מודל טרום קליני של תרומת הלב לאחר מוות הדם
Summary
פרוטוקול זה מציג גישה פשוטה וגמישה להערכת סוכני מיזוג או אסטרטגיות חדשות כדי להגביר את הכדאיות של תרומת הלב לאחר מוות הדם.
Abstract
הביקוש להשתלה הלב הוא בעלייה; עם זאת, זמינות האיברים מוגבלת בשל העני של תורמים מתאימים. תרומת איברים לאחר מוות הדם (DCD) הוא פתרון כדי לטפל בזמינות זו מוגבלת, אבל בשל תקופה של איסכמיה חמים ממושכת ואת הסיכון של פציעה ברקמה, השימוש השגרתי שלה השתלת לב לעתים רחוקות נראה. בכתב יד זה אנו מספקים פרוטוקול מפורט היטב מחקה את השיטות הקליניות הנוכחיות בהקשר של DCD עם ניטור רציף של תפקוד הלב, המאפשר הערכה של אסטרטגיות הרומן הספר והתערבויות לירידה פציעת איסכמיה-reperfusion.
במודל זה, הפרוטוקול DCD מתחיל בחולדות לואיס מאוחסות על ידי עצירת אוורור כדי לגרום למוות במחזור הדם. כאשר לחץ דם סיסטולי יורד מתחת 30 מ מ, זמן האיסכמי חם הוא יזם. לאחר שנקבע מראש תקופת איסכמי חם, הלבבות הם לרוקן עם הפתרון cardioplegic מיקרופון, הושגו, ורכוב על לאנגדורף לשעבר vivo מערכת הזרקת לב. לאחר 10 דקות של reperfusion הראשונית ייצוב, מיזוג לב מוערך ברציפות עבור 60 מינימום באמצעות ניטור לחץ מחדש. פגיעת לב מוערך על ידי מדידת טרופונין T ו סיכונים גודל הוא כימות על ידי כתמים היסטולוגית. זמן איסכמי חם יכול להיות מאופנן ומותאם לפתח את הכמות הרצויה של נזק מבנית ופונקציונלי. פרוטוקול זה פשוט מאפשר הערכה של אסטרטגיות שונות מיזוג קרדיוקטיבי הציג ברגע של הקרדיו, reperfusion הראשונית ו/או במהלך vivo perfusion לשעבר. ממצאים שהתקבלו פרוטוקול זה ניתן לשכפל במודלים גדולים, הקלה על תרגום קליני.
Introduction
השתלת איברים מוצק בהשתלה כללית ובלב, בפרט, הם על עליית ברחבי העולם1,2. השיטה הסטנדרטית לרכישת איברים היא תרומה לאחר מוות מוחי (DBD). בהינתן קריטריוני הכללה קפדנית של DBD, פחות מ 40% של הלבבות המוצעים מתקבלים3, ובכך להגביל את ההצעה מול הביקוש הגוברת והרחבת רשימת ההמתנה לאיברים. כדי לטפל בבעיה זו, השימוש באיברים שנתרמו לאחר מוות הדם (DCD) נחשב לפתרון פוטנציאלי4.
ב-dcd תורמים, עם זאת, שלב נשימות אגונאליות לאחר נסיגה של טיפול ותקופה של איסכמיה חמה לא מוגנת לפני החייאה הם בלתי נמנע5. פגיעת איברים פוטנציאליים לאחר מוות הדם יכול להוביל לתפקוד איברים, להסביר את חוסר הרצון לאמץ באופן שגרתי DCD השתלות לב. הוא דיווח כי רק 4 מרכזים להשתמש dcd לבבות קלינית, עם קריטריונים מחמירים הכוללת מאוד קצר איסכמיה מאוד חם ותורמים צעירים ללא פתוגיות כרוניות6,7. מסיבות אתיות ומשפטיות, ניתן ליישם התערבויות מוגבלות או ללא התערבות קרדיוקרדיסטית בתורמים לפני מוות הדם5,8,9. כך, כל הקלה כדי להקל על הפגיעה איסכמיה-reperfusion (IR) מוגבל לטיפולים קרדיולפתאריים שיזמו במהלך הreperfusion המוקדמות עם פתרונות קרדיולצימית, ואינם מאפשרים הערכה תפקודית נאותה. לשעבר vivo לב זלוף (evhp) ו-התניה של הלב dcd באמצעות פלטפורמות ייעודי הוצע כפתרון אלטרנטיבי ולמד על ידי חוקרים שונים10,11,12,13 . EVHP מציעה הזדמנות ייחודית לספק סוכני שלאחר המיזוג ללבבות DCD כדי לשפר את ההחלמה הפונקציונלית. עם זאת, עבור תרגום קליני יעיל, בעיות טכניות ומעשיות רבות נותרו להיות ממוען, וזה מורכב עוד יותר על ידי חוסר הסכמה על מגוון של קריטריונים הפרזיה ופונקציונלי כדי לקבוע את היכולת הזריעה6, שמונה.
