Χορήγηση αυτόλογων προγονικών καρδιακών κυττάρων σε επίμυες με πειραματική αυτοάνοση μυοκαρδίτιδα

Abstract

Background: Cardiac progenitor cells (CPCs) exert cardioprotective, regenerative, immunomodulatory and anti-fibrotic effects in hearts with ischemic and non-ischemic cardiomyopathy. The effect of CPC therapy in the setting of acute myocarditis (a potentially lethal inflammatory myocardial disease without targeted effective treatment options) is unknown. Purpose: To investigate the effects of intracoronary infusion of CPCs in rats with experimental autoimmune myocarditis.Methods: CPCs were grown from hearts explanted from healthy Lewis rats. Autoimmune myocarditis was induced in 26 Lewis rats by subcutaneous rear footpad injection of porcine cardiac myosin supplemented with Freund's Adjuvant with Mycobacterium Tuberculosis on days 0 and 7. On day 10, rats underwent lateral thoracotomy and were subsequently randomized to undergo intracoronary infusion of 500,000 CPCs or vehicle solution. Intracoronary infusion was achieved through infusion of cells or vehicle into the left ventricular cavity during brief aortic clamping. Rats were followed for 18 days post-infusion and underwent echocardiography on days 0, 10 (prior to infusion) and 28. Afterwards, rats were euthanized, hearts were explanted and studied at the histological and immunohistochemical level to assess inflammatory infiltration and fibrosis of myocardium. 14 rats reached the 28 days of the protocol. Of those, 8 rats belonged in the control group and 6 in the cell therapy group.Results: Histologically-confirmed autoimmune myocarditis was induced in all 14 rats which completed the 28days of protocol. Left ventricular ejection fraction (LVEF) and left ventricular volumes (end systolic and end diastolic) were comparable on day 0 and on day 10 between groups. Intracoronary CPC infusion prevented myocarditis-induced functional depression and left ventricular dilation; LVEF was significantly increased (81.5±2.7 vs 65.4±7.8, p<0.001) and left ventricular end systolic volume (LVESV) was significantly decreased (43.3±15.1 μl vs 100±24.5 μl, p<0.001) in CPC-treated animals compared to controls at 18 days post-infusion. Infusion of CPCs resulted in significant attenuation inflammatory infiltration of myocardial (7.4±6.7% vs 20.7±3.5% of the myocardium, p=0.007), significant reduction of cardiac fibrosis (16.6%±12.7% vs 38.1±2.6% of the myocardium, p=0.008) and significant reduction of myocardial T cell infusion (30.4±29 vs 125.8±49.3 cells per high power field, p=0.005) at 28 day of protocol compared to controls.Conclusions: Intracoronary infusion of CPCs attenuates myocardial inflammation, fibrosis and T cell infiltration, while preserving systolic function and preventing adverse remodeling in rats with experimental autoimmune myocarditis.

