Orthotope transplantatie van de linkerlong in een juveniel varkensmodel voor ESLP
Summary
Dit protocol beschrijft een juveniel varkensmodel van orthotope allotransplantatie van de linkerlong, ontworpen voor gebruik met ESLP-onderzoek. De nadruk ligt op anesthesie- en chirurgische technieken, maar ook op kritieke stappen en het oplossen van problemen.
Abstract
Longtransplantatie is de gouden standaardbehandeling voor longziekte in het eindstadium, met jaarlijks meer dan 4.600 longtransplantaties die wereldwijd worden uitgevoerd. Longtransplantatie wordt echter beperkt door een tekort aan beschikbare donororganen. Als zodanig is er een hoge sterfte op de wachtlijst. Ex situ longperfusie (ESLP) heeft de bezettingsgraad van donorlongen in sommige centra met 15%-20% verhoogd. ESLP is toegepast als een methode om marginale donorlongen te beoordelen en te reconditioneren en heeft aanvaardbare korte- en langetermijnresultaten aangetoond na transplantatie van donorlongen met uitgebreide criteria (ECD). Transplantatiemodellen voor grote dieren (in vivo) zijn nodig om lopende in vitro onderzoeksresultaten te valideren. Anatomische en fysiologische verschillen tussen mensen en varkens vormen aanzienlijke technische en esthetische uitdagingen. Een gemakkelijk reproduceerbaar transplantatiemodel zou de in vivo validatie van de huidige ESLP-strategieën en de preklinische evaluatie van verschillende interventies die zijn ontworpen om de longfunctie van de donor te verbeteren, mogelijk maken. Dit protocol beschrijft een varkensmodel van orthotope allotransplantatie van de linkerlong. Dit omvat anesthesie- en chirurgische technieken, een op maat gemaakte chirurgische checklist, probleemoplossing, aanpassingen en de voordelen en beperkingen van de aanpak.
Introduction
Longtransplantatie is de meest voorkomende langetermijnbehandeling voor longziekte in het eindstadium. Jaarlijks worden wereldwijd meer dan 4.600 longtransplantaties uitgevoerd1. Longtransplantatie heeft momenteel echter aanzienlijke beperkingen. Ten eerste blijft de behoefte aan organen de beschikbare donoren overschaduwen. Ondanks het feit dat het aantal longtransplantaties sinds 2012 elk jaar is gestegen als gevolg van de gecombineerde effecten van meer kandidaten die op de lijst voor transplantatie staan, een toename van het aantal donoren en een verbeterd gebruik van herstelde organen, is de sterfte op de wachtlijst voor transplantaties niet significant gedaald2. Zorgen over de orgaankwaliteit vormen een andere belangrijke beperking, met gerapporteerde orgaanbezettingspercentages van slechts 20%-30%3,4,5. Ten slotte zijn de trends in de postoperatieve resultaten van longtransplantatie niet bevredigend, waarbij de langetermijnresultaten van transplantaten en patiënten nog steeds achterblijven bij die van andere solide orgaantransplantaties.
Een opkomende technologie, ex situ longperfusie (ESLP), heeft het potentieel om deze beperkingen te verminderen. ESLP wordt in toenemende mate toegepast als een methode om marginale donorlongen te beoordelen en te herstellen en heeft aanvaardbare korte- en langetermijnresultaten aangetoond na transplantatie van donorlongen met uitgebreide criteria (ECD) 6,7,8,9,10. Bijgevolg heeft ESLP de bezettingsgraad in sommige centra met 15%-20% verhoogd6,7,8,9,10,11.
