Method Article
This protocol aims to alleviate the limitation of poor cell engraftment for stem cell treatment of myocardial infarctions through the use of a hydrogel system and a fibrin-based glue. With this approach, cell-to-tissue contact post-infarction can be maintained, increasing the therapeutic potential of beneficial agents at the site of injury.
The murine MI model is widely recognized in the field of cardiovascular disease, and has consistently been used as a first step to test the efficacy of treatments in vivo1. The traditional, established protocol has been further fine-tuned to minimize the damage to the animal. Notably, the pectoral muscle layers are teased away rather than simply cut, and the thoracotomy is approached intercostally as opposed to breaking the ribs in a sternotomy, preserving the integrity of the ribcage. With these changes, the overall stress on the animal is decreased.
Stem cell therapies aimed to alleviate the damage caused by MIs have shown promise over the years for their pro-angiogenic and anti-apoptotic benefits. Current approaches of delivering cells to the heart surface typically involve the injection of the cells either near the damaged site, within a coronary artery, or into the peripheral blood stream2-4. While the cells have proven to home to the damaged myocardium, functionality is limited by their poor engraftment at the site of injury, resulting in diffusion into the blood stream5. This manuscript highlights a procedure that overcomes this obstacle with the use of a cell-encapsulated hydrogel patch. The patch is fabricated prior to the surgical procedure and is placed on the injured myocardium immediately following the occlusion of the left coronary artery. To adhere the patch in place, biocompatible external fibrin glue is placed directly on top of the patch, allowing for it to dry to both the patch and the heart surface. This approach provides a novel adhesion method for the application of a delicate cell-encapsulating therapeutic construct.
Bir miyokard enfarktüsü (MI) büyük bir koroner arter tıkanmasına neden olduğu kalp bölgeye kan kesintisiz olarak tanımlanır. Bir MI kaynaklanan hasar nedeniyle ya da daha spesifik olarak, sol ventrikül düzgün yenmek için kalp yeteneğini azaltır fonksiyonel olmayan skar dokusu içine canlı kalp dokusunun yeniden, etmektir. Bu vuruş hacmi olarak bilinir, her kalp atışı, ve ejeksiyon fraksiyonu 6 olarak bilinen her kalp atışında kalp dışarı pompalanır, bir kan yüzdesi, gövdeye teslim edilebilir kan hacminde bir azalma ile sonuçlanır. Bunlar, diğer azalmış fonksiyonları ile birlikte, yeterli işlevini korumak için kalbin geri kalanı üzerinde gerginlik artar. Ikinci bir kalp krizi, bireylerin 7 yaklaşık% 10'unda görülen bir fenomen neden sık sık bu artış suş çok şiddetli olabilir.
Tıbbi uygulamalar tedavisinde geliştiğini ikenBir MI hemen sonrasında, hiçbir teknik, yavaş, durdurmak veya doku yeniden olumsuz yan etkilerini tersine çevirmek için geliştirilmiştir. Kök hücre terapileri da umut verici etkisine karşın, bununla birlikte, böyle bir tedavi için, olası bir yol olarak ortaya çıkmıştır kök hücreler klinik başarılı kanıtlanmamıştır. Onların eksikliklerini bir teori yararlı hücreler olumlu sonuçlar üretmek için 5 yeterince uzun enfarktüsü yerinde kalmasını sağlamak için yetersizliğidir. Bu sadece enfarktüs sitesi içine enjekte edilir hücrelerin en fazla% 24 hayatta kaldı ve zarar görmüş Alanı 1 gün sonrası teslimat 2 de kaldığı gösterilmiştir. Hücre tutma, bu konuyu ele için olası bir ihtimal hücreleri veya hasarlı siteye teslim edilebilir terapötikleri ya saklanması biyouyumlu hidrojel sistemleri geliştirmektir. Bu protokolde seçim hidrojel nedeniyle hücre encapsulation pr önceki kullanımına bir poli (etilen glikol) dimetakrilattırocedures Bununla birlikte, kapsülleme yeteneğine sahip herhangi bir hidrojel 8 kullanılabilir. yaralanmanın sitesine yama dağıtım hücreleri yatan miyokard yararlı faktörler sağlayabilir süreyi artırmak, uzun bir zaman süresi boyunca hücreden doku teması sağlar.
