Echogeleide Transthoracale intramyocardiale Injectie in Muizen
Summary
Echocardiografie-geleide percutane intramyocardiale injectie vertegenwoordigt een efficiënte, betrouwbare en richtbare modaliteit voor de levering van genoverdracht agentia of cellen in muizen hart. Naar aanleiding van de stappen in dit protocol, kan de operator snel bevoegd in deze veelzijdige, minimaal invasieve techniek geworden.
Abstract
Muismodellen van hart-en vaatziekten zijn van belang voor het onderzoek naar pathofysiologische mechanismen en het verkennen van potentiële regeneratieve therapieën. Experimenten met myocard injectie worden momenteel uitgevoerd door directe chirurgische toegang via een thoracotomie. Terwijl handig wanneer uitgevoerd bij de andere experimentele manipulatie zoals coronaire arterie ligatie, de noodzaak van een invasieve procedure voor intramyocardial bezorging beperkt mogelijke proefopzetten. Met steeds betere echo resolutie en geavanceerde niet-invasieve beeldvormende technieken is het nu mogelijk om routinematig echogeleide percutane intramyocardiale injectie. Deze modaliteit efficiënt en betrouwbaar levert agenten om een gerichte regio myocard. Voordelen van deze techniek omvatten het vermijden van chirurgische morbiditeit, de mogelijkheid om gebieden van myocardium selectief richten onder echografische begeleiding en de mogelijkheid om injectaat leveren aan de myocardium op verschillende, vooraf bepaalde intervallen. Met beoefend techniek, complicaties van intramyocardiale injectie zijn zeldzaam, en muizen snel terug te keren naar de normale activiteit op het herstel van verdoving. Naar aanleiding van de stappen in dit protocol, de exploitant met basis echocardiografie ervaring kan snel bevoegd in deze veelzijdige, minimaal invasieve techniek geworden.
Introduction
Hart-en vaatziekten is de belangrijkste doodsoorzaak voor zowel mannen als vrouwen in de Verenigde Staten, goed voor 600.000 doden per jaar 1. Muismodellen van hart-en vaatziekten zijn van cruciaal belang voor het onderzoek naar pathofysiologische mechanismen en voor het verkennen van mogelijke therapieën. Myocardiale levering van gentherapie vectoren, stamcellen, gemodificeerd RNA, en andere therapeutische middelen vergunningen studie van hun therapeutisch potentieel voor hartkwaal 2-7. Momenteel zijn er beperkte mogelijkheden voor myocardiale afgifte van therapeutische middelen in muismodellen 6. Intramyocardiale injectie onder directe visualisatie wordt algemeen gebruikt, maar vereist een sternotomie of thoracotomie en is beperkt tot het blootgestelde gebied van het hart. Terwijl handig wanneer uitgevoerd bij de andere experimentele manipulatie zoals LAD ligatie, de noodzaak van een invasieve procedure voor intramyocardial bezorging beperkt mogelijke proefopzetten en introduceert eenvullende effecten van de procedure (bijvoorbeeld fibrose als gevolg van thoracotomie). Percutane pericardiale afgifte van virale vectoren is gemeld, maar de plaats en verdeling van het therapeutische middel niet homogeen en is moeilijk te controleren 8. Percutane coronaire injectie resulteert in een meer homogene verdeling van het geïnjecteerde materiaal, maar efficiënt en reproduceerbaar coronaire levering is een uitdaging in muismodellen.
We beschrijven hier een gesloten kist intramyocardiale injectie techniek die minimaal invasieve, exploitant gecontroleerde targeting van therapeutische middelen onder echografische begeleiding mogelijk maakt. De techniek is eenvoudig te leren, ondervangt de noodzaak voor thoracotomie of sternotomie, met de bijbehorende experimentele complicaties, en biedt een grotere flexibiliteit op de timing en de websites van intramyocardiale injectie. Zo-echocardiografie ondersteunde intramyocardiale injectie is een technisch eenvoudige en zeer effectieve werkwijze voor het manipulerenmyocardium in murine experimentele modellen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Biologics kan aan de hartspier worden geleverd door directe intramyocardiale injectie, intrapericardiale injectie, of indirect beheer via de bloedbaan. Recente celtherapie proeven in myocardinfarct modellen hebben een open thoracotomie aanpak beschreven om de levering van injectaat 12-14. Een belangrijke factor in het succes van een myocard therapeutische interventie hangt af van de keuze van de levering route. De hoogste lokale dosis biologische bereikt door intramyocardial levering 15,16. Intramy…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
TWP was funded by the Irish Cardiac Society Brian McGovern Travelling Fellowship. WTP was funded by R01 HL095712 and an AHA Established Investigator Award.
