En preklinisk porcin modell av ortotopisk hjärt transplantation
Summary
Här beskriver vi en preklinisk stor-djur (svin) modell av ortotopisk hjärttransplantation som har varit fast etablerad och utnyttjas för att undersöka nya kardioprotektiva strategier.
Abstract
50-år efter den första lyckade rapporten, hjärttransplantation förblir guld-standardbehandling för berättigade patienter med avancerad hjärtsvikt. Flera små djurmodeller av hjärttransplantation har använts för att studera de akuta och långsiktiga effekterna av nya terapier. Men få testas och demonstreras framgångsrika i kliniska prövningar. Det är av avgörande betydelse att utvärdera nya terapier i en kliniskt relevant modell med stor djur för effektiv och tillförlitlig översättning av grund studiernas resultat. Här beskriver vi en preklinisk stor-djur (svin) modell av ortotopisk hjärttransplantation som har varit fast etablerad och tidigare använts för att undersöka nya kardioprotektiva strategier. Detta förfarande fokuserar på akut ischemia-reperfusion skada och är en pålitlig metod för att undersöka nya interventioner som har testats och validerats i mindre experimentella modeller, såsom murin modellen. Vi visar dess användbarhet vid bedömningen av hjärtats prestanda under den tidiga perioden efter transplantationen och andra potentiella möjligheter som modellen möjliggjort.
Introduction
50-år efter den första lyckade rapporten, hjärttransplantation förblir guld-standardbehandling för berättigade patienter med avancerad hjärtsvikt1. Även om ischemiska tider på upp till fyra timmar tolereras adekvat, en ischemisk tid på mer än sex timmar är förknippad med sämre resultat2. Dysfunktion i primär transplantatet förblir den huvudsakliga orsaken till tidig morbiditet och dödlighet efter transplantation2,3. Orsakerna till primära transplantat dysfunktion är multifaktoriell och inkluderar användning av marginella organ, mottagaren pulmonell vaskulär sjukdom, hyperakut avvisande, och ischa-reperfusion skada som uppkommit vid tidpunkten för transplantation3.
Flera studier har undersökt nya metoder för donator hjärta bevarande för att minska incidensen av primär transplantat dysfunktion4,5,6,7. Det är vanligt att bedöma nya tekniker och behandlingar i murina modeller av ischemia-reperfusion skada eller heterotopisk hjärttransplantation. Dessutom, små djurmodeller tillåter överlevnads modeller och långsiktig uppföljning för att undersöka utvecklingen av avstötning och kardiell transplantatavstötning vasculopati11,12,13. Men de flesta av dessa strategier misslyckas inledande kliniska pilotförsök eller aldrig nå detta skede. Det är av yttersta vikt att utvärdera nya terapier i en kliniskt relevant modell med stor djur för effektiv och tillförlitlig översättning av grund studiernas resultat.
Svin hjärtat är ofta anses vara den mest anatomiskt liknar det mänskliga hjärtat när man använder stora djurmodeller. Som sådan, det är en idealisk plattform för att utföra hjärt kirurgisk forskning. Emellertid, det finns flera viktiga faktorer att tänka på när du använder en porcin modell. Först är vävnaden typiskt beskrivas som bräcklig och spröda, särskilt i rätt förmak och lungartären, är benägna att tårar14. Dessutom, svin hjärtat anses känslig för manipulation och benägna att arytmier, varför man bör rutinmässigt administrera en anti-arytmisk till varje djur i början av experimentet. En viktig anatomisk skillnad mellan svin modell och klinisk hjärttransplantation är vänster hemiazygous ven i svin som rinner direkt in i hjärtats sinus. Detta måste vara och ligaturer under mottagar förfarandet för att undvika kontinuerlig blödning. Slutligen, svin modellen är mycket känslig för ischemia, men det är fortfarande lämpligt för akuta studier i hjärttransplantation15.
Detta manuskript beskriver en preklinisk stor-djur (svin) modell av ortotopisk hjärttransplantation som har varit fast etablerad och utnyttjas för att undersöka nya kardioprotektiva strategier5,6,8 ,9.
Protocol
Representative Results
Discussion
Detta manuskript beskriver en preklinisk modell av ortotopisk hjärttransplantation med stor djur. Olika små djurmodeller av heterotopisk hjärttransplantation har framgångsrikt använts för att studera effekterna av nya behandlingar för att förbättra organkonservering och minska ischemia-reperfusion skada11,12, 13. Dessutom, små djurmodeller tillåter överlevnads modeller och långsiktig uppföljning för att undersök…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Författarna har inga erkännanden.
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 | |
References
- 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).
