Oznaczanie rzutu serca w modelu świniowym do perfuzji płuc ex vivo
28 czerwca 2024
Ten protokół opisuje technikę chirurgiczną używaną do umieszczania cewnika termorozcieńczającego przez żyłę szyjną u świń w celu oszacowania pojemności minutowej serca i zapewnienia odpowiedniej perfuzji płuc podczas perfuzji płuc ex vivo (EVLP).
Badanie to zostało przeprowadzone w celu upewnienia się, czy obliczenie rzutu serca metodą zmiany termicznej u świń pozwala na uzyskanie wartości równych tym uzyskanym za pomocą innych technik w celu ustalenia odpowiedniego przepływu perfuzji podczas perfuzji płuc ex vivo lub EVLP w eksperymentalnych modelach zwierzęcych. Jednym z wyzwań jest opracowanie nowych i tanich rozwiązań i technologii do wykonywania EVLP, które pozwoliłyby na odzyskanie płuc, które w normalnych warunkach mogłyby zostać odrzucone do przeszczepu płuc, a także umożliwiłyby przedłużoną konserwację płuc. Ocena zmian strukturalnych i molekularnych, które są obecne w tkance płucnej po długotrwałym zachowaniu do EVLP przy różnym przepływie perfuzji.
Wśród nowych pytań naukowych, które otworzyły nasze wyniki, jest ocena, jakie zmiany w płucach, strukturalne, fizjologiczne i molekularne mogą wystąpić po EVLP przy użyciu przepływu perfuzyjnego rzutu serca uzyskanego przez elucję termiczną, dostosowanego do powierzchni ciała, wagi i metody stałej. W przyszłych badaniach nasze laboratorium skupi się na ocenie, w jaki sposób różne przepływy perfuzyjne wpływają na śródbłonek płuc podczas EVLP, w celu przyspieszenia regeneracji płuc i poprawy zachowania do przeszczepu. Na początek rozcieńczyć 1000 jednostek międzynarodowych heparyny w trzech 250 mililitrowych 0,9% roztworach chlorku sodu.
Podłącz przetworniki ciśnienia do monitora parametrów życiowych. Podłączyć roztwory heparynizowane do przetwornika za pomocą bezigłowego wlewu dożylnego. Wyjmij cewnik termorozcieńczalny z opakowania i zanurz dystalny koniec w 0,9% chlorku sodu, aby sprawdzić integralność balonu.
Sprawdź drożność dystalnych i proksymalnych połączeń cewnika. Po umieszczeniu uśpionej świni należy wprowadzić cewnik do żyły brzeżnej lewego ucha. Opuść żuchwę z pomocą personelu laboratoryjnego, aby usta były otwarte, a język wystawał.
Rozpyl 10% lidokainy na struny głosowe. Następnie oczyść nagromadzoną ślinę za pomocą gazy przytrzymywanej kleszczami pierścieniowymi i oddziel nagłośnię od ujścia krtani. Za pomocą laryngoskopu i prostego ostrza numer trzy zidentyfikuj wejście do tchawicy.
Następnie włóż siedmioma francuskimi rurki dotchawicze z balonem. Napompuj balon i przymocuj rurkę do żuchwy po sprawdzeniu jej umieszczenia w drogach oddechowych. Po umieszczeniu znieczulonej świni w pozycji grzbietowej na stole operacyjnym należy wykonać antyseptykę odcinka szyjnego alkoholem jodopowidonowym po trzy razy.
Wykonaj 10-centymetrowe nacięcie przyśrodkowe za pomocą ołówka do elektrokoagulacji i wypreparuj tkankę podskórną, aby odsłonić prawą zewnętrzną żyłę szyjną przez rozwarstwienie. Umieść dwa jedwabne szwy w rozmiarze 2-0 w dystalnej i proksymalnej części wypreparowanego naczynia. Wprowadzić cewnik pozaustrojowo z miejsca szyi do okolicy klatki piersiowej, w której znajduje się serce.
Zmierz głębokość wprowadzenia za pomocą oznaczeń na cewniku, aby dotrzeć do tętnicy płucnej. Podwiązać dystalną część naczynia i umieścić podwójną pętlę w części proksymalnej, aby zabezpieczyć cewnik. Następnie za pomocą nożyczek do tęczówki wykonaj dwumilimetrowe poprzeczne nacięcie na brzusznej części naczynia.
