Embora o transplante cardíaco seja a modalidade terapêutica mais eficaz para insuficiência cardíaca em estágio terminal, menos de 50% dos doadores em potencial se tornam doadores cardíacos reais. A principal causa de subutilização do coração do doador é o tempo isquêmico máximo de 4 h permitido durante a parada mecânica com armazenamento refrigerado, o que limita a distribuição geográfica dos corações devido às limitações de tempo de transporte. É importante ressaltar que o tempo isquêmico prolongado é um importante fator de risco para disfunção primária do enxerto (PGD), quando o débito cardíaco do doador é insuficiente para a perfusão do órgão. O PGD é um desafio significativo que ocorre em 10% a 20% dos transplantes cardíacos. Enquanto a taxa de mortalidade por transplante cardíaco em 1 mês é de aproximadamente 8%, o PGD é responsável por 39% dessas mortes.
O recente uso clínico de dispositivos de perfusão ex situ normotérmicos disponíveis comercialmente estendeu o tempo "fora do corpo" dos corações dos doadores, reduzindo o tempo de isquemia fria. Essa tecnologia gerou benefícios significativos em termos de permitir que os doadores sejam combinados com os receptores em longas distâncias geográficas. A perfusão ex situ também facilitou o uso de corações de doadores "marginais" com características como hipertrofia ventricular, tempos isquêmicos mais longos e idade mais avançada do doador. Em um ensaio clínico recente de um sistema de perfusão cardíaca ex vivo , as taxas de PGD grave do ventrículo esquerdo (VE) ou do ventrículo direito (VD) permaneceram altas em 10,7% para corações de doadores falecidos em morte encefálica (DBD), apesar da perfusão cardíaca normotérmica durante o transporte de órgãos para o hospital receptor1. De fato, as taxas de PGD grave que requerem suporte circulatório mecânico são ainda maiores para corações de doadores de morte cardíaca falecida (DCD). Além disso, a perfusão hipotérmica contínua do coração do doador com solução de preservação fria tem sido utilizada para o transporte. Essas novas abordagens giram em torno da perfusão sob várias condições: perfusão com sangue autólogo ou solução de preservação, perfusão em temperaturas normotérmicas (37 ° C) ou frias (4 a 10 ° C) e perfusão ex situ usando um aparelho de bomba ou in vivo usando perfusão regional normotérmica (NRP). As vantagens clínicas precisas de certas abordagens sobre outras não estão claramente definidas, mas os modelos de pesquisa permitirão o estudo sistemático de cada combinação de abordagens.
O uso de modelos de avaliação cardíaca murina tem a vantagem da disponibilidade de uma ampla gama de modelos de camundongos transgênicos para o estudo detalhado dos mecanismos moleculares de PGD e outras condições que envolvem função cardíaca prejudicada (por exemplo, infarto do miocárdio). Li et al.2 descrevem uma técnica elegante para transplante de corações de doadores murinos usando uma técnica de "manguito" na região cervical dos camundongos receptores. Isso tem vantagens significativas em termos de facilidade técnica de desempenho, acessibilidade para avaliação do enxerto e capacidade de realizar imagens intravitais de dois fótons (por exemplo, para o rastreamento de leucócitos). Noly et al.3 também relatam o uso de camundongos em estudos ex situ da função cardíaca, com a vantagem semelhante de acesso a uma ampla gama de modelos transgênicos. A perfusão ex situ com tampão de Krebs permite o estudo da biologia de preservação das células cardíacas nativas sem respostas celulares receptoras. Isso permitirá que os pesquisadores examinem mais a fundo a biologia de preservação do coração nativo sem infiltrar leucócitos, adicionando complexidade ao evento de reperfusão. Além disso, Noly et al.3 ilustram um método para avaliar a função cardíaca do coração esquerdo e direito usando um pequeno balão neste modelo ex situ . Dada a frequência de insuficiência cardíaca direita isolada no transplante cardíaco clínico, esta é uma técnica muito relevante para avaliar a falência do enxerto univentricular versus biventricular.
A doação de coração DCD está ganhando força como uma importante fonte de corações de doadores para transplante. O modelo de transplante cardíaco DCD de rato apresentado por Quader et al.4 fornece uma importante plataforma animal de médio porte para estudar corações de doadores DCD e permite o teste de uma variedade de agentes que podem mitigar a lesão cardíaca durante a doação DCD. O protocolo de doação de DCD de roedores reflete o dos procedimentos clínicos de aquisição de órgãos. Modelos de avaliação cardíaca de roedores são críticos para estudar mecanismos moleculares e triagem de terapêuticas potencialmente eficazes, e têm a vantagem de escala em termos de permitir o uso de grupos experimentais relativamente grandes. No entanto, se os insights obtidos de roedores são relevantes para pacientes humanos é uma preocupação válida. Assim, as plataformas de animais de grande porte (incluindo corações humanos usados para pesquisa) servem para validar o conhecimento adquirido com modelos de animais menores. Khalil et al.5 descrevem um modelo suíno de NRP com corações de porco usando oxigenação por membrana extracorpórea. Seu grupo também destaca diferenças importantes das respostas do coração humano em relação à arritmogenicidade cardíaca. Este sistema fornece um meio de testar várias estratégias farmacológicas e não farmacológicas para reabilitar corações DCD para transplante neste cenário. Dang Van et al.6 aumentam ainda mais a sofisticação da avaliação hemodinâmica de corações de animais de grande porte, incorporando alças de pressão-volume usando cateteres de condutância e ecocardiografia de superfície. O NRP tem a vantagem distinta de permitir a avaliação de corações em condições de trabalho "carregadas" em comparação com as configurações de Langendorff "não funcionais" usando perfusão ex situ convencional.
Além do estudo de corações inteiros, a função contrátil pode ser avaliada em nível de célula única, conforme ilustrado por Lavey et al.7. O encurtamento do sarcômero e os fluxos de cálcio podem ser medidos com grande precisão em miócitos únicos. A edição molecular no nível celular pode ser alcançada de forma eficiente usando várias técnicas de transferência de genes (por exemplo, transfecção viral), e os efeitos podem ser avaliados no nível celular. Esta é uma importante ferramenta de triagem para novas terapêuticas e para a compreensão dos mecanismos subjacentes da disfunção cardíaca. Bermea et al.8 fornecem um método confiável para estudar componentes imunológicos e seu papel na mediação de lesões cardíacas. A capacidade de capturar todas as células imunes de interesse no coração é um pré-requisito para o desenvolvimento de uma compreensão precisa das respostas imunes à lesão cardíaca. As técnicas descritas podem ser combinadas com as plataformas cardíacas ex situ e NRP acima mencionadas para o estudo da imunidade na preservação, lesão e reparo cardíacos.
Esta coleção de métodos reúne algumas das técnicas de última geração para a avaliação de lesões cardíacas e função. Embora muitos dos modelos sejam projetados para o estudo de PGD após preservação cardíaca, esta coleção permanece relevante para o estudo da função cardíaca em outros ambientes (por exemplo, isquemia quente global ou regional, cardiomiopatias genéticas). Estamos otimistas de que essas ferramentas de pesquisa melhorarão a compreensão do PGD e facilitarão a descoberta de novas terapias para preservar a função cardíaca após a lesão.