Brodie i Dixon po raz pierwszy opisali system perfuzji płuc ex-vivo w 1903 roku 1. Od tego czasu stał się złotym standardem narzędzia do badania fizjologii, farmakologii, toksykologii i biochemii płuc2,3. Technika ta oferuje spójny i powtarzalny sposób oceny żywotności przeszczepów płuc oraz określenia wpływu mediatorów stanu zapalnego, takich jak między innymi histamina, metabolity kwasu arachidonowego i substancja P, a także ich interakcji podczas zjawisk płucnych, takich jak zwężenie oskrzeli, niedodma i obrzęk płuc. Izolowany układ płuc był kluczową techniką w odkrywaniu ważnej roli płuc w eliminacji amin biogennych z krążenia ogólnego4,5. Dodatkowo system został wykorzystany do oceny biochemii surfaktantu płucnego6. W ciągu ostatnich kilku dekad system perfuzji płuc ex-vivo stał się idealną platformą do badań nad przeszczepami płuc7. W 2001 roku zespół kierowany przez Stiga Steena opisał pierwsze kliniczne zastosowanie systemu perfuzji płuc ex-vivo poprzez użycie go do regeneracji płuc 19-letniego dawcy, który początkowo został odrzucony przez ośrodki transplantacyjne z powodu urazów. Lewe płuco pobrano i perfuzjono przez 65 minut; następnie udało się go przeszczepić 70-letniemu mężczyźnie z POChP8. Dalsze badania nad regeneracją płuc przy użyciu perfuzji ex-vivo doprowadziły do opracowania techniki Toronto dla rozszerzonej perfuzji płuc w celu oceny i leczenia uszkodzonych płuc dawcy9,10. Klinicznie system perfuzji płuc ex-vivo okazał się bezpieczną strategią zwiększania puli dawców poprzez leczenie i regenerację płuc dawców niespełniających norm, nie wykazując znaczącej różnicy w ryzyku lub wynikach w porównaniu z dawcami o standardowych kryteriach10.
Główną zaletą izolowanego systemu perfuzji płuc jest to, że parametry eksperymentalne mogą być oceniane w kompletnym funkcjonalnym organie, który zachowuje swoją fizjologiczną funkcję w sztucznym laboratorium. Ponadto umożliwia pomiar i manipulację mechaniczną wentylacją płuc w celu analizy składników fizjologii płuc, takich jak opór dróg oddechowych, całkowity opór naczyniowy, wymiana gazowa i powstawanie obrzęków, których do tej pory nie można dokładnie zmierzyć in vivo na zwierzętach laboratoryjnych2. Warto zauważyć, że skład roztworu, za pomocą którego płuca są perfundowane, może być w pełni kontrolowany, co umożliwia dodawanie substancji w celu oceny ich działania w czasie rzeczywistym i pobieranie próbek z perfuzji do dalszych badań11. Badacze pracujący nad izolowanym układem płuc powinni mieć na uwadze, że wentylacja mechaniczna powoduje rozpad tkanki płucnej, skracając czas jej użytkowania. Ten postępujący spadek parametrów mechanicznych może być znacznie opóźniony przez nadmierne pompowanie płuc od czasu do czasu w czasie eksperymentu4. Mimo to przygotowanie zwykle nie może trwać dłużej niż osiem godzin. Innym czynnikiem wpływającym na system perfuzji płuc ex-vivo jest brak regulacji ośrodkowego układu nerwowego i drenażu limfatycznego. Skutki ich braku nie są jeszcze w pełni poznane i mogą potencjalnie być źródłem stronniczości w niektórych eksperymentach.
Technika izolowanego systemu perfuzji płuc może być wykonywana na modelu królika z wysokim stopniem spójności i odtwarzalności. W niniejszej pracy opisano techniczne i chirurgiczne procedury wdrażania techniki izolowanej perfuzji płuc ex-vivo, opracowanej dla modelu królika w Instituto Nacional de Enfermedades Respiratorias w Meksyku, mając na celu podzielenie się spostrzeżeniami i zapewnienie jasnego przewodnika po kluczowych krokach w zastosowaniu tego eksperymentalnego modelu.