Ortotopisk transplantation av vänster lunga i en modell av juvenilt svin för ESLP

Summary

Detta protokoll beskriver en juvenil svinmodell av ortotopisk vänster lungallotransplantation utformad för användning med ESLP-forskning. Fokus ligger på anestesi- och operationstekniker samt kritiska moment och felsökning.

Abstract

Lungtransplantation är den bästa behandlingen för lungsjukdom i slutstadiet, med över 4 600 lungtransplantationer som utförs över hela världen årligen. Lungtransplantationer begränsas dock av brist på tillgängliga donerade organ. Som sådan finns det hög dödlighet på väntelistan. Ex situ lungperfusion (ESLP) har ökat utnyttjandegraden av donatorlungor i vissa centra med 15-20 %. ESLP har använts som en metod för att bedöma och rekonditionera marginaldonatorlungor och har visat acceptabla kort- och långsiktiga resultat efter transplantation av ECD-lungor (extended criteria donor). Transplantationsmodeller för stora djur (in vivo) krävs för att validera pågående in vitro-forskningsresultat . Anatomiska och fysiologiska skillnader mellan människor och grisar innebär betydande tekniska och anestetiska utmaningar. En transplantationsmodell som är lätt reproducerbar skulle möjliggöra in vivo-validering av nuvarande ESLP-strategier och preklinisk utvärdering av olika interventioner som är utformade för att förbättra donatorns lungfunktion. Detta protokoll beskriver en svinmodell av ortotopisk allotransplantation av vänster lunga. Detta inkluderar anestesi- och kirurgiska tekniker, en anpassad kirurgisk checklista, felsökning, modifieringar och fördelarna och begränsningarna med tillvägagångssättet.

Introduction

Lungtransplantation är den främsta långtidsbehandlingen för lungsjukdom i slutstadiet. Över 4 600 lungtransplantationer utförs årligen över hela världen¹. Lungtransplantation har dock för närvarande betydande begränsningar. För det första fortsätter behovet av organ att överskugga tillgängliga donatorer. Trots att antalet lungtransplantationer har ökat varje år sedan 2012 på grund av de kombinerade effekterna av att fler kandidater listas för transplantation, en ökning av antalet donatorer och förbättrad användning av återvunna organ, har dödligheten på väntelistan för transplantation inte minskat nämnvärt^. Problem med organkvaliteten utgör en annan stor begränsning, med rapporterade organanvändningsgrader så låga som 20%-30%^3,4,5. Slutligen är trenderna i de postoperativa resultaten av lungtransplantation mindre än tillfredsställande, med långsiktiga transplantat- och patientresultat som fortfarande släpar efter andra solida organtransplantationer².

En ny teknik, ex situ lungperfusion (ESLP), har potential att mildra dessa begränsningar. ESLP har i allt högre grad använts som en metod för att bedöma och rekonditionera marginaldonatorlungor och har visat acceptabla kort- och långsiktiga resultat efter transplantation av ECD-lungor 6,7,8,9,10. Följaktligen har ESLP ökat utnyttjandegraden i vissa centra med 15%-20^%6,7,8,9,10,11.

Korrekt ESLP-forskning kräver validering in vivo av in vitro-fynd. Det finns dock begränsad litteratur om modeller för lungtransplantation av svin för ESLP^12,13,14,15. Dessutom ger tillgänglig litteratur otillräckliga detaljer om anestesibehandling av Yorkshiregrisar för lungtransplantation, som kan vara mycket instabil hemodynamiskt^12,13,14,15. Att etablera en lätt reproducerbar modell skulle möjliggöra in vivo-validering av nuvarande ESLP-strategier och preklinisk utvärdering av olika interventioner för att minska lungischemi-reperfusionsskador. Syftet med denna studie är att beskriva en grismodell av ortotopisk vänsterlungallotransplantation för användning med ESLP. Protokollet innehåller beskrivningar av anestesi- och kirurgiska tekniker, en anpassad kirurgisk checklista och detaljer om felsökningsupplevelsen och protokolländringar. Begränsningarna och fördelarna med transplantationsmodellen för vänster lungsvin har också diskuterats i detta arbete. Detta manuskript beskriver inte tillvaratagandet av svinlungor hos 35-50 kg Yorkshiregrisar, och det täcker inte heller etableringen och avslutandet av ESLP. Detta protokoll behandlar endast mottagartransplantationsoperationen.

