2.4.1 forbedring af cellulær kardiomyoplastik
cellulær kardiomyoplastik er blevet udforsket bredt som en potentiel terapeutisk strategi for hjerte reparation og regenerering (Mohsin et al., 2011; Huu et al., 2012; Passier et al., 2008). Fremgangsmåden involverer transplantation af celler suspenderet i en væske, såsom saltvand eller cellekulturmedium, i infarkt væv eller grænseområde ved intramyokardiale injektioner. Desværre viser nuværende kliniske forsøg med knoglemarvsafledte celler blandede resultater i forbedring af LV-udstødningsfraktion efter transplantation delvis på grund af dårlig celleindgravning og overlevelse efter fødslen (2011). Det har vist sig, at mens transplanterede celler er levedygtige kort efter implantation, forbliver kun 1 uge ~ 1% af cellerne ved TUNELANALYSE (Reinecke og Murry, 2002). Det meste af celledød set inden for de første par dage af transplantationen skyldes sandsynligvis kombinationen af iskæmi, betændelse og anoikis eller apoptose induceret af forstyrrelse af celle–matrice-interaktioner (Haider og Ashraf, 2008; Robey et al., 2008). Christman et al. (2004b) var de første til at demonstrere, at injektion af celler sammen med en hydrogel kan forbedre celletransplantationsoverlevelse i en rotte MI-model. Denne undersøgelse anvendte neonatale rotte skelet myoblaster med en fibrininjektion og viste, at sammenlignet med konventionel væskeafgivelse forbedrede fibrin myoblastoverlevelsen mere end to gange. Injektion af myoblaster med fibrin øgede fraktioneret forkortelse og infarkttykkelse (Christman et al., 2004a), men dette var ikke statistisk forskelligt fra injektion af fibrin alene. Siden da er brugen af fibrin som et leveringsmiddel til forbedring af succesen med cellulær kardiomyoplastik blevet demonstreret med knoglemarvsceller (Nakamuta et al., 2009), marvafledte hjertestamceller (Guo et al., 2011), og adipose-afledte stamceller., 2010; Chang et al., 2010).
andre naturligt afledte hydrogeler, der er blevet brugt til at levere celleterapi, inkluderer chitosan (Lu et al., 2009; l., 2010), Matrigel (Laflamme et al., 2007) og RGD-modificeret alginat (Yu et al., 2010). Som tidligere nævnt mangler alginat de iboende motiver til celleadhæsion, så for at forhindre anoikis af transplanterede celler skal der foretages ændringer af alginat for at tilvejebringe celle–matrice-interaktioner. Yu et al. (2010) brugte et RGD-modificeret alginat til at indkapsle humane mesenkymale stamceller (hmsc ‘ er). Mikroperler genereret fra denne opløsning og injiceret i en iskæmi-reperfusionsmodel hos nøgne rotter viste persistens af hmsc ‘er i mikrokapsler efter 7 dage og 2 uger, mens hmsc’ er injiceret med medium kun kunne påvises efter 1 dag. Både mikroperler og hmsc ‘ er med mikroperler var i stand til at forhindre forringelse af den forreste vægtykkelse og LV-dimensioner under systole og diastol, men der var ingen forskel mellem de to grupper. For at tackle de forskellige årsager til dårlig celleoverlevelse (iskæmiske tilstande, anoikis og frigivelse af inflammatoriske faktorer), Laflamme et al. (2007) udviklede en flerstrenget tilgang, som de kaldte en PROSURVIVAL cocktail (PSC), som omfattede Matrigel for at forhindre anoikis, cyclosporin A til immunsuppression, en caspasehæmmer, anti-mitokondrie-apoptotisk peptid Bcl-HL, insulinlignende vækstfaktor og en forbindelse, der efterligner iskæmisk konditionering. Anvendelse af PSC forbedret human embryonal stamcelle (hESC) -afledt kardiomyocyttransplantationsoverlevelse og øget transplantatstørrelse syv Gange fra 1 til 4 uger efter injektion. Spændende resulterede denne kombinatoriske tilgang i infarkter med signifikant re-muskularisering (op til 10,7%; farveplade VIII). Injektion af hESC-afledte kardiomyocytter med PSC signifikant forbedret LV-slut systolisk dimension, fraktioneret forkortelse og vægtykkelse sammenlignet med kun PSC, ikke-kontraktil celle med PSC og serumfri mediekontrol.
