2.4.1 posílení buněčné kardiomyoplastiky
buněčná kardiomyoplastika byla široce zkoumána jako potenciální terapeutická strategie pro opravu a regeneraci srdce (Mohsin et al ., 2011; Huu a kol., 2012; Passier a kol., 2008). Tento přístup zahrnuje transplantaci buněk suspendovaných v kapalině, jako je fyziologický roztok nebo médium buněčné kultury, do infarktové tkáně nebo hraniční zóny intramyokardiální injekcí. Současné klinické studie využívající buňky odvozené z kostní dřeně bohužel ukazují smíšené výsledky ve zlepšení ejekční frakce LV po transplantaci částečně kvůli špatnému štěpení buněk a přežití po porodu (Wollert, 2011). Bylo prokázáno, že zatímco transplantované buňky jsou životaschopné krátce po implantaci, do 1 týdne zůstává pouze ~ 1% buněk analýzou tunelů (Reinecke a Murry, 2002). Většina buněčné smrti pozorované během prvních několika dnů po transplantaci je pravděpodobně způsobena kombinací ischémie,zánětu a anoikis nebo apoptózy vyvolané narušením interakcí buňka–matrice (Haider a Ashraf, 2008; Robey et al. , 2008). Christman et al. (2004b) jako první prokázali, že injekce buněk spolu s hydrogelem může zlepšit přežití transplantovaných buněk v modelu MI u potkanů. Tato studie použila kosterní myoblasty novorozenců potkanů s injekcí fibrinu a ukázala, že ve srovnání s konvenčním podáváním tekutin fibrin zlepšil přežití myoblastů více než dvojnásobně. Injekce myoblastů s fibrinem zvýšila frakční zkrácení a tloušťku infarktu (Christman et al., 2004a), ale to se statisticky nelišilo od injekce samotného fibrinu. Od té doby bylo u buněk kostní dřeně prokázáno použití fibrinu jako nosiče pro zvýšení úspěchu buněčné kardiomyoplastiky (Nakamuta et al., 2009), srdeční kmenové buňky odvozené z dřeně (Guo et al., 2011) a kmenové buňky odvozené od tuku (Danoviz et al., 2010; Zhang et al., 2010).
Mezi další přirozeně odvozené hydrogely, které byly použity k dodávání buněčné terapie, patří chitosan (Lu et al ., 2009; Lüet al., 2010), Matrigel (Laflamme et al., 2007) a alginát modifikovaný RGD (Yu et al., 2010). Jak již bylo zmíněno dříve, alginát postrádá vnitřní motivy pro adhezi buněk, takže aby se zabránilo anoikis transplantovaných buněk, musí být provedeny modifikace alginátu, aby se zajistily interakce buňka-matrice. Yu et al. (2010) použil alginát modifikovaný RGD k zapouzdření lidských mezenchymálních kmenových buněk (hMSCs). Mikrokuličky vytvořené z tohoto roztoku a injikované do modelu reperfúze ischémie u nahých potkanů vykazovaly perzistenci HMSC v mikrokapslích po 7 dnech a 2 týdnech, zatímco HMSC injikované médiem byly detekovatelné pouze po 1 dni. Jak mikrokuličky, tak HMSC s mikrokuličkami dokázaly zabránit zhoršení tloušťky přední stěny a rozměrů LV během systoly a diastoly, ale mezi oběma skupinami nebyl žádný rozdíl. K řešení různých příčin špatného přežití buněk (ischemické stavy, anoikis a uvolňování zánětlivých faktorů), Laflamme et al. (2007) vyvinuli přístup s více hroty, který nazvali prosurvival koktejl (PSC), který zahrnoval Matrigel k prevenci anoikis, cyklosporin A pro potlačení imunity, inhibitor kaspázy, anti-mitochondriální-apoptotický peptid Bcl-XL, růstový faktor podobný inzulínu a sloučeninu, která napodobuje ischemickou kondici. Použití PSC zlepšilo přežití transplantace kardiomyocytů odvozené od lidských embryonálních kmenových buněk (hESC) a zvýšilo velikost štěpu sedmkrát od 1 do 4 týdnů po injekci. Vzrušující je, že tento kombinatorický přístup vedl k infarktům s významnou re-muskularizací (až 10, 7%; barevná deska VIII). Injekce kardiomyocytů odvozených od hESC s PSC významně zlepšila systolický rozměr konce LV, frakční zkrácení a zesílení stěny ve srovnání s pouze PSC, non-kontraktilní buňky s PSC a kontroly bez média v séru.
