Bir Domuz Modelinde Perkütan Embolizasyon Bobini Dağıtımı ile Miyokard Enfarktüsü
Summary
İnsanlarda hastalığın doğal sürecini taklit eden miyokard enfarktüsü (MI) hayvan modelleri, patofizyolojik mekanizmaları anlamak ve yeni ortaya çıkan tedavilerin güvenliğini ve etkinliğini test etmek için çok önemlidir. Burada, perkütan embolizasyon bobininin yerleştirilmesiyle oluşturulan bir MI domuz modelini açıklıyoruz.
Abstract
Miyokard enfarktüsü (MI) tüm dünyada mortalitenin önde gelen nedenidir. Koroner revaskülarizasyon ve kardiyovasküler ilaçlar da dahil olmak üzere kanıta dayalı tedavilerin kullanılmasına rağmen, hastaların önemli bir kısmında patolojik sol ventrikül remodellenmesi ve MI’yi takiben ilerleyici kalp yetmezliği gelişir. Bu nedenle, diğerlerinin yanı sıra, yaralı miyokardın onarılması ve yenilenmesi için hücresel ve gen terapileri gibi yeni terapötik seçenekler geliştirilmiştir. Bu bağlamda, MI’nin hayvan modelleri, klinik çeviriden önce bu deneysel tedavilerin güvenliğini ve etkinliğini araştırmada çok önemlidir. Domuz gibi büyük hayvan modelleri, domuz ve insan kalplerinin koroner arter anatomisi, kardiyak kinetiği ve MI sonrası iyileşme süreci açısından yüksek benzerliği nedeniyle daha küçük olanlara göre tercih edilir. Burada, kalıcı bobin konuşlandırması ile domuzda bir MI modelini tanımlamayı amaçladık. Kısaca retrograd femoral erişim yoluyla perkütan selektif koroner arter kanülasyonunu içerir. Koroner anjiyografi sonrasında, bobin floroskopik rehberlikte hedef dalda konuşlandırılır. Son olarak, tam oklüzyon tekrarlanan koroner anjiyografi ile doğrulanır. Bu yaklaşım uygulanabilir, yüksek oranda tekrarlanabilir ve geleneksel açık göğüs cerrahisinden ve ardından postoperatif inflamasyondan kaçınarak insan revaskülarize olmayan MI’nin patogenezini taklit eder. Takip zamanına bağlı olarak, teknik akut, subakut veya kronik MI modelleri için uygundur.
Introduction
Miyokard enfarktüsü (MI) tüm dünyada mortalite, morbidite ve özürlülüğün en sık nedenidir1. Mevcut terapötik ilerlemelere rağmen, hastaların önemli bir kısmında MI’yi takiben advers ventrikül yeniden şekillenmesi ve ilerleyici kalp yetmezliği gelişmekte, bu da ventrikül disfonksiyonu ve ani ölüm nedeniyle kötü prognoz ile sonuçlanmaktadır 2,3,4. Bu nedenle, yaralı miyokardın onarılması ve / veya yenilenmesi için yeni terapötik seçenekler incelenmektedir ve translasyonel MI hayvan modelleri, güvenliklerini ve etkinliklerini test etmede çok önemlidir. Sıçanlar5,6, fareler 7,8, köpekler9 ve koyun 10 dahil olmak üzere kardiyovasküler araştırmalar için çeşitli modeller kullanılmış olmasına rağmen, domuzlar, kalp büyüklüğü, koroner arter anatomisi, kardiyak kinetik, fizyoloji, metabolizma ve MI sonrası iyileşme süreci11 açısından insanlara yüksek benzerlikleri nedeniyle kardiyak iskemi çalışmalarını modellemek için en iyi seçeneklerden biridir. 12,13,14,15.