Otwórz krawędzie nacięcia za pomocą kleszczy hemostatycznych Halsted i wprowadź pięć francuskich cewników termorozcieńczalnych do prawej żyły szyjnej. Podążając za krzywiznami prawej komory, ciśnieniem w tętnicy płucnej, rzutem serca i ogólnoustrojowym ciśnieniem tętniczym, skieruj cewnik w kierunku tętnicy płucnej. Po wycięciu żyły i założeniu szwów referencyjnych należy przemieścić mięsień mostkowo-rdzeniowy na boki.
Następnie wypreparuj mięśnie przedtchawicze, aż do odsłonięcia tętnicy szyjnej. Kankaniuluj tętnicę szyjną podobną do żyły szyjnej i podłącz ją do przetwornika ciśnienia w celu monitorowania ogólnoustrojowego ciśnienia tętniczego. W ciągu czterech sekund wstrzyknąć 5-mililitrowy bolus zimnego roztworu soli fizjologicznej do proksymalnego światła cewnika termorozcieńczalniczego.
Obserwuj krzywą termorozcieńczania na monitorze. Po potwierdzeniu ważności i podobieństwa krzywych oblicz średnią z trzech wartości i zapisz ją jako końcową wartość rzutu serca w litrach na minutę. Pojemność minutowa serca skorygowana o powierzchnię ciała była większa niż uzyskana metodą termorozcieńczania, a pojemność minutowa serca skorygowana o wagę.
Przegląd
Niniejszy protokół opisuje technikę chirurgiczną wprowadzania cewnika do termodilucji przez żyłę szyjną u świń. Metoda ta jest stosowana do szacowania rzutu serca oraz zapewnienia odpowiedniej perfuzji płuc podczas ex vivo perfuzji płuc (EVLP).
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Szacowanie rzutu serca
- Perfuzja płuc ex vivo
- Techniki chirurgiczne w modelach zwierzęcych
Wstęp
- Znaczenie odpowiedniej perfuzji płuc dla transplantacji płuc.
- Wyzwania w opracowywaniu niskokosztowych rozwiązań dla EVLP.
- Potrzeba zastosowania technik przedłużonej konserwacji płuc.
- Ocena zmian strukturalnych i molekularnych w tkance płucnej po EVLP.
Cel badania
- Określenie, czy metoda zmiany termicznej do obliczania rzutu serca daje wartości porównywalne z innymi technikami.
- Ocena wpływu różnych przepływów perfuzyjnych na regenerację płuc.
- Zbadanie zmian fizjologicznych i molekularnych w płucach podczas EVLP.
Zastosowane metody
- Wprowadzenie cewnika do termodilucji przez żyłę szyjną.
- Obliczanie rzutu serca skorygowanego o powierzchnię ciała i masę ciała.
- Stosowanie heparyny rozcieńczonej w roztworach chlorku sodu.
- Ocena tkanki płucnej po EVLP pod kątem zmian strukturalnych i molekularnych.
Główne wyniki
- Porównanie wartości rzutu serca uzyskanych metodą termicznej ablacji i innymi technikami.
- Wnioski dotyczące procesów konserwacji i regeneracji płuc.
- Identyfikacja zmian w śródbłonku płuc wynikających ze zmiennych przepływów perfuzyjnych.
- Stworzenie podstawy dla przyszłych badań nad EVLP.
Wnioski
- Metoda termicznej zmiany tkankowej jest właściwą opcją do szacowania rzutu serca w EVLP.
- Dalsze badania są niezbędne w celu optymalizacji przepływów perfuzyjnych dla regeneracji płuc.
