Во всем мире тяжелой формой ИБС страдают более ста миллионов пациентов, и хотя уровень смертности снизился, она остается одной из ведущих причин смерти 1,2. ИБС имеет широкий клинический спектр от инфаркта миокарда (ИМ) до ишемии с сохранением жизнеспособности. Большинство доклинических исследований сосредоточено на инфаркте миокарда, характеризующемся наличием инфаркта ткани, так как его можно изучать на мелких и крупных моделях животных. Однако эта модель не учитывает пациентов с сохраненной жизнеспособностью и поддающихся реваскуляризации. У большинства пациентов, перенесших КШ, отмечается снижение кровоснабжения и ограниченная функция при сохранении вариабельности сократительного резерва и жизнеспособности3. Без лечения у таких пациентов может развиться прогрессирующая сердечная недостаточность и внезапная смерть, особенно при повышенной рабочей нагрузке4. Среди этих пациентов аортокоронарное шунтирование (АКШ) является эффективной терапией, но может не привести к полному функциональному восстановлению5. Важно отметить, что диастолическая дисфункция, которая является маркером худших клинических исходов, не восстанавливается после реваскуляризации, что указывает на необходимость новой адъювантной терапии во время АКШ 6,7. В настоящее время не существует клинически доступных адъювантных вмешательств, применяемых при АКШ для восстановления кардиомиоцитов до полной функциональной способности. Это серьезный терапевтический пробел, учитывая, что у многих пациентов прогрессирует прогрессирующая сердечная недостаточность, несмотря на соответствующую реваскуляризацию8.
Создана инновационная модель хронической ишемии миокарда у свиней, поддающаяся АКШ, для имитации клинического опыта ИБС9. Свиньи представляют собой хорошую модель сердечных заболеваний по сравнению с другими крупными животными, поскольку у них нет эпикардиальных мостиковых коллатералей, поэтому стеноз LAD сам по себе приводит к регионарной ишемии10. В этом исследовании были использованы 16-недельные самки свиней йоркширской породы ландрас. В этой модели LAD реваскуляризировали с помощью АКШ без помпы с использованием трансплантата левой внутренней молочной артерии (LIMA) (Дополнительная таблица 1). Чрескожное коронарное вмешательство (ЧКВ) не позволяет вскрыть стеноз, так как констриктор является жестким устройством. Магнитно-резонансная томография сердца (МРТ) используется для оценки глобальной и региональной функции, анатомии коронарных артерий и жизнеспособности тканей. Анализ МРТ сердца показал, что диастолическая функция, характеризующаяся пиковой частотой наполнения (PFR), остается нарушенной, несмотря на АКШ6. Механизм диастолической дисфункции, вероятно, связан с нарушением биоэнергетики митохондрий и образования коллагена при HIB, которые сохраняются после АКШ11.
Мезенхимальные стволовые клетки (МСК) обеспечивают терапевтическую передачу сигналов через экзосомы для улучшения восстановления миокарда при применении во время АКШ. В этой модели свиней и параллельных исследованиях in vitro было показано, что размещение эпикардиального МСК викрилового пластыря во время КШ восстанавливает сократительную функцию с увеличением ключевых митохондриальных белков, а именно PGC-1α12, важного регулятора митохондриального энергетического метаболизма13. Модель in vitro позволила исследовать механизм передачи сигналов МСК на нарушение функции митохондрий. Экзосомы представляют собой секретируемые стабильные микровезикулы (50-150 нм), которые содержат белок или нуклеиновые кислоты, включая микроРНК (микроРНК)14. Последние данные in vitro свидетельствуют о том, что экзосомы, полученные из МСК, являются важным сигнальным механизмом, необходимым для восстановления митохондриального дыхания.
Экзосомы, полученные из стволовых клеток, являются многообещающими вспомогательными терапевтическими средствами, поскольку они легко доступны, могут быть коммерчески произведены и не имеют этических конфликтов. С учетом клинической трансляции был создан коллагеновый пластырь, в который встроены экзосомы, полученные из МСК, который может быть хирургически пришит к спящему участку миокарда. Было продемонстрировано, что с помощью этого пластыря осуществляется устойчивая доставка экзосом, и он обеспечивает внеклеточную регенеративную терапию с паракринным сигнальным механизмом, который нацелен на восстановление митохондрий и усиливает митохондриальный биогенез15. Эта процедура представляет собой доклиническую модель для изучения влияния терапии, полученной на основе МСК, на улучшение сердечной функции за счет усиления функции митохондрий и уменьшения воспаления во время реваскуляризации и обращения вспять адаптации миоцитов к хронической ишемии.
В данном исследовании показан хирургический метод АКШ с использованием LIMA-LAD анастомоза для обхода области проксимального стеноза LAD, имитирующий стандартное лечение пациентов с ИБС. В качестве дополнительной терапии к АКШ продемонстрировано хирургическое применение на ишемизированном участке миокарда инъекционного коллагенового пластыря, полученного из МСК. Эта хирургическая модель может быть использована для изучения физиологических реакций на паракринный эффект, наблюдаемый при использовании пластыря экзосомы, а также молекулярных механизмов восстановления.