في حين أن زراعة القلب هي الطريقة العلاجية الأكثر فعالية لفشل القلب في المرحلة النهائية ، فإن أقل من 50٪ من المتبرعين المحتملين يصبحون متبرعين فعليين بالقلب. السبب الرئيسي لنقص استخدام قلب المتبرع هو الحد الأقصى للوقت الإقفاري المسموح به لمدة 4 ساعات أثناء التوقف الميكانيكي مع التخزين البارد ، مما يحد من التوزيع الجغرافي للقلوب بسبب قيود وقت النقل. الأهم من ذلك ، أن الوقت الإقفاري المطول هو عامل خطر مهم لخلل الكسب غير المشروع الأولي (PGD) ، عندما يكون ناتج قلب المتبرع غير كاف لتروية الأعضاء. يعد التشخيص الوراثي قبل الزرع تحديا كبيرا يحدث في 10٪ -20٪ من عمليات زرع القلب. في حين أن معدل وفيات زراعة القلب لمدة شهر واحد هو حوالي 8٪ ، يمثل التشخيص الوراثي قبل الزرع 39٪ من هذه الوفيات.
أدى الاستخدام السريري الأخير لأجهزة التروية المعيارية خارج الموقع المتوفرة تجاريا إلى إطالة وقت قلوب المتبرعين "خارج الجسم" مع تقليل وقت نقص تروية البرد. وقد أسفرت هذه التكنولوجيا عن فوائد كبيرة من حيث السماح للمانحين بمطابقة المستفيدين عبر مسافات جغرافية طويلة. كما سهل التروية خارج الموقع استخدام قلوب المتبرعين "الهامشية" مع ميزات مثل تضخم البطين ، وأوقات الإقفارية الأطول ، وعمر المتبرع الأكبر سنا. في تجربة سريرية حديثة لنظام التروية القلبية خارج الجسم الحي ، ظلت معدلات الإصابة باضطراب الوفتة الورقية الورقية الورقية في البطين الأيسر الشديد (LV) أو البطين الأيمن (RV) مرتفعة عند 10.7٪ لقلوب المتبرعين بالموت الدماغي المتوفى (DBD) على الرغم من التروية القلبية الحرارية أثناء نقل الأعضاء إلى مستشفى المتلقي1. في الواقع ، فإن معدلات التشخيص الوزرع الورقي الشديد الذي يتطلب دعما ميكانيكيا للدورة الدموية أعلى بالنسبة لقلوب المتبرعين بالموت القلبي المتوفى (DCD). علاوة على ذلك ، تم استخدام التروية المنخفضة الحرارة المستمرة لقلب المتبرع بمحلول حفظ البرودة للنقل. تتمحور هذه الأساليب الجديدة حول التروية في ظل عدة ظروف: التروية بالدم الذاتي أو محلول الحفظ ، والتروية في درجات حرارة طبيعية (37 درجة مئوية) أو باردة (4-10 درجات مئوية) ، والتروية خارج الموقع باستخدام جهاز المضخة أو في الجسم الحي باستخدام التروية الإقليمية الطبيعية الحرارية (NRP). لم يتم تحديد المزايا السريرية الدقيقة لبعض الأساليب على غيرها بوضوح ، لكن نماذج البحث ستسمح بالدراسة المنهجية لكل مجموعة من الأساليب.
يتميز استخدام نماذج تقييم القلب في الفئران بتوافر مجموعة واسعة من نماذج الفئران المعدلة وراثيا للدراسة التفصيلية للآليات الجزيئية للتشخيص الوراثي قبل الزرع والحالات الأخرى التي تنطوي على ضعف وظائف القلب (على سبيل المثال ، احتشاء عضلة القلب). يصف Li et al.2 تقنية أنيقة لزرع قلوب المتبرعين بالفئران باستخدام تقنية "الكفة" في منطقة عنق الرحم للفئران المتلقية. هذا له مزايا كبيرة من حيث السهولة التقنية للأداء ، وإمكانية الوصول إلى تقييم الكسب غير المشروع ، والقدرة على إجراء التصوير ثنائي الفوتون داخل الحيوية (على سبيل المثال ، لتتبع الكريات البيض). أبلغ Noly et al.3 أيضا عن استخدام الفئران في دراسات خارج الموقع لوظائف القلب ، مع ميزة مماثلة تتمثل في الوصول إلى مجموعة واسعة من النماذج المعدلة وراثيا. يسمح التروية خارج الموقع مع مخزن كريبس المؤقت بدراسة بيولوجيا الحفاظ على خلايا القلب الأصلية دون استجابات خلوية من المتلقي. سيسمح ذلك للباحثين بمزيد من الفحص لبيولوجيا الحفاظ على القلب الأصلي دون التسلل إلى الكريات البيض مما يضيف تعقيدا إلى حدث إعادة التروية. علاوة على ذلك ، يوضح Noly et al.3 طريقة لتقييم وظيفة القلب لكل من القلب الأيسر والأيمن باستخدام بالون صغير في هذا النموذج خارج الموقع . نظرا لتكرار قصور القلب الأيمن المعزول في زراعة القلب السريرية ، فهذه تقنية ذات صلة كبيرة لتقييم فشل الكسب غير المشروع أحادي البطين مقابل فشل البطينين.
