循環死後の心臓寄付の前臨床モデル
1Centre de recherche du Centre Hospitalier de l’Université de Montréal (CRCHUM), 2Deparment of pharmacology and physiology, Faculty of Medicine,Université de Montréal, 3Division of Cardiovascular Surgery,Toronto General Hospital, University Health Network, 4Department of surgery, Faculty of Medicine,Université de Montréal
Summary
このプロトコルは、循環死後の心臓寄付の実現可能性を高めるための新しいコンディショニング剤または戦略の評価のためのシンプルで柔軟なアプローチを示す。
Abstract
心臓移植需要は増加しています。それにもかかわらず、臓器の入手可能性は、適切なドナーの貧弱さのために制限されています。循環死後の臓器提供(DCD)は、この限られた利用可能性に対処するための解決策であるが、長期にわたる温暖虚血症の期間と組織損傷のリスクのために、心臓移植におけるその日常的な使用はめったに見られない。この原稿では、心臓機能の継続的なモニタリングを伴うDCDの文脈における現在の臨床慣行を厳密に模倣した詳細なプロトコルを提供し、新しい心保護戦略の評価と介入を減少させることを可能にする。虚血再灌流損傷。
このモデルでは、DCDプロトコルは、循環死を誘発するために換気を停止することによって麻酔されたルイスラットで開始される。収縮期血圧が30mmHgを下回ると、暖かい虚血時間が開始される。あらかじめ設定された暖かい虚血期の後、心臓はノルマザー性心筋溶液で洗い流され、調達され、Langendorff ex vivo心臓灌流システムに取り付けられる。初期再灌流および安定化の10分後、心室内圧力モニタリングを用いて60分間、心臓の再調整を連続的に評価する。心臓のトロポニンTを測定することによって心臓損傷を評価し、梗塞の大きさは組織染色によって定量される。暖かい虚血時間は、構造的および機能的損傷の所望の量を開発するために変調し、調整することができる。この簡単なプロトコルは、心脾痛、初期再灌流および/または排生灌流中に導入された異なる心保護調節戦略の評価を可能にします。このプロトコルから得られた知見は、臨床翻訳を容易にする、大規模なモデルで再現することができる。
Introduction
固体臓器移植全般および心臓移植は、特に、世界的に増加している1,2.臓器調達の標準的な方法は、脳死後の寄付(DBD)です。DBDの厳格な包含基準を考えると、提供された心臓の40%未満が3を受け入れられ、それによって需要の増加に直面して提供を制限し、臓器待ちリストを拡張する。この問題に対処するために、循環死後に寄付された臓器の使用(DCD)は、潜在的な解決策と考えられる4.
しかし、DCDドナーでは、ケアの撤退後の経度相と蘇生前の無防備な温暖虚血の期間は避けられない5.循環死後の潜在的な臓器損傷は臓器機能障害を引き起こす可能性がある。DCD心臓を臨床的に使用しているのは4つのセンターのみで、非常に短い温暖な虚血時間と慢性病理を持たない若いドナーを含む厳しい基準を有する6、7が報告されている。倫理的および法的な理由から、循環死5、8、9の前にドナーに限定された、または全く心保護介入を適用することができる。したがって、虚血再灌流(IR)損傷を緩和するための緩和策は、心置行溶液による早期再灌流中に開始される心保護療法に限定され、適切な機能評価を可能にしない。専用プラットフォームを用いてDCD心臓のエクスビボ心臓灌流(EVHP)とリコンディショニングが代替ソリューションとして提案され、様々な学者によって研究されている10、11、12、13.EVHPは、機能回復を改善するためにDCD心臓にポストコンディショニング剤を提供するユニークな機会を提供しています。しかし、効率的な臨床翻訳のためには、多くの技術的および実用的な問題が解決されるべきであり、これは移植性を決定するための灌流および機能基準の範囲に関するコンセンサスの欠如によってさらに悪化する6、 8.
ここでは、調達時に開始された臓器ポストコンディショニングを調査するために使用できるex vivo心臓灌流システムと組み合わせた再現可能な前臨床小型動物DCDプロトコルの開発を報告し、初期再灌流中に、/またはEVHP全体で。
Protocol
すべての動物のケアと実験プロトコルは、実験動物のケアと使用のためのガイドに準拠し、センターホスピタリティ・ド・ル・ユニバーシテ・ド・モントリオール研究センターの施設動物ケアと使用委員会によって承認されました。 1. 予備準備 水浴をオンにして、心プレア送達システム(図1A)とランジェンドルフex生体灌流システム(<strong cla…
Representative Results
挿管後、血圧は予測可能なパターンで急速に低下する(図3)。予想死亡時間は5分未満です。 図 4は、WIT の 0、10、および 15 分に続くリコンディショニング開始時の平均圧力/時間曲線を示しています。収縮機能は時間の経過とともに改善されます。WITの短期間の使用は、収縮性が正常に戻ることを可能にし、形態学的損傷は検出?…
Discussion
ここで提示されるプロトコルは、心臓DCDのシンプルで便利で汎用性の高いモデルを導入し、心臓機能回復、組織損傷、およびドナーの回復を改善するためのポストコンディショニング心保護剤の使用を評価する機会を提供します。そうでなければ移植のために廃棄される心臓。Ex vivo心臓灌流システム(EVHP)システムは、心臓機能を評価するためのプラットフォームを提供し、ポストコンディシ…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この作品の一部は、フォンダシオン・マルセル・エ・ローランデ・ゴセリンとフォンダシオン氏ステファン・フーミーの寛大な貢献によって支えられました。ニコラス・ノイズはFRQ-Sの学者です。
著者らは、ジョシュ・ジュオ・ル・フアン、ガブリエル・ガスコン、ソフィア・ギアッシ、キャサリン・スカラブリニのデータ収集支援に感謝したいと考えています。
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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Cite This Article
Aceros, H., Joulali, L., Borie, M., Ribeiro, R. V. P., Badiwala, M. V., Der Sarkissian, S., Noiseux, N. Pre-clinical Model of Cardiac Donation after Circulatory Death. J. Vis. Exp. (150), e59789, doi:10.3791/59789 (2019).