Тестирование эффективности фармакологических агентов в модели перикарда целевой доставки в Свиней

Общая цель следующего эксперимента заключается в выявлении фармакологических агентов, вводимых в перикардиальное пространство, которые могут уменьшить побочные эффекты во время хирургических процедур или улучшить результаты трансплантации. Электроды для стимуляции устанавливаются в правое предсердие и правый желудочек для определения рефрактерного периода. Исследование импульсной электрической стимуляции на программаторе позволяет определить рефрактерный период предсердий, атриовентрикулярного узла и желудочков.

Электрический разряд подается на левое ушко предсердия для индукции фибрилляции предсердий с целью определения объема фибрилляции предсердий (AF burden). Препарат вводится в перикардиальное пространство. Рефрактерный период и объем AF burden регистрируют через 30 и 60 минут после перикардиального введения для сравнения с исходными показателями.

Затем через канюлю в аорте вводится кардиоплегический раствор, и сердце останавливается. Таким образом, можно оценить практическую применимость различных фармакологических средств, способных снизить частоту возникновения сердечных аритмий и/или ишемического повреждения, как при кардиохирургических операциях, так и при трансплантации. Выбор свиней в качестве модели имеет ряд преимуществ.

Это позволяет размещать несколько датчиков-катетеров и стимулирующих электродов. Анатомия сердца свиньи имитирует анатомию сердца взрослого человека. У этих животных легко создать хирургическую перикардиальную опору, а объем перикардиальной жидкости, гемодинамическое поведение и электрофизиологические свойства схожи с человеческими.

Различные клинические процедуры могли бы извлечь пользу из перикардиального введения терапевтических средств, включая методы доставки препаратов, кардиохирургические операции и забор органов для трансплантации. Данный метод также может помочь ответить на важные клинические вопросы, касающиеся диагностики и лечения сердечных заболеваний, например, какие препараты наиболее эффективны при перикардиальном введении для снижения бремени ФП и/или предотвращения аритмий, связанных с кардиологическими процедурами. Свинье массой от 70 до 80 кг проводят анестезию и интубацию; изофлуран подается в смеси комнатного воздуха и кислорода.

Перед началом процедуры убедитесь, что свинья находится в глубокой плоскости анестезии, проверив отсутствие тонуса челюсти. Начните операцию с осторожного доступа к правой наружной яремной вене и сонной артерии с помощью коагуляции и тупой диссекции. После обнажения сосудов установите катетер Свана-Ганца 8,5 French в наружную яремную вену и надуйте баллон до 1,5 CCs.

Затем проведите катетер через правое предсердие в желудочек через легочный клапан и далее по легочной артерии до тех пор, пока не будет зафиксировано клиновое давление. В этот момент сдуйте баллон и оставьте катетер в этом положении. С помощью баллона зарегистрируйте давление в правом предсердии и легочной артерии.

Затем установите баллонный катетер для измерения давления размера 5 Fr во внешнюю яремную вену и проведите его в правый желудочек. Установите другой баллонный катетер 5F в сонную артерию, проведите его через аортальный клапан и расположите в левом желудочке. Затем промойте все катетеры для измерения давления гепаринизированным физраствором в концентрации 20 ед/мл и зарегистрируйте все данные о давлении в левом желудочке, правом желудочке, легочной артерии и правом предсердии.

Следующим шагом является осторожный доступ к левой наружной яремной вене. После получения доступа установите в яремную вену два гемостатических интродьюсера размером 11 Fr и зафиксируйте их швом. Затем введите в интродьюсеры управляемые катетеры.

Теперь начните использовать флуороскопический контроль. Разместите активные фиксирующие электроды в правом предсердном ушке и в верхушке правого желудочка. Подключите кабели анализатора к имплантированным электродам и с помощью программатора проверьте захват.

Установите параметры на восемь циклов, 0,25 миллисекунд и задайте темп на 10 ударов в минуту выше собственного ритма в данный момент или еще выше. Затем запишите относительный импеданс для каждого электрода. Далее сделайте медианный разрез от мечевидного отростка почти до точки прикрепления грудино-ключично-сосцевидных мышц.

Затем сделайте поперечный разрез оставшихся частей грудинного костного каркаса и, чтобы отвести грудину, рассеките грудинно-перикардиальную связку. После отведения грудины выполните тупую диссекцию, чтобы отделить перикард от плевральных оболочек. Далее сделайте медиально-сагиттальный разрез перикарда длиной от 3 до 5 см и сформируйте перикардиальную «люльку», зафиксировав каждый угол четырьмя квадратными узлами.