af de syntetiske hydrogeler, PEG-baserede (Vang et al., 2009b; Kraehebuehl et al., 2011), pnipaam-baserede hydrogeler (Li et al., 2010; væg et al., 2010), peptid NFs (Dubois et al., 2008) og metylcellulose (Mathieu et al., 2012) er blevet injiceret sammen med celler i små dyr MI modeller til hjerte reparation. Som nævnt i Afsnit 2.2 mangler PEG og PNIPAAm iboende bioaktivitet og er ikke-nedbrydelige, men de kan let modificeres med biomolekyler for at forbedre disse egenskaber. Kraehebuehl et al. (2011) modificerede PEG-vinyl sulfon hydrogeler med MMP-spaltelige peptider og integrin-bindende ligander for at producere et celleklæbemiddel og nedbrydeligt hydrogel. Ved hjælp af denne biomimetiske syntetiske hydrogel leverede de hESC ‘ er og thymosin karrus4, en angiogen og Pro-overlevelsesfaktor, 1 time efter total okklusion i en rotte MI-model. De bemærkede, at i løbet af uger, da hydrogelen blev nedbrudt, steg celler i kontakt med gelen. Efter 6 uger var hydrogelen ikke detekterbar, men celler leveret med hydrogelen og thymosin-kurr4 havde signifikant mindre infarktstørrelse og slutdiastolisk volumen end PBS-injicerede kontroller. Endvidere blev slutsystolisk volumen og udstødningsfraktion signifikant forbedret sammenlignet med alle andre behandlingsgrupper. Tilsvarende, væg et al. (2010) forsøgte også at modificere den termoresponsive syntetiske hydrogel PNIPAAm med tilsætning af MMP-nedbrydelige peptid tværbindere og RGD-holdige peptidsekvenser. Injektioner blev foretaget med mus knoglemarv-afledte MSC ‘ er i en Murin total okklusionsmodel umiddelbart efter infarkt. Efter 6 uger kunne MSC ‘ er påvises i 38% af hjerterne, når de blev injiceret med hydrogelen, men var uidentificerbare, når de blev injiceret alene. Interessant nok resulterede brugen af Matrigel i 25% af hjerter med påviselige celler, hvilket indikerer, at syntetiske hydrogeler med biomimetiske modifikationer kunne understøtte celle–matrice interaktioner og mindske anoikis lige eller bedre sammenlignet med naturligt afledte hydrogeler. I undersøgelsen af Mathieu et al. (2012) er det interessant at bemærke, at injektion af den silaniserede hydoksiproypl methylcellulose alene ikke forbedrede ekkokardiografmålinger efter 8 uger, muligvis på grund af dens mangel på iboende bioaktivitet. Imidlertid forbedrede injektion af MSC ‘ er med silaniseret methylcellulose signifikant LV-Endens systoliske diameter, fraktioneret forkortelse og udstødningsfraktion.
i en mini pig MI model, Lin et al. (2010) injicerede knoglemarvsmononukleære celler (MNC ‘ er) med selvsamlende oligopeptider umiddelbart efter infarkt. Injektion af MNC ‘er med peptid NFs forbedrede MNC-overlevelse ti gange sammenlignet med MNC’ er injiceret alene. Desuden øgede injektion med NFs MNC-differentiering til endotel-og glatte muskelceller, hvilket førte til øget kapillærdensitet sammenlignet med MNC-injektion alene. Af de tre behandlingsgrupper (MNC alene, NF alene og MNC med NF) var celler leveret med NF-hydrogelen bedst i stand til at forhindre LV-dilatation, bevare hjertefunktion og forbedre infarktformen. Især var udstødningsfraktion og artykkelse signifikant højere i MNC med NF-gruppen sammenlignet med enten givet alene. Forfatterne antog, at mens injektion af MNC alene var i stand til at forbedre systolisk funktion, var injektion af MNC med NF nødvendig for forbedring af både diastolisk og systolisk funktion.