Normothermic Ex Situ hjertet perfusjon i arbeider modus: vurdering av hjertefunksjon og metabolisme
Summary
Normothermic ex situ hjertet perfusjon (ESHP), beholder hjertet i slagene, semi fysiologiske tilstand. Når utført i en arbeidsmodus, gir ESHP muligheten til å utføre avanserte vurderinger av donor hjerte funksjon og orgel levedyktighet. Her beskriver vi vår metode for hjerteinfarkt ytelse evaluering under ESHP.
Abstract
Gjeldende standardmetoden for orgel bevaring (kald oppbevaring, CS), viser hjertet å løpet av kalde ischemia som begrenser tiden som trygt bevaring og øker risikoen for uønskede etter transplantasjon resultater. Statisk natur cs tillater dessuten ikke for orgel bedømmelse eller intervensjon under bevaring intervall. Normothermic ex situ hjertet perfusjon (ESHP) er en ny metode for bevaring av donert hjertet som minimerer kaldt iskemi ved å gi oksygenrikt, næringsrike perfusate til hjertet. ESHP har vist seg å være ikke dårligere enn til CS i bevaring av standard-kriterier donor hjerter og har også bidratt klinisk transplantasjon av hjerter donert etter sirkulasjons fastsettelse av død. Foreløpig perfuses kun tilgjengelig klinisk ESHP enheten hjertet i losset, ikke-fungerende tilstand, begrense vurderinger av hjerteinfarkt. Derimot gir ESHP i arbeidsmodus mulighet for omfattende evaluering av cardiac ytelse ved vurdering av funksjonelle og metabolske parametere under fysiologiske forhold. Videre har tidligere eksperimentelle studier antydet at ESHP i arbeidsmodus kan resultere i bedre funksjonell bevaring. Her beskriver vi protokollen for ex situ perfusjon hjertet i et stort pattedyr (svin) modell, som er reproduserbar for ulike dyr modeller og hjertet størrelser. Programvaren i denne ESHP apparatet gir sanntid og automatisk kontroll av pumpen fart å opprettholde ønsket aorta og venstre atrial trykket og evaluerer en rekke funksjonelle og elektrofysiologiske parametere med minimalt behov for tilsyn/manipulasjon.
Introduction
Klinisk relevans
Mens de fleste aspekter av cardiac transplantasjon har utviklet seg betydelig siden den første hjertetransplantasjon i 1967, fortsatt kald lagring (CS) standarden for donor hjerte bevaring1. CS viser organ for en periode på kalde ischemia som begrenser trygt bevaring intervallet (4-6 timer) og øker risikoen for primære pode dysfunksjon2,3,4. På grunn av statisk natur CS er vurderinger av funksjonen eller terapeutisk intervensjon ikke mulig i tiden mellom orgel innkjøp og transplantasjon. Dette er en bestemt begrensning i utvidet kriterier givere inkludert hjerter donert etter sirkulasjons død (DCD), opprette en hindring for overvinne betydelig gap mellom behov og den gjeldende donor basseng5,6. Å løse denne begrensningen, ex situ hjertet perfusjon er foreslått som ny, semi fysiologiske bevare donert hjerter, minimere eksponering for kalde iskemi ved å gi oksygenert, næringsrike perfusate til hjertet samtidig bevaring 1 , 7 , 8.
Ex situ hjertet perfusjon
En av de mest brukte metodene for ex situ undersøkelse av isolerte hjertet er Langendorff perfusjon. I denne metoden, introdusert av Oskar Langendorff i 1895 blod strømmer inn coronary arteries og ut koronar sinus av isolerte hjertet, med hjertet i et tomt og slo staten9,10. Klinisk ESHP i en Langendorff modus med Transmedics Organ Care System apparatet (OCS) har vist seg å være ikke dårligere enn til CS i bevaring av standard-kriterier donor hjerter1, og har muliggjort klinisk transplantasjon av DCD hjerter 11. men det er bekymringer om muligheten for enheten å evaluere orgelet levedyktighet, som en rekke donor hjerter utgangspunktet tenkt å være transplantable ble forkastet etter perfusjon på OCS3. OCS støtter hjertet i Langendorff (ikke fungerer) modus, og dermed har begrenset kapasitet for evaluering av pumping funksjon av hjertet3,12. En voksende mengde bevis antyder at funksjonelle parametere tilbyr en bedre måte å vurdere orgel levedyktighet, antyder at vurderinger av hjertefunksjon kan bli et pålitelig verktøy for evaluering og utvalg av hjerter for transplantasjon under ESHP3 ,12,13,14, videre våre studier på ex situ perfused svin hjerter foreslår at ESHP i arbeidsmodus gir forbedrede funksjonelle bevaring av hjertet under perfusjon intervallet15,16.