Εισαγωγή: Τα καρδιακά προγονικά κύτταρα (CPCs) ασκούν καρδιοπροστατευτική, αναγεννητική, ανοσοτροποποιητική και αντι-ινωτική δράση στην ισχαιμική και μη ισχαιμική μυοκαρδιοπάθεια. Έως τώρα δεν είχε διερευνηθεί η επίδραση των CPCs στην οξεία μυοκαρδίτιδα, μια δυνητικά θανατηφόρα φλεγμονώδη νόσο του μυοκαρδίου χωρίς στοχευμένη αποτελεσματική θεραπεία. Σκοπός: Η διερεύνηση της επίδρασης της ενδοστεφανιαίας έγχυσης CPCs σε επίμυες με πειραματική αυτοάνοση μυοκαρδίτιδα.Μέθοδοι: Καρδιές από υγιείς επίμυες Lewis χρησιμοποιήθηκαν για την απομόνωση και καλλιέργεια των CPCs. Σε 26 Lewis επίμυες προκλήθηκε αυτοάνοση μυοκαρδίτιδα με υποδόρια έγχυση χοίρειας καρδιακής μυοσίνης με ανοσοενισχυτικό Freund που περιείχε Mycobacterium Tuberculosis τις ημέρες 0 και 7 του πρωτοκόλλου. Τη 10η ημέρα οι επίμυες υποβλήθηκαν σε πλάγια θωρακοτομή και στη συνέχεια τυχαιοποιήθηκαν είτε στην ομάδα παρέμβασης και υποβλήθηκαν σε ενδοστεφανιαία έγχυση 500.000 CPCs, είτε στην ομάδα ελέγχου και έλαβαν ενδοστεφανιαία έγχυση φυσιολογικού ορού με ρυθμιστικό διάλυμα φωσφορικών ιόντων (PBS). Η ενδοστεφανιαία έγχυση επιτεύχθηκε με έγχυση κυττάρων ή PBS στην κοιλότητα της αριστερής κοιλίας κατά τη διάρκεια σύντομου αποκλεισμού της ανιούσας αορτής. Οι επίμυες παρακολουθήθηκαν για 18 ημέρες μετά την έγχυση και στη συνέχεια υποβλήθηκαν σε ευθανασία (28η ημέρα του πρωτοκόλλου). Οι επίμυες υποβλήθηκαν σε υπερηχογραφική μελέτη της καρδιακής τους λειτουργίας τις ημέρες 0, 10 (πριν την έγχυση) και 28 του πρωτοκόλλου. Οι καρδιές των επίμυων μετά την ευθανασία τους απομονώθηκαν και υποβλήθηκαν σε ιστοπαθολογική και ανοσοϊστοχημική μελέτη για την αξιολόγηση της φλεγμονώδους διήθησης και της ίνωσης του μυοκαρδίου. Δέκα τέσσερις επίμυες ολοκλήρωσαν το πρωτόκολλο, εκ των οποίων 8 επίμυες ανήκαν στην ομάδα ελέγχου και 6 στην ομάδα παρέμβασης.Αποτελέσματα: Ιστολογικά επιβεβαιωμένη αυτοάνοση μυοκαρδίτιδα προκλήθηκε στο σύνολο των επίμυων που ολοκλήρωσαν το πρωτόκολλο (n=14). Το κλάσμα εξώθησης της αριστερής κοιλίας (LVEF) και ο τελοδιαστολικός και τελοσυστολικός όγκος της αριστερής κοιλίας δεν παρουσίασαν στατιστικά σημαντική διαφορά μεταξύ των δυο ομάδων την 0 και την 10η μέρα. Η ενδοστεφανιαία έγχυση CPCs απέτρεψε την επαγόμενη από την μυοκαρδίτιδα λειτουργική έκπτωση και διάταση της αριστερής κοιλίας. Συγκεκριμένα το κλάσμα εξώθησης της αριστερής κοιλίας ήταν σημαντικά μεγαλύτερο (81.5±2.7 vs 65.4±7.8, p<0.001) και ο τελοσυστολικός όγκος της αριστερής κοιλίας σημαντικά μικρότερος (43.3±15.1 μl vs 100±24.5 μl, p<0.001) στην ομάδα παρέμβασης συγκριτικά με την ομάδα ελέγχου την 28η μέρα του πρωτοκόλλου. Επίσης, η έγχυση CPCs οδήγησε σε σημαντική ελάττωση της φλεγμονώδους διήθησης του μυοκαρδίου (7.4±6.7% vs 20.7±3.5% του μυοκαρδίου, p=0.007), σημαντική μείωση της ίνωσης του μυοκαρδίου (16.6%±12.7% vs 38.1±2.6% του μυοκαρδίου, p=0.008), και σημαντικό περιορισμό της διήθησης του μυοκαρδίου από Τ λεμφοκύτταρα (30.4±29 vs 125.8±49.3 κύτταρα ανά οπτικό πεδίο, p=0.005).Συμπεράσματα: Η ενδοστεφανιαία έγχυση CPCs οδηγεί σε μείωση της φλεγμονώδους διήθησης, της ίνωσης και της Τ λεμφοκυτταρικής διήθησης του μυοκαρδίου, διατηρώντας συγχρόνως τη συστολική απόδοση και αποτρέποντας τη δυσμενή αναδιαμόρφωση της αριστερής κοιλίας σε επίμυες με πειραματική αυτοάνοση μυοκαρδίτιδα.