Dolaşım ölümünden sonra kardiyak bağış öncesi klinik model
Summary
Bu protokol, yeni Klima ajanları veya dolaşım ölümünden sonra kardiyak bağış fizibilitesi artırmak için stratejiler değerlendirilmesi için basit ve esnek bir yaklaşım gösterir.
Abstract
Kardiyak transplantasyon talebi yükselişte; Yine de, organ mevcudiyeti uygun bağış nedeniyle sınırlıdır. Dolaşım ölümünden sonra organ bağış (DCD) bu sınırlı kullanılabilirliği gidermek için bir çözümdür, ancak uzun süreli sıcak iskemi ve doku yaralanması riski nedeniyle, kardiyak transplantasyon rutin kullanımı nadiren görülür. Bu yazıda, kalp fonksiyonunun sürekli izlenmesi ile DCD bağlamında mevcut klinik uygulamaları yakından taklit eden ayrıntılı bir protokol sağlıyoruz, yeni kardiyokoruyucu stratejilerin değerlendirilmesine ve müdahalelerin azalmasına izin verme iskemi-reperfüzyon hasarı.
Bu modelde, DCD protokol dolaşım ölümü teşvik etmek için havalandırma durdurularak anestezi Lewis fareler başlatılır. Sistolik kan basıncı 30 mmHg ‘ye düştüğünde sıcak iskemik zaman başlatılır. Önceden ayarlanan sıcak iskemik döneminden sonra, kalpler bir normothermic kardiyoplegik solüsyon ile boşaltılır, temin edilir ve bir Langendorff ex vivo kalp perfüzyon sistemine monte edilir. İlk reperfüzyon ve stabilizasyonu 10 dk sonra, kalp yenileme intraventriküler basınç izleme kullanarak 60 dk için sürekli olarak değerlendirilir. Kalp hasarı, kardiyak troponin T ölçümüne göre değerlendirilir ve infarkıt büyüklüğü histolojik lekelenme ile ölçülebilir. Sıcak iskemik zaman modülasyonlu ve yapısal ve fonksiyonel hasar istenen miktarda geliştirmek için uyarlanmış olabilir. Bu basit protokol kardiyoplegia, ilk reperfüzyon ve/veya ex vivo perfüzyon sırasında sunulan farklı kardiyokoruyucu Klima stratejilerinin değerlendirilmesi için izin verir. Bu protokolden elde edilen bulgular büyük modellerde yeniden üretilerek klinik çeviriyi kolaylaştırabilir.
Introduction
Genel ve kalp transplantasyonunda katı organ nakli özellikle dünya çapında1,2‘ de yükselir. Organ alımı standart yöntemi beyin ölümünden sonra bağış (DBD). DBD katı dahil kriterleri göz önüne alındığında, sunulan kalplerin% 40 daha az kabul edilir3, böylece artan talep karşısında teklif sınırlandırmak ve organ bekleme listesini uzatmak. Bu sorunu gidermek için, dolaşım ölümü (DCD) sonrasında bağışlanan organların kullanımı potansiyel bir çözüm olarak kabul edilir4.
DCD bağış, ancak, bakım ve resüsitasyon önce korunmasız sıcak iskemi bir süre geri çekilmesi aşağıdaki bir agonal faz kaçınılmaz5. Dolaşım ölümünden sonra potansiyel organ hasarı organ fonksiyon bozukluğu neden olabilir, rutin DCD kalp nakli benimsemeye isteksizlik açıklayan. Bu sadece 4 merkezleri klinik olarak, çok kısa sıcak iskemi kez ve kronik patolojiler olmadan genç bağış içeren sıkı kriterler ile DCD Hearts kullanmak bildirilmiştir5/6. Etik ve yasal nedenlerden dolayı, dolaşım ölümü5,8,9öncesinde bağışçılardan sınırlı veya hiçbir kardiyokoruyucu müdahaleler uygulanabilir. Böylece, iskemi-reperfüzyon (IR) yaralanmasını hafifletmek için herhangi bir azaltma kardiyoplegik çözümler ile erken reperfüzyon sırasında başlatılan kardiyokoruyucu tedaviler ile sınırlıdır ve uygun fonksiyonel değerlendirme için izin vermez. Ex vivo kalp perfüzyon (evhp) ve özel platformlar kullanarak DCD kalp yenileme alternatif bir çözüm olarak önerilen ve çeşitli akademisyenler tarafından okudu10,11,12,13 . EVHP fonksiyonel kurtarma geliştirmek için DCD kalpleri sonrası Klima ajanlar sunmak için benzersiz bir fırsat sunuyor. Ancak, verimli klinik çeviri için, birçok teknik ve pratik sorunlar ele alınması için, ve bu daha fazla perfüzyon ve fonksiyonel kriterler bir dizi üzerinde uzlaşma eksikliği tarafından transplantability belirlemek için bileşik6, 8‘ den itibaren.