Protocol

Alla procedurer utfördes i enlighet med riktlinjerna från Canadian Council on Animal Care och guiden för vård och användning av försöksdjur. Protokollen godkändes av den institutionella djurvårdskommittén vid University of Alberta. Detta protokoll har tillämpats på unga Yorkshire-svin av honkön mellan 35-50 kg. Grisar är patogenfria, livsmedelsklassade exemplar. De köps in från Swine Research and Technology Centre i Edmonton, AB, Kanada (https://srtc.ualberta.ca). Alla personer som var involverade i ESLP-…

Representative Results

Alla resultat är i samband med 4 timmars reperfusion efter 12 timmars NPV-ESLP16. Under lungexplantation finns det flera kliniska resultat att förvänta sig (Figur 3). Vanligtvis förblir grisen hemodynamiskt stabil efter en lyckad explantation av vänster lunga, men kan behöva en lågdosinfusion av fenylefrin (dosintervall: 2-10 mg/timme) på grund av ett vasodilaterande svar på operationen. Hjärtfrekvensen bör vara cirka 100-120 slag per minut, andningsfrekven…

Discussion

Flera kritiska kirurgiska steg är involverade i detta protokoll, och felsökning behövs för att säkerställa framgångsrik transplantation och lungbedömning. Juvenila svinlungor är otroligt känsliga jämfört med vuxna mänskliga lungor, så den opererande kirurgen måste vara försiktig när han hanterar svinlungor. Detta gäller särskilt efter en 12 timmars ESLP-behandling eftersom organet kommer att ha tagit på sig vätskevolym och vara mottagligt för skador från överdriven manipulation. Varje otillbörlig…

Materials

ABL 800 FLEX Blood Gas Analyzer	Radiometer	989-963
Adult-Pediatric Electrostatic Filter HME – Small	Covidien	352/5877
Allison Lung Retractor	Pilling	341679
Arterial Filter	SORIN GROUP	01706/03
Backhaus Towel Clamp	Pilling	454300
Bovine Serum Albumin	MP biomedicals	218057791
Biomedicus Pump	Maquet	BPX-80
Bronchoscope
Cable Ties – White 12”	HUASU International	HS4830001
Calcium Chloride	Fisher Scientific	C69-500G
Cooley Sternal Retractor	Pilling	341162
CUSHING Gutschdressing Forceps	Pilling	466200
Debakey-Metzenbaum Dissecting	Pilling	342202
Scissors	Pilling	342202
DeBakey Peripheral Vascular Clamp	Pilling	353535
Debakey Straight Vascular Tissue Forceps	Pilling	351808
D-glucose	Sigma-Aldrich	G5767-500G
Drop sucker
Endotracheal Tube 9.0mm CUFD	Mallinckrodt	9590E
Flow Transducer	BIO-PROBE	TX 40
Infusion Pump	Baxter	AS50
Inspire 7 M Hollow Fiber Membrane Oxygenator	SORIN GROUP	K190690
Intercept Tubing Connector 3/8" x 1/2"	Medtronic	6013
Intercept Tubing 1/4" x 1/16" x 8'	Medtronic	3108
Intercept Tubing 3/8" x 3/32" x 6'	Medtronic	3506
Laryngoscope	N/A	N/A	Custom-made with 10-inch blade
Metzenbaum Dissecting Scissors	Pilling	460420
Medical Carbon Dioxide Tank	Praxair	5823115
Medical Oxygen Tank	Praxair	2014408
Medical Nitrogen Tank	Praxair	NI M-K
Mosquito Clamp	Pilling	181816
Harken Auricle Clamp
Organ Chamber	Tevosol
PlasmaLyte A	Baxter	TB2544
Poole Suction Tube	Pilling	162212
Potassium Phosphate	Fischer Scientific	P285-500G
PERFADEX Plus	XVIVO	19811
Satinsky Clamp	Pilling	354002
Scale	TANITA	KD4063611
Silicon Support Membrane	Tevosol
Sodium Bicarbonate	Sigma-Aldrich	792519-1KG
Sodium Chloride 0.9%	Baxter	JB1324
Sorin XTRA Cell Saver	SORIN GROUP	75221
Sternal Saw	Stryker	6207
Surgical Electrocautery Device	Kls Martin	ME411
TruWave Pressure Transducer	Edwards	VSYPX272
Two-Lumen Central Venous Catheter 7fr X2	Arrowg+ard	CS-12702-E
Vorse Tubing Clamp	Pilling	351377
Willauer-Deaver Retractor	Pilling	341720
Yankauer Suction Tube	Pilling	162300
0 ETHIBOND Green 1X36" Endo Loop 0	ETHICON	D8573
0 PDS II CP-1 2×27”	ETHICON	Z467H
1 VICRYL MO-4 1×18”	ETHICON	J702D
2-0 SILK Black 12" x 18" Strands	ETHICON	SA77G
4-0 PROLENE Blue TF 1×24”	ETHICON	8204H
6-0 PROLENE Blue BV 2×30”	ETHICON	M8776
21-Gauge Needle