Bu protokol, bir domuz modelinde kardiyoaktif terapötik ajanların uygulanmasının üç yöntemini açıklamaktadır. Dişi kara ırkı domuzları, (1) torakotomi ve transepikardiyal enjeksiyon, (2) kateter bazlı transendokardiyal enjeksiyon veya (3) juguler ven ozmotik mini pompa yoluyla intravenöz infüzyon yoluyla tedavi gördü.
Miyokard enfarktüsü, dünya çapında önde gelen ölüm ve sakatlık nedenlerinden biridir ve yeni kardiyoprotektif veya rejeneratif stratejilere acil ihtiyaç vardır. İlaç geliştirmenin önemli bir bileşeni, yeni bir terapötiğin nasıl uygulanacağının belirlenmesidir. Fizyolojik olarak ilgili büyük hayvan modelleri, çeşitli terapötik uygulama stratejilerinin fizibilitesini ve etkinliğini değerlendirmede kritik öneme sahiptir. Kardiyovasküler fizyoloji, koroner vasküler anatomi ve kalp ağırlığının vücut ağırlığına oranı açısından insanlarla benzerlikleri nedeniyle domuz, miyokard enfarktüsü için yeni tedavilerin klinik öncesi değerlendirmesinde tercih edilen türlerden biridir. Bu protokol, bir domuz modelinde kardiyoaktif terapötik ajanların uygulanmasının üç yöntemini açıklamaktadır. Perkütan olarak indüklenen miyokard enfarktüsünden sonra, dişi kara ırkı domuzu, (1) torakotomi ve transepikardiyal enjeksiyon, (2) kateter bazlı transendokardiyal enjeksiyon veya (3) juguler ven ozmotik mini pompa yoluyla intravenöz infüzyon yoluyla yeni ajanlarla tedavi edildi. Her teknik için kullanılan prosedürler tekrarlanabilir ve bu da güvenilir kardiyoaktif ilaç dağıtımı ile sonuçlanır. Bu modeller, bireysel çalışma tasarımlarına uyacak şekilde kolayca uyarlanabilir ve bu uygulama tekniklerinin her biri, çeşitli olası müdahaleleri araştırmak için kullanılabilir. Bu nedenle, bu yöntemler, miyokard enfarktüsünü takiben kardiyak onarımda yeni biyolojik yaklaşımlar peşinde koşan translasyonel bilim adamları için yararlı bir araçtır.
Koroner arter hastalığı (KAH) ve buna bağlı ST yükselmeli miyokard enfarktüsü (STEMI) dünya çapında önde gelen ölüm nedenleridir. Son yirmi yılda, perkütan koroner girişim, fibrinolitik tedaviler ve reperfüzyonun zamanında elde edilmesini sağlamak için tedavi algoritmalarının standardizasyonu yoluyla STEMI ile başvuran hastaların hastane içi mortalitesinin azaltılmasında büyük ilerleme kaydedilmiştir 1,2,3. Buna rağmen, STEMI ile ilişkili morbidite önemli bir yük olmaya devam etmektedir, bu nedenle yeni kardiyoprotektif ve rejeneratif tedavilerin geliştirilmesine büyük ihtiyaç duyulmaktadır 2,3. Terapötik gelişimin önemli bir bileşeni, yeni bir tedavinin nasıl uygulanacağının belirlenmesidir4. Her yöntemin güvenliği, etkinliği ve uygulanabilirliği, tedavinin kendi özellikleriyle eşleştirilmelidir.
Fizyolojik olarak ilgili büyük hayvan modelleri, çeşitli terapötik uygulama stratejilerinin bu özelliklerini değerlendirmede kritik öneme sahiptir5. Kardiyovasküler fizyoloji, koroner vasküler anatomi ve kalp ağırlığı/vücut ağırlığı oranındaki benzerlikleri nedeniyle domuz, miyokard enfarktüsü için yeni tedavilerin klinik öncesi değerlendirmesinde tercih edilen türlerden biridir6. Daha önce bir rekombinant protein tedavisinin7 onarıcı kapasitesini göstermek için bir domuz STEMI modeli kullandık ve bu modeli kullanarak yeni farmakolojik, hücresel ve genetik tedavileri araştırmaya devam ettik. Burada, enfarktüs oluşturulduktan sonra domuz modellerinde kullanılan üç terapötik uygulama tekniği açıklanmaktadır: torakotomi ve transepikardiyal enjeksiyon, perkütan transendokardiyal enjeksiyon ve juguler venöz ozmotik mini pompa implantasyonu. İlk iki yöntem, lokal doku iletimini mümkün kılar, gerekli dozajları, hedef dışı etkileri ve hepatik ilk geçiş metabolizmasını azaltır 8,9,10. Ozmotik mini pompa, kısa bir yarı ömre sahip bir ilacın sürekli olarak verilmesine izin vererek, her ikisi de büyük hayvan modellerinde uygulanması zor olan bir infüzyon pompasına ve patentli intravenöz kanüle olan bağımlılığı ortadan kaldırır.