Burada, ilk reperfüzyon sırasında, satın alma sırasında başlatılan organ sonrası Klima araştırması için kullanılabilecek bir ex vivo kalp perfüzyon sistemi ile birlikte tekrarlanabilir öncesi klinik küçük hayvan DCD protokolünün gelişmesini bildiriyoruz ve /veya EVHP boyunca.
Protocol
Representative Results
Discussion
Burada sunulan protokol kalp DCD basit, rahat ve çok yönlü bir model tanıttı, kalp fonksiyonel kurtarma değerlendirmek için fırsat sunan, doku hasarı ve donör kurtarma geliştirmek için sonrası Klima kardiyokoruyucu ajanlar kullanımı kalp nakli için aksi atılır. Ex vivo kalp perfüzyon sistemleri (EVHP) sistemleri, kardiyak fonksiyonun değerlendirilmesi için bir platform sağlamak üzere optimize edilmiştir ve post-Conditioning farmakolojik ajanlar ile tamamlayıcı olarak değiştirilmiş çözümler…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışmanın bazı bölümleri, Fondation Marcel et Rolande Gosselin ve Fondation Bay stefane Foumy tarafından cömert bir katkı tarafından destekleniyor. Nicolas Noiseux FRQ-S bilim adamı.
Yazarlar veri toplama destek için Josh Zhuo Le Huang, Gabrielle Gascon, Sophia Ghiassi ve Catherine Scalabrini teşekkür etmek istiyorum.
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 |
References
- Gass, A. L., et al. Cardiac Transplantation in the New Era. Cardiology in Review. 23 (4), 182-188 (2015).
- von Dossow, V., Costa, J., D’Ovidio, F., Marczin, N. Worldwide trends in heart and lung transplantation: Guarding the most precious gift ever. Best Practice & Research. Clinical Anaesthesiology. 31 (2), 141-152 (2017).
- Hornby, K., Ross, H., Keshavjee, S., Rao, V., Shemie, S. D. Non-utilization of hearts and lungs after consent for donation: a Canadian multicentre study. Canadian Journal Of Anaesthesia. 53 (8), 831-837 (2006).
- Manyalich, M., Nelson, H., Delmonico, F. L. The need and opportunity for donation after circulatory death worldwide. Current Opinion In Organ Transplantation. 23 (1), 136-141 (2018).
- Shemie, S. D., et al. National recommendations for donation after cardiocirculatory death in Canada: Donation after cardiocirculatory death in Canada. CMAJ : Canadian Medical Association Journal. 175 (8), S1 (2006).
- Page, A., Messer, S., Large, S. R. Heart transplantation from donation after circulatory determined death. Annals of Cardiothoracic Surgery. 7 (1), 75-81 (2018).
- Monteagudo Vela, M., Garcia Saez, D., Simon, A. R. Current approaches in retrieval and heart preservation. Annals of Cardiothoracic Surgery. 7 (1), 67-74 (2018).
- Dhital, K. K., Chew, H. C., Macdonald, P. S. Donation after circulatory death heart transplantation. Current Opinion In Organ Transplantation. 22 (3), 189-197 (2017).
- McNally, S. J., Harrison, E. M., Wigmore, S. J. Ethical considerations in the application of preconditioning to solid organ transplantation. Journal of Medical Ethics. 31 (11), 631-634 (2005).
- Rao, V., Feindel, C. M., Weisel, R. D., Boylen, P., Cohen, G. Donor blood perfusion improves myocardial recovery after heart transplantation. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 16 (6), 667-673 (1997).
- Ramzy, D., 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).
- Xin, L., et al. A New Multi-Mode Perfusion System for Ex vivo Heart Perfusion Study. Journal of Medical Systems. 42 (2), 25 (2017).
- Messer, S., Ardehali, A., Tsui, S. Normothermic donor heart perfusion: current clinical experience and the future. Transplant International. 28 (6), 634-642 (2015).
- Flecknell, P. . Laboratory Animal Anaesthesia (Fourth Edition). , 77-108 (2016).
- Kearns, M. J., et al. A Rodent Model of Cardiac Donation After Circulatory Death and Novel Biomarkers of Cardiac Viability During Ex vivo Heart Perfusion. Transplantation. 101 (8), e231-e239 (2017).
- Sandha, J. K., et al. Steroids Limit Myocardial Edema During Ex vivo Perfusion of Hearts Donated After Circulatory Death. The Annals of Thoracic Surgery. 105 (6), 1763-1770 (2018).
- Iyer, A., et al. Increasing the tolerance of DCD hearts to warm ischemia by pharmacological postconditioning. American Journal of Transplantation. 14 (8), 1744-1752 (2014).
- Sanz, M. N., et al. Cardioprotective reperfusion strategies differentially affect mitochondria:studies in an isolated rat heart model of donation after circulatory death (DCD). American Journal of Transplantation. , (2018).
- Van de Wauwer, C., et al. The mode of death in the non-heart-beating donor has an impact on lung graft quality. European Journal of Cardio-Thoracic Surgery. 36 (5), 919-926 (2009).
- Quader, M., et al. Determination of Optimal Coronary Flow for the Preservation of "Donation after Circulatory Death" in Murine Heart Model. ASAIO journal (American Society for Artificial Internal Organs : 1992). 64 (2), 225-231 (2018).
- Priebe, H. J. The acute open-chest model. British Journal Of Anaesthesia. 60 (8 Suppl 1), 38-41 (1988).
- Narita, M., et al. Cardiac effects of vecuronium and its interaction with autonomic nervous system in isolated perfused canine hearts. Journal of Cardiovascular Pharmacology. 19 (6), 1000-1008 (1992).
- Dhital, K. K., et al. Adult heart transplantation with distant procurement and ex-vivo preservation of donor hearts after circulatory death: a case series. Lancet (London, England). 385 (9987), 2585-2591 (2015).
- Messer, S. J., et al. Functional assessment and transplantation of the donor heart after circulatory death. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 35 (12), 1443-1452 (2016).
- White, C. W., et al. Assessment of donor heart viability during ex vivo heart perfusion. Canadian Journal of Physiology and Pharmacology. 93 (10), 893-901 (2015).
- Mayr, A., et al. Cardiac troponin T and creatine kinase predict mid-term infarct size and left ventricular function after acute myocardial infarction: a cardiac MR study. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 33 (4), 847-854 (2011).
- Remppis, A., et al. Intracellular compartmentation of troponin T: release kinetics after global ischemia and calcium paradox in the isolated perfused rat heart. Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 27 (2), 793-803 (1995).
- Rossello, X., Hall, A. R., Bell, R. M., Yellon, D. M. Characterization of the Langendorff Perfused Isolated Mouse Heart Model of Global Ischemia-Reperfusion Injury: Impact of Ischemia and Reperfusion Length on Infarct Size and LDH Release. Journal of Cardiovascular Pharmacology and Therapeutics. 21 (3), 286-295 (2016).
- Dornbierer, M., et al. Early reperfusion hemodynamics predict recovery in rat hearts: a potential approach towards evaluating cardiac grafts from non-heart-beating donors. PloS One. 7 (8), e43642 (2012).
- Henry, P. D. Positive staircase effect in the rat heart. The American Journal of Physiology. 228 (2), 360-364 (1975).
- Markert, M., et al. Evaluation of a method to correct the contractility index LVdP/dt(max) for changes in heart rate. Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 66 (2), 98-105 (2012).
- Azar, T., Sharp, J., Lawson, D. Heart rates of male and female Sprague-Dawley and spontaneously hypertensive rats housed singly or in groups. Journal of the American Association for Laboratory Animal Science. 50 (2), 175-184 (2011).
- Bonney, S., Hughes, K., Eckle, T. Anesthetic cardioprotection: the role of adenosine. Current Pharmaceutical Design. 20 (36), 5690-5695 (2014).
- Ali, A. A., et al. Rat model of veno-arterial extracorporeal membrane oxygenation. Journal of Translational Medicine. 12, 37 (2014).
