מודל עכברוש של השתלת לב הטרוטופית נורמומית לשעבר
Summary
כאן, אנו מציגים פרוטוקול הערכה של לב מושתל הטרוטופית לאחר שימור נורמותרמי ex situ במודל חולדה.
Abstract
השתלת לב היא הטיפול היעיל ביותר לאי ספיקת לב סופנית. למרות השיפורים בגישות ובהתערבויות הטיפוליות, מספר חולי אי ספיקת הלב הממתינים להשתלה עדיין גדל. טכניקת השימור הנורמותרמית ex situ נקבעה כשיטה דומה לטכניקת האחסון הקר הסטטית הקונבנציונלית. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא כי לבבות התורם ניתן לשמר עד 12 שעות במצב פיזיולוגי. יתר על כן, טכניקה זו מאפשרת החייאה של לבבות התורם לאחר מוות במחזור הדם ומיישמת התערבויות פרמקולוגיות נדרשות לשיפור תפקוד התורם לאחר ההשתלה. מודלים רבים של בעלי חיים הוקמו כדי לשפר טכניקות שימור נורמותרמיות ex situ ולמנוע סיבוכים הקשורים לשימור. למרות שמודלים של בעלי חיים גדולים קלים לטיפול בהשוואה למודלים של בעלי חיים קטנים, זה יקר ומאתגר. אנו מציגים מודל חולדה של שימור לב נורמותרמי אקס סיטו מתורם ואחריו השתלת בטן הטרוטופית. מודל זה זול יחסית וניתן להשגה על ידי נסיין יחיד.
Introduction
השתלת לב נותרה הטיפול המעשי היחיד לאי ספיקת לב עקשנית 1,2,3,4. למרות עלייה מתמדת במספר החולים הזקוקים להשתלת לב, לא נצפתה עלייה פרופורציונלית בזמינות האיברים התורמים5. כדי להתמודד עם בעיה זו, פותחו גישות חדשניות לשימור לבבות התורמים במטרה לשפר את האתגרים ולהגדיל את זמינותם של תורמים 6,7,8,9.
זילוח לב Normothermic ex situ (NESHP) באמצעות מכונות מערכת טיפול איברים (OCS) התגלה כהתערבות קלינית 1,3. טכניקה זו נחשבה חלופה מתאימה לשיטת אחסון קר סטטי קונבנציונלית (SCS) 2,9. NESHP מפחית ביעילות את משך האיסכמיה הקרה, מפחית את הביקוש המטבולי, ומאפשר אספקה תזונתית אופטימלית וחמצון במהלך הובלת איברים תורמים10,11. למרות הפוטנציאל הברור של שיטה זו לשפר את שימור האיברים התורמים, היישום הקליני שלה וחקירה נוספת הוגבלו על ידי עלויות גבוהות. לכן, מודלים פרה-קליניים של NESHP בבעלי חיים חיוניים לזיהוי אתגרים טכניים מרכזיים הקשורים לטכניקה זו12,13. חזירים וחולדות הם המודלים המועדפים על בעלי חיים למחקרים פרה-קליניים בשל סבילות איסכמית9. למרות שהמודל החזירי אידיאלי למחקר בסיסי ותרגומי, הוא מוגבל על ידי עלותו הגבוהה והעבודה האינטנסיבית הנדרשת לטיפול ותחזוקה. לעומת זאת, דגמי חולדות זולים יותר וקלים יותר לטיפול14.
במחקר זה, אנו מציגים מודל חולדה פשוט של NESHP, ואחריו השתלת לב הטרוטופית, כדי להעריך את ההשפעה של טכניקת השימור על מצב השתל לאחר ההשתלה. מודל זה הוא פשוט, חסכוני, וניתן לביצוע על ידי נסיין יחיד. איור 1 מציג את הסכמות של ההליך.
Protocol
Representative Results
Discussion
ההתמקדות שלנו בביסוס מודל זה הייתה לשכפל השתלות לב אנושיות נורמותרמיות. מודלים ללא פליטה הם הטכניקה המועדפת בדרך כלל לשימור הלב התורם בסביבה ex-situ 16. בעוד שמודלים של פליטה מציעים יתרונות רבים בהערכת תפקוד הלב במהלך זילוח אקס סיטו 17, הם אינם מתאימים למודל?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכה על ידי מענק B2021-0991 ממכון המחקר הביו-רפואי של בית החולים האוניברסיטאי הלאומי צ’ונאם ו-NRF-2020R1F1A1073921 מקרן המחקר הלאומית של קוריאה
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 |
References
- Langmuur, S. J. J., et al. Normothermic ex-situ heart perfusion with the organ care system for cardiac transplantation: A meta-analysis. Transplantation. 106 (9), 1745-1753 (2022).
