Råttmodell av normothermisk ex-situ perfuserad heterotopisk hjärttransplantation

Summary

Här presenterar vi ett bedömningsprotokoll av ett heterotopiskt implanterat hjärta efter normotermisk ex situ-konservering i råttmodellen.

Abstract

Hjärttransplantation är den mest effektiva behandlingen för hjärtsvikt i slutstadiet. Trots förbättringarna i terapeutiska metoder och interventioner ökar antalet hjärtsviktspatienter som väntar på transplantation fortfarande. Den normotermiska ex situ-konserveringstekniken har etablerats som en jämförbar metod med den konventionella statiska kyllagringstekniken. Den största fördelen med denna teknik är att donatorhjärtan kan bevaras i upp till 12 timmar i ett fysiologiskt tillstånd. Dessutom möjliggör denna teknik återupplivning av donatorhjärtan efter cirkulationsdöd och tillämpar nödvändiga farmakologiska ingrepp för att förbättra givarfunktionen efter implantation. Många djurmodeller har etablerats för att förbättra normotermiska ex situ-konserveringstekniker och eliminera konserveringsrelaterade komplikationer. Även om stora djurmodeller är lätta att hantera jämfört med små djurmodeller är det dyrt och utmanande. Vi presenterar en råttmodell av normotermiskt ex situ-donatorhjärtbevarande följt av heterotopisk buktransplantation. Denna modell är relativt billig och kan åstadkommas av en enda experimenter.

Introduction

Hjärttransplantation är fortfarande den enda livskraftiga behandlingen för eldfast hjärtsvikt 1,2,3,4. Trots en stadig ökning av antalet patienter i behov av hjärttransplantation har en proportionell ökning av tillgången på donerade organ inte observerats⁵. För att ta itu med denna fråga har nya metoder för att bevara donatorhjärtan utvecklats med målet att förbättra utmaningarna och öka tillgången på givare 6,7,8,9.

Normothermic ex situ hjärtperfusion (NESHP) med hjälp av organvårdssystem (OCS) maskiner har uppstått som en klinisk intervention ^1,3. Denna teknik har ansetts vara ett lämpligt alternativ till konventionell statisk kyllagring (SCS) metod ^2,9. NESHP minskar effektivt varaktigheten av kall ischemi, minskar metabolisk efterfrågan och underlättar optimal näringstillförsel och syresättning under transport av donatororgan^10,11. Trots den tydliga potentialen hos denna metod för att förbättra bevarandet av donatororgan har dess kliniska tillämpning och ytterligare undersökningar begränsats av höga kostnader. Därför är prekliniska djurmodeller av NESHP avgörande för att identifiera viktiga tekniska utmaningar i samband med denna teknik^12,13. Grisar och råttor är de djurmodeller som föredras för prekliniska studier på grund av deras ischemiska tolerans⁹. Även om svinmodellen är idealisk för grundforskning och translationell forskning, begränsas den av dess höga kostnader och det intensiva arbete som krävs för vård och underhåll. Däremot är råttmodeller billigare och lättare att hantera¹⁴.

I denna studie introducerar vi en förenklad råttmodell av NESHP, följt av heterotopisk hjärttransplantation, för att utvärdera effekten av konserveringstekniken på transplantattillstånd efter implantation. Denna modell är enkel, kostnadseffektiv och kan köras av en enda experimenter. Figur 1 visar schemat för proceduren.

Protocol

Den etiska kommittén för Laboratory Animal Research Center vid Chonnam National University Hospital (godkännande nr. CNU IACUC – H – 2022-36) godkände alla djurförsök. Hanråttor av typen Sprague-Dawley (350-450 g) som användes i denna studie fick vård i enlighet med riktlinjerna för vård och användning av försöksdjuren. Råttorna hölls i temperaturkontrollerade rum med en 12 timmars ljus-mörk cykel, med standardmat och vatten tillgängligt. 1. Förberedelse <…

Representative Results

Figur 1 illustrerar den experimentella designen som används i en smådjursmodell. Figur 2 visar den modifierade Langendorff-perfusionsapparaten, som inkluderar en liten djuroxygenator. Ordningen på anastomos för heterotopisk bukimplantation presenteras i figur 3. Figur 4 visar de parametrar som används för att bedöma hjärtats livskraft under ex situ-perfusion …

Discussion

Vårt fokus för att etablera denna modell var att replikera normotermisk mänsklig hjärttransplantation. Icke-utskjutande modeller är den vanligaste tekniken för att bevara donatorhjärtat i en ex situ-miljö ¹⁶. Medan utmatningsmodeller erbjuder många fördelar vid bedömning av hjärtfunktion under ex situ-perfusion ¹⁷, är de inte lämpliga för heterotopiska transplantationsmodeller. Vid heterotopisk transplantation måste det implanterade donator…

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