Bu teknikleri açıklayarak, bu makalenin büyük hayvan modellerinde miyokard enfarktüsünü takiben yeni kardiyoprotektif veya rejeneratif ajanları araştırmada translasyonel bilim adamlarına yardımcı olabileceği umulmaktadır.
Transepikardiyal intramiyokardiyal enjeksiyon
Bu prosedür doğrudan kardiyak görselleştirme avantajına sahiptir ve terapötiklerin sistemik uygulama yöntemlerinden daha fazla lokal retansiyonu sağladığı gösterilmiştir 9,10,14. Bununla birlikte, torakotomiler invazivdir, önemli teknik beceri gerektirir ve tartışılan diğer yöntemlere göre daha fazla morbidite ve mortalite riski taşır10,15. Prosedürün kritik ve güvencesiz aşamaları hakkında bilgi sahibi olmak, bu artan riskin arabuluculuğuna yardımcı olabilir.
Yüksek aritmi riski ve buna bağlı hemodinamik bozukluk nedeniyle kalp apeksi ortaya çıkarmak için kalbi manipüle ederken çok dikkatli olunmalıdır. Sürekli invaziv kan basıncı izleme ve elektrokardiyografi, hipotansiyon veya kararsız aritmilerin hızlı bir şekilde tanımlanmasına olanak tanıyarak hızlı müdahale ve düzeltmeyi kolaylaştırır. Geçici hipotansiyon genellikle metaraminol bolusları ile tedavi edilebilir. Sürekli hipotansiyon, inhalan anesteziklerin azaltılması (anestezik derinliğin dikkatli bir şekilde izlenmesi) ve bir vazopresör infüzyonunun başlatılması ve aynı zamanda değişen hemodinamiğin nedeninin belirlenmesi ile geçici hale getirilebilir. Ventriküler taşikardi veya ventriküler fibrilasyon gibi kararsız aritmiler, intravenöz antiaritmikler olsun veya olmasın elektriksel kardiyoversiyon ile tedavi edilebilir.
Hayvanların hayatta kalması için eşit derecede önemli olan, göğsü kapatmadan önce plevral boşluktan serbest gazın başarılı bir şekilde çıkarılmasıdır. Bunun yapılmaması, bir pnömotoraks gelişmesiyle sonuçlanabilir ve hayvanı, iyileşme sırasında mekanik ventilatörden ayrıldıktan sonra büyük solunum yetmezliği ve ölüm riskiyle karşı karşıya bırakabilir. Pozitif hava yolu basıncı, kabarcıklanma artık gözlenene kadar en az 30 saniye boyunca korunmalıdır. Silikon boru, kabarcıklanmanın durması üzerine derhal çıkarılır ve daha sonra toraks hızla kapatılır. Ayrıca, bir torakostomi tüpünün cerrahi olarak kapatılmasına yerleştirilmesi de mümkündür, bu da sonraki 24-72 saat boyunca manuel hava ve enflamatuar sıvının çıkarılmasına izin verir. Bununla birlikte, özellikle hayvanlar bir arada barındırılıyorsa, bunun temiz ve sağlam tutulması zordur. Tüpün hasar görmesi veya kirlenmesi piyomotoraks, pnömotoraks veya sepsise yol açabilir. Deneyimlerimize göre, göğüs kapanmadan önce serbest gaz yeterince çıkarılırsa geçici bir göğüs dreni takılması gerekli değildir.
Perkütan transendokardiyal intramiyokardiyal enjeksiyon
Bu terapötik uygulama yöntemi, cerrahi yaklaşıma kıyasla daha az invaziv doğası nedeniyle daha düşük riskle lokal doku dağıtımına izin verme avantajına sahiptir10,14. Bu teknik, doğrudan görselleştirmenin yokluğunda kılavuz olarak hem floroskopi hem de elektromekanik haritalama ile büyük hayvan çalışmalarında zaten kullanılmaktadır10,16,17.
