Ein präklinisches Porcine-Modell der orthotopischen Herztransplantation
Summary
Hier beschreiben wir ein präklinisches Großtiermodell (Schweine) der orthotopischen Herztransplantation, das fest etabliert und zur Untersuchung neuartiger kardioprotektive Strategien genutzt wurde.
Abstract
Fünfzig Jahre nach dem ersten erfolgreichen Bericht bleibt die Herztransplantation die Gold-Standard-Behandlung für berechtigte Patienten mit fortgeschrittener Herzinsuffizienz. Mehrere Kleintiermodelle der Herztransplantation wurden verwendet, um die akuten und langfristigen Auswirkungen neuartiger Therapien zu untersuchen. Allerdings werden nur wenige in klinischen Studien getestet und erfolgreich nachgewiesen. Es ist von entscheidender Bedeutung, neue Therapien in einem klinisch relevanten Großtiermodell für eine effiziente und zuverlässige Umsetzung der Ergebnisse basiswissenschaftlicher Studien zu bewerten. Hier beschreiben wir ein präklinisches Großtiermodell (Schweine) der orthotopischen Herztransplantation, das fest etabliert ist und zuvor zur Untersuchung neuartiger kardioprotektive Strategien verwendet wurde. Dieses Verfahren konzentriert sich auf akute Ischämie-Reperfusionsverletzungen und ist eine zuverlässige Methode, um neuartige Interventionen zu untersuchen, die in kleineren experimentellen Modellen wie dem murinen Modell getestet und validiert wurden. Wir zeigen, wie nützlich es ist, die Herzleistung während der frühen Nachtransplantationsphase und andere mögliche Möglichkeiten, die das Modell ermöglicht, zu bewerten.
Introduction
Fünfzig Jahre nach dem ersten erfolgreichen Bericht bleibt die Herztransplantation die Gold-Standard-Behandlung für berechtigte Patienten mit fortgeschrittener Herzinsuffizienz1. Obwohl ischämische Zeiten von bis zu vier Stunden angemessen toleriert werden, ist eine ischämische Zeit von mehr als sechs Stunden mit schlechteren Ergebnissen verbunden2. Primäre Transplantatdysfunktion bleibt die Hauptursache für frühe Morbidität und Mortalität nach Transplantation2,3. Die Ursachen der primären Transplantatdysfunktion sind multifaktoriell und umfassen die Verwendung von Randorganen, Empfänger pulmonale Gefäßerkrankungen, hyperakute Abstoßung, und Ischämie-Reperfusionsverletzung zum Zeitpunkt der Transplantation3erlitten.
Mehrere Studien haben neuartige Methoden zur Erhaltung des Spenderherzens untersucht, um die Inzidenz von Primärtransplantat-Dysfunktion4,5,6,7zu reduzieren. Es ist gängige Praxis, neue Techniken und Behandlungen in murinen Modellen von Ischämie-Reperfusionsverletzungen oder heterotopischer Herztransplantation zu bewerten. Darüber hinaus ermöglichen Kleintiermodelle Überlebensmodelle und langfristige Nachbeobachtungen, um die Entwicklung von Abstoßung und Herz-Allograft-Vaskulopathie11,12,13zu untersuchen. Die meisten dieser Strategien scheitern jedoch an ersten klinischen Pilotversuchen oder erreichen dieses Stadium nie. Es ist von größter Bedeutung, neue Therapien in einem klinisch relevanten Großtiermodell für eine effiziente und zuverlässige Umsetzung der Ergebnisse basiswissenschaftlicher Studien zu bewerten.