يكتسب التبرع بالقلب DCD زخما كمصدر مهم لقلوب المتبرعين للزراعة. يوفر نموذج زرع قلب DCD للفئران الذي قدمه Quader et al.4 منصة حيوانية متوسطة الحجم مهمة لدراسة قلوب المتبرعين ب DCD ويسمح باختبار مجموعة متنوعة من العوامل التي قد تخفف من إصابة القلب أثناء التبرع ب DCD. يعكس بروتوكول التبرع DCD للقوارض بروتوكول إجراءات شراء الأعضاء السريرية. تعتبر نماذج القوارض لتقييم القلب ضرورية لدراسة الآليات الجزيئية وفحص العلاجات الفعالة المحتملة ، وتتمتع بميزة الحجم من حيث السماح باستخدام مجموعات تجريبية كبيرة نسبيا. ومع ذلك ، فإن ما إذا كانت الأفكار التي تم الحصول عليها من القوارض ذات صلة بالمرضى من البشر هي مصدر قلق صحيح. وبالتالي ، فإن منصات الكبيرة (بما في ذلك قلوب البشر المستخدمة في البحث) تعمل على التحقق من صحة المعرفة المكتسبة من نماذج الأصغر. يصف خليل وآخرون 5 نموذج خنازير ل NRP مع قلوب الخنازير باستخدام أكسجة الغشاء خارج الجسم. تسلط مجموعتهم الضوء أيضا على الاختلافات المهمة عن استجابات قلب الإنسان فيما يتعلق بعدم انتظام ضربات القلب. يوفر هذا النظام وسيلة لاختبار العديد من الاستراتيجيات الدوائية وغير الدوائية لإعادة تأهيل قلوب DCD للزرع في هذا الوضع. يضيف Dang Van et al.6 إلى تعقيد التقييم الديناميكي الدموي لقلوب الكبيرة من خلال دمج حلقات حجم الضغط باستخدام قسطرة التوصيل وتخطيط صدى القلب السطحي. يتمتع NRP بميزة مميزة تتمثل في السماح بتقييم القلوب في ظروف العمل "المحملة" مقارنة بإعدادات Langendorff "غير العاملة" باستخدام التروية التقليدية خارج الموقع .
بصرف النظر عن دراسة القلوب الكاملة ، يمكن تقييم وظيفة الانقباض على مستوى الخلية المفردة ، كما هو موضح في Lavey et al.7. يمكن قياس تقصير الساركومير وتدفقات الكالسيوم بدقة كبيرة في الخلايا العضلية المفردة. يمكن تحقيق التحرير الجزيئي على المستوى الخلوي بكفاءة باستخدام تقنيات نقل الجينات المختلفة (على سبيل المثال ، تعداء الفيروس) ، ويمكن تقييم التأثيرات على المستوى الخلوي. هذه أداة فحص مهمة للعلاجات الجديدة ولفهم الآليات الأساسية لضعف القلب. يوفر Bermea et al.8 طريقة موثوقة لدراسة المكونات المناعية ودورها في التوسط في إصابة القلب. تعد القدرة على التقاط جميع الخلايا المناعية ذات الأهمية في القلب شرطا أساسيا لتطوير فهم دقيق للاستجابات المناعية لإصابة القلب. يمكن دمج التقنيات الموصوفة مع منصات القلب خارج الموقع و NRP المذكورة أعلاه لدراسة المناعة في الحفاظ على القلب وإصابته وإصلاحه.
تجمع مجموعة هذه الأساليب بعض أحدث التقنيات لتقييم إصابات القلب ووظيفتها. في حين أن العديد من النماذج مصممة لدراسة التشخيص الوراثي قبل الزرع بعد الحفاظ على القلب ، تظل هذه المجموعة ذات صلة بدراسة وظائف القلب في بيئات أخرى (على سبيل المثال ، نقص تروية الدم الدافئ العالمي أو الإقليمي ، اعتلال عضلة القلب الوراثي). نحن متفائلون بأن أدوات البحث هذه ستحسن فهم التشخيص الوزرع قبل الزرع وتسهل اكتشاف علاجات جديدة للحفاظ على وظائف القلب بعد الإصابة.