Den aktuella studien visar etableringen av tre olika modeller för lungdonation (donation efter hjärndöd, donation efter cirkulationsdöd och donation efter hemorragisk chock). Den jämför de inflammatoriska processer och patologiska störningar som är förknippade med dessa händelser.
Experimentella modeller är viktiga verktyg för att förstå de etiologiska fenomen som är involverade i olika patofysiologiska händelser. I detta sammanhang används olika djurmodeller för att studera de faktorer som utlöser patofysiologin vid primär transplantatdysfunktion efter transplantation för att utvärdera potentiella behandlingar. För närvarande kan vi dela in experimentella donationsmodeller i två stora grupper: donation efter hjärndöd och donation efter cirkulationsstopp. Dessutom bör de skadliga effekter som är förknippade med hemorragisk chock beaktas när man överväger djurmodeller för organdonation. Här beskriver vi etableringen av tre olika lungdonationsmodeller (donation efter hjärndöd, donation efter cirkulationsdöd och donation efter hemorragisk chock) och jämför de inflammatoriska processer och patologiska störningar som är förknippade med dessa händelser. Målet är att förse det vetenskapliga samfundet med tillförlitliga djurmodeller för lungdonation för att studera de associerade patologiska mekanismerna och söka efter nya terapeutiska mål för att optimera antalet livskraftiga transplantat för transplantation.
Klinisk relevans
Organtransplantation är ett väletablerat behandlingsalternativ för flera allvarliga patologier. Under de senaste åren har många framsteg gjorts inom de kliniska och experimentella områdena organtransplantation, såsom ökad kunskap om patofysiologin vid primär transplantatdysfunktion (PGD) och framsteg inom områdena intensivvård, immunologi och farmakologi 1,2,3. Trots de framsteg som gjorts och förbättringarna av kvaliteten på de kirurgiska och farmakologiska ingreppen är förhållandet mellan antalet tillgängliga organ och antalet mottagare på väntelistan fortfarande en av de största utmaningarna 2,4. I detta avseende har den vetenskapliga litteraturen föreslagit djurmodeller för att studera terapier som kan tillämpas på organdonatorer för att behandla och/eller bevara organen fram till tidpunkten för transplantation 5,6,7,8.
Genom att efterlikna de olika händelser som observerats i klinisk praxis gör djurmodeller det möjligt att studera de associerade patologiska mekanismerna och deras respektive terapeutiska metoder. Den experimentella induktionen av dessa händelser har, i de flesta isolerade fall, genererat experimentella modeller för organ- och vävnadsdonation som är allmänt undersökta i den vetenskapliga litteraturen om organtransplantation 6,7,8,9. Dessa studier använder olika metodologiska strategier, såsom de som inducerar hjärndöd (BD), hemorragisk chock (HS) och cirkulationsdöd (CD), eftersom dessa händelser är förknippade med olika skadliga processer som äventyrar funktionaliteten hos de donerade organen och vävnaderna.
Hjärndöd (BD)
BD är förknippat med en serie händelser som leder till en gradvis försämring av olika system. Det inträffar vanligtvis när en akut eller gradvis ökning av intrakraniellt tryck (ICP) inträffar på grund av hjärntrauma eller blödning. Denna ökning av ICP främjar en ökning av blodtrycket i ett försök att upprätthålla ett stabilt cerebralt blodflöde i en process som kallas Cushings reflex10,11. Dessa akuta förändringar kan leda till kardiovaskulära, endokrina och neurologiska dysfunktioner som äventyrar kvantiteten och kvaliteten på de donerade organen, förutom att de påverkar morbiditeten och mortaliteten efter transplantation 10,11,12,13.
Hemorragisk chock (HS)
HS förknippas i sin tur ofta med organdonatorer, eftersom de flesta av dem är offer för trauma med betydande förlust av blodvolym. Vissa organ, såsom lungor och hjärta, är särskilt sårbara för HS på grund av hypovolemi och därav följande vävnadshypoperfusion14. HS inducerar lungskada genom ökad kapillärpermeabilitet, ödem och infiltration av inflammatoriska celler, mekanismer som tillsammans äventyrar gasutbytet och leder till progressiv organförsämring, vilket följaktligen får donationsprocessen att spåra ur 6,14.
