Summary
Protokol, dolaşım ölümünden sonra büyük hayvan (domuz) bağış modelini, ardından kalp naklindeki klinik senaryoyu yakından simüle eden ve terapötik çalışmaları ve stratejileri kolaylaştırma potansiyeline sahip torakoabdominal normotermik bölgesel perfüzyonu tanımlamaktadır.
Abstract
Yıllar boyunca kalp nakli talebindeki artış, organ bağışçısı havuzunu genişletmek için dolaşım ölümünden (DCD) sonra bağışa olan ilgiyi artırmıştır. Bununla birlikte, DCD süreci, kaçınılmaz sıcak iskemi dönemi nedeniyle kalp dokusu hasarı riski ile ilişkilidir. Norannemik bölgesel perfüzyon (NRP), in situ organ değerlendirmesine izin vererek uygulanabilir olduğu belirlenen kalplerin tedarik edilmesine izin verir. Burada, DCD'nin klinik olarak alakalı bir büyük hayvan modelini ve ardından NRP'yi açıklıyoruz. Anestezi uygulanan domuzlarda mekanik ventilasyonun durdurulması ile dolaşım ölümü sağlanır. Önceden ayarlanmış sıcak iskemi döneminden sonra, en az 30 dakika süren bir NRP dönemi için ekstrakorporeal membran oksijenatörü (ECMO) kullanılır. Bu reperfüzyon döneminde, model ilk kardiyak değerlendirme için çeşitli miyokard biyopsilerinin ve kan örneklerinin toplanmasına izin verir. NRP sütten kesildikten sonra, organ alımından önce kardiyak fonksiyon ve metabolizmanın biyokimyasal, hemodinamik ve ekokardiyografik değerlendirmeleri yapılabilir. Bu protokol, kalp transplantasyonunda DCD ve NRP için daha önce tarif edilen klinik senaryoyu yakından simüle eder ve iskemi-reperfüzyon hasarını azaltmayı ve kardiyak fonksiyonel koruma ve iyileşmeyi arttırmayı amaçlayan çalışmaları kolaylaştırma potansiyeline sahiptir.
Introduction
Kuzey Amerika'da her yıl 300.000'den fazla kişi kalp yetmezliğinden (HF) ölmektedir; Kardiyak transplantasyon, son dönem hastalığı1 olan bu hastaların bazılarında tek tedavi seçeneği olmaya devam etmektedir. Tarihsel olarak, kalp nakli için tek kaynak, ölümün nörolojik olarak belirlenmesinden (NDD) sonra elde edilen donör kalplerdi, ancak o zaman bile, transplantasyon için sadece% 40 civarında yeterliydi2. Hastaların% 15 ila% 20'si kalp bağışı beklerken ölmektedir, donör kalplerin yetersizliği mevcut kalpler ile ihtiyaç duyulan kalpler arasında bir tutarsızlık yaratan nedenlerden biridir2. Organ bağışçısı havuzunu arttırmak için, önemli bir husus, dolaşım ölümünden sonra bağışlanan kalplerin kullanılmasıdır (DCD)3. DCD kalplerini kullanma konusunda isteksizlik vardır, çünkü bu organlar kan dolaşımının durmasından sonra her zaman korunmasız (sıcak) bir iskemi dönemine maruz kalır ve geri dönüşü olmayan bir hasara neden olabilir. Mükemmel erken sonuçlara sahip başarılı DCD kalp nakli için raporlar mevcut olmasına rağmen4,5, bu kalplerin kullanılabilir olup olmadığını belirlemek ve nakil sonrası performanslarını potansiyel olarak tahmin etmek için doğrulanmış bir değerlendirme yöntemi geliştirmeye ihtiyaç vardır 6,7. DCD kalplerin iskemik dönemlerini sınırlamak, depolama ve taşıma sırasında sürekli izlemek amacıyla ex situ kalp perfüzyon sistemleri geliştirilmiştir8. Bununla birlikte, bu teknoloji perfüzyon ekipmanına sahip karmaşık makinelere dayanır ve tedarik edilen organın nakil için uygun olacağına dair herhangi bir garanti olmaksızın yüksek bir ön maliyete sahiptir. Messer ve ark.3 tarafından normotermik bölgesel perfüzyona (NRP) dayalı DCD kalp transplantasyonu için yeni bir protokol önerilmiştir. Bu teknik, kalp hala donördeyken ve serebral dolaşımı dışlarken miyokard perfüzyonunun geri yüklenmesini içerir. Satın almadan önce yerinde fonksiyonel bir değerlendirmeye izin verir3.
