Un système de Coeur de travail isolé pour les grands modèles animaux

L'objectif général de cette procédure est de mesurer la fonction cardiaque d'animaux de grande taille sur un circuit ex vivo. Cela est réalisé en assemblant d'abord l'appareil du cœur fonctionnel. Dans la deuxième étape, le sang est lavé, reconstitué avec une solution saline normale, et les électrolytes sont optimisés lors de la dernière étape.

Le cœur est attaché en reproduisant les paramètres hémodynamiques in vivo. En fin de compte, un cathéter de conductance inséré dans le ventricule peut être utilisé pour obtenir des mesures quantitatives de la fonction ventriculaire. Le principal avantage de cette technique par rapport aux méthodes existantes, comme l'utilisation de modèles chez de petits animaux, est qu'elle produit des données cliniquement pertinentes tout en évitant les facteurs de confusion immunologiques observés lors de la transplantation chez de grands animaux.

Pour construire l'appareil de Langendorff, commencez par relier le réservoir cardiaque au réservoir sanguin à l'aide d'un tube de trois huitièmes de pouce, en veillant à ce que le tube traverse une pompe à rouleaux. Ensuite, reliez le réservoir sanguin à l'oxygénateur-chauffeur à l'aide d'un autre tube de trois huitièmes de pouce, puis connectez l'oxygénateur-chauffeur à un raccord en Y. Reliez un branchement du raccord en Y à la pompe centrifuge.

Ensuite, connectez la pompe centrifuge à un deuxième raccord en Y afin de créer un piège à bulles et un moyen d'insérer le transducteur de pression. Fixez un morceau de tube de trois huitièmes de pouce pour sécuriser une vanne d'hémostase sur le branchement orienté vers le haut. Puis fixez un morceau de tube de trois huitièmes de pouce au branchement inférieur et reliez l'autre branchement du raccord en Y à l'entrée de la chambre de précharge.

S'assurer que ce tube passe par la deuxième pompe à rouleaux. Fixer d'abord la ligne de précharge à la partie de sortie de la chambre de précharge. Celle-ci sera finalement reliée à l'oreillette gauche.

Reliez l'excès de tube de trois huitièmes de pouce à la sortie de cette chambre, puis reliez la bouteille d'oxygène et l'appareil de chauffage à l'oxygénateur-chauffeur. Enfin, pincez la tubulure allant du raccord en Y à la chambre de précharge, car cette tubulure ne sera pas utilisée avant que le cœur ne soit mis en mode de fonctionnement. Mettez maintenant sous tension l'appareil de chauffage de la bouteille d'oxygène, la pompe péristaltique, reliez les deux réservoirs à la pompe centrifuge, et lavez le sang conformément aux instructions du fabricant.

Ensuite, reconstituez les globules rouges lavés avec du sérum physiologique jusqu'à la concentration d'hématocrite souhaitée. Ajoutez le sang dilué à l'appareil langor et vérifiez l'hématocrite. Ajustez les vitesses des deux pompes pour commencer le flux sanguin à travers le système, en excluant la chambre de précharge.

Vérifiez le pH et les électrolytes du mélange sanguin et ajustez-les jusqu'à atteindre des valeurs physiologiques pour l'espèce utilisée, afin d'éviter un influx nocif de calcium lors de la reperfusion. Maintenez initialement le taux de calcium sur l'appareil de langueur à 0,3 à 0,5 millimole par litre. Après étalonnage de l'appareil de langueur, retirez rapidement un cœur convenablement reposé du récipient de stockage.

Versez toute solution de conservation présente dans les ventricules. Séchez délicatement le tissu et pesez-le. Replacez ensuite le cœur dans le récipient de stockage et orientez-le de manière à ce que l'aorte soit dirigée vers le haut, afin de maintenir une température myocardique froide.

Ensuite, insérez une canule de trois huitièmes de pouce dans l'aorte et fixez-la avec une bride plastique. Réduisez la pompe centrifuge jusqu'à obtenir un écoulement lent et gouttez le sang dans l'aorte jusqu'à ce qu'elle soit remplie et complètement débarrassée de l'air. Lorsque l'aorte est pleine de sang, fixez soigneusement la canule aortique au tube aortique sur le L endorf en notant l'heure de fixation.

