Summary

Ultrasound-guided transtoracica intramiocardico iniezione nei topi

Published: August 05, 2014
doi:

Summary

Iniezione percutanea intramiocardico ecocardiografia-guida rappresenta una modalità efficiente, affidabile, e il targeting per la fornitura di agenti di trasferimento di geni o cellule nel cuore murino. Seguendo la procedura descritta in questo protocollo, l'operatore può rapidamente diventare competente in questa versatile tecnica, mini-invasiva.

Abstract

Modelli murini di malattie cardiovascolari sono importanti per lo studio dei meccanismi fisiopatologici e di esplorare potenziali terapie rigenerative. Gli esperimenti che coinvolgono l'iniezione infarto sono attualmente svolte da accesso chirurgico diretto attraverso una toracotomia. Mentre conveniente quando eseguita al momento di un'altra manipolazione sperimentale come legatura dell'arteria coronaria, la necessità di una procedura invasiva consegna intramiocardico limita potenziali disegni sperimentali. Con la sempre migliore risoluzione ultrasuoni e modalità di imaging non invasive avanzate, è ora fattibile per eseguire di routine, iniezione intramiocardico percutanea ecoguidata. Questa modalità efficiente e affidabile fornisce agenti ad una zona mirata di miocardio. I vantaggi di questa tecnica includono la prevenzione di morbilità chirurgica, la possibilità di indirizzare le regioni del miocardio selettivo sotto guida ecografica, e la possibilità di esprimere iniettato al myocardium in più intervalli di tempo predeterminati. Con la tecnica praticata, complicanze da iniezione intramiocardico sono rari, e topi tornare rapidamente alla normale attività sul recupero da anestetico. Seguendo la procedura descritta in questo protocollo, l'operatore con esperienza di base ecocardiografia può rapidamente diventare competente in questa versatile tecnica, mini-invasiva.

Introduction

Le malattie cardiache sono la principale causa di morte per uomini e donne negli Stati Uniti, che rappresentano 600.000 decessi ogni anno 1. Modelli murini di malattie cardiovascolari sono di fondamentale importanza per lo studio dei meccanismi fisiopatologici e per esplorare potenziali terapie. Consegna miocardico di vettori di terapia genica, cellule staminali, RNA modificati, e altri agenti terapeutici permessi indagine del loro potenziale terapeutico per le malattie cardiache 2-7. Attualmente, ci sono opzioni limitate per la consegna del miocardio di agenti terapeutici in modelli murini 6. Iniezione intramiocardico sotto visualizzazione diretta è comunemente usato, ma richiede una sternotomia o toracotomia ed è limitata alla regione esposta del cuore. Mentre conveniente quando eseguita al momento di un'altra manipolazione sperimentale come LAD legatura, la necessità di una procedura invasiva consegna intramiocardico limita potenziali disegni sperimentali e introduce uneffetti SUPPLEMENTARI dalla procedura (ad esempio, la fibrosi a causa di toracotomia). Consegna pericardico percutanea di vettori virali è stato segnalato, ma il sito e la distribuzione di agente terapeutico non è omogeneo ed è difficile da controllare 8. Percutanea risultati iniezione coronarici in distribuzione più omogenea del materiale iniettato, ma la consegna coronarica efficiente e riproducibile impugna in modelli murini.

Qui, descriviamo una cassa tecnica di iniezione intramiocardico chiuso che permette minimamente invasiva, operatore controllato il targeting di agenti terapeutici sotto guida ecografica. La tecnica è facile da imparare, evita la necessità di toracotomia o sternotomia e le loro concomitanti complicazioni sperimentali, e offre una maggiore flessibilità sui tempi e siti di iniezione intramiocardico. Così, l'iniezione intramiocardico ecocardiografia assistita rappresenta un metodo tecnicamente semplice e molto efficace di manipolare ilmiocardio in modelli sperimentali murini.

Protocol

Tutte le operazioni descritte sono state eseguite secondo protocolli approvati dalla cura e l'uso di animali Comitato Istituzionale di Hospital di Boston per bambini. 1 Preparazione Eseguire basale cardiaca valutazione anatomica e funzionale da ecocardiografia prima di iniziare la procedura di iniezione, come il trasduttore di posizione fissa ottimale per l'iniezione intramiocardico non può cedere le viste standard ottimali per delineare l'anatomia e la valutazione de…

Representative Results

Murino iniezione intramiocardico di blu tipo e microsfere fluorescenti Iniezione di colorante blu di Evan è utile per scopi di formazione. Subito dopo l'iniezione, eutanasia il mouse e rimuovere il cuore per visualizzare la posizione del colorante blu iniettato. Figura 5 mostra un esempio di una iniezione di successo, con colorante blu infiltrante il miocardio a livello muscolare metà papillari (Figura 5A, regione racchiusa dalla linea tratteggiata). Evan…

Discussion

Biologics possono essere consegnati al miocardio mediante iniezione diretta intramiocardico, iniezione intrapericardica, o l'amministrazione indiretta attraverso il flusso sanguigno. Cellulari basato recenti sperimentazioni di terapia in modelli con infarto miocardico hanno descritto un approccio toracotomia aperta per la fornitura di iniettato 12-14. Un fattore importante per il successo di un intervento terapeutico infarto dipende dalla scelta del percorso di consegna. La dose massima locale del biologi…

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

  1. Kochanek, K. D., et al. Deaths: final data for 2009. Natl Vital Stat Rep. 60 (3), 1-117 .
  2. 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).
  3. 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).
  4. 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).
  5. 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).
  6. Ladage, D., et al. Percutaneous methods of vector delivery in preclinical models. Gene Ther. 19, 637-641 (2012).
  7. 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).
  8. 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).
  9. Respress, J. L., Wehrens, X. H. Transthoracic echocardiography in mice. J Vis Exp. (39), e1738 (2010).
  10. 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).
  11. Shimshek, D. R., et al. Codon-improved Cre recombinase (iCre) expression in the mouse. Genesis. 32, 19-26 (2002).
  12. 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).
  13. 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).
  14. Zhou, Y., et al. Direct injection of autologous mesenchymal stromal cells improves myocardial function. Biochem Biophys Res Commun. 390 (3), 902-907 (2009).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. Dib, N., et al. Cell therapy for cardiovascular disease: a comparison of methods of delivery. J Cardiovasc Transl Res. 4 (2), 177-181 (2011).

Play Video

Cite This Article
Prendiville, T. W., Ma, Q., Lin, Z., Zhou, P., He, A., Pu, W. T. Ultrasound-guided Transthoracic Intramyocardial Injection in Mice. J. Vis. Exp. (90), e51566, doi:10.3791/51566 (2014).

View Video