Das Schweineherz wird oft als das anatomischähnlich dem menschlichen Herzen betrachtet, wenn großtierliche Modelle verwendet werden. Als solche, Es ist eine ideale Plattform, um Herzchirurgie Forschung durchzuführen. Bei der Verwendung eines Schweinemodells sind jedoch einige wichtige Faktoren zu berücksichtigen. Erstens wird das Gewebe in der Regel als zerbrechlich und zerbrechlich beschrieben, vor allem im rechten Vorhof und der Lungenarterie, anfällig für Tränen14. Darüber hinaus gilt das Schweineherz als empfindlich gegen Manipulation und anfällig für Arrhythmien, weshalb man zu Beginn des Experiments routinemäßig jedem Tier eine Antiarrythmetik verabreichen sollte. Ein wichtiger anatomischer Unterschied zwischen dem Schweinemodell und der klinischen Herztransplantation ist die linke hämiazygote Vene in den Schweinen, die direkt in die koronare Sinus abfließt. Dies muss während des Empfängerverfahrens geligiert werden, um kontinuierliche Blutungen zu vermeiden. Schließlich ist das Schweinemodell sehr empfindlich gegenüber Ischämie, aber es ist immer noch geeignet für akute Studien in Herztransplantation15.
Dieses Manuskript beschreibt ein präklinisches Großtiermodell (Schweinen) der orthotopischen Herztransplantation, das festetabliert und zur Untersuchung neuartiger kardioprotektive Strategien 5,6,8 ,9.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dieses Manuskript beschreibt ein großtiergroßes präklinisches Modell der orthotopischen Herztransplantation. Verschiedene Kleintiermodelle der heterotopischen Herztransplantation wurden erfolgreich eingesetzt, um die Auswirkungen neuartiger Behandlungen zu untersuchen, um die Organkonservierung zu verbessern und die Ischämie-Reperfusionsverletzung zu verringern11,12, 13. Darüber hinaus ermöglichen Kleintiermodelle Überle…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Die Autoren haben keine Bestätigungen.
Materials
| Amiodarone | Purchased from institutional pharmacy | ||
| Angiocath 20G | BD | 381704 | |
| Calcium Chloride 1g/10ml | Purchased from institutional pharmacy | ||
| Cardioplegia solution | This should be chosen at the investigators discretion. | ||
| Cautery Pencil | Covidien | E2515H | |
| Central Venous Catheter double-lumen | Cook Medical | C-UDLM-501J-LSC | |
| CPB pack | Medtronic | Custom-made cardiopulmonary bypass perfusion circuit. | |
| D5W 5% 250ml | Baxter | JB1064 | |
| DLP Aortic Root Cannula/stabber | Medtronic | 12218 | |
| DLP single-lumen venous cannula (24F or 28F) | This should be chosen at the investigators discretion. | ||
| Dobutamine | Purchased from institutional pharmacy | ||
| Electrode Polyhesive | Covidien | E7507 | |
| EOPA arterial cannula (17F or 21F) | This should be chosen at the investigators discretion. | ||
| Epinephrine | Purchased from institutional pharmacy | ||
| Eppendorf Tubes, 1.5 mL | Sarstedt | 72.690.001 | |
| Gloves, nitrile, medium | Fischer | 27-058-52 | |
| Heparin 1000 IU/ml | Purchased from institutional pharmacy | ||
| Ketalean (Ketamine) inj. 100mg/ml, 50ml/vial | Health Canada | Requires health canada approval | |
| Lidocaine/Xylocaine 1% | Purchased from institutional pharmacy | ||
| Magnesium Sulfate 5g/10ml | Purchased from institutional pharmacy | ||
| Midazolam inj. USP 5mg/ml vial/10ml | Health Canada | Requires Health canada approval | |
| MPS Quest delivery disposable pack | Quest medical | 5001102-AS | |
| NACL 0.9% 1L | Baxter | JB1324 | |
| Organ Bag | CardioMed | 2990 | |
| Pipette Tips, 1 mL | Fisherbrand | 02-707-405 | |
| Propofol 1mg/ml | Purchased from institutional pharmacy | ||
| Rocuronium | Purchased from institutional pharmacy | ||
| Set Admin Prim NF PB W/Checkvalve | Smith Medical | 21-0442-25 | Intravenous infusion pump line. Researchers should choose infusion lines compatible with the infusion pump available at their facilities |
| Set Intro Sheath 8.5FRx 10CM | Arrow | SI-09880 | |
| Sofsilk 0 wax coated | Covidien | S316 | |
| Solumedrol 500mg/5ml | Purchased from institutional pharmacy | ||
| Suction tip | Covidien | 8888501023 | |
| Suction Tubing 1/4" x 120" | Med-Rx | 70-8120 | |
| Suture 5.0 Prolene BB | Ethicon | 8580H | |
| Suture Prolene Blum 4-0 SH 36 | Ethicon | 8521H | |
| Sutures 2.0 Prolene Blu M SH | Ethicon | 8523H | |
| Sutures BB 4.0 Prolene | Ethicon | 8881H | |
| Tracheal Tube, 6.5mm | Mallinckrodt | 86449 | |
Referências
- Lund, L. H., Edwards, L. B., et al. The Registry of the International Society for Heart and Lung Transplantation: Thirty-third Adult Heart Transplantation Report-2016; Focus Theme: Primary Diagnostic Indications for Transplant. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 35 (10), 1158-1169 (2016).