Bu bağlamda MI domuz modellerinin geliştirilmesi için birçok farklı açık cerrahi ve perkütan yaklaşım mevcuttur. Açık göğüs yaklaşımı, sol lateral torakotomi prosedürünü içerir ve diğerlerinin yanı sıra cerrahi koroner arter ligasyonu 16,17, miyokard kriyo-hasarı, koterizasyon12 ve bir hidrolik tıkanıklık18 veya bir ameroid konstriktör 19’un koroner arter yerleştirilmesinde yararlıdır. Cerrahi koroner oklüzyon, kalbin geniş erişimine ve görsel değerlendirmesine izin verdiği için kalp dokusu mühendisliği ve hücre tedavisi gibi yeni terapötik seçenekleri test etmek için yaygın olarak kullanılmaktadır; Bununla birlikte, insan MI’sinin aksine, cerrahi yapışıklıklara, bitişik skarlaşmaya ve postoperatif inflamasyona neden olabilir17. Miyokard kriyo-hasarı ve koterizasyon kolayca tekrarlanabilir tekniklerdir, ancak insanlarda gözlenen patofizyolojik MI progresyonunu yeniden üretmez12. Öte yandan, geçici veya kalıcı koroner blokaj üretmek için çeşitli perkütan teknikler geliştirilmiştir. Bunlar transkoroner veya intrakoroner etanol ablasyonu20,21, balon anjiyoplasti ile oklüzyon 22 veya agaroz jel boncukları23, fibrinojen karışımları9 veya bobin embolizasyonu 17,24 gibi trombojenik materyallerin verilmesidir. Balon anjiyoplasti iskemi / reperfüzyon çalışmaları için daha uygun olsa da, koroner bobin dağıtımı revaskülarize olmayan MI’yi modellemek için en iyi seçeneklerden biridir. Bu perkütan yaklaşım uygulanabilir, sürekli olarak tekrarlanabilir ve açık göğüs cerrahisinden kaçınır. Enfarktüs lokalizasyonunun hassas bir şekilde kontrol edilmesini sağlar ve reperfüze edilmemiş bir insan MI’sine benzer bir patofizyoloji ile sonuçlanır. Ayrıca, bobin embolizasyonu akut, sub-akut veya kronik MI’yi modellemek için uygundur; kronik konjestif kalp yetmezliği; veya kapak hastalığı17.
Mevcut protokol, kalıcı bobin dağıtımı ile bir MI domuz modelinin nasıl geliştirileceğini açıklamayı amaçlamaktadır. Kısaca retrograd femoral erişim yoluyla perkütan selektif koroner arter kanülasyonunu içerir. Koroner anjiyografiyi takiben, floroskopik rehberlikte hedef dal arterine bir bobin yerleştirilir. Son olarak, tam oklüzyon tekrarlanan koroner anjiyografi ile doğrulanır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bir koroner arterde konuşlandırılan bir bobin, domuzda yeni kardiyovasküler terapötik stratejiler geliştirmek ve test etmek için kullanılabilecek tekrarlanabilir ve tutarlı bir klinik öncesi reperfüze edilmemiş MI modeli sağlar.
Ellerimizde takipteki mortalite %19 ile MI komplikasyonlarına bağlı olarak, çoğunlukla işlemin ilk 24 saati içinde idi. Tüm bu ölümler, reperfüze edilmemiş MI’nin doğal tarihi ile ilgilidir ve çalışmanın birincil sonuçlarıdır. Bu protok…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Katalonya Karşılaştırmalı Tıp ve Biyogörüntüleme Merkezi’ne (CMCiB) ve personeline hayvan modelinin uygulanmasına katkılarından dolayı şükranlarımızı sunuyoruz. Bu çalışma Instituto de Salud Carlos III (PI18/01227, PI18/00256, INT20/00052), Sociedad Española de Cardiología ve Generalitat de Catalunya [2017-SGR-483] tarafından desteklenmiştir. Bu çalışma aynı zamanda Plan Nacional de I+D+I’nin bir parçası olarak Red de Terapia Celular – TerCel [RD16/0011/0006] ve CIBER Cardiovascular [CB16/11/00403] projeleri tarafından finanse edildi ve ISCIII-Subdirección General de Evaluación y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) tarafından ortaklaşa finanse edildi. Dr. Fadeuilhe, İspanyol Kardiyoloji Derneği’nden (Madrid, İspanya) bir hibe ile desteklendi.
