קביעת תפוקת הלב במודל חזירי לזילוח ריאתי Ex Vivo
28 ביוני 2024
פרוטוקול זה מתאר את הטכניקה הכירורגית המשמשת למיקום צנתר תרמודיל דרך הווריד הצווארי בחזירים כדי להעריך את תפוקת הלב ולהבטיח זילוח ריאות נאות במהלך זילוח ריאות ex vivo (EVLP).
מחקר זה בוצע כדי להבטיח אם חישוב תפוקת הלב בשיטת הנגע התרמי בחזירים מאפשר לנו להשיג ערכים שווים לאלה המתקבלים על ידי טכניקות אחרות כדי לקבוע את זרימת הזילוח הנאותה במהלך זילוח ריאות ex vivo או EVLP במודלים ניסיוניים של בעלי חיים. אחד האתגרים הוא פיתוח פתרונות וטכנולוגיות חדשות וזולות לביצוע EVLP, שיאפשרו התאוששות של ריאות שבנסיבות רגילות ניתן היה להשליך להשתלת ריאה, וכן יאפשרו שימור ריאות ממושך. הערכת השינויים המבניים והמולקולריים הקיימים ברקמת הריאה לאחר שימור ממושך ל- EVLP עם זרימת זילוח שונה.
בין השאלות המדעיות החדשות שהתוצאות שלנו פתחו היא להעריך אילו שינויים ריאתיים, מבניים, פיזיולוגיים ומולקולריים יכולים להתרחש לאחר EVLP באמצעות זרימת זילוח פלט הלב המתקבלת על ידי הדבקה תרמית, מותאמת לפי משקל שטח פני הגוף ומתכת קבועה. במחקרים עתידיים, המעבדה שלנו תתמקד בהערכת האופן שבו זרמי זילוח שונים משפיעים על אנדותל הריאתי במהלך EVLP, במטרה להגביר את התאוששות הריאות ולשפר את השימור להשתלה.
סקירה כללית
פרוטוקול זה מתאר טכניקה כירורגית להחדרה של קטטר לדילול תרמי (thermodilution) דרך הווריד הג'וגולרי בחזירים. שיטה זו משמשת להערכת התפוקה הלבבית ולהבטחת פרפוזיה נאותה של הריאות במהלך פרפוזיה של ריאות מחוץ לגוף (EVLP).
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום מדע
- הערכת תפוקת לב
- פרפוזיה של ריאות ex vivo
- טכניקות כירורגיות במודלים של בעלי חיים
רקע
- חשיבותה של פרפוזיה ריאתית נאותה להשתלת ריאות.
- אתגרים בפיתוח פתרונות בעלות נמוכה עבור EVLP.
- הצורך בטכניקות לשימור ריאות למשך זמן ממושך.
- הערכה של שינויים מבניים ומולקולריים ברקמת הריאה לאחר EVLP.
מטרת המחקר
- לקבוע אם שיטת הנזק התרמי לחישוב תפוקת הלב מניבה ערכים הדומים לטכניקות אחרות.
- להעריך את ההשפעות של זרימות פרפוזיה שונות על התאוששות הריאות.
- לבחון שינויים פיזיולוגיים ומולקולריים בריאות במהלך EVLP.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- החדרה של קטטר לדילול תרמי דרך הווריד הג'וגולרי.
- חישוב תפוקת לב מותאמת לשטח פני השטח של הגוף ולמשקל.
- שימוש בהפרין מדולל בתמיסות נתרן כלורי.
- הערכת רקמת ריאה לאחר EVLP לזיהוי שינויים מבניים ומולקולריים.
תוצאים עיקריים
- השוואה של ערכי תפוקת לב שהתקבלו בשיטת הנגע התרמי ובטכניקות אחרות.
- תובנות לגבי תהליכי שימור והחלמה של הריאות.
- זיהוי שינויים באנדותל הריאתי כתוצאה מזרימות פרפוזיה משתנות.
- הקמת תשתית למחקרי EVLP עתידיים.
מסקנות
- שיטת הנגע התרמי היא אפשרות ישימה להערכת תפוקת הלב ב-EVLP.
- דרושים מחקרים נוספים כדי למטב את זרימות הפרפוזיה לצורך התאוששות הריאות.