Materials
| Vevo 2100 ultrasound imaging system | Visualsonics | ||
| Vevo Integrated Rail System III | Visualsonics | ||
| Microscan MS400 transducer | Visualsonics | ||
| Microscan MS550D transducer | Visualsonics | ||
| PrecisionGlide needles | BD | 305128 | 30G x 1 inch |
| 1cc slip tip syringe | Exel International | 26048 | or equivalent |
| Gastight 50ul glass syringes | Hamilton | 1705 | |
| Trypan blue stain (0.4%) | Gibco | 15250 | or equivalent |
| Isoflurane | Baxter | AHN3640 | or equivalent |
| Aquasonic 100 | Parker Laboratories | (01-08) | or equivalent |
| Polystyrene microspheres (red fluorescent) | Life Technologies | F-8842 | or equivalent |
References
- Kochanek, K. D., et al. Deaths: final data for 2009. Natl Vital Stat Rep. 60 (3), 1-117 .
- Strauer, B. E., Steinhoff, G. 10 years of intracoronary and intramyocardial bone marrow stem cell therapy of the heart: from the methodological origin to clinical practice. J Am Coll Cardiol. 58, 1095-1104 (2011).
- Cheng, K., et al. Intramyocardial autologous cell engraftment in patients with ischaemic heart failure: a meta-analysis of randomised controlled trials. Heart Lung Circ. 22 (11), 887-894 (2013).
- Fischer-Rasokat, U., et al. A pilot trial to assess potential effects of selective intracoronary bone marrow-derived progenitor cell infusion in patients with nonischemic dilated cardiomyopathy: final 1-year results of the transplantation of progenitor cells and functional regeneration enhancement pilot trial in patients with nonischemic dilated cardiomyopathy. Circ Heart Fail. 2, 417-423 (2009).
- Seth, S., et al. Percutaneous intracoronary cellular cardiomyoplasty for nonischemic cardiomyopathy: clinical and histopathological results: the first-in-man ABCD (autologous bone marrow cells in dilated cardiomyopathy) trial. J Am Coll Cardiol. 48, 2350-2351 (2006).
- Ladage, D., et al. Percutaneous methods of vector delivery in preclinical models. Gene Ther. 19, 637-641 (2012).
- Zangi, L., et al. Modified mRNA directs the fate of heart progenitor cells and induces vascular regeneration after myocardial infarction. Nat Biotechnol. 31, 898-907 (2013).
- Laakmann, S., et al. Minimally invasive closed-chest ultrasound-guided substance delivery into the pericardial space in mice. Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol. 386 (3), 227-238 (2013).
- Respress, J. L., Wehrens, X. H. Transthoracic echocardiography in mice. J Vis Exp. (39), e1738 (2010).
- Wang, G., et al. Characterization of cis-regulating elements and trans-activating factors of the rat cardiac troponin T gene. J Biol Chem. 269, 30595-30603 (1994).
- Shimshek, D. R., et al. Codon-improved Cre recombinase (iCre) expression in the mouse. Genesis. 32, 19-26 (2002).
- Lichtenauer, M., et al. Intravenous and intramyocardial injection of apoptotic white blood cell suspensions prevents ventricular remodelling by increasing elastin expression in cardiac scar tissue after myocardial infarction. Basic Res Cardiol. 106 (4), 645-655 (2011).
- Herrmann, J. L., et al. Postinfarct intramyocardial injection of mesenchymal stem cells pretreated with TGF-alpha improves acute myocardial function. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 299 (1), 371-378 (2010).
- Zhou, Y., et al. Direct injection of autologous mesenchymal stromal cells improves myocardial function. Biochem Biophys Res Commun. 390 (3), 902-907 (2009).
- Campbell, N. G., Suzuki, K. Cell delivery routes for stem cell therapy to the heart: current and future approaches. J Cardiovasc Transl Res. 5 (5), 713-726 (2012).
- Hou, D., et al. Radiolabeled cell distribution after intramyocardial, intracoronary, and interstitial retrograde coronary venous delivery: implications for current clinical trials. Circulation. 112, 150-156 (2005).
- 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 (3), 265-275 (2010).
- Dib, N., et al. Cell therapy for cardiovascular disease: a comparison of methods of delivery. J Cardiovasc Transl Res. 4 (2), 177-181 (2011).