Yama yaklaşımına bir darboğaz kalp yüzeyine yapışan yama zorluğudur. Birçok grup teknikleri, kalp yüzeyine 9,10 için yapı kravat basit bir dikiş olmanın en yaygın çeşitli aracılığıyla bunun üstesinden gelmiş. Bu yapı, daha sert bir malzemeden imal edildiği durumlarda, bir dizi başarılı olduğu kanıtlanmıştır, ancak, yüksek su konsantrasyonu ve yama yapısının hassas doğası, bir hidrojel sistemi üzerinde çalışırken başarısız olmuştur. Bunun üstesinden gelmek için, biz pıhtı oluşumu kimyası taklit eden bir fibrin yapıştırıcı dış yapıştırıcı sistemini kullanmışlardır. Fibrin yapıştırıcı inc, çok sayıda tıbbi ameliyatlarında kullanılmaktadırBir yara dolgu 11-13 olarak ürünün biyouyumluluk vurgulayarak, dura gözyaşları, bronşiyal fistül ve kornea nakli luding. Buna ek olarak fibrin Bununla birlikte, kalp yama için bir yapışma yapıştırıcı olarak kullanımı yaygın olarak 14-17 kullanılmaz sol ventrikül kopmalar ve koroner arter by-pass ameliyatları cerrahi tedavisi de dahil olmak üzere kalp amacıyla, çeşitli kullanılmıştır. Kalp etkileşim yama sağlamak için uygun bir yapıştırma sisteminin sağlanması, harici kalp yama dışında doğrudan yerleştirilebilir, bir biyo-uyumlu yapıştırıcı Trombin ve fibrinojen sonuçları basit bir formülasyon.
Prosedür IACUC protokolü numarası 13302 ile tam uyumluluk içindedir ve hayvan kaynaklarının bölünmesi tarafından onaylandı.
1. Enstrüman Hazırlık
2. Hidrojel Hazırlık
3. Hayvan Hazırlama ve Sözlü intubatiüzerinde
4. Cerrahi Prosedür
5. Patch Yerleştirme ve Tutkal
6. Dikiş
7. Post-cerrahi tedavi
Kalp Fonksiyonu ve Histoloji 8. Analiz
Cerrahi işlem sırasında, sol koroner arter ligasyonu bir Tıkalı arterin alt beyazlatma işaretlenmiş tarafından tespit edilebilir. Düğüm atarak önce bir test olarak, dikiş uygun yerde olup olmadığını kontrol etmek için kısa bir süre sıkılır olabilir. Ayrıca, düzgün yenmek için sol atrium yeteneği neredeyse anlık azalma arter sonuçlarının tıkanması beri, sol atrium sisteminde kan geri akışının cevaben büyütmek olacaktır.
M-mod ekokardiyografi ölçümleri sonrası enfarktüs kas yeniden göstergesidir sol duvar hareketinin durdurulması, göstermek gibi erken 2 gün olarak alınmıştır. Verilerinden yapılan niteliksel hesaplamalar enfarkte kalplerinde bir ejeksiyon fraksiyonunda azalma ve inme hacmini göstermektedir. Kalpleri histolojik amaçlar için toplanan deney, bitiminde, sol ventrikül net bir dilatasyon sol ventrikül bir incelme ile birlikte görülebilirDuvar ve kardiyomiyositlerde (Şekil 1) işleyen yerine skar dokusu birikimi gösterir kollajen birikimi.
Ayrıca (Şekil 2) histolojik analiz üzerine hidrojel varlığı fibrin jel idaresi sayesinde inşa olduğu görülmektedir. Bizim amaçlarımız için, yapıştırıcı sistem, kalp fonksiyonu ile müdahale hassas yerleştirme denetime izin ve çevresindeki organlara sonraki ikinci tur en aza indirmek için yeterli viskoz, ama yeterince uysal olmamalıdır. Ön testler gereksinimlerine uygun kombinasyonunu belirlemek amacıyla, viskozite, jelleşme süresi ve çeşitli fibrinojen / trombin oranları sertliğini hesaplamak için yapıldı. In vivo analiz patch- korumak için fibrin yapıştırıcı kabiliyetini test etmek için gerçekleştirilmiştir için doku yapışması hala tam kalp işlevi için izin verirken (veriler gösterilmemiştir). Bu l kanıtladığı fibrin yapıştırıcı, miyokardiyumu zarar vermedi unutulmamalıdıryerinde doku yeniden veya ventriküler inceltme ack (Şekil 2). Kardiyomiyositlerde kardiyak yama ve beraberindeki tutkal hem eklenmesi rağmen değişmeden kalır. Buna ek olarak, canlılık testi, bir hücre içine alıcı hidrojel yama dış yüzeyine fibrin yapıştırıcı uygulaması (Şekil 3) yama içinde hücre yaşamını etkilemediğini doğruladı.