Büyük hayvan modelleri kullanıldığında, domuz kalbi, insan kalbine anatomik benzerliği göz önüne alındığında, kalp cerrahisi araştırması yapmak için tercih edilen platformlardan biridir. Ancak bu model kullanılırken domuz kalplerinde bazı önemli faktörler göz önünde bulundurulmalıdır. Örneğin, domuz kalp dokusu çok kırılgan ve gevrektir ve özellikle pulmoner arterde ve sağ atriyumda yırtılmaya eğilimlidir9. Dikkate alınması gereken bir diğer önemli faktör, domuz kalbinin iskemiye karşı çok hassas olması ve aritmilere eğilimli olmasıdır, bu nedenle antiaritmikler deneyden önce her hayvana rutin olarak uygulanmalıdır; Bununla birlikte, kalp transplantasyonunda akut iskeminin incelenmesi için hala uygun bir model olarak kabul edilmektedir9.
Bu yazıda, dolaşım ölümü sonrası büyük hayvan (domuz) bağış modeli ve ardından kalp naklindeki klinik senaryoyu yakından simüle eden ve translasyonel araştırmalar için yeni terapötik çalışmaları ve stratejileri kolaylaştırma potansiyeline sahip olan torakoabdominal normotermik bölgesel perfüzyon anlatılmaktadır.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Centre de Recherche du Centre Hospitalier de l'Université de Montréal'in (CRCHUM) kurumsal hayvan bakımı ve kullanımı komitesi tüm deneysel protokolleri onayladı ve hayvanlar Laboratuvar Hayvanlarının Bakımı ve Kullanımı Kılavuzu'na uygun olarak tedavi edildi. Bu protokol için 50-60 kg ağırlığındaki 3-4 aylık Büyük Beyaz erkek veya dişi domuzlar kullanıldı. Hayvan büyüklüğü, araştırmacıların deneysel hedeflerine göre değişebilir.
1. Hayvan hazırlama ve anestezik indüksiyon
- Kas içi atropin (0.04 mg / kg), midazolam (0.3 mg / kg) ve ketamin (20 mg / kg) enjeksiyonu kullanarak hayvanı önceden ilaçlayın. İzofluran, anestezi indüksiyonu ve bakımı için bir yüz maskesi kullanarak, 3 L / dakO2'de% 1 -% 3'lük bir son gelgit konsantrasyonunda uygulayın.
- Rahat bir çene tonunu test ederek yeterli anesteziyi ve ayak parmağı sıkışma yanıtını kullanarak ağrının yokluğunu onaylayın. Hayvanın dorsal dekübit pozisyonuna yerleştirildiğinden ve bir ısınma battaniyesi kullanılarak normotermide tutulduğundan emin olun.
- Anestezik yeterliliği doğruladıktan sonra, 10'da tarif edildiği gibi 6.5-8 mm'lik bir endotrakeal tüp kullanarak orotrakeal entübasyon gerçekleştirin.
- Sürekli izleme için oksijen doygunluğu monitörünü hayvanın kulağına veya alt dudağına yerleştirin. Ventilasyonu 5 cm H2 O pozitif ekspiratuar son basınca (PEEP), 15 cmH2O'luk bir pik inspiratuar basınca (PIP), 0,5'lik bir ilham oksijen fraksiyonuna (FIO 2) ve 6-8 mL/kg'lık bir gelgit hacmine (TV) ulaşan 15 solunum / dak'lık bir solunum hızına (RR) veO2ve CO 2'lik normal kısmi basınca ayarlayın. RR'yi 35-45 mmHg'lik bir son gelgit CO2 seviyesini koruyacak şekilde ayarlayın.
- 20 G kateter kullanarak kulak damarı yoluyla periferik intravenöz erişim elde edin. Normal salin çözeltisinin (% 0.9 NaCl) bir idame infüzyonuna başlayın ve aritmileri önlemek için intravenöz bolus olarak 2 g magnezyum sülfat (MgSO4) uygulayın.
- Toraks ve kasıkları yeterince tıraş ederek ve ovalayarak cerrahi bölgeleri hazırlayın. Venöz ve arteriyel erişim sağlarken kasıkları ve boynu klorheksidin ve örtü kullanarak uygun şekilde dezenfekte edin.
- Kotery elektrot pedini hayvanın sırtına yerleştirin. Merkezi venöz erişimi kolaylaştırmak için hayvanı Trendelenburg konumuna yerleştirin.
- Bir ultrason kullanarak sağ juguler veni bulun. Bir kez yerleştirildikten sonra, bir iğne kullanarak, kan görülene ve iğne ultrasondaki damarda görülene kadar cilde 45 ° 'lik bir açıyla girin.
- Kılavuz teli iğneye yerleştirin ve ardından kılavuz telin üzerine 7 Fr perkütan merkezi venöz kılıf tanıtıcısı yerleştirin.