Materials
| 6-F JR4 0-71"guiding catheter | Medtronic | LA6JR40 | 6F JR4 90 cm Guiding catheter |
| Adrenaline 1 mg/mL | B.Braun | National Code (NC). 602486 | Adrenaline |
| Atropine 1 mg/mL | B.Braun | NC. 635649 | Atropine |
| Betadine | Mylan | NC. 694109-1 | Povidone iodine solution |
| Bupaq 0.3 mg/mL | Richter Pharma AG | NC. 578816.6 | Buprenorphine |
| Dexdomitor 0.5 mg/mL | Orion Pharma | NC. 576303.3 | Dexmedetomidine |
| Draxxin | Zoetis | NC. 576313.2 | Tulathromycin |
| EMERALD Guidewire | Cordis | 502-585 | 0.035-inch J-tipped wire |
| External defibrillator | DigiCare | CS81XVET | Manual external defibrillator |
| Fendivia 100 µg/h | Takeda | NC. 658524.5 | Fentanyl transdermal patch |
| Guidewire Introducer Needle 18 G x 7 cm | Argon | GWI1802 | Introducer needle |
| Heparine 1% | ROVI | NC. 641647.1 | Heparin |
| Hi-Torque VersaTurn F | Abbott | 1013317J | 0.014-inch 200 cm Guidewire |
| IsoFlo | Zoetis | 50019100 | Isoflurane |
| Ketamidor | Richter Pharma AG, | NC. 580393.7 | Ketamine |
| Lidocaine 50 mg/mL | B.Braun | NC. 645572.2 | Lidocaine |
| MD8000vet | Meditech Equipment | MD8000vet | Multi-parameter monitor |
| Midazolam | Laboratorios Normon | NC. 624437.1 | Midazolam |
| Prelude.6F.11 cm (4.3").0.035" (0.89 mm).50 cm (19.7").Double Ended.Stainless Steel.6F.16 | Merit | PSI-6F-11-035 | 6F Vascular sheath |
| Propovet Multidosis 10 mg/mL | Zoetis | NC. 579742.7 | Propofol |
| RENEGADE STC-18 150/20/STRAIGHT/1RO | Boston Scientific | M001181370 | 150 cm length with 0.017-inch inner diameter Microcatheter |
| Ruschelit | Teleflex | 112482 | Endotracheal tube with balloon (#6.5) |
| SPUR II | Ambu | 325 012 000 | Airway mask bag unit-ventilation (AMBU) |
| Vasofix 20 G | B.Braun | 4269098 | 20 G Cannula |
| Visipaque 320 mg/mL USB 10 x 200 mL | General Electrics | 1177612 | Iodinated contrast medium |
| VortX-18 Diamond 3 mm/3.3 mm | Boston Scientific | M0013822030 | Coil |
| WATO EX-35 | Mindray | WATO EX-35Vet | Anesthesia machine |
References
- Khan, M., et al. Global epidemiology of ischemic heart disease: Results from the global burden of disease study. Cureus. 12 (7), 9349 (2020).
- Bhatt, A. S., Ambrosy, A. P., Velazquez, E. J. Adverse remodeling and reverse remodeling after myocardial infarction. Current Cardiology Reports. 19 (8), 71 (2017).
- Verma, A., et al. Prognostic implications of left ventricular mass and geometry following myocardial infarction: The VALIANT (VALsartan In Acute myocardial iNfarcTion) echocardiographic study. JACC: Cardiovascular Imaging. 1 (5), 582-591 (2008).
- Konstam, M., Kramer, D., Patel, A., Maron, M., Udelson, J. Left ventricular remodeling in heart failure: current concepts in clinical significance and assessment. JACC. Cardiovascular Imaging. 4 (1), 98-108 (2011).
- Srikanth, G., Prakash, P., Tripathy, N., Dikshit, M., Nityanand, S. Establishment of a rat model of myocardial infarction with a high survival rate: A suitable model for evaluation of efficacy of stem cell therapy. Journal of Stem Cells and Regenerative Medicine. 5 (1), 30 (2009).
- Wu, Y., Yin, X., Wijaya, C., Huang, M. -. H., McConnell, B. K. Acute myocardial infarction in rats. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (48), e2464 (2011).
- Takagawa, J., et al. Myocardial infarct size measurement in the mouse chronic infarction model: comparison of area- and length-based approaches. Journal of Applied Physiology. 102 (6), 2104-2111 (2007).