כאן אנו מדווחים על התפתחות של פרוטוקול DCD לפני המחקר הקליני בשילוב עם מערכת הvivo לשעבר הפרה של הלב שניתן להשתמש בו כדי לחקור לאחר מיזוג איברים יזם בזמן הרכישה, במהלך reperfusion הראשונית, ו /או ברחבי EVHP.
Protocol
Representative Results
Discussion
הפרוטוקול המוצג כאן מציג מודל פשוט, נוח תכליתי של DCD לב, המציע את ההזדמנות להעריך התאוששות תפקודית הלב, הנזק לרקמות ואת השימוש לאחר מיזוג סוכנים לאחר המיזוג כדי לשפר את ההחלמה של תורם לבבות שנמחקו לאחר ההשתלה. מערכות vivo לשעבר של לב זלוף (evhp) מערכות כבר אופטימיזציה כדי לספק פלטפורמה להערכת תפ…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
חלקים מיצירה זו תמכו בתרומה נדיבה של מרסל ורונדה גוסליס ופונבה מר סטפני פואמי. ניקולא נואסטריקס הוא המלומד של FRQ-S.
המחברים רוצים להודות לג Zhuo Le Huang, גבריאל גאקון, סופיה גאסי, וקתרין סקלריני לתמיכה שלהם באיסוף מידע.
Materials
| 0,9% Sodium Chloride. 1L bag | Baxter | Electrolyte solution for flushing in the modified Langendorff system. | |
| 14G 2" I.V catheter | Jelco | 4098 | To act as endotracheal tube. |
| 2,3,5-Triphenyltetrazolium chloride | Milipore-Sigma | T8877 | Vital coloration |
| 22G 1" I.V catheter | BD | 383532 | I.V catheter with extension tube that facilitates manipulation for carotid catheterization |
| Adson Dressing Fcp, 4 3/4", Serr | Skalar | 50-3147 | Additional forceps for tissue manipulation |
| Alm Self-retaining retractor 4×4 Teeth Blunt 2-3/4" | Skalar | 22-9027 | Tissue retractor used to maintain the chest open. |
| Bridge amp | ADinstruments | FE221 | Bridge amp for intracarotid blood pressure measurement |
| Calcium chloride | Milipore-Sigma | C1016 | CaCl2 anhydrous, granular, ≤7.0 mm, ≥93.0% Part of the Krebs solution |
| D-(+)-Glucose | Milipore-Sigma | G8270 | D-Glucose ≥99.5% Part of the Krebs solution |
| DIN(8) to Disposable BP Transducer | ADinstruments | MLAC06 | Adapter cable for link between bridge amp and pressure transducer |
| Disposable BP Transducer (stopcock) | ADinstruments | MLT0670 | Pressure transducer for intracarotid blood pressure measurement |
| dPBS | Gibco | 14190-144 | Electrolyte solution without calcium or magnesium. |
| Eye Dressing Fcp, Str, Serr, 4" | Skalar | 66-2740 | Additional forceps for tissue manipulation |
| Formalin solution, neutral buffered, 10% | Milipore-Sigma | HT501128 | Fixative solution |
| Heating Pad | Sunbean | 756-CN | |
| Heparin sodium 1000 UI/mL | Sandoz | For systemic anticoagulation | |
| Hydrochloric Acid 36,5 to 38,0% | Fisher scientific | A144-500 | Diluted 1:1 for pH correction |
| Ketamine | Bimeda | Anesthetic. 100 mg/ml | |
| LabChart | ADinstruments | Control software for the Powerlab polygraph, allowing off-line analyses. Version 7, with blood pressure and PV loop modules enabled | |
| Left ventricle pressure balloon | Radnoti | 170404 | In latex. Size 4. |
| Lidocaine HCl 2% solution | AstraZeneca | Antiarrhythmic for the cardioplegic solution | |
| Magnesium Chloride ACS | ACP Chemicals | M-0460 | MgCl2+6H2O ≥99.0% Part of the Krebs solution |
| Micro pressure sensor | Radnoti | 159905 | Micro pressure sensor and amplifier connected to the intraventricular balloon |
| Pacemaker | Biotronik | Reliaty | Set to generate a pulse each 200 ms for a heart rate of 300 bpm. |
| pH bench top meter | Fisher scientific | AE150 | |
| Physiological monitor | Kent Scientific | Physiosuite | For continuous monitoring of rodent temperature and saturation during the procedure |
