYTE 14G | BD | 381267 | |
| INSPIRA ADVANCED VOLUME CONTROLLED VENTILATOR | HARVARD APPARATUS | 557058 | |
| DUMONT #7 Forceps | FST Germany | 11274-20 | |
| Fibrin sealant | BAXTER | 1501441 | TISSEEL Glue, Frozen -20°C |
| CASTROVIEJO EYE SPECULA | HARVARD APPARATUS | 72-8925 | use as retractor for the ribs |
| IMDM Glutamax | Gibco | 31980 | |
| Pen/Strep | Gibco | 15140 | |
| FBS | PAA Clone | A15-101 | |
| bone scissors | Fine Science Tols | 16044-10 | |
| Red Blood Cell Lysis Solution | Gentra Systems | D-50k1 | |
| Accutase cell detachment solution | Stem cell technology | 7920 |
References
- Gjesdal, O., Bluemke, D. A., Lima, J. A. Cardiac remodeling at the population level–risk factors, screening, and outcomes. Nat. Rev. Cardiol. 8, 673-685 (2011).
- Alcon, A., Cagavi Bozkulak, E., Qyang, Y. Regenerating functional heart tissue for myocardial repair. Cell Mol. Life Sci. 69, 2635-2656 (2012).
- Guex, A. G., Fortunato, G., Hegemann, D., Tevaearai, H. T., Giraud, M. N. General Protocol for the Culture of Cells on Plasma-Coated Electrospun Scaffolds. Methods Mol. Biol. 1058, 119-131 (2013).
- Selye, H., Bajusz, E., Grasso, S., Mendell, P. Simple techniques for the surgical occlusion of coronary vessels in the rat. Angiology. 11, 398-407 (1960).
- Gomes, A. C., Falcao-Pires, I., Pires, A. L., Bras-Silva, C., Leite-Moreira, A. F. Rodent models of heart failure: an updated review. Heart Fail. Rev. 18, 219-249 (2013).
- Horstick, G., et al. Surgical procedure affects physiological parameters in rat myocardial ischemia: need for mechanical ventilation. Am. J. Physiol. 276, 472-479 (1999).
- Duchatelle, J. P., Vivet, P., Cortes, M., Groussard, O., Pocidalo, J. J. Respiratory and Hemodynamic-Effects of Lateral Thoracotomy or Sternotomy in Mechanically Ventilated Rats. Eur. Surg. Res. 17, 10-16 (1985).
- Giraud, M. N., et al. Hydrogel-based engineered skeletal muscle grafts normalize heart function early after myocardial infarction. Artif. Organs. 32, 692-700 (2008).
- Siepe, M., et al. Myoblast-seeded biodegradable scaffolds to prevent post-myocardial infarction evolution toward heart failure. J. Thorac. Cardiov. Sur. 132, 124-131 (2006).
- Guex, A. G., et al. Plasma-functionalized electrospun matrix for biograft development and cardiac function stabilization. Acta Biomater. 10, (2014).
- Terrovitis, J., et al. Noninvasive Quantification and Optimization of Acute Cell Retention by In Vivo Positron Emission Tomography After Intramyocardial Cardiac-Derived Stem Cell Delivery. J. Am. Coll. Cardiol. 54, 1619-1626 (2009).
- Guo, H. D., Wang, H. J., Tan, Y. Z., Wu, J. H. Transplantation of marrow-derived cardiac stem cells carried in fibrin improves cardiac function after myocardial infarction. Tissue Eng. Part A. 17, 45-58 (2011).
- Qiao, H., et al. Death and Proliferation Time Course of Stem Cells Transplanted in the Myocardium. Mol. Imaging Biol. 11, 408-414 (2009).
- Conradi, L., Pahrmann, C., Schmidt, S., Deuse, T., Hansen, A., Eder, A., et al. Bioluminescence Imaging for Assessment of Immune Responses Following Implantation of Engineered Heart Tissue (EHT). J. Vis. Exp. 52 (e2605), (2011).