Şekil 1:. (A) sağlıklı ve enfarkte (b) kalplerin Kalp Fonksiyonu bir azalış Sol Koroner Arter Ligasyonu Sonuçları Ekokardiyografi ile ölçülür M-mod ekokardiyografi. Enfarkte kalpler canlı doku skar dokusu ile değiştirilmiştir duvar hareketinin açık bir eksikliği gösteriyor. Bu sol ventrikül ejeksiyon fraksiyonunda bir ölçülebilir bir azalma (EF), kalp inme ile ilişkilidirhacmi (SV) ve kardiyak output (CO). Sağlıklı (C) ve enfarkte (d) kalplerin histolojik analiz sol ventrikül ve enfarkte miyokardın sol ventrikül duvar incelmesi, doku tekrar modellemesinde ve yara dokusu birikmesi iki işaretlerinin dilatasyon gösterir. Histolojik görüntüleri sol (büyük hazne) ve sağ (küçük odacık) ventriküller yakalama kesit dilimleri vardır.
Şekil 2:. Heart fibrin Baca Sağlar yama yapıştırma uygulaması göğüs boşluğu işlemi sırasında maruz kaldığı sürece yama kalbin yüzeyi üzerine yerleştirilir (a) dır. Okuyun sonra, bir fibrin tabanlı yapışkan, kalbin üst kısmında ilave edildi ve kurumaya bırakılır. Yama açıkça 1 hafta sonra (B) prosedürüne toplandı kalp dokusunun histolojik bölümler üzerinde görülebilir.Histolojik görüntülerde kalp yüzeyinden yama Ayrılma toplanması ve kesit sürecinin bir eserdir. Sonuçlar yapışma kadar 8 hafta boyunca tutarlıdır.
Şekil 3: fibrin bazlı tutkal Encapsulated dokulara zarar Not Hücre canlılığı Önceki yayınlarda 8'de detaylı olarak tarif edilen protokoller kullanılarak bir fibrin tabanlı yapışkan uygulandıktan sonra 1 hafta MTT analizi ile ölçülmüştür.. yama içinde hücrelerin canlılığı yapının yüzeyine tutkal ilave edilmesi ile etkilenmemiştir.
Fare MI modeline Bu yaklaşımla, diğer kemirgen MI teknikleri ile ilişkili olmayan miyokard alanlara zarar en aza indiren bir sistem geliştirdik. Bu alanlar trakeostomi yol açtığı hasarı, kas tabakasının kesilmesi, ve göğüs boşluğunu maruz kaburga kırılması sayılabilir. Biz bu değişikliklerin cerrahi işlem sırasında olduğu gibi, kaburga ve kas tabakaları dahil, önemli yapıların çok sağlam tutmak için alınan bakım genel cerrahi sonuç sayesinde artırmak inanıyoruz.
Bu bir günde sadece 8-10 tam cerrahi prosedürlerinde elde edilen bazı sınırlamalar büyük olması da zaman alıcı bir doğa ile bu tekniğe olduğu not edilmelidir. Bunun üstesinden gelmek için, ikinci bir havalandırma işlemi aynı anda, iki hayvan üzerinde gerçekleştirilebilir için izin kullanılabilir. Ek olarak, interkostal damarlar gibi önemli gemiler, vetorakotomi yaparken iç torasik arter, kaçınılmalıdır. Bu damarların birinin yakınında ise, cauterizer rüptüre artere üzerinden kanamayı önlemek için kullanılmalıdır.
