Normotermik Ex-Situ Perfüze Heterotopik Kalp Transplantasyonunun Sıçan Modeli
Summary
Burada, sıçan modelinde normotermik ex situ koruma sonrası heterotopik olarak implante edilen bir kalbin değerlendirme protokolünü sunuyoruz.
Abstract
Kalp nakli, son dönem kalp yetmezliği için en etkili tedavidir. Terapötik yaklaşımlar ve girişimlerdeki gelişmelere rağmen, nakil için bekleyen kalp yetersizliği hastalarının sayısı hala artmaktadır. Normotermik ex situ koruma tekniği, geleneksel statik soğuk hava deposu tekniği ile karşılaştırılabilir bir yöntem olarak kurulmuştur. Bu tekniğin temel avantajı, donör kalplerin fizyolojik bir durumda 12 saate kadar korunabilmesidir. Ayrıca bu teknik, dolaşım ölümünden sonra donör kalplerinin resüsitasyonuna izin verir ve implantasyon sonrası donör fonksiyonunu iyileştirmek için gerekli farmakolojik müdahaleleri uygular. Normotermik ex situ koruma tekniklerini geliştirmek ve koruma ile ilgili komplikasyonları ortadan kaldırmak için çok sayıda hayvan modeli oluşturulmuştur. Büyük hayvan modelleri, küçük hayvan modellerine göre kullanımı kolay olsa da maliyetli ve zorludur. Bu çalışmada normotermik ex situ donör kalp korunumu ve ardından heterotopik abdominal transplantasyonun uygulandığı bir sıçan modeli sunulmuştur. Bu model nispeten ucuzdur ve tek bir deneyci tarafından gerçekleştirilebilir.
Introduction
Kalp nakli, dirençli kalp yetmezliği için tek uygulanabilir tedavi olmaya devam etmektedir 1,2,3,4. Kalp nakli ihtiyacı olan hasta sayısında istikrarlı bir artışa rağmen, donör organların mevcudiyetinde orantılı bir artış gözlenmemiştir5. Bu sorunu ele almak için, zorlukları iyileştirmek ve donörlerin kullanılabilirliğini artırmak amacıyla donör kalplerini korumaya yönelik yeni yaklaşımlar geliştirilmiştir6,7,8,9.
Organ bakım sistemi (OCS) makineleri kullanılarak yapılan normemik ex situ kalp perfüzyonu (NESHP) klinik bir müdahale olarak ortaya çıkmıştır 1,3. Bu teknik, geleneksel statik soğuk depolama (SCS) yöntemine uygun bir alternatif olarak kabul edilmiştir 2,9. NESHP, soğuk iskemi süresini etkili bir şekilde azaltır, metabolik talebi azaltır ve donör organların taşınması sırasında optimal besin tedarikini ve oksijenasyonu kolaylaştırır10,11. Bu yöntemin donör organ korumasını iyileştirme konusundaki açık potansiyeline rağmen, klinik uygulaması ve daha fazla araştırması yüksek maliyetler nedeniyle kısıtlanmıştır. Bu nedenle, NESHP’nin klinik öncesi hayvan modelleri, bu teknikle ilişkili temel teknik zorlukları belirlemek için çok önemlidir12,13. Domuzlar ve sıçanlar, iskemik toleransları nedeniyle klinik öncesi çalışmalar için tercih edilen hayvan modelleridir9. Domuz modeli, temel ve translasyonel araştırmalar için ideal olmasına rağmen, yüksek maliyeti ve bakım ve bakım için gereken yoğun işçilik ile sınırlıdır. Buna karşılık, sıçan modelleri daha ucuzdur ve kullanımı daha kolaydır14.
Bu çalışmada, koruma tekniğinin implantasyon sonrası greft durumu üzerindeki etkisini değerlendirmek için NESHP’nin basitleştirilmiş bir sıçan modelini ve ardından heterotopik kalp transplantasyonunu sunuyoruz. Bu model basit, uygun maliyetlidir ve tek bir deneyci tarafından yürütülebilir. Şekil 1 , prosedürün şemalarını göstermektedir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu modeli kurarken odak noktamız, normotermik insan kalp naklini çoğaltmaktı. Ejecting olmayan modeller, donör kalbin ex situ ortamda korunması için yaygın olarak tercih edilen tekniktir16. Ejecting modelleri, ex situ perfüzyon17 sırasında kardiyak fonksiyonun değerlendirilmesinde birçok avantaj sunarken, heterotopik transplantasyon modelleri için uygun değildir. Heterotopik transplantasyonda, implante edilen donör kalbin, alıcı dolaşım…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma, Chonnam Ulusal Üniversite Hastanesi Biyomedikal Araştırma Enstitüsü’nden B2021-0991 ve Kore Ulusal Araştırma Vakfı’ndan NRF-2020R1F1A1073921 hibesi ile desteklenmiştir
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 |
Referências
- 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).
