Modèle préclinique du don cardiaque après la mort circulatoire
Summary
Ce protocole montre une approche simple et flexible pour l’évaluation de nouveaux agents de conditionnement ou de stratégies pour augmenter la faisabilité du don cardiaque après la mort circulatoire.
Abstract
La demande de transplantation cardiaque est à la hausse; néanmoins, la disponibilité des organes est limitée en raison du manque de donneurs appropriés. Le don d’organes après la mort circulatoire (DCD) est une solution pour répondre à cette disponibilité limitée, mais en raison d’une période d’ischémie chaude prolongée et le risque de lésions tissulaires, son utilisation courante dans la transplantation cardiaque est rarement vu. Dans ce manuscrit, nous fournissons un protocole détaillé imitant étroitement les pratiques cliniques actuelles dans le contexte de DCD avec la surveillance continue de la fonction cardiaque, permettant l’évaluation des nouvelles stratégies et interventions cardioprotectrices pour diminuer ischémie-reperfusion.
Dans ce modèle, le protocole DCD est initié chez les rats Lewis anesthésiés en arrêtant la ventilation pour induire la mort circulatoire. Lorsque la pression artérielle systolique descend en dessous de 30 mmHg, le temps ischémique chaud est lancé. Après une période ischémique chaude pré-fixée, les coeurs sont rincés avec une solution cardioplégique normothermic, acheté, et monté sur un système de perfusion de coeur ex vivo de Langendorff. Après 10 min de réperfusion et de stabilisation initiales, le reconditionnement cardiaque est continuellement évalué pendant 60 min en utilisant la surveillance intraventriculaire de pression. Une lésion cardiaque est évaluée en mesurant la troponine cardiaque T et la taille infarctus est quantifiée par la coloration histologique. Le temps ischémique chaud peut être modulé et adapté pour développer la quantité désirée de dommages structurels et fonctionnels. Ce protocole simple permet l’évaluation de différentes stratégies de conditionnement cardioprotective introduites au moment de la cardioplégie, de la réperfusion initiale et/ou pendant la perfusion ex vivo. Les résultats obtenus à partir de ce protocole peuvent être reproduits dans de grands modèles, facilitant la traduction clinique.
Introduction
La transplantation d’organes solides en général et la transplantation cardiaque, en particulier, sont à la hausse dans le monde1,2. La méthode standard d’achat d’organes est le don après la mort cérébrale (DBD). Compte tenu des critères d’inclusion stricts de la DBD, moins de 40% des cœurs offerts sont acceptés3, limitant ainsi l’offre face à la demande croissante et l’extension de la liste d’attente des organes. Pour résoudre ce problème, l’utilisation d’organes donnés après la mort circulatoire (DCD) est considérée comme une solution potentielle4.
Chez les donneurs de DCD, cependant, une phase angoissée après le retrait des soins et une période d’ischémie chaude non protégée avant la réanimation sont inévitables5. Les dommages potentiels d’organe après la mort circulatoire peuvent mener au dysfonctionnement d’organe, expliquant la réticence à adopter systématiquement des transplantations de coeur de DCD. Il est rapporté que seulement 4 centres utilisent des coeurs de DCD médicalement, avecdes critères stricts qui incluent les temps chauds très courts d’ischémie chaude et les jeunes donateurs sans pathologies chroniques 6,7. Pour des raisons éthiques et juridiques, des interventions cardioprotectrices limitées ou inadaptées peuvent être appliquées chez les donneurs avant la mort circulatoire5,8,9. Ainsi, toute atténuation pour soulager les lésions ischémique-réperfusion (IR) est limitée aux thérapies cardioprotectrices initiées lors d’une réperfusion précoce avec des solutions cardioplégiques, et ne permettent pas une évaluation fonctionnelle appropriée. Perfusion cardiaque ex vivo (EVHP) et le reconditionnement du cœur DCD à l’aide de plates-formes dédiées a été proposé comme une solution alternative et étudié par divers chercheurs10,11,12,13 . EVHP offre une occasion unique de fournir des agents post-conditionnement aux cœurs DCD pour améliorer la récupération fonctionnelle. Cependant, pour une traduction clinique efficace, de nombreuses questions techniques et pratiques restent à résoudre, et cela est encore aggravé par l’absence de consensus sur une gamme de perfusion et de critères fonctionnels pour déterminer la transplantation6, 8.
Ici nous rapportons le développement d’un protocole préclinique reproductible de DCD d’animal de petit animal combiné avec un système ex vivo de perfusion de coeur qui peut être employé pour étudier le post-conditionnement d’organe lancé au moment de l’approvisionnement, pendant la reperfusion initiale, et /ou dans l’ensemble de l’EVHP.
Protocol
Representative Results
Discussion
Le protocole présenté ici introduit un modèle simple, pratique et polyvalent de DCD cardiaque, offrant la possibilité d’évaluer la récupération fonctionnelle cardiaque, les dommages de tissu et l’utilisation des agents cardioprotecteurs de poteau-conditionnement pour améliorer le rétablissement du donneur cœurs autrement jetés pour la transplantation. Les systèmes de perfusion cardiaque ex vivo (EVHP) ont été optimisés pour fournir une plate-forme pour évaluer la fonction cardiaque et offrir une occasion …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Une partie de ce travail a été soutenue par une généreuse contribution de la Fondation Marcel et Rolande Gosselin et de la Fondation M. Stefane Foumy. Nicolas Noiseux est chercheur au FRQ-S.
