Modelo de rata de trasplante cardíaco heterotópico con perfusión ex-situ normotémica

Summary

En este trabajo se presenta un protocolo de evaluación de un corazón implantado heterotópicamente tras la preservación ex situ normotérmica en el modelo de rata.

Abstract

El trasplante de corazón es la terapia más eficaz para la insuficiencia cardíaca terminal. A pesar de las mejoras en los enfoques e intervenciones terapéuticas, el número de pacientes con insuficiencia cardíaca que esperan un trasplante sigue aumentando. La técnica de conservación ex situ normotérmica se ha establecido como un método comparable a la técnica convencional de almacenamiento estático en frío. La principal ventaja de esta técnica es que los corazones de los donantes pueden conservarse hasta 12 h en condiciones fisiológicas. Además, esta técnica permite la reanimación de los corazones del donante después de la muerte circulatoria y aplica las intervenciones farmacológicas necesarias para mejorar la función del donante después de la implantación. Se han establecido numerosos modelos animales para mejorar las técnicas de preservación normotérmica ex situ y eliminar las complicaciones relacionadas con la preservación. Aunque los modelos de animales grandes son fáciles de manejar en comparación con los modelos de animales pequeños, es costoso y desafiante. Presentamos un modelo de rata de preservación normotérmica ex situ del corazón de donante seguido de trasplante abdominal heterotópico. Este modelo es relativamente barato y puede ser realizado por un solo experimentador.

Introduction

El trasplante cardíaco sigue siendo la única terapia viable para la insuficiencia cardíaca refractaria 1,2,3,4. A pesar de un aumento constante en el número de pacientes que necesitan trasplante cardíaco, no se ha observado un aumento proporcional en la disponibilidad de órganos de donantes⁵. Para abordar este problema, se han desarrollado enfoques novedosos para preservar los corazones de los donantes con el objetivo de mejorar los desafíos y aumentar la disponibilidad de donantes 6,7,8,9.

La perfusión cardíaca nortérmica ex situ (NESHP) mediante máquinas del sistema de cuidado de órganos (OCS) ha surgido como una intervención clínica ^1,3. Esta técnica se ha considerado una alternativa adecuada al método convencional de almacenamiento estático en frío (SCS) ^2,9. La NESHP reduce eficazmente la duración de la isquemia fría, disminuye la demanda metabólica y facilita el suministro nutricional óptimo y la oxigenación durante el transporte de los órganos del donante^10,11. A pesar del claro potencial de este método para mejorar la preservación de órganos de donantes, su aplicación clínica y la investigación posterior se han visto limitadas por los altos costos. Por lo tanto, los modelos animales preclínicos de NESHP son cruciales para identificar los desafíos técnicos clave asociados con esta técnica^12,13. Los cerdos y las ratas son los modelos animales preferidos para los estudios preclínicos debido a su tolerancia isquémica⁹. Aunque el modelo porcino es ideal para la investigación básica y traslacional, está limitado por su alto costo y la mano de obra intensiva requerida para su cuidado y mantenimiento. Por el contrario, los modelos de ratas son menos costosos y más fáciles de manejar¹⁴.

En este estudio, introducimos un modelo simplificado de NESHP en ratas, seguido de un trasplante cardíaco heterotópico, para evaluar el impacto de la técnica de preservación en la condición del injerto después de la implantación. Este modelo es sencillo, rentable y puede ser ejecutado por un solo experimentador. La Figura 1 muestra los esquemas del procedimiento.

Protocol

El comité de ética del Centro de Investigación con Animales de Laboratorio del Hospital Universitario Nacional de Chonnam (aprobación no. CNU IACUC – H – 2022-36) aprobó todos los experimentos con animales. Las ratas macho Sprague-Dawley (350-450 g), utilizadas en este estudio, recibieron cuidados de acuerdo con las directrices para el cuidado y uso de los animales de laboratorio. Las ratas fueron alojadas en habitaciones con temperatura controlada con un ciclo de luz-oscuridad de 12 horas, con comida y agua estánd…

Representative Results

La Figura 1 ilustra el diseño experimental utilizado en un modelo de animal pequeño. La figura 2 muestra el aparato de perfusión de Langendorff modificado, que incluye un oxigenador para animales pequeños. El orden de la anastomosis para el implante abdominal heterotópico se presenta en la Figura 3. En la figura 4 se muestran los parámetros utilizados para evaluar la vi…

Discussion

Nuestro objetivo al establecer este modelo fue replicar el trasplante de corazón humano normotérmico. Los modelos sin eyección son la técnica comúnmente preferida para preservar el corazón del donante en un ambiente ex situ ¹⁶. Si bien los modelos de eyección ofrecen muchas ventajas en la evaluación de la función cardíaca durante la perfusión ex situ ¹⁷, no son adecuados para los modelos de trasplante heterotópico. En el trasplante heterotópic…

Materials

AES active evacuation system	Smiths medical	PC-6769-51A	Utilize CO2 and excess isoflurane
Anesthesia machine	Smiths medical	PC-8801-01A	Mixes isoflurane and oxyegn and delivers to animal
B20 patient monitor	GE medical systems	B20	to observe mean aortic pressure and temperature
Homeothermic Monitoring System	Harvard apparatus	55-7020	To monitor and maintain animal's temperature
Micro-1 Rat oxygenator	Dongguan Kewei medical instruments	Micro-MO	For gas exchange in the langendorff circuit
Micropuncture introducer Set	COOK medical	G48007	for delivering cardioplegic solution to the arch through the abdominal aorta
Microscope	Amscope	MU1403	For zooming surgical field (Recipient)
Surgical loupe	SurgiTel	L2S09	For zooming surgical field (Donor)
Syringe pump	AMP all	SP-8800	To deliver cardioplegic solution
Transonic flow sensor	Transonic	ME3PXL-M5	Perfusion circuit flow sensor
Transonic tubing flow module	Transonic	TS410	flow acquiring system
Watson – Marlow pumps	Harvard apparatus	010.6131.DAO	Peristaltic pump used for recirculate perfusate
WBC-1510A	JEIO TECH	E03056D	Heating bath
Sprague-Dawley rats	Samtako Bio Korea Co., Ltd., Osan City Korea
Medications
BioHAnce Gel Eye Drops	SENTRIX Animal care		wet ointments for eye
Cefazolin	JW pharmaceutical		For prophilaxis
Custodiol	DR, FRANZ KOHLER CHEMIE GMBH		For heart harvesting
Diclofenac	Myungmoon Pharm. Co. Ltd		For pain control
Heparin	JW pharmaceutical		Anticoagulant
Insulin	JW pharmaceutical		hormon therapy
Saline	JW pharmaceutical		For hydration therapy