Et ESHP apparat kan bevare hjertet i en arbeidsmodus må inneha en grad av automatisering sikkert og presist opprettholde preload, afterload og strømningshastigheter. Et slikt system bør også ha fleksibilitet til å lette omfattende vurderinger av hjertefunksjon foretas. The ESHP apparatet brukes her er utstyrt med tilpasset programvare som 1) gir og opprettholder ønsket aorta (Ao) og venstre atrial (LA) Trykk/flyt og 2) gir sanntid analyse av funksjonelle parametere og visuell vurdering av press bølgeformer med minimalt behov for tilsyn. Trykket informasjonen er kjøpt med standard væskefylte trykk transduktorer, og strømmen data er kjøpt med transitt-doppler flyten sonder. Disse signalene er digitalisert med en bro og analog inngang, henholdsvis. Hjertet er plassert vannrett med en liten høyde for de store skipene en myk silikon membran. Cannulation vedlegg passerer gjennom membranen, omfatter et samsvar kammer dempende ventrikkel utstøting. Målet med dette arbeidet er å gi forskere i feltet av cardiac transplantasjon med en protokoll for ex situ perfusjon og evaluering av hjertet, under normothermic, semi fysiologiske forhold i arbeidsmodus, i et stort pattedyr (Yorkshire gris) modell.
Protocol
Representative Results
Discussion
Vellykket perfusjon er definert i henhold til målene med studier; Dette bør imidlertid inkludere uavbrutt ESHP for ønsket mengde tid og komplett samling av data på hjertefunksjon under perfusjonen. For dette formålet etterfølges noen viktige skritt i protokollen.
Hjertet er et organ med høy oksygen og energi, og minimere iskemiske tid før cannulation og perfusjon er et viktig prinsipp som må følges. Prosessen med innkjøp, montering hjertet på ESHP apparatet og starte perfusjonsmål…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbeidet ble støttet av stipend fra Canadian National transplantasjon Research Program. SH er mottakeren av en fakultet og odontologi Motyl Graduate Studentship i enkelte fag. DHF er en mottaker av et samarbeidsprosjekt forskning prosjekter (CHRP) stipend bistand fra National Sciences og Engineering Research Council og kanadiske institutter for helseforskning.
Materials
| Debakey-Metzenbaum dissecting scissors | Pilling | 342202 | |
| MAYO dissecting scissors | Pilling | 460420 | |
| THUMB forceps | Pilling | 465165 | |
| Debakey straight vascular tissue forceps | Pilling | 351808 | |
| CUSHING Gutschdressing forceps | Pilling | 466200 | |
| JOHNSON needle holder | Pilling | 510312 | |
| DERF needle holder | Pilling | 443120 | |
| Sternal saw | Stryker | 6207 | |
| Sternal retractor | Pilling | 341162 | |
| Vorse tubing clamp | Pilling | 351377 | |
| MORRIS ascending aorta clamp | Pilling | 353617 | |
| Surgical snare (tourniquet) set | Medtronic | CVR79013 | |
| 2-0 SILK black 12 X 18" strands | ETHICON | A185H | |
| 3-0 PROLENE blue 18" PS-2 cutting | ETHICON | 8687H | |
| Biomedicus pump drive (modified) | Medtronic | 540 | Modified to allow remote electronic control of pump speed |
| Biomedicus pump | Maquet | BPX-80 | |
| Membrane oxigenator D 905 | SORIN GROUP | 50513 | |
| Tubing flow module | Transonic | Ts410 | |
| PXL clamp-on flow sensor | Transonic | ME9PXL-BL37SF | |
| TruWave pressure transducer | Edwards | VSYPX272 | |
| Intercept tubing 3/8" X 3/32" X 6' | Medtronic | 3506 | |
| Intercept tubing 1/4" X 1/16" X 8' | Medtronic | 3108 | |
| Heated/Refrigerated Bath Circulator | Grant | TX-150 | |
| ABL 800 FLEX Blood Gas Analyzer | Radiometer | 989-963 | |
| 5F Ventriculr straight pigtail cathter | CORDIS | 534550S | |
| 5F AVANTI+ Sheath Introducer | CORDIS | 504605A | |
| Emerald Amplatz Guidewire | CORDIS | 502571A | |
| Dual chamber pace maker | Medtronic | 5388 | |
| Defibrilltor | CodeMaster | M1722B | |
| Infusion pump | Baxter | AS50 | |
| Surgical electrocautery device | Kls Martin | ME411 | |
| Gas mixer | SECHRIST | 3500 CP-G | |
| Medical oxygen tank | praxair | 2014408 | |
| Cabon dioxide tank | praxair | 5823115 | |
| Bovine serum albumin | MP biomedicals | 218057791 |
Referências
- Ardehali, A., et al. Ex-vivo perfusion of donor hearts for human heart transplantation (PROCEED II): a prospective, open-label, multicentre, randomised non-inferiority trial. Lancet. 385 (9987), 2577-2584 (2015).
