Η επίδραση της θρομβίνης στην αγγειογένεση σε πειραματικό μοντέλο εμφράγματος μυοκαρδίου σε κονίκλους

Abstract

Therapeutic angiogenesis is based on the premise that the development of new blood vessels can be augmented by exogenous administration of the appropriate growth factors and is a rapidly evolving field of modern research in the cardiovascular system. Since a variety of angiogenic factors have been tested with inconsistent so far clinical results, the challenge remains in identifying the factor that will stimulate functional neovascularization. Thrombin is a potent activator of angiogenesis apart from its central role in blood coagulation. The aim of the present study was to establish a closed-chest solely percutaneous minimally invasive technique in order to induce experimental myocardial infarction by employing interventional catheterization techniques and involving fluoroscopy-guided percutaneous transauricular intra-arterial access super selective catheterization of the left coronary artery of the rabbit heart and distal coronary embolization with a micro-coil. This model of percutaneous transauricular myocardial ischemia in the rabbit wascompared with the gold standard of experimental myocardial infarction as induced by coronary ligation with a plain suture. The presented model avoids major surgery and thoracotomy and may be an equally reliable and reproducible platform for the experimental study of myocardial ischemia with a pathophysiology similar to human pathology without statistically significant difference in troponin increase LVEDP measurement and histopathologic results in comparison with surgical model. The next aim of this study was to investigate the angiogenic action of thrombin in a rabbit model of ischemic myocardium as it is proven activator of angiogenesis in other target tissues. Firstly we investigated the effects of direct intramyocardial administration of thrombin and the ability to induce vessel growth in a rabbit model of myocardial ischemia. It enhanced the angiogenic response to ischemia with a significant increase of regional collateralization as a statistically significant increase in the vascular density at the infarct border zone as evaluated by CD31 immunohistochemistry was observed in the thrombin treated group compared to the control group. These benefits were accompanied by improvements in cardiac function in the ischemic territory, as the thrombin treated animals also showed a statistically significant reduction in LVEDP values on the day of euthanasia compared to the post infarct day. Afterwards we examined the angiogenic action of thrombin in a model of chronic myocardial ischemia. A single intrapericardial administration of thrombin seems to promote the development of mature functional blood vessels and improve cardiac function. This is the first study investigating in our knowledge the angiogenic action of thrombin in ischemic myocardium. These results provide new insights in understanding the involvement of thrombin in vascular formation and point to a novel role of thrombin in angiogenesis. The present investigation raises the possibility that such an intervention might eventually be applied clinically for achieving optimal therapeutic angiogenesis.

