De huidige studie toont de oprichting van drie verschillende longdonatiemodellen (donatie na hersendood, donatie na overlijden na de bloedsomloop en donatie na hemorragische shock). Het vergelijkt de ontstekingsprocessen en pathologische aandoeningen die met deze gebeurtenissen gepaard gaan.
Experimentele modellen zijn belangrijke hulpmiddelen voor het begrijpen van de etiologische verschijnselen die betrokken zijn bij verschillende pathofysiologische gebeurtenissen. In deze context worden verschillende diermodellen gebruikt om de elementen te bestuderen die de pathofysiologie van primaire transplantaatdisfunctie na transplantatie veroorzaken om mogelijke behandelingen te evalueren. Momenteel kunnen we experimentele donatiemodellen in twee grote groepen verdelen: donatie na hersendood en donatie na circulatiestilstand. Bovendien moet rekening worden gehouden met de schadelijke effecten die gepaard gaan met hemorragische shock bij het overwegen van diermodellen van orgaandonatie. Hier beschrijven we de oprichting van drie verschillende longdonatiemodellen (donatie na hersendood, donatie na overlijden na de bloedsomloop en donatie na hemorragische shock) en vergelijken we de ontstekingsprocessen en pathologische aandoeningen die met deze gebeurtenissen gepaard gaan. Het doel is om de wetenschappelijke gemeenschap te voorzien van betrouwbare diermodellen van longdonatie voor het bestuderen van de bijbehorende pathologische mechanismen en het zoeken naar nieuwe therapeutische doelen om het aantal levensvatbare transplantaten voor transplantatie te optimaliseren.
Klinische relevantie
Orgaantransplantatie is een gevestigde therapeutische optie voor verschillende ernstige pathologieën. In de afgelopen jaren is er veel vooruitgang geboekt op het klinische en experimentele gebied van orgaantransplantatie, zoals meer kennis van de pathofysiologie van primaire transplantaatdisfunctie (PGD) en vooruitgang op het gebied van intensive care, immunologie en farmacologie 1,2,3. Ondanks de verwezenlijkingen en verbeteringen in de kwaliteit van de gerelateerde chirurgische en farmacologische procedures, blijft de relatie tussen het aantal beschikbare organen en het aantal ontvangers op de wachtlijst een van de belangrijkste uitdagingen 2,4. In dit verband heeft de wetenschappelijke literatuur diermodellen voorgesteld voor het bestuderen van therapieën die kunnen worden toegepast op orgaandonoren om de organen te behandelen en/of te bewaren tot het moment van transplantatie 5,6,7,8.
Door de verschillende gebeurtenissen na te bootsen die in de klinische praktijk worden waargenomen, maken diermodellen de studie mogelijk van de bijbehorende pathologische mechanismen en hun respectieve therapeutische benaderingen. De experimentele inductie van deze gebeurtenissen, in de meeste geïsoleerde gevallen, heeft experimentele modellen van orgaan- en weefseldonatie opgeleverd die uitgebreid worden onderzocht in de wetenschappelijke literatuur over orgaantransplantatie 6,7,8,9. Deze onderzoeken maken gebruik van verschillende methodologische strategieën, zoals die welke hersendood (BD), hemorragische shock (HS) en bloedsomloopdood (CD) induceren, aangezien deze gebeurtenissen verband houden met verschillende schadelijke processen die de functionaliteit van de gedoneerde organen en weefsels in gevaar brengen.
Hersendood (BD)
BD wordt geassocieerd met een reeks gebeurtenissen die leiden tot de geleidelijke verslechtering van verschillende systemen. Het treedt meestal op wanneer een acute of geleidelijke toename van de intracraniale druk (ICP) optreedt als gevolg van hersentrauma of bloeding. Deze toename van ICP bevordert een verhoging van de bloeddruk in een poging om een stabiele cerebrale bloedstroom te behouden in een proces dat bekend staat als de reflex van Cushing10,11. Deze acute veranderingen kunnen leiden tot cardiovasculaire, endocriene en neurologische disfuncties die de kwantiteit en kwaliteit van de gedoneerde organen in gevaar brengen, naast de gevolgen voor de morbiditeit en mortaliteit na transplantatie 10,11,12,13.
Hemorragische shock (HS)
HS wordt op zijn beurt vaak geassocieerd met orgaandonoren, aangezien de meesten van hen het slachtoffer zijn van trauma met aanzienlijk verlies van bloedvolume. Sommige organen, zoals de longen en het hart, zijn bijzonder kwetsbaar voor HS als gevolg van hypovolemie en de daaruit voortvloeiende weefselhypoperfusie14. HS induceert longbeschadiging door verhoogde capillaire permeabiliteit, oedeem en infiltratie van ontstekingscellen, mechanismen die samen de gasuitwisseling in gevaar brengen en leiden tot progressieve verslechtering van organen, waardoor het donatieproces ontspoort 6,14.