Kalbin doğrudan görüş altında olmadığı göz önüne alındığında, prosedür uzmanının bir enjeksiyon bölgesi seçerken ortogonal floroskopik görünümleri kullanması ihtiyatlıdır. Ayrıca, terapötik maddenin uygulanmasından önce ve verilmesinden önce seyreltilmiş iyot kontrastının enjeksiyonu, miyokardiyal teması doğrulamada son derece değerlidir. Uygun temas, doku alımından önce enjeksiyon başarısının tek belirteçlerinden biri olabilecek karakteristik bir ‘miyokardiyal allık’ gözlemlenerek doğrulanabilir. Hazne perforasyonu riski nedeniyle, seçilen enjeksiyon bölgesindeki miyokard duvar kalınlığının da 9 mm’den büyük olması önerilir14,16.
Juguler venöz ozmotik mini pompa
Ozmotik mini pompa, küçük hayvan çalışmalarında yaygın olarak kullanılan popüler bir cihazdır. Terapötik bir ajanın belirli bir süre boyunca tutarlı bir oranda uygulanmasının benzersiz avantajı göz önüne alındığında, bu cihazın büyük hayvan modellerinde 7,18,19 kullanılmasına artan bir ilgi olmuştur. Bu yöntemin olası bir sınırlaması, pompayı değiştirmeden veya çıkarmadan ilacın infüzyon hızlarını değiştirememesi veya durduramamasıdır. Tedaviyi bu şekilde denemeden önce bu düşünülmelidir.
Bu çalışma, bu yöntemin domuzlarda yüksek başarı oranı, düşük morbidite ve mortalite ile uygulanabileceğini göstermiştir. Lenf düğümleri, timus ve karotis arter dahil olmak üzere birçok hayati yapının cerrahi bölgeye bitişik olduğu unutulmamalıdır. Yönteme bağlı kalınması ve anatomik metinlerin20 konsültasyonu, bu yapılardan herhangi birinin kasıtsız olarak zarar görmesini önlemek için şiddetle tavsiye edilir. Bu yöntemin en önemli komplikasyonu, juguler venin veya çevresindeki bir yapının yanlışlıkla yaralanmasına bağlı hemorajik şoktur. Bu nedenle juguler veni çevreleyen yumuşak dokunun dikkatli bir şekilde çıkarılması çok önemlidir. Bu adımın düzgün bir şekilde tamamlanmaması, mini pompa hortumunun yerleştirilmesinde veya yanlışlıkla kanamanın kontrol edilmesinde zorluklara yol açabilir.
Bu makale, kardiyoaktif terapötiklerin verilmesi için üç yöntem tanımlamıştır. Her tekniğin bildirilen başarısına rağmen, dikkate alınması gereken doğal sınırlamalar vardır. İnvaziv prosedürler (transepikardiyal enjeksiyon) terapötik uygulamanın doğruluğunun artmasına izin verir; Bununla birlikte, potansiyel olarak ölümcül komplikasyon riski daha yüksektir. Ayrıca, invaziv doğum, komplikasyon riskini en aza indirmek için teknik becerilere daha fazla ihtiyaç duyar. Benzer şekilde, floroskopik kılavuzlu, transendokardiyal enjeksiyon, kateterizasyon ve donanımın manipülasyonu için bir dereceye kadar teknik beceri gerektirir. Bu yöntem yanlış yapılırsa, enjeksiyon başarısızlığı ve ölümcül komplikasyonlar mümkündür.
Tarif edilen doğrudan enjeksiyon yöntemleri, bir terapötiğin hedef dokuya bir defaya mahsus uygulanmasına izin verir. Juguler venöz ozmotik mini pompa, 7 günlük bir süre boyunca bir terapötiğin sistemik olarak uygulanmasına izin verir. Nispeten, bu yöntem daha basittir ve daha az riskle ilişkilidir, ancak miyokarda giden yolu bulan sistemik bir terapötik maddeye dayanır. Ek olarak, pompa yerleştirildikten sonra, hayvanı yeniden uyuşturmadan ve pompayı çıkarmadan uygulamayı durdurmak veya doz oranını değiştirmek mümkün değildir.