| Plasma-Lyte A | Baxter | Electrolyte solution used as base to prepare cardioplegia | |
| Potassium Chloride | Milipore-Sigma | P4504 | KCl ≥99.0% Part of the Krebs solution |
| Potassium Chloride 2 meq/ml | Hospira | Part of the cardioplegic solution | |
| PowerLab 8/30 Polygraph | ADinstruments | Electronic polygraph | |
| Silk 2-0 | Ethicon | A305H | Suture material for Langendorff apparatus |
| Silk 5-0 | Ethicon | A302H | Suture material for carotid |
| Small animal anesthesia workstation | Hallowell EMC | 000A2770 | Small animal ventilator |
| Sodium bicarbonate | Milipore-Sigma | S5761 | NaHCO3 ≥99,5% Part of the Krebs solution |
| Sodium Chloride | Milipore-Sigma | S7653 | NaCl ≥99.5% Part of the Krebs solution |
| Sodium Hydroxide pellets | ACP chemicals | S3700 | Diluted to 5N (10 g in 50 ml) for pH correction |
| Sodium phosphate monobasic | Milipore-Sigma | S0751 | NaH2PO4 ≥99.0% Part of the Krebs solution |
| Stevens Tenotomy Sciss, Str, Delicate, SH/SH, 4 1/2" | Skalar | 22-1240 | Small scisors for atria and cava vein opening |
| Tissue slicer blades | Thomas scientific | 6727C18 | Straight carbon steel blades for tissue slicing at the end of the protocol |
| Tuberculin safety syringe with needle 25G 5/8" | CardinalHealth | 8881511235 | For heparin injection |
| Veterinary General Surgery Set | Skalar | 98-1275 | Surgery instruments including disection scisors and mosquito clamps |
| Veterinary Micro Set | Skalar | 98-1311 | Surgery instruments with microscisors used for carotid artery opening |
| Working Heart Rat/Guinea Pig/Rabbit system | Radnoti | 120101BEZ | Modular working heart system modified for the needs of the protocol. Includes all the necesary tubbing, water jacketed reservoirs and valves, including 2 and 3 way stop cock |
| Xylazine | Bayer | Sedative. 20 mg/ml |
Riferimenti
- Gass, A. L., et al. Cardiac Transplantation in the New Era. Cardiology in Review. 23 (4), 182-188 (2015).
- von Dossow, V., Costa, J., D’Ovidio, F., Marczin, N. Worldwide trends in heart and lung transplantation: Guarding the most precious gift ever. Best Practice & Research. Clinical Anaesthesiology. 31 (2), 141-152 (2017).
- 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).
- Manyalich, M., Nelson, H., Delmonico, F. L. The need and opportunity for donation after circulatory death worldwide. Current Opinion In Organ Transplantation. 23 (1), 136-141 (2018).
- Shemie, S. D., et al. National recommendations for donation after cardiocirculatory death in Canada: Donation after cardiocirculatory death in Canada. CMAJ : Canadian Medical Association Journal. 175 (8), S1 (2006).
- Page, A., Messer, S., Large, S. R. Heart transplantation from donation after circulatory determined death. Annals of Cardiothoracic Surgery. 7 (1), 75-81 (2018).
- Monteagudo Vela, M., Garcia Saez, D., Simon, A. R. Current approaches in retrieval and heart preservation. Annals of Cardiothoracic Surgery. 7 (1), 67-74 (2018).
- 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).
- McNally, S. J., Harrison, E. M., Wigmore, S. J. Ethical considerations in the application of preconditioning to solid organ transplantation. Journal of Medical Ethics. 31 (11), 631-634 (2005).
- Rao, V., Feindel, C. M., Weisel, R. D., Boylen, P., Cohen, G. Donor blood perfusion improves myocardial recovery after heart transplantation. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 16 (6), 667-673 (1997).