Cirkulationsdöd (CD)
Användningen av post-CD-donation har ökat exponentiellt i stora världscentra, vilket har bidragit till ökningen av antalet insamlade organ. Organ som tillvaratagits från post-CD-donatorer är sårbara för effekterna av varm ischemi, som inträffar efter ett intervall med låg (agonisk fas) eller ingen blodtillförsel (asystolisk fas)8,15. Hypoperfusion eller frånvaro av blodflöde kommer att leda till vävnadshypoxi i samband med plötslig förlust av ATP och ackumulering av metaboliska toxiner i vävnader15. Trots att dessa organ för närvarande används för transplantation i klinisk praxis kvarstår många tvivel om hur användningen av dessa organ påverkar kvaliteten på transplantatet efter transplantationen och patienternas överlevnad15. Således ökar också användningen av experimentella modeller för en bättre förståelse av de etiologiska faktorer som är associerade med CD 8,15,16,17.
Experimentella modeller
Det finns olika experimentella modeller för organdonation (BD, HS och CD). Studier fokuserar dock ofta på endast en strategi i taget. Det finns en märkbar lucka i studier som kombinerar eller jämför två eller flera strategier. Dessa modeller är mycket användbara vid utveckling av behandlingar som syftar till att öka antalet donationer och därmed minska väntelistan för potentiella mottagare. De djurarter som används för detta ändamål varierar från studie till studie, där svinmodeller oftare väljs när målet är en mer direkt översättning med mänsklig morfofysiologi och mindre tekniska svårigheter vid det kirurgiska ingreppet på grund av djurets storlek. Trots fördelarna är det förknippat med svinmodellen logistiska svårigheter och höga kostnader. Å andra sidan gynnar den låga kostnaden och möjligheten till biologisk manipulation användningen av gnagarmodeller, vilket gör det möjligt för forskaren att utgå från en tillförlitlig modell för att reproducera och behandla lesioner, samt att integrera den kunskap som förvärvats inom området organtransplantation.
Här presenterar vi en gnagarmodell för hjärndöd, cirkulationsdöd och hemorragisk chockdonation. Vi beskriver inflammatoriska processer och patologiska tillstånd som är förknippade med var och en av dessa modeller.
Under de senaste åren har det ökande antalet diagnoser av hjärndöd lett till att man blivit den största leverantören av organ och vävnader avsedda för transplantation. Denna tillväxt har dock åtföljts av en otrolig ökning av donationer efter cirkulationsdöd. Trots sin multifaktoriella natur börjar de flesta av de utlösande mekanismerna för dödsorsaker efter eller åtföljer trauma med omfattande förlust av blodinnehåll 4,18.
<p class="jove_…The authors have nothing to disclose.
Vi tackar FAPESP (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo) för att ha beviljat ekonomiskt stöd.
14-gauge angiocath | DB | 38186714 | Orotracheal intubation |
2.0-silk | Brasuture | AA553 | Tracheal tube fixation |
24-gauge angiocath | DB | 38181214 | Arterial and venous access |
4.0-silk | Brasuture | AA551 | Fixation of arterial and venous cannulas |
Alcoholic chlorhexidine digluconate solution (2%). | Vic Pharma | Y/N | Asepsis |
Trichotomy apparatus | Oster | Y/N | Clipping device |
Precision balance | Shimadzu | D314800051 | Analysis of the wet/dry weight ratio |
Barbiturate (Thiopental) | Cristália | 18080003 | DC induction |
Balloon catheter (Fogarty-4F) | Edwards Life Since | 120804 | BD induction |
Neonatal extender | Embramed | 497267 | Used as catheters with the aid of the 24 G angiocath |
FlexiVent | Scireq | 1142254 | Analysis of ventilatory parameters |
Heparin | Blau Farmaceutica SA | 7000982-06 | Anticoagulant |
Isoflurane | Cristália | 10,29,80,130 | Inhalation anesthesia |
Micropipette (1000 µL) | Eppendorf | 347765Z | Handling of small- volume liquids |
Micropipette (20 µL) | Eppendorf | H19385F | Handling of small- volume liquids |
Microscope | Zeiss | 1601004545 | Assistance in the visualization of structures for the surgical procedure |
Multiparameter monitor | Dixtal | 101503775 | MAP registration |
Motorized drill | Midetronic | MCA0439 | Used to drill a 1 mm caliber borehole |
Neubauer chamber | Kasvi | D15-BL | Cell count |
Pediatric laryngoscope | Oxygel | Y/N | Assistance during tracheal intubation |
Syringe (3 mL) | SR | 3330N4 | Hydration and exsanguination during HS protocol |
Pressure transducer | Edwards Life Since | P23XL | MAP registration |
Metallic tracheal tube | Biomedical | 006316/12 | Rigid cannula for analysis with the FlexiVent ventilator |
Isoflurane vaporizer | Harvard Bioscience | 1,02,698 | Anesthesia system |
Mechanical ventilator for small animals (683) | Harvard Apparatus | MA1 55-0000 | Mechanical ventilation |
xMap methodology | Millipore | RECYTMAG-65K-04 | Analysis of inflammatory markers |