Bu makalede açıklanan tüm yöntemler, miyokard enfarktüsünden sonraki gün veya 2 hafta sonra hayvanlar üzerinde gerçekleştirildi. Bu nedenle, bu çalışma, sağlıklı hayvanlarda veya alternatif bir kardiyak patolojiye maruz kalan hayvanlarda söz konusu yöntemlerin başarısını bildirememektedir. Son olarak, amaçlanan herhangi bir ajanın farmakolojisi ve biyoteknolojisi dikkatlice düşünülmelidir, çünkü bu, doğal olarak seçilen dağıtım yolunun etkinliği ile bağlantılı olacaktır. Bunun ayrıntılı bir tartışması bu makalenin kapsamı dışındadır.
Klinik öncesi yöntemlerin kapsamlı tasvirleri, hayvan refahına ve daha geniş bilimsel topluluğa fayda sağlar. Sonuç olarak, prosedürlerin ve sonuçların tekrarlanabilirliğinin artması, daha az hayvan sağlığı komplikasyonuna, önemli sonuçlar elde etmek için gereken hayvan sayısının azalmasına ve deneysel sonuçlara daha fazla güvene yol açar21,22. Bu makalede, bir domuz modelinde miyokard enfarktüsünün tedavisi için yeni terapötiklerin üç uygulama yöntemi tanımlanmıştır. Kullanılan teknikleri detaylandırarak ve her birinin yararlarını ve risklerini dile getirerek, araştırmacıların araştırma hedeflerine uygun, tutarlı ve güvenilir klinik öncesi modelleri rahatça oluşturabilecekleri tahmin edilmektedir.
The authors have nothing to disclose.
Bu çalışma, Ulusal Sağlık ve Tıbbi Araştırma Konseyi APP1194139/APP1126276 (JC), Avustralya Ulusal Kök Hücre Vakfı ve Yeni Güney Galler Devlet Sağlık ve Tıbbi Araştırma Ofisi (JC) tarafından finanse edilmiştir. DS, Royal Australasian College of Physicians, Klinik Patoloji ve Tıbbi Araştırma Enstitüsü ve Avustralya Hükümeti Araştırma Eğitim Programı tarafından desteklenmiştir. TD, Klinik Patoloji ve Tıbbi Araştırma Enstitüsü, Penfolds Aile Bursu, Ulusal Sağlık ve Tıbbi Araştırma Konseyi (APP2002783) ve Avustralya Ulusal Kalp Vakfı (104615) tarafından desteklenmiştir.
Central line placement | |||
2-0 sutures | Ethicon | JJ9220 | |
Arrow' Paediatric Two-Lumen Central Venous Catheterisation Set with Blue FlexTip Catheter (contains 18G cook needle and 0.035" J-tip wire) | Teleflex | CS-14502 | Central Line |
Green Fluorsence Protein (GFP) | Abcam | ab13970 | 1:100 dilution ratio |
Histology antibodies | |||
Ku80 | Cell Signalling Technology | C48E7 | 1:500 dilution ratio |
No. 11 scalpel | Swann-Morton | 203 | |
Sparq' Ultrasound System | Philips | MP11742 Medpick | |
Sterile ultrasound probe cover | Atris | 28041947 | |
Swine Jacket with Pocket, size 'Medium' | Lomir Biomedical | SS J2YJJET | |
Jugular vein osmotic minipump implantation | |||
Adson Brown Tissue Forceps | Icon Medical Supplies | KLINI316012 | |
Bellucci Self-Retaining Retractor | surgicalinstruments.net.au | group-24.26.02 | Self retaining tissue retractor |
Electrosurgical Pencils with 'Edge' Coated Electrodes | Covidien | E2450H | Cautery Pencil |
Metzenbaum Scissors | Icon Medical Supplies | ARMO3250 | |
No. 22 scalpel blade | Swann-Morton | 208 | |
Nylon Suture (2-0, 3-0) | Ethicon | D9635, 663G | |
Osmotic Infusion Minipump | Alzet | 2ML1, 2ML2, 2ML4 | |
Vascular Silicone Ties | Vecmedical | 95001 | |
Vicryl suture (5-0) | Ethicon | W9982 | |
Percutaneous transedocardial injection | |||
Artis Zee' C-Arm Fluoroscopy | Siemens | IR-19-1994 | |
CARTO' 3 System | Biosense Webster | Electrophysiological Mapping Software & System | |