syntetických hydrogelů na bázi PEG (Wang et al ., 2009b; Kraehenbuehl et al., 2011), hydrogely na bázi Pnipaamu (Li et al., 2010; Wall et al., 2010), peptid NFs (Dubois et al., 2008) a hydroxypropylmethylcelulóza (Mathieu et al., 2012) byly injikovány spolu s buňkami v malých zvířecích modelech MI pro opravu srdce. Jak je uvedeno v bodě 2.2, PEG a PNIPAAm postrádají inherentní bioaktivitu a jsou nedegradovatelné, jsou však snadno modifikovatelné biomolekuly, aby se tyto vlastnosti zlepšily. Kraehenbuehl et al. (2011) modifikované PEG-vinylsulfonové hydrogely s peptidy štěpitelnými MMP a ligandy vázajícími integrin za vzniku buněčného lepidla a rozložitelného hydrogelu. Pomocí tohoto biomimetického syntetického hydrogelu dodali hESCs a thymosin β4, angiogenní a pro-survival faktor, 1 hodinu po úplné okluzi v modelu Mi u potkanů. Poznamenali, že během týdnů, kdy byl hydrogel degradován, se buňky v kontaktu s gelem zvýšily. Do 6 týdnů byl hydrogel nedetekovatelný, ale buňky dodané s hydrogelem a thymosinem β4 měly významně menší velikost infarktu a koncový diastolický objem než kontroly injikované PBS. Kromě toho byly významně zlepšeny koncový systolický objem a ejekční frakce ve srovnání se všemi ostatními léčebnými skupinami. Podobně, Wall et al. (2010) se také snažil modifikovat termoresponzivní syntetický hydrogel PNIPAAm přidáním MMP-degradovatelných peptidových křížových vazeb a peptidových sekvencí obsahujících RGD. Injekce byly provedeny s MSc odvozenými z myší kostní dřeně do modelu úplné okluze myší bezprostředně po infarktu. Po 6 týdnech byly MSc detekovatelné u 38% srdcí po injekci hydrogelem, ale při samotné injekci byly neidentifikovatelné. Je zajímavé, že použití přípravku Matrigel vedlo k 25% srdcí s detekovatelnými buňkami, což naznačuje, že syntetické hydrogely s biomimetickými modifikacemi mohou podporovat interakce buněk a matrix a snižovat anoikis stejně nebo lépe ve srovnání s přirozeně odvozenými hydrogely. Ve studii Mathieu et al. (2012), je zajímavé poznamenat, že injekce samotné silanizované hydoxyproypl methylcelulózy nezlepšila měření echokardiografu po 8 týdnech, pravděpodobně kvůli nedostatku vnitřní bioaktivity. Injekce MSc se silanizovanou hydoxyproypl methylcelulózou však významně zlepšila systolický průměr konce LV, frakční zkrácení a ejekční frakci.
v modelu mini pig MI, Lin et al. (2010) injikoval mononukleární buňky kostní dřeně (MNC) se samostavitelnými oligopeptidy bezprostředně po infarktu. Injekce MNC s peptidem NFs zlepšila přežití MNC desetkrát ve srovnání s MNC injikovanými samotnými. Kromě toho injekce s NFs zvýšila diferenciaci MNC na endotelové a hladké svalové buňky, což vedlo ke zvýšené hustotě kapilár ve srovnání se samotnou injekcí MNC. Ze tří léčebných skupin (samotný MNC, samotný NF a MNC s NF) byly buňky dodané s NF hydrogelem nejlépe schopny zabránit dilataci LV, zachovat srdeční funkce a zlepšit tvar infarktu. Zejména ejekční frakce a tloušťka jizvy byly významně vyšší ve skupině MNC s NF ve srovnání s podáváním Samostatně. Autoři předpokládali, že zatímco injekce samotného MNC byla schopna zlepšit systolickou funkci, injekce MNC s NF byla nezbytná pro zlepšení diastolické i systolické funkce.