- Kılıf tanıtıcısını yerinde tutarken kılavuz teli çıkarın, ardından kalp debisi ölçümlerini ve sağ kalp kateterizasyonunu sağlamak için bir Swans-Ganz kateteri takın.
NOT: Sağ damar yerine sol juguler ven kullanılabilir. Erişim mümkün değilse, orta hat sternotomiden sonra kılıfı doğrudan iç juguler venin içine (sol veya sağ) yerleştirin. Bu durumda, damarı disseke ettiğinizden emin olun. - Aynı tekniği kullanarak, sol juguler ven içine merkezi bir venöz kateter (örneğin, çift lümen) yerleştirin.
- Adım 1.7'de açıklandığı gibi Seldinger tekniğini kullanarak sağ femoral ven içine başka bir 7 Fr perkütan santral venöz kılıf sokucusu yerleştirin. 1.10.'a, sağ ventriküle (RV) bir iletkenlik kateterinin sokulması için. Bu, eko-rehberliğinde perkütan olarak veya orta hat sternotomiden sonra yapılabilir.
- Entübasyon ve manipülasyon sonrası 10 dakikalık bir stabilite süresine izin verin, ardından pulmoner ve sistemik basınçlar, kardiyak debi, RV ve LV basınç-hacim döngüleri ve transtorasik ekokardiyografi dahil olmak üzere temel hemodinamik ve kardiyak fonksiyon parametrelerini ölçün.
2. Cerrahi erişimin sağlanması
- Bir koter kalemi kullanarak, orta servikal bölgeden ksifoid'e bir orta hat insizyonu yapın. Bundan sonra, peri-sternuma ulaşmak için elektrokoter kullanarak orta hat boyunca deri altı yağını, katman katman bölün.
- Sternal çentiğin etrafını kesin ve yumuşak dokuları sternumun altından geri çekmek ve süpürmek için bir parmağınızı kullanın. Sternumu bir kemik testeresi ile açın ve sternal kemiğin üst kısmının altındaki damara dikkat ederken sternumun tamamen bölündüğünden emin olun. Sternumu koterize edin ve / veya yeterli hemostazı sağlamak için kemik mumu uygulayın.
- Elektrokoteri kullanarak, timusu perikarddan kaldırarak diseke edin ve çıkarın. Kanamayı önlemek için aorttan timus ve superior vena kava (SVC) besleyen damarları koterize edin.
- Perikadı koter ile dikkatlice kesin. Kalbe zarar gelmesini önlemek için keserken parmaklarınızı perikardın altına yerleştirin.
- Sistemik antikoagülasyon elde etmek için 300 ünite/kg heparin IV uygulayın. Test mevcutsa, aktif pıhtılaşma süresi (ACT) ˃ 300 sn olduğundan emin olun.
3. Yaşamı sürdüren tedavilerin geri çekilmesi ve ölüm ilanı
- 3 mg / kg propofol IV'lük bir bolus uygulayın ve ardından mekanik ventilasyonu durdurun ve endotrakeal tüpün bağlantısını kesin.
NOT: Bu adım, Normothermic Regional Perfusion'u başlatmak için "Yaşam Desteğinin Geri Çekilmesi" ne karşılık gelir. Ötanazi koşulları için, bölüm 8'e bakınız. - Arteriyel basıncı ve periferikO2 doygunluğunu izleyin. Sistolik basınç 50 mmHg'< olduğunda fonksiyonel sıcak iskemi zamanı başlayın.
- Asistol (veya ventriküler fibrilasyon) olduğunda ve arteriyel pulsatilite olmadığında dolaşım durması oluşturun. Dolaşım durması sağlandıktan sonra (stand-off süresi) minimum 5 dakikalık bir gözlem aşaması başlatın ve daha sonra hayvan ölümünü ilan edin.
4. Torakoabdominal normotermik rejyonel perfüzyonun yerleştirilmesi
- Koter'i kullanarak, aortopulmoner boşluğu dikkatlice inceleyin. RV çıkış kanalını inferior, pulmoner arteri sola ve aortu sağa doğru çekerek doğrudan lezyonları önlemek için ikincisine geri çekin. Bu adımda gerekirse bir asistan yardımı alın.
- Serebral perfüzyonu önlemek ve dışlamak için supra-aortik damarları disseke edin ve ligate edin. Alternatif olarak, damarların üzerine büyük bir çapraz kelepçe uygulayın.
- Beyne potansiyel kan akışını değerlendirmek için karotidlere iki taraflı olarak oklüzyona distal olarak iki adet 18 G kateter yerleştirin. Deney boyunca kan toplayın ve ölçün ve NRP devresi aracılığıyla yeniden infüze edin.