Cook Access Needle | Cook Medical | G07174 | Cannulation needle |
Fast-Cath' Introducer (6 French, 8 French) | Abbott | 406204, 406142 | Vascular sheath with introducer and guidewire |
Myostar' Injection Catheter | Biosense Webster | 121117S, 121119S, 1211120S | Intramyocardial injection catheter |
No.11 scalpel | Swann-Morton | 203 | |
Omnipaque' Iohexol Contrast | GE Healthcare | AUST R 39861 | Iodinated contrast agent |
Sparq' Ultrasound System | Philips | MP11742 Medpick | |
Sedation & general anaesthesia | |||
Compound Sodium Lactate Hartmann's Solution | Free flex | 894451 | |
Fentanyl 50 mcg/mL | Pfizer | AUST R 107027. | Intravenous anaesthesia and analgesia |
Forthane' Isoflurane | Abbott | AUST R 29656 | Inhalant anaesthetic |
GE Aestiva 5 Anaesthesia Machine | Datex Ohmeda | 17002-9, 17002A9 Avante Health Solutions | Anaesthetic Machine |
Hypnovel' Midazolam 5 mg/mL | Roche | AUST R 13726 | Sedative |
Intravenous cannula | BD Angiocath | 381137 | 20 gauge cannula |
Ketamil' Ketamine 10 mg/mL | Ilium | APVMA number: 51188c | Sedative |
Laryngoscope | Miller | VDI-6205 | |
Medetomidine 1 mg/mL | Ilium | APVMA number 64251; ACVM number A10488 | Sedative |
Metaraminol 10 mg/mL | Phebra | AUST R 284784 | Short-acting vasopressor |
Methadone 10 mg/mL | Ilium | APVMA number: 63712 | Sedative, Restricted drug |
Onsetron' Ondansetron 2 mg/mL | Accord Healthcare | AUST R 205593 | Anti-emetic |
Propofol-Lipuro' Propofol 10 mg/mL | Braun | AUST R 142906 | Intravenous anaesthetic |
Pulse Oximeter | Meditech | GVPMT-M3S | Portable pulse oximeter |
Shiley' Cuffed Basic Endotracheal Tube (Size 5.5 & 6.0) | Medtronic | 86108-, 86109- | |
Shiley' Intubating Stylet, 10 Fr | Medtronic | 85864 | |
Sodium Chloride 0.9% | Free flex | FAH1322 | |
Thoracotomy and epicardial Cell Injection | |||
27 G Insulin needle | Terumo | 51907 | |
Adson Brown Tissue Forceps | Icon Medical Supplies | KLINI316012 | |
CARTO' 3 System | Biosense Webster | Electrophysiological Mapping Software & System | |
Cefazolin 1 g Vial | AFT Pharmaceuticals | 9421900137367 CH2 | Antibiotic Prophylaxis |
Chest drainage tube | SurgiVet | SKU-336 | |
Cook Access Needle | Cook Medical | G07174 | Cannulation needle |
Cooley Sternotomy Retractor Paediatric | Millennium Surgical | 9-61287 | |
Durogesic' 100 mcg/h Fentanyl Patch | Janssen | AUST R 112371 | Postoperative analgesia |
Electrosurgical Pencils with 'Edge' Coated Electrodes | Covidien | E2450H | Cautery Pencil |
Electrosurgical Pencils with 'Edge' Coated Electrodes | Covidien | E2450H | Cautery Pencil |
Fast-Cath' Introducer (6 French, 8 French) | Abbott | 406204, 406142 | Vascular sheath with introducer and guidewire |
Lignocaine 20 mg/mL | Pfizer | AUST R 49296, AUST R 49297, AUST R 49293 and AUST R 49295. | Local anaesthesia, anti-arrhythmic |
Marcaine' Bupivacaine 0.5% | Pfizer | AUST R 48328 | Local anaesthesia. |
Metzenbaum Scissors | Icon Medical Supplies | ARMO3250 | |
No. 22 scalpel | Swann-Morton | 208 | |
Nylon Suture (2-0, 3-0) | Ethicon | D9635, JJ76264 | |
Size 1 PDS suture | Ethicon | JJ75414 | |
Sparq' Ultrasound System | Philips | MP11742 Medpick | |
Sterile gauze | Kerlix | KE5072 | |
Sterile laparotomy sponges | Propax | 2907950 | |
Thermocool Smartouch' Catheter | Biosense Webster | D133601, D133602, D133603 | Epicardial Mapping Catheter |