Fibrin yapıştırıcı hızlı pıhtı oluşumuna yardımcı kabiliyeti, hem de potansiyeli sağlamak için ve bir ev sahibi MSC 14-17,19 laboratuar ve klinik ortamlarda hem sayesinde bilinmektedir. Bizim için, fibrin yapıştırıcı su bazlı hidrojel kalp yüzeyine inşa yapışan bir biyo-uyumlu bir yaklaşım olarak görev yaptı. bir fibrin bazlı yapıştırıcı kullanımı uzun bir miktarda doku temas imkanı ile, 8 haftaya kadar hasarlı yerinde hidrojel yapısı tutarak başarılı olduğunu kanıtlamıştır. Bu yapışma sisteminin kullanımı miyokardiyumu yanı sıra yapı kendisine zarar ek sütürler gerek kalmadan hassas yapının yerleştirilmesi için kontrolünü sağladı. Bu tutkalın kendisi kapsüllenmiş hücreler, toksik olduğunu bulduknd olumsuz altta yatan dokuyu etkilemez. hidrojel ve fibrin bazlı tutkal sistemi uzun bir süre boyunca bir hücre ya da terapötik temas arzu diğer doku mühendisliği çeşitli amaçlar için uygulanabilir. Ayrıca, SLA, imalat yöntemi kullanılması ile, tasarım ve yapı hücre teslim 18 için daha karmaşık bir sistem oluşturmak için yama içine dahil edilebilir.
Fibrin esaslı yapıştırıcı kullanımı için bir gerileme fazla bir araştırmacı yama yerleştirme ve tutkal ilave edilmesi sırasında cerrahi odasında mevcut olmalıdır olmasıdır. İlk araştırmacının işi ikinci araştırmacı çözümü karıştırır ve uygun viskozite ulaşıldıktan sonra yama uygular ise yama, yerinde kalır ve göğüs boşluğunda kaybolmak değil emin olmaktır. Tutkal teslim zamanlamasını optimize etmek için, o, ikinci araştırmacı da yama yerleştirme öncesinde yapıştırıcı jelleşme test ve saatleri ileri sürülmektedirtutkal uygun jelasyonu beri yama yapışması için kritik öneme sahiptir.
İlk miyokard infarktüsü indüksiyon olmak protokolü kapsamında önemli adımlar ve hata eğilimli alanlarda bir dizi vardır. Bu sol koroner arter tıkanıklığı sağlamak için, bu tür sol ventrikül duvarının blanching ve sol atrium genişlemesi olarak belirtileri, kontrol etmek için şarttır. Bu sadece geçiş ve dikiş dizeleri sonuna sıkarak dikiş ilavesinden önce yapılabilir. Sol koroner arter sütür çevrili olmadığı tespit edilirse, dize alınabilir ve yeniden başvurdu. İkinci kritik önlem o trakea içinde kalır ve orta ameliyat çıkardı almaz emin olmak için, işlem boyunca entübasyon tüpü izlemeye devam etmektir. Son olarak, ameliyat boyunca, tüm girişimler herhangi bir kişi çökmüş bir akciğere neden potansiyeline sahip olarak, akciğerler ile temasını engellemek için yapılmalıdır., Ameliyat sırasında akciğer çöken oluşur basitçe amacıyla en fazla 3 saniye intubator çıkışı tüpü engellerseniz akciğerlerin sorunlu bölgelerini yeniden şişirmek.
The authors declare that they have no competing financial interests.
Bu çalışma ABD Ordusu Grant (W81XWH-08-1-0701) ve Carle Vakfı Hastanesi'ne Kardeşliği tarafından finanse edildi.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Harvard Model 687 Mouse Ventilator | Harvard Apparatus | 55-0001 | |
Inintech Biosciences LLC Dry Glass Bead Sterilizer | Fisher Scientific | NC9531961 | |
Leica MZ6 surgical microscope | Leica | ||
Cautery Kit | Gemini | GEM 5917 | |
Delicate Forceps - 0.4 mm Tips Angled | Fine Science Tools | 11063-07 | |
Agricola Retractor - 3.5 cm Spread | Fine Science Tools | 17005-04 | |
Spring Scissors - 2.5 mm Blades Straight | Fine Science Tools | 15000-08 | |
Castroviejo Needle Holder - w/Lock Tungsten Carbide 14 cm | Fine Science Tools | 12565-14 | |
Iris Scissors - Delicate Straight 10.5 cm | Fine Science Tools | 14060-10 | |
8-0 monofilament suture | Ethicon | 8730P | |
6-0 Silk suture | Ethicon | 639G | |
Thrombin | Sigma | T7009 | |
Fibrinogen | Sigma | F3879 | |
Vetbond Tissue Adhesive | 3M | 1469SB |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır