W niniejszym badaniu przedstawiono opłacalną i modułową konstrukcję platformy EVLP dla małych zwierząt oraz walidację skuteczności tej platformy w szczurzym modelu DCD. Wyniki wskazują, że EVLP może znacznie poprawić jakość płuc od zmarłych dawców, rozszerzając w ten sposób pulę potencjalnych dawców do przeszczepu płuc. Niedobór płuc dawców do przeszczepów pozostaje poważnym wyzwaniem. Aby rozwiązać ten problem, niektóre kraje rozpoczęły wdrażanie programów DCD28. Takie podejście stanowi cenną strategię zwiększania liczby żywotnych przeszczepów narządów. Warto zauważyć, że liczne badania wykazały, że wskaźniki długoterminowego przeżycia po przeszczepieniu wątroby przy użyciu narządów DCD są porównywalne z tymi przy użyciu narządów z DBD29,30. Jednak wykorzystanie płuc od dawców DCD pozostaje ograniczone ze względu na rozległe uszkodzenia spowodowane przedłużonym niedokrwieniem31. Skuteczna ocena i wykorzystanie ograniczonych zasobów płuc uzyskanych od dawców DCD ma ogromny potencjał w zakresie złagodzenia niedoboru płuc nadających się do przeszczepu. EVLP to obiecująca technika, która może poprawić jakość płuc i wydłużyć czas ich zachowania przed przeszczepem. Aby zweryfikować skuteczność EVLP w porównaniu z przechowywaniem w chłodni w temperaturze 4 °C, zastosowaliśmy szczurzy model śmierci krążeniowej. Stawiamy hipotezę, że nasza technika perfuzji może złagodzić uszkodzenia spowodowane uszkodzeniem niedokrwienno-reperfuzyjnym i poprawić czynność płuc po śmierci krążeniowej. Nasze wyniki eksperymentalne są zgodne z ostatnimi odkryciami przedstawionymi przez Wang et al.32 oraz Hasenauer et al.33.
Utrzymanie stałej temperatury w całym obiegu perfuzyjnym ma kluczowe znaczenie dla optymalnego funkcjonowania EVLP. Jednak wiele istniejących systemów EVLP nie ma niezawodnych i elastycznych mechanizmów kontroli temperatury. Pojedyncze systemy wymiany ciepła często wymagają regulacji, które zmieniają temperaturę w określonych miejscach. Ta fluktuacja temperatury może wpływać na skład płynu perfuzyjnego, zakłócać pomiary wskaźnika natlenienia i ostatecznie zagrozić dokładności wyników eksperymentalnych. Aby przezwyciężyć tę trudność, stworzono system EVLP i wyposażono go w trzy oddzielne wymienniki ciepła w kąpieli wodnej, które umieszczono w zbiorniku, strefach perfuzji tętnicy płucnej i komorze narządowej. Dodatkowo system wykorzystuje minimalną ilość rurociągów, aby zminimalizować straty ciepła i zapewnić precyzyjną kontrolę temperatury w zakresie 4-40 °C. Taka konfiguracja pozwala na bardzo dokładną kontrolę temperatury, przy czym zmierzone temperatury w każdym segmencie obwodu nie różnią się o więcej niż ± 0,2 °C od wartości zadanej. Konstrukcja skutecznie spełnia rygorystyczne wymagania dotyczące kontroli temperatury dla eksperymentów EVLP.
Małe modele zwierzęce, ze względu na mniejsze narządy, są szczególnie podatne na obrzęk płuc i niedodmę34. Powikłania te znacznie utrudniają przeprowadzanie długotrwałych eksperymentów perfuzyjnych. Aby sprostać temu wyzwaniu i zapewnić optymalną ochronę płuc podczas perfuzji, przyjęliśmy podejście Toronto, które jest obecnie złotym standardem w praktyce klinicznej. Metoda ta polega na stopniowym zwiększaniu zarówno natężenia przepływu perfuzyjnego, jak i wentylacji w określonym przedziale czasowym35. Perfuzję rozpoczynano przy 10% docelowej szybkości przepływu (20% pojemności minutowej serca = 75 ml/min/250 g masy ciała dawcy) i stopniowo zwiększano w ciągu 1 godziny. Podobnie wentylację rozpoczęto z niską szybkością (4 ml / kg), a objętość oddechową stopniowo zwiększano do maksimum 6 ml / kg w ciągu 10 minut. Badania podkreślają również korzyści płynące z dodania albuminy surowicy bydlęcej (BSA) do perfuzatu. Suplementacja BSA podnosi ciśnienie osmotyczne koloidu, zmniejszając w ten sposób obrzęk tkanek36. W EVLP małych zwierząt istnieją dwie podstawowe konfiguracje perfuzji oparte na kaniulacji przedsionków: pętla zamknięta i pętla otwarta. Systemy zamkniętej pętli utrzymują stałe, niskie ciśnienie w przedsionkach, naśladując warunki fizjologiczne i ułatwiając dokładne pomiary gazometrii krwi. Badanie przeprowadzone przez Linacr i wsp. wykazało, że utrzymanie określonego ciśnienia przedsionkowego podczas perfuzji może poprawić czynność płuc i zmniejszyć obrzęk34. Jednak skoki ciśnienia mogą wystąpić, jeśli mięsień przedsionkowy blokuje obwód. Dodatkowo, przywiązanie przedsionka i obecność pęcherzyków powietrza może zagrozić wynikom eksperymentalnym ze względu na potencjalne uszkodzenie włókien mięśnia sercowego i niespójne odczyty ciśnienia7. Aby przezwyciężyć te ograniczenia i uzyskać skuteczną perfuzję w pętli zamkniętej, wykonano specjalnie zaprojektowaną kaniulę przedsionkową. Ta kaniula jest wyposażona w wystającą ortezę na końcu, aby zapobiec niedrożności mięśnia przedsionkowego. Dodatkowo pierścieniowe rowki wzdłuż korpusu kaniuli ułatwiają bezpieczne umieszczenie ligatury. Ponadto system zawiera pułapki bąbelkowe i techniki wstępnej perfuzji w celu wyeliminowania zatoru powietrznego i utrzymania stałego ciśnienia perfuzyjnego.
Platformy EVLP dla małych zwierząt są faworyzowane w badaniach naukowych ze względu na ich liczne zalety: kontrolowane warunki na zwierzętach, opłacalność, przyjmowanie dużych próbek i niskie zużycie płynu perfuzyjnego. Dodatkowo, użycie pojedynczego szczepu małych zwierząt (np. szczurów w tym badaniu, ale także świnek morskich i królików 24,35,36) pozwala na skrupulatną kontrolę zarówno diety, jak i warunków eksperymentalnych. Wszechstronność systemu umożliwia adaptację do wszystkich tych gatunków poprzez dostosowanie parametrów oddychania i szybkości przepływu perfuzji. Towarzyszące filmy szczegółowo opisują model zwierzęcy i procedury EVLP, zapewniając naukowcom kompleksowe zrozumienie. Postępując zgodnie z tymi protokołami, naukowcy mogą zwiększyć sukces eksperymentu, zminimalizować cierpienie zwierząt i zmniejszyć ogólne wykorzystanie zwierząt.
Chociaż badania doprowadziły do opracowania niedrogiego, modułowego i przyjaznego dla użytkownika systemu EVLP dla małych zwierząt, który przewyższa opcje komercyjne pod względem stabilności, jakości perfuzji i możliwości regulacji, konieczne są dalsze badania w celu optymalizacji protokołów EVLP, w tym parametrów perfuzji i wentylacji, oraz zidentyfikowania najskuteczniejszych leków chroniących płuca. Ta przyjazna dla użytkownika i wydajna technologia umożliwiła pomyślne przeprowadzenie testów na wielu płucach dawców z wykorzystaniem infrastruktury. Obecne wysiłki badawcze koncentrują się na odbudowie i konserwacji płuc od dawców.