- Ardehali, A., et al. Ex-vivo perfusion of donor hearts for human heart transplantation (PROCEED II): a prospective, open-label, multicentre, randomized non-inferiority trial. Lancet. 385 (9987), 2577-2584 (2015).
- Dang Van, S., et al. Ex vivo perfusion of the donor heart: Preliminary experience in high-risk transplantations. Archives of Cardiovascular Diseases. 114 (11), 715-726 (2021).
- Zhou, P., et al. Donor heart preservation with hypoxic-conditioned medium-derived from bone marrow mesenchymal stem cells improves cardiac function in a heart transplantation model. Stem Cell Research and Therapy. 12 (1), 5f6 (2021).
- Messer, S., Large, S. Resuscitating heart transplantation: the donation after circulatory determined death donor.European. Journal of Cardio-Thoracic Surgery. 49 (1), 1-4 (2016).
- Trahanas, J. M., et al. Achieving 12 hour normothermic ex situ heart perfusion: an experience of 40 porcine hearts. ASAIO Journal. 62 (4), 470-476 (2016).
- Yang, Y., et al. Keeping donor hearts in completely beating status with normothermicblood perfusion for transplants. The Annals of Thoracic Surgery. 95 (6), 2028-2034 (2013).
- Van Caenegem, O., et al. Hypothermic continuous machine perfusion enables preservation of energy charge and functional recovery of heart grafts in an ex vivo model of donation following circulatory death. European Journal of Cardiothoracic Surgery. 49 (5), 1348-1353 (2016).
- Lu, J., et al. Normothermic ex vivo heart perfusion combined with melatonin enhances myocardial protection in rat donation after circulatory death hearts via inhibiting NLRP3 inflammasome-mediated pyroptosis. Frontiers in Cell and Developmental Biology. 9, 733183 (2021).
- Pinnelas, R., Kobashigawa, J. A. Ex vivo normothermic perfusion in heart transplantation: a review of the TransMedics Organ Care System. Future Cardiology. 18 (1), 5-15 (2022).
- Fuchs, M., et al. Does the heart transplant have a future. European Journal of Cardiothoracic Surgery. 55, i38-i48 (2019).
- Pahuja, M., Case, B. C., Molina, E. J., Waksman, R. Overview of the FDA’s circulatory system devices panel virtual meeting on the TransMedics Organ Care System (OCS) Heart – portable extracorporeal heart perfusion and monitoring system. American Heart Journal. 247, 90-99 (2022).
- Jawitz, O. K., Devore, A. D., Patel, C. B., Bryner, B. S., Schroder, J. N. Expanding the donor pool: quantifying the potential impact of a portable organ-care system for expanded criteria heart donation. Journal of Cardiac Failure. 27 (12), 1462-1465 (2021).
- van Suylen, V., et al. Ex situ perfusion of hearts donated after euthanasia: a promising contribution to heart transplantation. Transplantation Direct. 7 (3), e676 (2021).
- Westhofen, S., et al. The heterotopic heart transplantation in mice as a small animal model to study mechanical unloading – Establishment of the procedure, perioperative management and postoperative scoring. PLoS One. 14 (4), e0214513 (2019).
- Qin, G., Jernryd, T., Sjoberg, S., Steen, S., Nilsson, J. Machine perfusion for human heart preservation: A systematic review. Transplant International. 35, 10258 (2022).
- Dang Van, S., Brunet, D., Akamkam, A., Decante, B., Guihaire, J. Functional assessment of the donor heart during ex situ perfusion: insights from pressure-volume loops and surface echocardiography. Journal of Visual Experiments. (188), e63945 (2022).
- Fu, X., Segiser, A., Carrel, T. P., Tevaearai Stahel, H. T., Most, H. Rat heterotopic heart transplantation model to investigate unloading-induced myocardial remodeling. Frontiers in Cardiovascular Medicine. 3, 34 (2016).
- Niimi, M. The technique for heterotopic cardiac transplantation in mice: experience of 3000 operations by one surgeon. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 20 (10), 1123-1128 (2001).
- Qi, X., et al. The evaluation of constant coronary artery flow versus constant coronary perfusion pressure during normothermic ex-situ heart perfusion. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 41 (12), 1738-1750 (2022).
- Okahara, S., et al. A novel blood viscosity estimation method based on pressure-flow characteristics of an oxygenator during cardiopulmonary bypass. Artificial Organs. 41 (3), 262-266 (2017).
- Quader, M., Torrado, J. F., Mangino, M. J., Toldo, S. Temperature and flow rate limit the optimal ex-vivo perfusion of the heart – an experimental study. Journal of Cardiothoracic Surgery. 15 (1), 180 (2020).