- Ramzy, D., et al. Cardiac allograft preservation using donor-shed blood supplemented with L-arginine. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 24 (10), 1665-1672 (2005).
- Xin, L., et al. A New Multi-Mode Perfusion System for Ex vivo Heart Perfusion Study. Journal of Medical Systems. 42 (2), 25 (2017).
- Messer, S., Ardehali, A., Tsui, S. Normothermic donor heart perfusion: current clinical experience and the future. Transplant International. 28 (6), 634-642 (2015).
- Flecknell, P. . Laboratory Animal Anaesthesia (Fourth Edition). , 77-108 (2016).
- Kearns, M. J., et al. A Rodent Model of Cardiac Donation After Circulatory Death and Novel Biomarkers of Cardiac Viability During Ex vivo Heart Perfusion. Transplantation. 101 (8), e231-e239 (2017).
- Sandha, J. K., et al. Steroids Limit Myocardial Edema During Ex vivo Perfusion of Hearts Donated After Circulatory Death. The Annals of Thoracic Surgery. 105 (6), 1763-1770 (2018).
- Iyer, A., et al. Increasing the tolerance of DCD hearts to warm ischemia by pharmacological postconditioning. American Journal of Transplantation. 14 (8), 1744-1752 (2014).
- Sanz, M. N., et al. Cardioprotective reperfusion strategies differentially affect mitochondria:studies in an isolated rat heart model of donation after circulatory death (DCD). American Journal of Transplantation. , (2018).
- Van de Wauwer, C., et al. The mode of death in the non-heart-beating donor has an impact on lung graft quality. European Journal of Cardio-Thoracic Surgery. 36 (5), 919-926 (2009).
- Quader, M., et al. Determination of Optimal Coronary Flow for the Preservation of "Donation after Circulatory Death" in Murine Heart Model. ASAIO journal (American Society for Artificial Internal Organs : 1992). 64 (2), 225-231 (2018).
- Priebe, H. J. The acute open-chest model. British Journal Of Anaesthesia. 60 (8 Suppl 1), 38-41 (1988).
- Narita, M., et al. Cardiac effects of vecuronium and its interaction with autonomic nervous system in isolated perfused canine hearts. Journal of Cardiovascular Pharmacology. 19 (6), 1000-1008 (1992).
- Dhital, K. K., et al. Adult heart transplantation with distant procurement and ex-vivo preservation of donor hearts after circulatory death: a case series. Lancet (London, England). 385 (9987), 2585-2591 (2015).
- Messer, S. J., et al. Functional assessment and transplantation of the donor heart after circulatory death. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 35 (12), 1443-1452 (2016).
- 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).
- Mayr, A., et al. Cardiac troponin T and creatine kinase predict mid-term infarct size and left ventricular function after acute myocardial infarction: a cardiac MR study. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 33 (4), 847-854 (2011).
- Remppis, A., et al. Intracellular compartmentation of troponin T: release kinetics after global ischemia and calcium paradox in the isolated perfused rat heart. Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 27 (2), 793-803 (1995).
- Rossello, X., Hall, A. R., Bell, R. M., Yellon, D. M. Characterization of the Langendorff Perfused Isolated Mouse Heart Model of Global Ischemia-Reperfusion Injury: Impact of Ischemia and Reperfusion Length on Infarct Size and LDH Release. Journal of Cardiovascular Pharmacology and Therapeutics. 21 (3), 286-295 (2016).
- Dornbierer, M., et al. Early reperfusion hemodynamics predict recovery in rat hearts: a potential approach towards evaluating cardiac grafts from non-heart-beating donors. PloS One. 7 (8), e43642 (2012).
- Henry, P. D. Positive staircase effect in the rat heart. The American Journal of Physiology. 228 (2), 360-364 (1975).
- Markert, M., et al. Evaluation of a method to correct the contractility index LVdP/dt(max) for changes in heart rate. Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 66 (2), 98-105 (2012).
- Azar, T., Sharp, J., Lawson, D. Heart rates of male and female Sprague-Dawley and spontaneously hypertensive rats housed singly or in groups. Journal of the American Association for Laboratory Animal Science. 50 (2), 175-184 (2011).
- Bonney, S., Hughes, K., Eckle, T. Anesthetic cardioprotection: the role of adenosine. Current Pharmaceutical Design. 20 (36), 5690-5695 (2014).
- Ali, A. A., et al. Rat model of veno-arterial extracorporeal membrane oxygenation. Journal of Translational Medicine. 12, 37 (2014).