- Metzenbaum ve dik açılı forsepsleri kullanarak, SVC ile innominat arter arasında ve IVC ile perikard arasında hassas bir şekilde disseke edin. SVC ve IVC'yi bir göbek bandı veya basit bir 0 ipek sütür kullanarak çevreleyin ve turnike ile sabitleyin.
- 3-0'lık bir sütür kullanarak, distal yükselen aort adventitisi üzerine iki konsantrik çanta ipi sütürü yerleştirin; Tam kat dikişlerden kaçının. Sağ atriyuma (RA) bir çanta ipi sütürü yerleştirin. Tüm dikişleri turnike ile sabitleyin.
- NRP sistemini araştırmacıların ve deneysel ihtiyaçlarına göre kurun ve hazırlayın. Bu protokol için, 500 mg Solumedrol, 200 mL% 8.4 sodyum bikarbonat (NaOH), 300 birim / kg heparin ve 2 g MgSO4 içeren 2 L kristalloid çözelti ile astarlanmış bir santrifüj pompalı bir ECMO devresi kullanın.
NOT: Burada kullanılan kurulum, kurumun perfüzyonistleri tarafından kalp cerrahisi bölümünde kullanılana benzer. - 17 ila 21 F'lik bir arteriyel kanül kullanarak, aortu kanüle edin, ardından kanülü yerine sabitlemek için çanta ipi sütürünü tutan turnikeyi sıkın.
NOT: Alternatif olarak, kan kaybını en aza indirmek için Seldinger tekniğini kullanarak bir ekstrakorporeal membran oksijenatör (ECMO) kanülü yerleştirin. Diğer bir yöntem ise standart bir baypas arteriyel kanül kullanmaktan oluşur. Aort kanülü daha sonra bir 3/8-3/8 konektörü kullanılarak NRP devresinin arteriyel hattına bağlanır; Hava embolisini önlemek için tamamen havalandırma sağlayın. - RA üzerindeki çanta ipinin merkezinde 5 mm'lik bir kesi oluşturun ve ardından dik açılı veya çıtçıtlı gibi küçük açılı bir alet kullanarak genişletin. Aşırı kanamayı önlemek için kesiyi parmağınızla örtün.
- RA'yı kanüle etmek için çift aşamalı bir venöz kanül kullanın, ardından kanülü yerine sabitlemek için bir turnike kullanarak çanta ipi sütürlerini sıkın.
- Kanülleri bir 1/2-3/8 konektör kullanarak NRP devresinin venöz hattına bağlayın ve sistemde hava kilidini önlemek için tam havalandırma sağlayın.
- Ölüm ilanı ile NRP'nin başlatılması arasında, klinik uygulama hazırlığı, örtücülük ve kalbe erişimde ihtiyaç duyulan süreyi kapsayacak şekilde en az 15 dakika geçtiğinden emin olun.
- Fonksiyonel sıcak iskemi zamanının başlamasından 15 dakika sonra NRP'yi başlatın. İşlem boyunca normotermiyi koruyun. 2,5 L/dak/m2 perfüzyon indeksine ulaşmak için akış hızlarını kademeli olarak ayarlayın. Mekanik ventilasyonu %50 FIO2 ve 6 mL/kg TV ile yeniden başlatın.
NOT: Bu ayarları deneysel tasarıma göre değiştirin. - Sürekli olarak 10 μg / kg / dak dopamin ve 4 birim / dak vazopressin IV infüze edin. İlk perfüzyon sırasında epinefrin ve norepinefrin kullanın ve daha sonra arteriyel basıncı 50 mmHg'nin üzerinde tutarken basınç regülasyonuna yardımcı olmak için gerektiğinde titre edin.
5. Reperfüzyonun bakımı ve sütten kesme hedefleri
- NRP için sütten kesmeye çalışmadan önce kalbi 30 dakika boyunca reperfüzyona uğratın. Sütten kesme başarısız olursa, toplam maksimum 180 dakikalık reperfüzyon süresi boyunca tekrar sütten kesmeyi denemeden önce NRP ile desteklemek için 15 dakikalık ek bir reperfüzyon gerçekleştirin.
- Başarılı sütten kesme işleminden sonra kardiyak değerlendirmeye geçin. Bu süreden sonra sütten kesme işlemi gerçekleştirilemezse denemeyi durdurun ve sorunu bildirin.
NOT: Bu, her araştırmacının hedeflerine uyarlanmalıdır. - NRP'nin kriterleri ayırmasını değerlendirin ve tüm kriterlerin Tablo 1'de ayrıntılı olarak açıklandığı gibi karşılandığından emin olun.
6. Kardiyak iyileşme değerlendirmesi
- Kardiyak kontraktiliteyi ölçmek için basınç-hacim (PV) döngü analizleri oluşturun. İletkenlik kateteri, AG-PV ilişkilerinin sürekli ölçülmesini sağlar.