- Zrozumienie zmian molekularnych może usprawnić techniki konserwacji płuc.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Dokładny pomiar rzutu serca w świńskich modelach EVLP jest kluczowy dla ustalenia fizjologicznie istotnych przepływów perfuzyjnych, co bezpośrednio wpływa na wartość prognostyczną przedklinicznych badań nad konserwacją i transplantacją płuc. Porównanie metody termodylucyjnej, metody BSA, masy ciała oraz metody Ficka odnosi się do kluczowego punktu zwrotnego w badaniach translacyjnych, wspierając solidną walidację celów i redukcję ryzyka mechanistycznego w interwencjach płucnych. Standaryzacja szacowania rzutu serca zwiększa powtarzalność i dostarcza informacji niezbędnych do podejmowania decyzji o dalszym rozwoju w procesach konserwacji narządów w oparciu o ocenę ryzyka.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne etapy odkrywania i walidacja celu
- Umożliwia rygorystyczną analizę parametrów perfuzji w celu funkcjonalnej oceny płuc w modelach przedklinicznych.
- Wspiera ograniczanie ryzyka biologicznego poprzez wyjaśnienie wpływu szybkości przepływu na żywotność tkanki i punkty końcowe cząsteczkowe.
- Ułatwia uzyskanie pewności prognostycznej w protokołach translacyjnych konserwacji płuc.
Przesiewanie i opracowanie testu
- Zapewnia zwalidowane wyniki ilościowe dla rzutu serca, wspierając standaryzację analiz w ramach procedur EVLP.
- Umożliwia powtarzalne ustawienie warunków perfuzji w celu późniejszego przesiewu związków lub interwencji.
- Wspiera skalowalność i ponowne wykorzystanie platformy poprzez benchmarking wielu metod szacowania rzutu serca.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Dostosowuje parametry perfuzji do punktów końcowych istotnych dla choroby i transplantacji w modelach świńskich.
- Zapewnia ciągłość od etapu odkryć do walidacji przedklinicznej poprzez standaryzację odczytów fizjologicznych.
- Zmniejsza niejednoznaczność mechanistyczną w badaniach nad zachowaniem i regeneracją płuc.
Integracja potoku i przepływu pracy
Niniejsza metoda stanowi podstawę przepływu pracy EVLP, od wczesnego etapu odkryć po walidację przedkliniczną, zapewniając fundament dla identyfikacji wiodących kandydatów oraz badań translacyjnych w zakresie konserwacji organów.
- Biologia odkrywcza: Wspiera testowanie hipotez dotyczących wpływu przepływu perfuzyjnego na strukturę i funkcję płuc.
- Przesiew: Dostarcza powtarzalne, ilościowe pomiary rzutu serca w celu przygotowania analizy.
- Analityka: Umożliwia statystyczne porównanie metod szacowania, co pozwala na wybór i optymalizację protokołu.
- Badania translacyjne: Łączy wyniki przedkliniczne z klinicznymi strategiami konserwacji płuc poprzez dostosowanie przepływów perfuzyjnych do parametrów fizjologicznych.
- Ponowne wykorzystanie w organizacji: Ustanawia ustandaryzowany, wielokrotnego użytku protokół wyznaczania rzutu serca w dużych modelach zwierzęcych.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną i redukuje niejednoznaczność mechanistyczną w badaniach nad perfuzją płuc.
- Wartość operacyjna: Poprawia powtarzalność i standaryzację pomiędzy zespołami badawczymi i poszczególnymi badaniami.
- Wartość strategiczna: Stanowi podstawę do podejmowania decyzji o kontynuacji lub przerwaniu prac nad protokołami konserwacji płuc oraz rozwojem technologii.
- Wpływ na portfolio: Wspiera priorytetyzację modeli przedklinicznych i inwestycji w badania translacyjne z uwzględnieniem analizy ryzyka.
Uwagi dotyczące wdrożenia
- Wymagana jest wiedza specjalistyczna w zakresie chirurgicznego cewzowania oraz monitorowania fizjologicznego w modelach dużych zwierząt.
- Niezbędny jest dostęp do cewników do termodilucji, przetworników ciśnienia oraz infrastruktury analitycznej do gazometrii i analizy statystycznej.
- Konieczna jest międzyzespołowa standaryzacja protokołów pomiaru rzutu serca.
- Możliwa może być konieczność adaptacji metody do różnych modeli zwierzęcych lub systemów perfuzji.
- Badacze powinni ocenić przydatność metody w oparciu o specyficzne potrzeby protokołu oraz zaobserwowane różnice w pomiarach.