- Yang, F., et al. Myocardial infarction and cardiac remodelling in mice. Experimental Physiology. 87 (5), 547-555 (2002).
- Suzuki, M., Asano, H., Tanaka, H., Usuda, S. Development and evaluation of a new canine myocardial infarction model using a closed-chest injection of thrombogenic material. Japanese Circulation Journal. 63 (11), 900-905 (1999).
- Rienzo, M., et al. A total closed chest sheep model of cardiogenic shock by percutaneous intracoronary ethanol injection. Scientific Reports. 10 (1), 12417 (2020).
- Spannbauer, A., et al. Large animal models of heart failure with reduced ejection fraction (HFrEF). Frontiers in Cardiovascular Medicine. 6, 117 (2019).
- Liu, J., Li, X. Novel porcine models of myocardial ischemia/infarction – Technical progress, modified electrocardiograms validating, and future application. Advances in Electrocardiograms – Clinical Applications. , 175-190 (2012).
- Hughes, G. C., Post, M., Simons, M., Annex, B. Translational physiology: porcine models of human coronary artery disease: implications for pre-clinical trials of therapeutic angiogenesis. Journal of Applied Physiology. 94 (5), 1689-1701 (2003).
- Tsang, H. G., et al. Large animal models of cardiovascular disease. Cell Biochemistry and Function. 34 (3), 113 (2016).
- Dixon, J. A., Spinale, F. G. Large animal models of heart failure. Circulation: Heart Failure. 2 (3), 262-271 (2009).
- Gálvez-Montón, C., et al. Transposition of a pericardial-derived vascular adipose flap for myocardial salvage after infarct. Cardiovascular Research. 91 (4), 659-667 (2011).
- Gálvez-Montón, C., et al. Comparison of two pre-clinical myocardial infarct models: coronary coil deployment versus surgical ligation. Journal of Translational Medicine. 12, 137 (2014).
- Domkowski, P. W., Hughes, G. C., Lowe, J. E. Ameroid constrictor versus hydraulic occluder: creation of hibernating myocardium. The Annals of Thoracic Surgery. 69 (6), 1984 (2000).
- Tuzun, E., et al. Correlation of ischemic area and coronary flow with ameroid size in a porcine model. Journal of Surgical Research. 164 (1), 38-42 (2010).
- Weismüller, P., Mayer, U., Richter, P., Heieck, F., Kochs, M., Hombach, V. Chemical ablation by subendocardial injection of ethanol via catheter – preliminary results in the pig heart. European Heart Journal. 12 (11), 1234-1239 (1991).
- Haines, D., Verow, A., Sinusas, A., Whayne, J., DiMarco, J. Intracoronary ethanol ablation in swine: characterization of myocardial injury in target and remote vascular beds. Journal of Cardiovascular Electrophysiology. 5 (1), 41-49 (1994).
- Li, K., Wagner, L., Moctezuma-Ramirez, A., Vela, D., Perin, E. A robust percutaneous myocardial infarction model in pigs and its effect on left ventricular function. Journal of Cardiovascular Translational Research. , (2021).
- Eldar, M., Ohad, D., Bor, A., Varda-Bloom, N., Swanson, D., Battler, A. A closed-chest pig model of sustained ventricular tachycardia. Pacing and Clinical Electrophysiology : PACE. 17 (10), 1603-1609 (1994).
- Dib, N., Diethrich, E. B., Campbell, A., Gahremanpour, A., McGarry, M., Opie, S. R. A percutaneous swine model of myocardial infarction. Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 53 (3), 256-263 (2006).
- National Research Council (US) Committee for the Update of the Guide for the Care and Use of Laboratory Animals. . Guide for the Care and Use of Laboratory Animals. 8th ed. , (2011).
- Carter, C., Girod, D., Hurwitz, R. Percutaneous cardiac catheterization of the neonate. Pediatrics. 55 (5), 662-665 (1975).
- Koudstaal, S., et al. Myocardial infarction and functional outcome assessment in pigs. Journal of Visualized Experiments JoVE. (86), e51269 (2014).
- Kumar, M., et al. Animal models of myocardial infarction: Mainstay in clinical translation. Regulatory Toxicology And Pharmacology RTP. 76, 221-230 (2016).