- Hacme bağımlı parametreler, strok çalışması ve gelişmiş basınç oluşturmak için kararlı durum kayıtları elde edin ve IVC'yi oklüzyon yoluyla hacimden bağımsız parametreler oluşturmak için bir göbek bandı ile tıkayın, yani işe alınabilir inme işini önceden yükleyin.
- Deneyin başında tanıtılan Swans-Ganz kateterini kullanarak merkezi venöz basıncı, pulmoner arter basıncını, kalp debisini, RV basıncını ve pulmoner kılcal kama basıncını ölçün.
- Standart bir transözofageal prob ve doğrudan kalbe yerleştirilen bir transtorasik prob kullanarak ekokardiyografi yoluyla kardiyak fonksiyonu analiz edin.
- Analizler için arteriyel ve venöz kan örnekleri toplayarak metabolik değerlendirmeler yapın. Özellikle kalp metabolik fonksiyonunu değerlendirmek için doğrudan koroner sinüsten kan alın. Kan gazlarını ve laktat seviyelerini analiz edin.
- Ek olarak, gerekirse RV ve LV'den miyokard biyopsileri toplayın. Araştırmacının hedeflerine bağlı olarak, diğer nakledilebilir ilgi organlarından (örneğin, akciğerler, karaciğer, böbrekler) örnekler alın.
7. NRP çıkarılması ve kardiyak değerlendirme
- Sütten kesme kriterleri karşılandığında, NRP'yi durdurun. Kanülü RA'dan çıkarın ve kan kaybını en aza indirmek için çanta ipi sütürünü hızla sıkın. Dikişi düğümlerle sabitleyin ve aort kanülünü çıkarmak için aynı prosedürü izleyin.
- NRP durduktan sonra 2 saat boyunca her 30 dakikada bir kardiyak fonksiyonu değerlendirin, adım 6.1'de tarif edildiği gibi. 6.4'e kadar.
8. Denemenin sonlandırılması
- 2 saat sonra, yükselen aorta 16 G veya 18 G kardiyopleji kateteri yerleştirin. Kanülü NRP devresine bağlayın.
- Bundan sonra, IVC'yi keserek sağ kalp boşluklarını ve koteri kullanarak sol atriyumu keserek sol boşlukları açın.
- Kanülün yerleştirilmesinden sonra yükselen aortu kelepçeleyin ve kalbe 4 ° C'de 1.5 L Del Nido kardiyopleji solüsyonu uygulayın. Perfüzyon basıncının 50 mmHg olduğundan emin olun.
- Mekanik ventilasyonu durdurun ve soğutma için kardiyoplejinin başlamasından sonra göğüs boşluğuna buz rüşveti (% 0.9 NaCl) yerleştirin. Kardiyopleji infüzyonu tamamlandıktan sonra geleneksel bir şekilde kardiektomi ile devam edin.
- Toplanan kalbi, ölçme ve değerlendirme için kapsamlı miyokard biyopsileri elde etmek için kullanın. Araştırmacıların deneysel tasarımına ve amacına bağlı olarak diğer organlardan (örneğin, akciğerler, karaciğer, böbrekler) diğer biyopsileri yapın
NOT: Şekil 1, gösterilen protokol adımlarının bir özetini sağlar ve Tablo 1 , bu çalışmada kullanılan parametrelerin ve kriterlerin tanımını sağlar.
Şekil 1: Deneysel protokolün şematik özeti. Kısaltmalar: NRP = Normothermic Regional Perfusion. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
| Tanım/Kriterler | |
| Fonksiyonel Sıcak İskemi Dönemi | Sistolik basınç 50 mmHg'< başladığında başlayan ve NRP başlatıldığında sona eren dönem. Bu protokolde bu süre 15 dakikadır |
| Dolaşım Tutuklaması | Kalp asistolde veya ventriküler fibrilasyonda olduğunda kurulur |
| Stand-Off Dönemi | Dolaşım tutuklaması ile başlayan ve ölüm ilanı ile sona eren dönem. Bu protokolde bu süre 5 dakikadır |
| NRP'nin başarılı bir şekilde sütten kesilmesi | İnotropların ve vazopresörlerin minimum kullanımı |
| CI > 2,2 L/dak/m2 | |
| HARİTA > 55 mmHg | |
| RAP < 15 mmHg | |
| PCWP < 15 mmHg | |
| Normal AG ve RV fonksiyonu |
Tablo 1: Bu protokolde kullanılan parametrelerin ve kriterlerin temsili tanımı. Kısaltmalar: CI = Kardiyak İndeks; MAP = Ortalama Arteriyel Basınç; NRP = Norannemik Bölgesel Perfüzyon; PCWP = Pulmoner Kapiller Kama Basıncı; RAP = Sağ Atriyal Basınç.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Bu preklinik model kurumumuzda çoklu deneylerde başarıyla kullanılmıştır. İlk olarak, başlangıçta NRP ile reperfüze edilen DCD kalplerinin, soğuk hava deposu ile korunan geleneksel atımlı kalp bağışına kıyasla, transplantasyon sonrası benzer fonksiyonel iyileşme gösterdiğini gösterdik. Ayrıca, NRP sonrası kardiyak fonksiyonel değerlendirmenin transplantasyon sonrası iyileşmenin öngörücü olduğunu göstermek için bu protokolü kullandık. Son olarak, NRP'nin dolaşım durmasını takiben serebral perfüzyon ve akciğer koruması üzerindeki etkilerini de inceledik.