Η έρευνα για τα καρδιαγγειακά νοσήματα έχει εστιάσει την προσοχή της σε νέους ελάχιστα επεμβατικούς τρόπους επαναιμάτωσης όπως είναι η θεραπευτική αγγειογένεση η οποία αποτελεί μια νέα δυναμική θεραπευτική μέθοδο που επάγει τη δημιουργία νέων αιμοφόρων αγγείων σε ασθενείς με στεφανιαία νόσο. Η θρομβίνη εκτός από τον κεντρικό της ρόλο στον καταρράκτη της πήξης του αίματος ασκεί ένα ευρύ φάσμα δράσεων στα κύτταρα του ενδοθηλίου και μπορεί να συμβάλλει στη ρύθμιση πολλών διεργασιών συμπεριλαμβανομένης της αγγειογένεσης. Αρχικά ο σκοπός της συγκεκριμένης ερευνητικής δουλειάς ήταν να ταυτοποιηθεί ένα πειραματικό μοντέλο διαδερμικής πρόκλησης οξέος εμφράγματος του μυοκαρδίου σε κονίκλους με εφαρμογή επεμβατικών ακτινολογικών τεχνικών υπό ακτινοσκοπική καθοδήγηση καθώς και σύγκριση αυτής με την κλασσική χειρουργική τεχνική απολίνωσης της στεφανιαίας αρτηρίας. Η ανωτέρω μεθοδολογία επιτρέπει μέσω διωτιαίας προσπέλασης τον μη χειρουργικό υπερεκλεκτικό καθετηριασμό των στεφανιαίων αγγείων και την πρόκληση μυοκαρδιακού εμφράκτου με τοποθέτηση ειδικού σπειράματος (coil) στον πρόσθιο κατιόντα κλάδο. Ο εμβολισμός στη θέση αυτή φαίνεται ότι προκαλεί οξύ έμφραγμα του μυοκαρδίου που αναγνωρίζεται όχι μόνο ηλεκτροκαρδιογραφικά και ιστολογικά άλλα και αιμοδυναμικά ενζυμικά και απεικονιστικά. Με την διωτιαία διαδερμική μυοκαρδιακή ισχαιμία μπορεί να αποφευχθεί η θωρακοτομή, περικαρδιακή τομή και άλλες τοπικές και συστηματικές ανεπιθύμητες ενέργειες μιας μείζονος χειρουργικής επέμβασης και μπορεί να επιτευχθεί ως εκ τούτου ένα πιο φυσιολογικό μοντέλο μυοκαρδιακής ισχαιμίας χωρίς να παρατηρείται στατιστικά σημαντική διαφορά στα βιοχημικά υπερηχογραφικά και ιστολογικά δεδομένα σε σχέση με το κλασσικό χειρουργικό μοντέλο. Επόμενος σκοπός της μελέτης ήταν να διερευνηθεί η πρόκληση αγγειογένεσης σε ίσχαιμο μυοκάρδιο με τη χρήση θρομβίνης η οποία αποτελεί έναν αποδεδειγμένο ενεργοποιητή της αγγειογένεσης σε άλλα όργανα-στόχους και της οποίας η αγγειογενετική δράση δεν έχει μελετηθεί στο μυοκάρδιο. Μελετήσαμε αρχικώς τις αγγειογενετικές ιδιότητες της θρομβίνης μετά από ενδομυοκαρδιακή χορήγηση σε ένα μοντέλο οξέος εμφράγματος κονίκλου και δείξαμε για πρώτη φορά ότι η εξωγενής χορήγηση θρομβίνης ενισχύει το σχηματισμό νέων λειτουργικών και σταθερών παράπλευρων αγγειακών δικτύων και αποκαθιστά την αιματική άρδευση του ίσχαιμου μυοκαρδίου καθώς μια στατιστικά σημαντική αύξηση στην πυκνότητα των αγγείων στην μεταβατική ζώνη όπως εκτιμήθηκε με την CD31 ανοσοϊστοχημεία παρατηρήθηκε στην ομάδα χορήγησης θρομβίνης σε σύγκριση με την ομάδα ελέγχου. Η βελτίωση της μυοκαρδιακής αιμάτωσης συνοδεύονταν από βελτίωση της καρδιακής λειτουργίας όπως εκφράζονταν από την στατιστικά σημαντική μείωση της LVEDP την ήμερα της ευθανασίας σε σύγκριση με τις αυξημένες μετεμφραγματικές τιμές αυτής στην ομάδα θρομβίνης. Μετέπειτα μελετήσαμε την αγγειογενετική δράση της θρομβίνης σε μοντέλο χρόνιας ισχαιμίας μυοκαρδίου σε κονίκλους. Παρατηρήθηκε ότι μια ενδοπερικαρδιακή χορήγηση προάγει την ανάπτυξη παράπλευρου μυοκαρδιακού δικτύου και συμβάλλει στην αποκατάσταση της καρδιακής λειτουργίας. Επομένως η παρούσα μελέτη παρέχει τα πρώτα επιστημονικά δεδομένα για την αγγειογενετική δράση της θρομβίνης σε ισχαιμικό μυοκάρδιο. Η ανάδειξη της θετικής αγγειογενετικής δράσης της θρομβίνης σε ίσχαιμο μυοκάρδιο καθιστά την εξωγενή χορήγησή της μια πιθανή νέα θεραπευτική επιλογή σε ασθενείς με στεφανιαία νόσο.