Наконец, установите временный биполярный электрод в апикальную область левого желудочка, а временный однополярный электрод для стимуляции — в ушко левого предсердия. Для начала запустите исследование PES. Сначала запрограммируйте параметры индукции пачки импульсов в исследовании PES, установив интервал между стимулами (wait paces) на 400 или 300 мс.

Затем запрограммируйте стимуляцию с интервалом минимум 300 мс и постепенно уменьшайте его до тех пор, пока камеры сердца не перестанут сокращаться. Это фиксируется датчиками стимулирующих электродов и позволяет определить относительный рефрактерный период. После этого подключите стимулятор Grass к левому ушку предсердия с помощью погружного стимулирующего электрода.

Настройте прибор на подачу двухсекундных импульсов с частотой 4 Гц. Проверьте эти настройки с помощью осциллографа. Теперь подайте одиночный импульс в левое ушко предсердия для индукции фибрилляции предсердий (ФП). Чтобы определить относительную нагрузку ФП, используйте стимулятор Grass один раз в минуту (до 10 раз), пока ФП не будет поддерживаться в течение одной минуты.

Затем оставьте животное в состоянии AF на время до 10 минут. Этот интервал времени представляет собой нагрузку AF. Если через 10 минут фибрилляция сердца не прекратилась, проведите разряд предсердий с помощью электродов прямого воздействия при энергии пять джоулей для ресинхронизации сердца.

Начните перикардиальное введение потенциально защитного фармацевтического препарата. Рефрактерный период и объем фибрилляции предсердий (AF burden) определяют повторно через 30 и 60 минут после перикардиального введения препарата. Для эксплантации сердца сначала установите канюлю в аортальный путь.

Осторожно диссецируйте перикардиальную ткань вокруг восходящей аорты и удалите перикард. Затем зафиксируйте канюлю в восходящей аорте с помощью швов из нити ethibond 2.0 с интервалом примерно два-три сантиметра. После наложения швов внутривенно введите 30 000 единиц гепарина.

Затем пришейте канюлю аортального пути к аорте. При подаче давления через систему доставки извлеките скошенную часть стилета и установите зажим на канюлю, чтобы остановить поток. Далее подготовьте холодный кардиоплегический раствор Сент-Томас для подачи под давлением 150 millimeters of mercury.

Подсоедините ирригационный катетер к системе подачи кардиоплегического раствора под давлением с помощью трехходового крана. Затем подсоедините кран к канюле аортального пути. После этого выполните пережатие аорты.

Промойте сердце кардиоплегическим раствором через аортальный клапан, чтобы закрыть клапан и обеспечить перфузию коронарных артерий. Чтобы предотвратить избыточное давление в сердце, сделайте разрез в легочной артерии. После остановки сердца вырежьте его и перенесите в холодный буфер Кребса-Хензелейта.

Для реанимации сердца канюлируйте соответствующие сосуды, используя стандартные методы работы с сердцем. Когда температура перфузируемого сердца окажется в пределах пяти градусов от 37 °C, восстановите естественный синусовый ритм, подавая разряды мощностью 34 Дж на желудочки через эпикардиальные пластырные-электроды. Контролируйте функцию сердца в течение одного часа, измеряя те же показатели давления, что и in situ.

Каждые пять минут берите пробу объемом 1 CC из коронарного синуса. Каждые 10 минут рассчитывайте толщину стенки желудочка и фракции выброса. При использовании описанного протокола после инфузии DHA in situ наблюдалось заметное увеличение эффективного рефракерного периода желудочков.

Измерение максимального давления после реанимации показало повышение давления в левом желудочке в сердцах, обработанных DHA, по сравнению с контрольной группой. Давление в левом желудочке обработанных сердец было значительно выше в нескольких временных точках. Данный метод позволяет оценивать терапевтические агенты с направленной доставкой, которые могут быть использованы в трансляционных целях для пациентов, переносящих кардиологические процедуры, включая хирургическое вмешательство, или для восстановления сердец перед трансплантацией.

Использование данного экспериментального подхода может открыть хирургам и исследователям путь к изучению новых препаратов и стратегий лечения, которые позволяют купировать фибрилляцию предсердий, уменьшить повреждение миокарда и снизить сопутствующее повреждение реперфузии.