Şekil 2 , başlangıçta kardiyak fonksiyonun temsili sonuçlarını ve bir pulmoner arter kateteri kullanılarak ölçülen DCD ve NRP'yi takip ettiğini göstermektedir. Burada, DCD'yi takiben kalp fonksiyonlarında belirgin bir düşüş olduğunu görüyoruz; Bununla birlikte, bu organlar, geleneksel olarak nakledilen kalplere kıyasla nakil sonrası benzer fonksiyonel iyileşme göstermiştir (atan kalp bağışı ve ardından soğuk depolama). Şekil 3 , NRP sırasında supra-aort damarları kelepçelenmiş olarak serebral oksimetri ölçümlerini göstermektedir; Ölçümler yeterli serebral perfüzyonun olmadığını doğrulamaktadır. Son olarak, Şekil 4 , NRP sırasında ve destekten kesildikten sonra akciğer uyumunun ölçümlerini göstermektedir. NRP sırasında taban çizgisinden itibaren önemli bir sıkışma göstermedi.
Resim 2: NRP sırasında kardiyak. Kardiyak indeks (medyan ± interquartile aralık) başlangıçta, NRP sırasında ve pulmoner arter kateteri kullanılarak nakil sonrasında ölçüldü. DCD kalpleri (HTK depolama çözeltisinde), nakil sonrası kontrol kalplerine (standart atan bağışlar) kıyasla benzer fonksiyonel iyileşme göstermiştir (n = 5 / grup). Kısaltmalar: DCD = dolaşım ölümünden sonra bağış; HTK = Histidin-Triptofan-Ketoglutarat depolama çözeltisi; NRP = Norannemik Bölgesel Perfüzyon; Tx = Tedavi. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 3: Serebral oksimetre ölçümü. Deney boyunca serebral oksimetri ölçümleri, yaşamı sürdüren önlemlerin geri çekilmesi sırasında ilerleyici düşüş gösterdi ve NRP sırasında minimum seviyelerde kaldı. Kısaltmalar: NRP = Normothermic Regional Perfusion; WLST = Yaşamı Sürdüren Tedavinin Geri Çekilmesi Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 4: NRP sırasında ve sütten kesildikten sonra akciğer uyumu ölçümü. Ventilatörde görüldüğü gibi tidal hacim ile ortalama basınç arasındaki oranla ölçülen akciğer uyumu (medyan ± çeyrekler arası aralık), NRP sırasında başlangıçtan itibaren anlamlı bir değişiklik göstermedi (n = 5). Statik uyum (Statik), solunum sonu bekletme sırasında ölçülür. Dinamik uyum (Dyn) solunum döngüsü boyunca ölçülür. Kısaltmalar: NRP = Normothermic Regional Perfusion. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Bu yazıda dolaşım ölümü (DCD) sonrası büyük hayvan modeli bağışı ve ardından torakoabdominal normotermik rejyonel perfüzyon anlatılmaktadır. Bu deneyde, kalp ECMO devresinden ayrılmadan önce en az 30 dakika ve en fazla 3 saat boyunca reperfüze edilir. Kalp daha sonra 2 saat boyunca kendi başına çalışır ve bu da kısa vadede değerli kardiyak değerlendirmeye izin verir. Bu nedenle, bu protokolün en büyük sınırlaması kısa süreli takiptir; Bununla birlikte, uzun vadeli bir değerlendirme kaynak yoğun ve maliyetli olacaktır. Bu prosedür akut iskemi-reperfüzyon hasarına odaklanır ve donör içindeki bir donör kalbin kardiyak fonksiyonunu değerlendirmek ve organın nakledilip nakledilemeyeceğini belirlemek için güvenilir bir yöntem olabilir. Ayrıca, kardiyak fonksiyonel iyileşmeyi iyileştirebilecek yeni farmakolojik ve farmakolojik olmayan müdahaleleri araştırmak için kullanılabilecek ve daha önce sadece küçük hayvan modellerinde doğrulanmış olan yeterli bir preklinik model olabilir 11,12,13,14,15,16. Bu protokoldeki değişiklikler, araştırmacının hedeflerine ve sorun giderme durumunda uyarlanabilir. Bu modifikasyonlar kardiyopleji, astarlama çözeltileri, iskemik zamanlar ve çalışmaya farmakolojik müdahalelerin eklenmesini içerebilir, ancak bunlarla sınırlı değildir.