Les auteurs remercient Josh Zhuo Le Huang, Gabrielle Gascon, Sophia Ghiassi et Catherine Scalabrini pour leur soutien dans la collecte de données.
Materials
| 0,9% Sodium Chloride. 1L bag | Baxter | Electrolyte solution for flushing in the modified Langendorff system. | |
| 14G 2" I.V catheter | Jelco | 4098 | To act as endotracheal tube. |
| 2,3,5-Triphenyltetrazolium chloride | Milipore-Sigma | T8877 | Vital coloration |
| 22G 1" I.V catheter | BD | 383532 | I.V catheter with extension tube that facilitates manipulation for carotid catheterization |
| Adson Dressing Fcp, 4 3/4", Serr | Skalar | 50-3147 | Additional forceps for tissue manipulation |
| Alm Self-retaining retractor 4×4 Teeth Blunt 2-3/4" | Skalar | 22-9027 | Tissue retractor used to maintain the chest open. |
| Bridge amp | ADinstruments | FE221 | Bridge amp for intracarotid blood pressure measurement |
| Calcium chloride | Milipore-Sigma | C1016 | CaCl2 anhydrous, granular, ≤7.0 mm, ≥93.0% Part of the Krebs solution |
| D-(+)-Glucose | Milipore-Sigma | G8270 | D-Glucose ≥99.5% Part of the Krebs solution |
| DIN(8) to Disposable BP Transducer | ADinstruments | MLAC06 | Adapter cable for link between bridge amp and pressure transducer |
| Disposable BP Transducer (stopcock) | ADinstruments | MLT0670 | Pressure transducer for intracarotid blood pressure measurement |
| dPBS | Gibco | 14190-144 | Electrolyte solution without calcium or magnesium. |
| Eye Dressing Fcp, Str, Serr, 4" | Skalar | 66-2740 | Additional forceps for tissue manipulation |
| Formalin solution, neutral buffered, 10% | Milipore-Sigma | HT501128 | Fixative solution |
| Heating Pad | Sunbean | 756-CN | |
| Heparin sodium 1000 UI/mL | Sandoz | For systemic anticoagulation | |
| Hydrochloric Acid 36,5 to 38,0% | Fisher scientific | A144-500 | Diluted 1:1 for pH correction |
| Ketamine | Bimeda | Anesthetic. 100 mg/ml | |
| LabChart | ADinstruments | Control software for the Powerlab polygraph, allowing off-line analyses. Version 7, with blood pressure and PV loop modules enabled | |
| Left ventricle pressure balloon | Radnoti | 170404 | In latex. Size 4. |
| Lidocaine HCl 2% solution | AstraZeneca | Antiarrhythmic for the cardioplegic solution | |
| Magnesium Chloride ACS | ACP Chemicals | M-0460 | MgCl2+6H2O ≥99.0% Part of the Krebs solution |
| Micro pressure sensor | Radnoti | 159905 | Micro pressure sensor and amplifier connected to the intraventricular balloon |
| Pacemaker | Biotronik | Reliaty | Set to generate a pulse each 200 ms for a heart rate of 300 bpm. |
| pH bench top meter | Fisher scientific | AE150 | |
| Physiological monitor | Kent Scientific | Physiosuite | For continuous monitoring of rodent temperature and saturation during the procedure |
| Plasma-Lyte A | Baxter | Electrolyte solution used as base to prepare cardioplegia | |
| Potassium Chloride | Milipore-Sigma | P4504 | KCl ≥99.0% Part of the Krebs solution |
| Potassium Chloride 2 meq/ml | Hospira | Part of the cardioplegic solution | |
| PowerLab 8/30 Polygraph | ADinstruments | Electronic polygraph | |
| Silk 2-0 | Ethicon | A305H | Suture material for Langendorff apparatus |
| Silk 5-0 | Ethicon | A302H | Suture material for carotid |
| Small animal anesthesia workstation | Hallowell EMC | 000A2770 | Small animal ventilator |
| Sodium bicarbonate | Milipore-Sigma | S5761 | NaHCO3 ≥99,5% Part of the Krebs solution |
| Sodium Chloride | Milipore-Sigma | S7653 | NaCl ≥99.5% Part of the Krebs solution |
| Sodium Hydroxide pellets | ACP chemicals | S3700 | Diluted to 5N (10 g in 50 ml) for pH correction |
| Sodium phosphate monobasic | Milipore-Sigma | S0751 | NaH2PO4 ≥99.0% Part of the Krebs solution |
| Stevens Tenotomy Sciss, Str, Delicate, SH/SH, 4 1/2" | Skalar | 22-1240 | Small scisors for atria and cava vein opening |
| Tissue slicer blades | Thomas scientific | 6727C18 | Straight carbon steel blades for tissue slicing at the end of the protocol |
| Tuberculin safety syringe with needle 25G 5/8" | CardinalHealth | 8881511235 | For heparin injection |
| Veterinary General Surgery Set | Skalar | 98-1275 | Surgery instruments including disection scisors and mosquito clamps |
| Veterinary Micro Set | Skalar | 98-1311 | Surgery instruments with microscisors used for carotid artery opening |
| Working Heart Rat/Guinea Pig/Rabbit system | Radnoti | 120101BEZ | Modular working heart system modified for the needs of the protocol. Includes all the necesary tubbing, water jacketed reservoirs and valves, including 2 and 3 way stop cock |
| Xylazine | Bayer | Sedative. 20 mg/ml |
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