Goed ESLP-onderzoek vereist de in vivo validatie van in-vitrobevindingen; er is echter beperkte literatuur over longtransplantatiemodellen bij varkens voor ESLP12,13,14,15. Bovendien biedt de beschikbare literatuur onvoldoende details over de anesthesiebehandeling van Yorkshire-varkens voor longtransplantatie, die hemodynamisch zeer onstabiel kan zijn12,13,14,15. Het opzetten van een gemakkelijk reproduceerbaar model zou de in vivo validatie van de huidige ESLP-strategieën en de preklinische evaluatie van verschillende interventies om longischemie-reperfusieschade te verminderen, mogelijk maken. Het doel van de huidige studie is het beschrijven van een varkensmodel van orthotope allotransplantatie van de linkerlong voor gebruik met ESLP. Het protocol bevat beschrijvingen van de anesthesie- en chirurgische technieken, een aangepaste chirurgische checklist en details over de ervaring met het oplossen van problemen en protocolwijzigingen. De beperkingen en voordelen van het varkenstransplantatiemodel van de linkerlong zijn ook in dit werk besproken. Dit manuscript schetst niet het ophaalproces van varkenslongen bij Yorkshire-varkens van 35-50 kg, noch behandelt het de oprichting en beëindiging van ESLP. Dit protocol heeft uitsluitend betrekking op de transplantatie van de ontvanger.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dit protocol omvat verschillende kritieke chirurgische stappen en probleemoplossing is nodig om een succesvolle transplantatie en longbeoordeling te garanderen. Juveniele varkenslongen zijn ongelooflijk delicaat in vergelijking met volwassen menselijke longen, dus de opererende chirurg moet voorzichtig zijn bij het hanteren van varkenslongen. Dit is met name het geval na een 12 uur durende ESLP-run, omdat het orgaan vloeistofvolume heeft aangenomen en vatbaar is voor letsel door overmatige manipulatie. Elke overmatige dr…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit onderzoek wordt gefinancierd in opdracht van de Stichting Academisch Ziekenhuis.
Materials
| ABL 800 FLEX Blood Gas Analyzer | Radiometer | 989-963 | |
| Adult-Pediatric Electrostatic Filter HME – Small | Covidien | 352/5877 | |
| Allison Lung Retractor | Pilling | 341679 | |
| Arterial Filter | SORIN GROUP | 01706/03 | |
| Backhaus Towel Clamp | Pilling | 454300 | |
| Bovine Serum Albumin | MP biomedicals | 218057791 | |
| Biomedicus Pump | Maquet | BPX-80 | |
| Bronchoscope | |||
| Cable Ties – White 12” | HUASU International | HS4830001 | |
| Calcium Chloride | Fisher Scientific | C69-500G | |
| Cooley Sternal Retractor | Pilling | 341162 | |
| CUSHING Gutschdressing Forceps | Pilling | 466200 | |
| Debakey-Metzenbaum Dissecting | Pilling | 342202 | |
| Scissors | Pilling | 342202 | |
| DeBakey Peripheral Vascular Clamp | Pilling | 353535 | |
| Debakey Straight Vascular Tissue Forceps | Pilling | 351808 | |
| D-glucose | Sigma-Aldrich | G5767-500G | |
| Drop sucker | |||
| Endotracheal Tube 9.0mm CUFD | Mallinckrodt | 9590E | |
| Flow Transducer | BIO-PROBE | TX 40 | |
| Infusion Pump | Baxter | AS50 | |
| Inspire 7 M Hollow Fiber Membrane Oxygenator | SORIN GROUP | K190690 | |
| Intercept Tubing Connector 3/8" x 1/2" | Medtronic | 6013 | |
| Intercept Tubing 1/4" x 1/16" x 8' | Medtronic | 3108 | |
| Intercept Tubing 3/8" x 3/32" x 6' | Medtronic | 3506 | |
| Laryngoscope | N/A | N/A | Custom-made with 10-inch blade |
| Metzenbaum Dissecting Scissors | Pilling | 460420 | |
| Medical Carbon Dioxide Tank | Praxair | 5823115 | |
| Medical Oxygen Tank | Praxair | 2014408 | |
| Medical Nitrogen Tank | Praxair | NI M-K | |
| Mosquito Clamp | Pilling | 181816 | |
| Harken Auricle Clamp | |||
| Organ Chamber | Tevosol | ||
| PlasmaLyte A | Baxter | TB2544 | |
| Poole Suction Tube | Pilling | 162212 | |
| Potassium Phosphate | Fischer Scientific | P285-500G | |
| PERFADEX Plus | XVIVO | 19811 | |
| Satinsky Clamp | Pilling | 354002 | |
| Scale | TANITA | KD4063611 | |
| Silicon Support Membrane | Tevosol | ||
| Sodium Bicarbonate | Sigma-Aldrich | 792519-1KG | |
| Sodium Chloride 0.9% | Baxter | JB1324 | |
| Sorin XTRA Cell Saver | SORIN GROUP | 75221 | |