Büyük hayvan modelleri kullanıldığında, domuz kalbi, insan kalbine anatomik benzerliği göz önüne alındığında, kalp cerrahisi araştırması yapmak için tercih edilen platformlardan biridir. Ancak bu model kullanılırken domuz kalplerinde bazı önemli faktörler göz önünde bulundurulmalıdır. Örneğin, domuz kalp dokusu çok kırılgan ve gevrektir ve özellikle pulmoner arterde ve sağ atriyumda yırtılmaya eğilimlidir9. Kanülasyon ve kalp manipülasyonu dikkatle yapılmalıdır. Dikkate alınması gereken bir diğer önemli faktör, domuz kalbinin iskemiye karşı çok hassas olması ve aritmilere eğilimli olmasıdır, bu nedenle bu deneysel protokolde kullanılan magnezyum sülfat gibi antiaritmikler, deneyden önce her hayvana rutin olarak uygulanmalıdır. Bununla birlikte, bu model kalp transplantasyonunda akut iskeminin incelenmesi için hala uygun kabul edilmektedir9. Her ne kadar bu protokol NRP'yi sadece kardiyak fonksiyonel değerlendirme için tanımlasa da, aynı prosedür, optimize edildiğinde, tercihen diğer organları değerlendirmek için de kullanılabilir ve kullanılmalıdır, böylece deney hayvanından elde edilen bilgi potansiyelini en üst düzeye çıkarır.
Bu deneysel prosedür en az bir eğitimli cerrah gerektirir ve her araştırma grubundaki protokolü optimize etmek için yaklaşık üç ila beş deney yapılmalıdır. Ekibin bir üyesi analiz için anestezi ve kan örneklemesini gerçekleştirmek üzere atanmalı ve diğer ekip üyesi torakoabdominal normotermik bölgesel perfüzyondan ve gerekirse antiaritmiklerin, vazopresörlerin ve diğer ilaçların uygulanmasını içerecek şekilde kalbin yönetiminden sorumlu olmalıdır. Bu protokoldeki birkaç adım, anestezi ve entübasyonun indüksiyonu, kardiyak manipülasyon, kanülasyon ve dekanülasyon gibi deneyin yeterli devamı için kritik öneme sahiptir ve tercihen deneyimli bir cerrah tarafından yapılmalıdır. Tekrarlama ve tutarlılık yoluyla, bu modelin optimize edilebilmesi ve gelecekteki çeşitli kullanımlar için güvenilir olması mümkündür.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yok.
Acknowledgments
Melanie Borie, Caroline Landry, Henry Aceros ve Ahmed Menaouar'a değerli yardımları ve destekleri için teşekkür ederiz.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Amiodarone | As available in the institution | ||
| Angiocath 20G | BD | 381704 | |
| Atropine 0.4 mg/mL | As available in the institution | ||
| Biomedicus Centrifugal Pump | Medtronic | ||
| Cardioplegia Solution (Del Nido) | in-house made | Another solution can be used at the discretion of the researcher | |
| Cautery Pencil | Covidien | E2515H | |
| Central Venous Catheter double-lumen | Cook Medical | C-UDLM-501J-LSC | |
| Central Venous Sheath Introducer 7 Fr | |||
| Conductance Catheter | |||
| CPB pack | Medtronic | ||
| DLP Aortic Root Cannula | Medtronic | 12218 | |
| DLP double-stage venous cannula (29 or 37 F) | Medtronic | ||
| Dobutamine | As available in the institution | ||
| Dopamine | As available in the institution | ||
| Electrode Polyhesive | Covidien | E7507 | |
| EOPA Arterial Cannula (17 or 21 F) | |||
| Epinephrine | As available in the institution | ||
| O2 Face Mask | As available in the institution | ||
| Gloves, Nitrile, Medium | Fischer | 27-058-52 | |
| Heparin 1000 IU/mL | As available in the institution | ||
| Inhaled Isofurane | Provided by the institution's animal facility | ||
| Jelco 16 or 18 G catheter | |||
| Ketamine inj. 50 mL vial (100 mg/mL) | Health Canada | Health Canada approval is required | |
| Lidocaine/Xylocaine 1% | As available in the institution | ||
| Magnesium Sulfate 5 g/10 mL | As available in the institution | ||
| Midazolam inj. 10 mL vial (5 mg/mL) | Health Canada | Health Canada approval is required | |
| MPS Quest delivery disposable pack | Quest Medical | 5001102-AS | |
| Norepinephrine | As available in the institution | ||
| Normal Saline (NaCl 0.9%) 1L bag | Baxter | JB1324 | |
| Pipette Tips 1 mL | Fisherbrand | 02-707-405 | |