- Lund, L. H., Edwards, L. B., et al. The Registry of the International Society for Heart and Lung Transplantation_ Thirty-first Official Adult Heart Transplant Report-2014; Focus Theme_ Retransplantation. The. Journal of Heart and Lung Transplantation. 33 (10), 996-1008 (2014).
- Cosío Carmena, M. D. G., Gómez Bueno, M., et al. Primary graft failure after heart transplantation: characteristics in a contemporary cohort and performance of the RADIAL risk score. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 32 (12), 1187-1195 (2013).
- Fedak, P. W. M., Rao, V., et al. Combined endothelial and myocardial protection by endothelin antagonism enhances transplant allograft preservation. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 129 (2), 407-415 (2005).
- Ramzy, D., Rao, V., et al. Cardiac allograft preservation using donor-shed blood supplemented with L-arginine. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 24 (10), 1665-1672 (2005).
- Rao, V., Feindel, C. M., Weisel, R. D., Boylen, P., Cohen, G. Donor blood perfusion improves myocardial recovery after heart transplantation. Journal of Heart and Lung Transplantation. 16 (6), 667-673 (1997).
- Wicomb, W. N., Cooper, D. K., Barnard, C. N. Twenty-four-hour preservation of the pig heart by a portable hypothermic perfusion system. Transplantation. 34 (5), 246-250 (1982).
- Badiwala, M. V., Ramzy, D., et al. Donor pretreatment with hypertonic saline attenuates primary allograft dysfunction: a pilot study in a porcine model. Circulation. 120, 206-214 (2009).
- Ribeiro, R. V. P., Badiwala, M. V., Ramzy, D., Tumiati, L. C., Rao, V. Recipient Hypertonic Saline Infusion Prevents Cardiac Allograft Dysfunction. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. , (2018).
- Townsend, D. Measuring Pressure Volume Loops in the Mouse. Journal of Visualized Experiments. (111), e53810 (2016).
- Ratschiller, T., Deutsch, M. -. A., et al. Heterotopic Cervical Heart Transplantation in Mice. Journal of Visualized Experiments. (102), e52907 (2015).
- Fukunaga, N., Bissoondath, V., Rao, V. Submandibular Gland-preserving Technique for Heterotopic Cervical Heart Transplantation in Mice. Transplantation. 1, (2018).
- Gong, W. Mouse Heterotopic Abdominal Heart Transplant Model. Rodent Transplant Medicine. , 107-118 (2014).
- Robinson, N., Souslian, L., Gallegos, R. P., Rivard, A. L., Dalmasso, A. P., Bianco, R. W. Animal Models for Cardiac Research. Handbook of Cardiac Anatomy, Physiology, and Devices. , 469-491 (2015).
- Bianco, R. W., Gallegos, R. P., Rivard, A. L., Voight, J., Dalmasso, A. P. Animal Models for Cardiac Research. Handbook of Cardiac Anatomy, Physiology, and Devices. , 393-410 (2009).