Overlijden in de bloedsomloop (CD)
Het gebruik van post-cd-donatie is exponentieel gegroeid in grote wereldcentra, wat bijdraagt aan de toename van het aantal verzamelde organen. Organen die zijn hersteld van post-CD-donoren zijn kwetsbaar voor de effecten van warme ischemie, die optreedt na een interval van lage (agonische fase) of geen bloedtoevoer (asystolische fase)8,15. Hypoperfusie of de afwezigheid van bloedstroom zal leiden tot weefselhypoxie geassocieerd met het abrupte verlies van ATP en de accumulatie van metabole toxines in weefsels15. Ondanks het huidige gebruik voor transplantatie in de klinische praktijk, blijven er veel twijfels bestaan over de impact van het gebruik van deze organen op de kwaliteit van het transplantaat na transplantatie en op de overleving van de patiënt15. Zo neemt ook het gebruik van experimentele modellen voor een beter begrip van de etiologische factoren die verband houden met de ziekte van Crohn toe: 8,15,16,17.
Experimentele modellen
Er zijn verschillende experimentele orgaandonatiemodellen (BD, HS en CD). Studies richten zich echter vaak op slechts één strategie tegelijk. Er is een merkbare kloof in studies die twee of meer strategieën combineren of vergelijken. Deze modellen zijn zeer nuttig bij de ontwikkeling van therapieën die tot doel hebben het aantal donaties te verhogen en bijgevolg de wachtlijst van potentiële ontvangers te verkorten. De diersoorten die voor dit doel worden gebruikt, variëren van studie tot studie, waarbij varkensmodellen vaker worden geselecteerd wanneer het doel een meer directe vertaling is met de fysiologie van de menselijke morfo en minder technische moeilijkheden bij de chirurgische ingreep als gevolg van de grootte van het dier. Ondanks de voordelen zijn er logistieke problemen en hoge kosten verbonden aan het varkensmodel. Aan de andere kant bevorderen de lage kosten en de mogelijkheid van biologische manipulatie het gebruik van knaagdiermodellen, waardoor de onderzoeker kan uitgaan van een betrouwbaar model om laesies te reproduceren en te behandelen, en om de opgedane kennis op het gebied van orgaantransplantatie te integreren.
Hier presenteren we een knaagdiermodel van hersendood, bloedsomloopdood en hemorragische shockdonatie. We beschrijven ontstekingsprocessen en pathologische aandoeningen die verband houden met elk van deze modellen.
In de afgelopen jaren heeft het toenemende aantal diagnoses van hersendood ertoe geleid dat het de grootste leverancier is geworden van organen en weefsels die bedoeld zijn voor transplantatie. Deze groei ging echter gepaard met een ongelooflijke toename van donaties na overlijden in de bloedsomloop. Ondanks de multifactoriële aard ervan, beginnen de meeste triggerende mechanismen van de doodsoorzaken na of gaan ze gepaard met een trauma met uitgebreid verlies van bloedgehalte 4,18<sup…
The authors have nothing to disclose.
Wij danken FAPESP (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo) voor het verlenen van financiële steun.
14-gauge angiocath | DB | 38186714 | Orotracheal intubation |
2.0-silk | Brasuture | AA553 | Tracheal tube fixation |
24-gauge angiocath | DB | 38181214 | Arterial and venous access |
4.0-silk | Brasuture | AA551 | Fixation of arterial and venous cannulas |
Alcoholic chlorhexidine digluconate solution (2%). | Vic Pharma | Y/N | Asepsis |
Trichotomy apparatus | Oster | Y/N | Clipping device |
Precision balance | Shimadzu | D314800051 | Analysis of the wet/dry weight ratio |
Barbiturate (Thiopental) | Cristália | 18080003 | DC induction |
Balloon catheter (Fogarty-4F) | Edwards Life Since | 120804 | BD induction |
Neonatal extender | Embramed | 497267 | Used as catheters with the aid of the 24 G angiocath |
FlexiVent | Scireq | 1142254 | Analysis of ventilatory parameters |
Heparin | Blau Farmaceutica SA | 7000982-06 | Anticoagulant |
Isoflurane | Cristália | 10,29,80,130 | Inhalation anesthesia |
Micropipette (1000 µL) | Eppendorf | 347765Z | Handling of small- volume liquids |
Micropipette (20 µL) | Eppendorf | H19385F | Handling of small- volume liquids |
Microscope | Zeiss | 1601004545 | Assistance in the visualization of structures for the surgical procedure |
Multiparameter monitor | Dixtal | 101503775 | MAP registration |
Motorized drill | Midetronic | MCA0439 | Used to drill a 1 mm caliber borehole |
Neubauer chamber | Kasvi | D15-BL | Cell count |
Pediatric laryngoscope | Oxygel | Y/N | Assistance during tracheal intubation |
Syringe (3 mL) | SR | 3330N4 | Hydration and exsanguination during HS protocol |
Pressure transducer | Edwards Life Since | P23XL | MAP registration |
Metallic tracheal tube | Biomedical | 006316/12 | Rigid cannula for analysis with the FlexiVent ventilator |
Isoflurane vaporizer | Harvard Bioscience | 1,02,698 | Anesthesia system |
Mechanical ventilator for small animals (683) | Harvard Apparatus | MA1 55-0000 | Mechanical ventilation |
xMap methodology | Millipore | RECYTMAG-65K-04 | Analysis of inflammatory markers |