2024年10月4日
我们描述了一种 离体 用于评估供体心脏保存策略的离体工作大鼠心脏方案。本文描述了啮齿类动物供体心脏静态冷保存的实验方案;然而,该方案也可用于循环死亡后捐献和脑死亡后捐献所获取的供体心脏。
本研究采用离体大鼠心脏灌注系统,以验证供体心脏保存过程中补充策略的效果。我们的目标是确定能够改善供体心脏功能恢复的保存策略,特别是在长时间冷保存或循环停止后长时间温缺血的情况下。通过离体工作态大鼠心脏实验方案,初步测试了目前临床供体心脏保存策略,即在心脏保存液中添加硝酸甘油和促红细胞生成素的效果。
这为在进入临床应用之前先开展猪心脏移植研究提供了理论依据。与Langendorff灌注技术相比,采用离体工作态大鼠心脏灌注方案的优势在于能够获得心脏的功能性指标,例如主动脉血流和心输出量。首先,将麻醉后的大鼠置于仰卧位。
用胶带固定动物的四肢,然后在其上方安装鼻罩以给予氧气。将无菌纱布浸入盛有Krebs-Henseleit缓冲液的容器中。将浸湿的纱布置于冰上。
在腹部做一横向切口后,移动胃和肠以暴露左肾静脉。注射肝素,并按压注射部位直至出血停止。待肝素循环数分钟后,从两侧切开肋骨并横穿膈肌,完全打开胸腔。
小心提起心脏-肺组织块,沿降主动脉剪开,保持主动脉弓完整。将心脏-肺组织块转移至盛有冰冻克雷布斯-亨塞莱特缓冲液的容器中,以停搏心脏。首先,将新近切除的大鼠心脏-肺组织块置于冰上的纱布片中。
剥离主动脉周围的多余脂肪,然后修剪主动脉,保留约三至五毫米以备插管。在肺动脉上做一个长一至二毫米的切口。将修剪好的心脏-肺组织块直接置于冰上,位于插管正下方。
接下来,使用流量控制软管夹调节Langendorff侧的灌流流速,以进行主动脉插管。小心地将主动脉插到左侧插管上。用黑色夹子固定,并用2-0丝线结扎。
完全打开流量控制管夹,以增加兰格多夫灌注的流量。然后打开后负荷管夹。使用软件开始监测心脏活动。
调整心肺组织块,使肺的前表面朝向操作者。用2-0丝线结扎左肺叶。用2-0丝线一次性结扎其余肺叶。
然后旋转心脏,使结扎的肺部朝向后方。使用一对小型Vannas剪刀,修剪左心耳约2至3毫米的一段,以在心房上形成一个小开口。小心地将左心耳插管至左侧插管中。
用黑色夹子固定,并用2-0丝线缝合结扎。调整心脏腔室的水套,使心脏位于腔室中央。现在,将压力传感器与空气相通。
在软件中选择主动脉压力,然后依次点击桥式放大器(bridge amp)、调零(zero)和确定(OK),以对压力传感器进行调零。以Langendorff模式灌注心脏10分钟。随后,将气石从Langendorff Krebs-Henseleit缓冲液储液罐转移至工作模式Krebs-Henseleit缓冲液储液罐中。
打开来自工作灌注液的三通旋塞。关闭通向主动脉插管的大夹子,打开通向左心耳的流路,以切换至工作模式。以工作模式灌注心脏15分钟。
向心脏停搏液腔内注入50毫升指定的心脏保存液。降下水套,并关闭工作模式侧的三通旋塞。关闭夹子以阻断流向左心房插管的液体流动。
然后打开主动脉插管的灌流。现在关闭朗根多夫侧的夹子和后负荷侧的夹子,打开停跳液管路的夹子。
从压力管路中冲出15毫升停跳液。通过主动脉插管用停跳液灌注心脏,并收集冠状静脉流出液。三分钟后,关闭停跳液夹子以及通向主动脉插管的小型蓝色夹子。
在主动脉插管上放置一个鳄鱼夹,同时在左侧插管上也放置一个鳄鱼夹。将心脏插管组件从管路中断开,并将其放入盛有心脏停搏液的烧杯中,置于冰盒内。在冷静态保存后重新灌注心脏时,需在冷保存后小心地将心肺组件重新固定到灌注管路上。
使用装有克雷布斯-亨塞莱特缓冲液的钝端18号注射器,排出插管中的任何空气。先连接主动脉插管,然后打开兰格多夫装置一侧的管夹。重新连接左侧插管,并在将其连接到灌流回路之前,确保插管内的空气已被排尽。
在切换至工作模式之前,保持工作侧夹子处于关闭状态。主动脉流量为每分钟14至22毫升时,可获得良好的兰格多夫(Langendorff)灌注流量。切换至工作模式后,主动脉流量至少达到每分钟30毫升,有助于心脏的保存。尽管初始记录曲线良好,但部分心脏在长时间冷静态保存后仍未能实现良好恢复。
本研究介绍了一种离体分离的工作大鼠心脏方案,旨在评估供体心脏的保存策略。该方案适用于静态冷保存以及循环或脑死亡后获取的供体心脏。
可靠的心脏供体保存是移植流程中的一个关键转折点,直接影响移植物的存活能力及移植后的治疗效果。离体工作大鼠心脏模型可对保存策略进行严格且定量的评估,从而在推进至大型动物或临床研究之前提供可靠的预测依据。该方法通过降低缺血-再灌注损伤相关生物学机制的风险,加强了项目决策的科学性。
这种离体模型介于早期发现与临床前验证之间,可在开展耗资巨大的大动物或临床研究之前,为候选的保存策略提供关键的筛选手段。