- Collins, M. J., Moainie, S. L., Griffith, B. P., Poston, R. S. Preserving and evaluating hearts with ex vivo machine perfusion: An avenue to improve early graft performance and expand the donor pool. European Journal of Cardiothoracic Surgery. 34 (2), 318-325 (2008).
- Freed, D. H., White, C. W. Donor heart preservation: Straight up, or on the rocks?. Lancet. 385 (9987), 2552-2554 (2015).
- Guibert, E. E., et al. Organ preservation: Current concepts and new strategies for the next decade. Transfusion Medicine and Hemotherapy. 38 (2), 125-142 (2011).
- Collins, M. J., et al. Use of diffusion tensor imaging to predict myocardial viability after warm global ischemia: Possible avenue for use of non-beating donor hearts. Journal of Heart and Lung Transplantation. 26 (4), 376-383 (2007).
- White, C. W., et al. A cardioprotective preservation strategy employing ex vivo heart perfusion facilitates successful transplant of donor hearts after cardiocirculatory death. Journal of Heart and Lung Transplantation. 32 (7), 734-743 (2013).
- Iyer, A., et al. Normothermic ex vivo perfusion provides superior organ preservation and enables viability assessment of hearts from DCD donors. American Journal of Transplantation. 15 (2), 371-380 (2015).
- Peltz, M., et al. Perfusion preservation maintains myocardial ATP levels and reduces apoptosis in an ex vivo rat heart transplantation model. Surgery. 138 (4), 795-805 (2005).
- Liao, R., Podesser, B. K., Lim, C. C. The continuing evolution of the Langendorff and ejecting murine heart: New advances in cardiac phenotyping. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 303 (2), H156-H167 (2012).
- Rivard, L., Gallegos, R., Ogden, I., Bianco, R. Perfusion Preservation of the Donor Heart: Basic Science to Pre-Clinical. Journal of Extra Corporeal Technology. 41 (3), 140-148 (2009).
- 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. 385 (9987), 2585-2591 (2015).
- Messer, S., Ardehali, A., Tsui, S. Normothermic donor heart perfusion: Current clinical experience and the future. Transplant International. 28 (6), 634-642 (2015).
- 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).
- Messer, S. J., et al. Functional assessment and transplantation of the donor heart after circulatory death. Journal of Heart and Lung Transplantation. 35 (12), 1443-1452 (2016).
- Hatami, S., et al. Endoplasmic reticulum stress in ex vivo heart prfusion: A comparison between working vs non-working modes. Canadian Journal of cardiology. 33 (10), (2017).
- White, C. W., et al. Ex vivo perfusion in a loaded state improves the preservation of donor heart function. Canadian Journal of cardiology. 31 (10), s202 (2015).
- White, C. W., et al. A wholeblood-based perfusate provides superior preservation of myocardial function during ex vivo heart perfusion. Journal of Heart and Lung Transplantation. (14), (2014).
- Lips, D. J., et al. Left ventricular pressure-volume measurements in mice: comparison of closed-chest versus open-chest approach. Basic Research in Cardiology. 99 (5), 351-359 (2004).
- Morita, S. Is there a crystal ball for predicting the outcome of cardiomyopathy surgery? Preload recruitable stroke work, may be a possible candidate. Journal of Cardiology. 71 (4), 325-326 (2018).
- Hatami, S., et al. . Canadian Society for Transplantation. , (2017).
- Anthony, C., et al. Ex vivo coronary angiographic evaluation of a beating donor heart. Circulation. 130 (25), e341-e343 (2014).
- Sandha, J. K., et al. Steroids Limit Myocardial Edema During Ex vivo Perfusion Of Hearts Donated After Circulatory Death. Annals of Thoracic Surgery. , (2018).