Insérez ensuite le transducteur de pression calibré à travers la valve d'hémostase dans l'aorte native. Commencez les mesures de pression et ajustez la vitesse de la pompe centrifuge jusqu'à atteindre la pression de reperfusion souhaitée. Surveillez attentivement la pression aortique, en particulier pendant la reperfusion initiale, et augmentez progressivement la température du dispositif de réchauffement jusqu'à ce que la température intramyocardique atteigne 37 degrés Celsius.

Prélevez un échantillon de référence à temps zéro à partir du réservoir de sang veineux pour mesurer le pH, les électrolytes et d'autres paramètres biochimiques. Insérez ensuite une sonde de température dans le septum et surveillez la température myocardique. Effectuez des prélèvements sanguins toutes les 15 minutes, en ajustant les paramètres physiologiques selon les besoins de l'expérience, et ajoutez environ un millimole de calcium à la solution sanguine toutes les cinq minutes.

S'assurer que le calcium ionisé est supérieur à 0,8 millimole par litre avant le passage en mode de fonctionnement. Après avoir mis le cœur en mode de fonctionnement, utiliser un fil de suture en polypropylène 3-0 pour poser une suture en surjet au niveau de l'apex du ventricule gauche. Puis utiliser une aiguille de calibre 16 pour pratiquer une incision ponctuée à l'intérieur du surjet.

Insérez le cathéter conductif de pression et de volume par l'incision apicale. Examinez la sortie des données pour déterminer combien de segments de volume sont actifs. Si tous les segments ne sont pas actifs, ajustez la position du cathéter jusqu'à ce qu'ils le soient ; une légère rotation du cathéter peut être nécessaire pour optimiser la morphologie du signal.

Ensuite, à l'aide d'un cathéter correctement étalonné, enregistrez au moins 30 secondes de données de pression et de volume de base afin de déterminer les mesures volumédépendantes de la fonction cardiaque. Une fois un nombre suffisant de boucles obtenu, utilisez une pince sur le tube pour obstruer lentement le tube de précharge. Les boucles pression-volume doivent commencer à devenir plus petites et à se déplacer vers le bas et la gauche.

Ceci est appelé la descente progressive. Après avoir obtenu entre 10 et 15 secondes de données de descente progressive, relâchez la pince sur le tube pour permettre au précharge de réentrer dans l'oreillette gauche et ainsi obtenir des mesures de fonction cardiaque indépendantes du volume. Enfin, cliquez sur le bouton d'arrêt pour terminer la collecte de données et obtenir des mesures réplicables.

Après cinq minutes, répétez la procédure. À partir de l'étape d'occlusion, des modifications de la résistance coronaire peuvent provoquer des fluctuations de la pression de perfusion. Ces variations peuvent être mineures et s'ajuster graduellement d'elles-mêmes au fil du temps.

Cependant, dans certains cas, ces variations peuvent être brutales et nécessitent un ajustement du débit à travers la pompe centrifuge afin de maintenir la pression de reperfusion souhaitée. Dans cette expérience, lors de l'insertion initiale du cathéter pression-volume dans un cœur de porc conservé à quatre degrés Celsius pendant deux heures, les boucles étaient de mauvaise qualité, avec de multiples zones de croisement et aucune composante claire du cycle cardiaque. Toutefois, grâce à une manipulation minimale du cathéter à l'intérieur du ventricule, la morphologie des boucles s'est considérablement améliorée, permettant d'obtenir des mesures malgré l'optimisation de la position du cathéter.

Les boucles obtenues sur le circuit ex vivo peuvent présenter une morphologie différente de celle des boucles in vivo, probablement en raison de l'orientation différente du cœur sur le circuit par rapport à celle observée chez un animal en position couchée, ainsi que de l'absence des attaches anatomiques présentes dans un animal vivant. De plus, l'utilisation de fils de stimulation pour réguler la fréquence cardiaque introduit un courant électrique externe, responsable du pic observé dans la partie inférieure droite des boucles ex vivo. Toutefois, tant que ces boucles comportent encore les composantes du cycle cardiaque, elles peuvent toujours fournir des données interprétables.

Après cette procédure, d'autres méthodes telles que l'électrocardiographie et l'échocardiographie peuvent être réalisées pour examiner d'autres propriétés physiques du cœur, notamment la conduction.