| Propofol 1 mg/mL | As available in the institution | ||
| Rocuronium | As available in the institution | ||
| Set Admin Prim NF PB W/ Checkvalve | Smith Medical | 21-0442-25 | |
| Sodium Bicarbonate (NaOH) 8.4% | As available in the institution | ||
| Sofsil 0 wax coated | Covidien | S316 | |
| Solumedrol 500 mg/5 mL | As available in the institution | ||
| Suction Tip | Covidien | 8888501023 | |
| Suction Tubing 1/4'' x 120'' | Med-Rx | 70-8120 | |
| Suture 3.0 Prolene Blu M SH | Ethicon | 8523H | |
| Suture 5.0 Prolene BB | Ethicon | 8580H | |
| Suture Prolene Blum 4-0 SH 36 | Ethicon | 8521H | |
| Suture BB 4.0 Prolene | Ethicon | 8881H | |
| Tracheal Tube, 6.5 mm | Mallinckrodt | 86449 | |
| Vasopressin | As available in the institution |
References
- Yusen, R. D., et al. The Registry of the International Society for Heart and Lung Transplantation: thirty-third adult heart transplantation report-2016; focus theme: primary diagnostic indications for transplant. The Journal of Heart and Lung Transplantation: the Official Publication of the International Society for Heart Transplantation. 35 (10), 1170-1184 (2016).
- Hornby, K., Ross, H., Keshavjee, S., Rao, V., Shemie, S. D. Non-utilization of hearts and lungs after consent for donation: a Canadian multicentre study. Canadian Journal of Anaesthesia. 53 (8), 831-837 (2006).
- Messer, S. J., et al. Functional assessment and transplantation of the donor heart after circulatory death. The Journal of Heart and Lung Transplantation: the Official Publication of the International Society for Heart Transplantation. 35 (12), 1443-1452 (2016).
- Messer, S., et al. Outcome after heart transplantation from donation after circulatory-determined death donors. The Journal of Heart and Lung Transplantation: the Official Publication of the International Society for Heart Transplantation. 36 (12), 1311-1318 (2017).
- Dhital, K. K., Chew, H. C., Macdonald, P. S. Donation after circulatory death heart transplantation. Current Opinion in Organ Transplantation. 22 (3), 189-197 (2017).
- Ardehali, A., et al. Ex-vivo perfusion of donor hearts for human heart transplantation (PROCEED II): a prospective, open-label, multicentre, randomised non-inferiority trial. The Lancet. 385 (9987), 2577-2584 (2015).
- White, C. W., et al. Assessment of donor heart viability during ex vivo heart perfusion. Canadian Journal of Physiology and Pharmacology. 93 (10), 893-901 (2015).
- Xin, L., et al. A new multi-mode perfusion system for ex vivo heart perfusion study. Journal of Medical Systems. 42 (2), 25 (2017).
- Robinson, N., et al. Handbook of Cardiac Anatomy, Physiology, and Devices. Iaizzo, P. A., et al. , Springer International Publishing. 469-491 (2015).
- Swindle, M. M. Swine in the Laboratory: Surgery, Anesthesia, Imaging, and Experimental Techniques. , CRC press. (2007).
- Nasir, B. S., et al. HSP90 inhibitor improves lung protection in porcine model of donation after circulatory arrest. The Annals of Thoracic Surgery. 110 (6), 1861-1868 (2020).
- Aceros, H., et al. Novel heat shock protein 90 inhibitor improves cardiac recovery in a rodent model of donation after circulatory death. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 163 (2), 187-197 (2022).
- Der Sarkissian, S., et al. Heat shock protein 90 inhibition and multi-target approach to maximize cardioprotection in ischaemic injury. British Journal of Pharmacology. 177 (15), 3378-3388 (2020).
- Aceros, H., et al. Celastrol-type HSP90 modulators allow for potent cardioprotective effects. Life Sciences. 227, 8-19 (2019).
- Aceros, H., et al. Pre-clinical model of cardiac donation after circulatory death. Journal of Visualized Experiments. (150), e59789 (2019).
- Der Sarkissian, S., et al. Celastrol protects ischaemic myocardium through a heat shock response with up-regulation of haeme oxygenase-1. British Journal of Pharmacology. 171 (23), 5265-5279 (2014).