| Sternal Saw | Stryker | 6207 | |
| Surgical Electrocautery Device | Kls Martin | ME411 | |
| TruWave Pressure Transducer | Edwards | VSYPX272 | |
| Two-Lumen Central Venous Catheter 7fr X2 | Arrowg+ard | CS-12702-E | |
| Vorse Tubing Clamp | Pilling | 351377 | |
| Willauer-Deaver Retractor | Pilling | 341720 | |
| Yankauer Suction Tube | Pilling | 162300 | |
| 0 ETHIBOND Green 1X36" Endo Loop 0 | ETHICON | D8573 | |
| 0 PDS II CP-1 2×27” | ETHICON | Z467H | |
| 1 VICRYL MO-4 1×18” | ETHICON | J702D | |
| 2-0 SILK Black 12" x 18" Strands | ETHICON | SA77G | |
| 4-0 PROLENE Blue TF 1×24” | ETHICON | 8204H | |
| 6-0 PROLENE Blue BV 2×30” | ETHICON | M8776 | |
| 21-Gauge Needle |
Riferimenti
- Chambers, D. C., et al. The international thoracic organ transplant registry of the international society for heart and lung transplantation: Thirty-fifth adult lung and heart-lung transplant report-2018; focus theme: Multiorgan transplantation. The Journal of Heart and Lung Transplantation: The Official Publication of the International Society for Heart Transplantation. 37 (10), 1169-1183 (2018).
- Valapour, M., et al. OPTN/SRTR 2017 annual data report: Lung. American Journal of Transplantation: Official Journal of the American Society of Transplantation and the American Society of Transplant Surgeons. 19, 404-484 (2019).
- Klein, A. S., et al. Organ donation and utilization in the united states, 1999-2008. American Journal of Transplantation: Official Journal of the American Society of Transplantation and the American Society of Transplant Surgeons. 10 (4), 973-986 (2010).
- Kotecha, S., et al. Continued successful evolution of extended criteria donor lungs for transplantation. The Annals of Thoracic Surgery. 104 (5), 1702-1709 (2017).
- Singh, E., et al. Sequence of refusals for donor quality, organ utilization, and survival after lung transplantation. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 38 (1), 35-42 (2019).
- Cypel, M., et al. Normothermic ex vivo lung perfusion in clinical lung transplantation. The New England Journal of Medicine. 364 (15), 1431-1440 (2011).
- Wallinder, A., et al. Early results in transplantation of initially rejected donor lungs after ex vivo lung perfusion: A case-control study. European Journal of Cardio-Thoracic Surgery: Official Journal of the European Association for Cardio-Thoracic Surgery. 45 (1), 40-44 (2014).
- Sage, E., et al. Lung transplantation from initially rejected donors after ex vivo lung reconditioning: The french experience. European Journal of Cardio-Thoracic Surgery: Official Journal of the European Association for Cardio-Thoracic Surgery. 46 (5), 794-799 (2014).
- Valenza, F., et al. Extracorporeal lung perfusion and ventilation to improve donor lung function and increase the number of organs available for transplantation. Transplantation Proceedings. 44 (7), 1826-1829 (2012).
- Fildes, J. E., et al. Clinical outcome of patients transplanted with marginal donor lungs via ex vivo lung perfusion compared to standard lung transplantation. Transplantation. 99 (5), 1078-1083 (2015).
- Cypel, M., et al. Experience with the first 50 ex vivo lung perfusions in clinical transplantation. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 144 (5), 1200-1206 (2012).
- Clark, S. C., et al. A new porcine model of reperfusion injury after lung transplantation. Laboratory Animals. 33, 135-142 (1999).
- Karimi, A., et al. Technical pearls for swine lung transplantation. Journal of Surgical Research. 171, 107-111 (2011).
- Kruger, M., et al. Porcine pulmonary auto-transplantation for ex vivo therapy as a model for new treatment strategies. Interactive CardioVascular and Thoracic Surgery. 23, 358-366 (2016).
- Mariscal, A., et al. Pig lung transplant survival model. Nature Protocols. 13, 1814-1828 (2018).
- Aboelnazar, N. S., et al. Negative pressure ventilation decreases inflammation and lung edema during normothermic ex vivo lung perfusion. The Journal of Heart and Lung Transplantation: The Official Publication of the International Society for Heart Transplantation. 37 (4), 520-530 (2018).