- הבנת השינויים המולקולריים יכולה לשפר את טכניקות שימור הריאות.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
מדידה מדויקת של תפוקת לב במודלים של EVLP בחזירים היא קריטית לקביעת זרימות פרפוזיה רלוונטיות פיזיולוגית, מה שמשפיע באופן ישיר על הערך הניבוי של מחקרים פרה-קליניים לשימור והשתלת ריאות. ההשוואה בין שיטות thermodilution, BSA, משקל ושיטת Fick נותנת מענה לנקודת מפנה מרכזית במחקר תרגומי, ותומכת בתיקוף יעדים חסון ובצמצום סיכונים מכניסטיים עבור התערבויות ריאתיות. סטנדרטיזציה של אומדן תפוקת הלב משפרת את השחזוריות ומספקת בסיס לקבלת החלטות מותאמות סיכון בקידום תהליכי שימור איברים.
יישומים אסטרטגיים במו"פ של ביו-פרמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר בחינה קפדנית של פרמטרי פרפוזיה להערכה תפקודית של הריאה במודלים פרה-קליניים.
- תומך בהפחתת סיכונים ביולוגיים על ידי הבהרת ההשפעה של קצבי זרימה על חיוניות הרקמה ועל נקודות קצה מולקולריות.
- מסייע בביסוס ביטחון חיזוי בפרוטוקולים תרגומיים לשימור ריאות.
סריקה ופיתוח בדיקות
- מספק פלטים כמותיים מתוקפים עבור תפוקת הלב, ובכך תומך בסטנדרטיזציה של הבדיקה בזרימות עבודה של EVLP.
- מאפשר הקמה ניתנת לשחזור של תנאי פרפוזיה לצורך סריקה של תרכובות או התערבויות בשלבים הבאים.
- תומך ביכולת הרחבה ובשימוש חוזר בפלטפורמה באמצעות ביצוע השוואת ביצועים (benchmarking) למספר שיטות להערכת תפוקת הלב.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מתאימה את פרמטרי הפרפוזיה ליעדים הרלוונטיים למחלה ולהשתלה במודלים של חזירי ניסוי.
- מבטיחה רצף משלב הגילוי ועד לתיקוף פרה-קליני באמצעות סטנדרטיזציה של מדדים פיזיולוגיים.
- מפחיתה עמימות מנגונית במחקרי שימור והשכמה של הריאות.
שילוב תהליכי עבודה וצינור עיבוד
שיטה זו מהווה עוגן לתהליך העבודה של EVLP, משלב הגילוי המוקדם ועד לתיקוף פרה-קליני, ומספקת בסיס לזיהוי מובילים (leads) ולמחקר תרגומי בשימור איברים.
- ביולוגיה של הגילוי: תומך בבדיקת היפותזות לגבי ההשפעות של זרימת הפרפוזיה על מבנה ותפקוד הריאה.
- סריקה: מספק מדידות כמותיות וניתנות לשחזור של תפוקת לב לצורך מוכנות הבדיקה.
- אנליזה: מאפשר השוואה סטטיסטית של שיטות הערכה, ובכך מסייע בבחירה ובאופטימיזציה של הפרוטוקול.
- מחקר תרגומי: מגשר בין ממצאים פרה-קליניים לאסטרטגיות קליניות לשימור ריאות, על ידי התאמת זרימות הפרפוזיה לרלוונטיות פיזיולוגית.
- שימוש חוזר ארגוני: מקים פרוטוקול סטנדרטי וניתן לשימוש חוזר לקביעת תפוקת לב במודלים של בעלי חיים גדולים.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי ומפחית עמימות מכניסטית במחקרי פרפוזיה של הריאות.
- ערך תפעולי: משפר את השחזוריות והסטנדרטיזציה בין צוותי מחקר ומחקרים שונים.
- ערך אסטרטגי: מספק בסיס לקבלת החלטות לגבי המשכה או הפסקה (go/no-go) של פרוטוקולים לשימור ריאות ופיתוח טכנולוגי.
- השפעה על הפורטפוליו: תומך בתיעדוף מותאם סיכונים של מודלים פרה-קליניים והשקעות במחקר תרגומי.
שיקולי יישום
- נדרשת מומחיות בקטטירה כירורגית ובניטור פיזיולוגי במודלים של בעלי חיים גדולים.
- נדרשת גישה לקטטרי תרמודילוציה, למתמירים של לחץ ולתשתית אנליטית לבדיקות גזומטריה וניתוח סטטיסטי.
- נדרשת סטנדרטיזציה בין-צוותית של פרוטוקולים למדידת תפוקת לב.
- ייתכן שיהיה צורך בהתאמה עבור מודלים שונים של בעלי חיים או מערכות פרפוזיה.
- על החוקרים להעריך את התאמת השיטה על סמך צורכי הפרוטוקול הספציפיים וההבדלים שנצפו במדידות.
