Определение сердечного выброса в модели свиньи для легочной перфузии ex vivo
28 июня 2024 г.
В этом протоколе описывается хирургическая техника, используемая для установки термодилюционного катетера через яремную вену у свиней для оценки сердечного выброса и обеспечения адекватной перфузии легких во время перфузии легких ex vivo (EVLP).
Данное исследование было проведено с целью убедиться в том, что расчет сердечного выброса методом термического поражения у свиней позволяет получить значения, равные значениям, полученным другими методами для установления адекватного перфузионного потока при перфузии легких ex vivo или ЭВЛП в экспериментальных моделях животных. Одной из задач является разработка новых и недорогих решений и технологий для проведения ЭВЛП, которые позволили бы восстановить легкие, которые при нормальных обстоятельствах могли бы быть отброшены для трансплантации легких, а также обеспечить длительное сохранение легких. Оценка структурных и молекулярных изменений, присутствующих в легочной ткани после длительного консервирования до ЭВЛП с различным потоком перфузии.
Среди новых научных вопросов, которые открыли наши результаты, — оценка того, какие легочные, структурные, физиологические и молекулярные изменения могут произойти после ЭВЛП с использованием потока перфузии сердечного выброса, полученного термическим элюированием, скорректированного по площади поверхности тела, и неподвижного металла. В будущих исследованиях наша лаборатория сосредоточится на оценке того, как различные потоки перфузии влияют на легочный эндотелий во время ЭВЛП, с целью ускорения восстановления легких и улучшения сохранности для трансплантации.
Обзор
В данном протоколе описана хирургическая методика установки катетера для термодилюции через яремную вену у свиней. Этот метод используется для оценки сердечного выброса и обеспечения адекватной перфузии легких во время эксвиво-перфузии легких (EVLP).
Основные компоненты исследования
Область науки
- Оценка сердечного выброса
- Ex vivo перфузия легких
- Хирургические методы на моделях животных
Теоретические основы
- Значимость адекватной перфузии легких для трансплантации легких.
- Трудности в разработке недорогих решений для EVLP.
- Необходимость в методах пролонгированного сохранения легких.
- Оценка структурных и молекулярных изменений в ткани легких после EVLP.
Цель исследования
- Определить, дает ли метод термического повреждения для расчета сердечного выброса значения, сопоставимые с результатами других методов.
- Оценить влияние различных скоростей перфузии на восстановление легких.
- Изучить физиологические и молекулярные изменения в легких в процессе EVLP.
Используемые методы
- Установка катетера для термодилюции через яремную вену.
- Расчет сердечного выброса с поправкой на площадь поверхности тела и массу.
- Использование гепарина, разведенного в растворах хлорида натрия.
- Оценка структурных и молекулярных изменений в легочной ткани после EVLP.
Основные результаты
- Сравнение значений сердечного выброса, полученных методом термического повреждения и другими методами.
- Понимание процессов сохранения и восстановления легких.
- Выявление изменений в эндотелии легких при различных потоках перфузии.
- Создание основы для будущих исследований в области EVLP.
Выводы
- Метод термического повреждения является жизнеспособным вариантом для оценки сердечного выброса при EVLP.
- Необходимы дальнейшие исследования для оптимизации перфузионных потоков с целью восстановления легких.
- Понимание молекулярных изменений может улучшить методы консервации легких.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для промышленности
Точное измерение сердечного выброса в моделях EVLP на свиньях имеет решающее значение для установления физиологически релевантных потоков перфузии, что напрямую влияет на прогностическую ценность доклинических исследований по консервации и трансплантации легких. Сравнение методов термодилюции, BSA, весового метода и метода Фика позволяет решить ключевой вопрос в трансляционных исследованиях, обеспечивая надежную валидацию мишеней и снижение механистических рисков при легочных вмешательствах. Стандартизация оценки сердечного выброса повышает воспроизводимость и позволяет принимать обоснованные решения о продвижении этапов консервации органов с учетом рисков.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранний поиск и валидация мишени
- Позволяет проводить строгий анализ параметров перфузии для функциональной оценки легких в доклинических моделях.
- Способствует биологическому снижению рисков путем уточнения влияния скорости потока на жизнеспособность тканей и молекулярные конечные точки.
- Повышает прогностическую достоверность протоколов трансляционного сохранения легких.
Скрининг и разработка анализа
- Обеспечивает валидированные количественные показатели сердечного выброса, что способствует стандартизации анализа в рабочих процессах EVLP.
- Позволяет воспроизводимо настраивать условия перфузии для последующего скрининга соединений или вмешательств.
- Обеспечивает масштабируемость и повторное использование платформы путем сравнительного анализа нескольких методов оценки сердечного выброса.
Трансляционные и доклинические исследования
- Согласовывает параметры перфузии с конечными точками, значимыми для патологии и трансплантации, на моделях свиней.
- Обеспечивает преемственность от этапа поиска до доклинической валидации за счет стандартизации физиологических показателей.
- Снижает механистическую неопределенность в исследованиях консервации и восстановления легких.
Интеграция конвейера и рабочего процесса
Данный метод служит основой рабочего процесса EVLP — от ранних этапов поиска до доклинической валидации, создавая базу для идентификации ведущих соединений и трансляционных исследований в области консервации органов.
- Фундаментальная биология: позволяет проверить гипотезы о влиянии перфузионного потока на структуру и функцию легких.
- Скрининг: обеспечивает воспроизводимые количественные измерения сердечного выброса для подготовки анализа.
- Аналитика: позволяет проводить статистическое сравнение методов оценки, что помогает в выборе и оптимизации протокола.
- Трансляционные исследования: связывает доклинические результаты со стратегиями клинического сохранения легких путем приведения параметров перфузионного потока в соответствие с физиологическими показателями.
- Корпоративное использование: устанавливает стандартизированный, многократно используемый протокол определения сердечного выброса на моделях крупных животных.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: повышает достоверность прогнозов и снижает механистическую неопределенность в исследованиях перфузии легких.
- Операционная ценность: улучшает воспроизводимость и стандартизацию между исследовательскими группами и проектами.
- Стратегическая ценность: служит основой для принятия решений о целесообразности («go/no-go») протоколов сохранения легких и разработки новых технологий.
- Влияние на портфель: обеспечивает приоритизацию доклинических моделей и инвестиций в трансляционные исследования с учетом рисков.
Особенности реализации
- Требуется опыт проведения хирургической катетеризации и физиологического мониторинга на моделях крупных животных.
- Необходим доступ к катетерам для термодилюции, датчикам давления, а также к аналитическому оборудованию для газометрии и статистического анализа.
- Требуется межгрупповая стандартизация протоколов измерения сердечного выброса.
- Может потребоваться адаптация для различных моделей животных или систем перфузии.
- Исследователи должны оценить применимость метода, исходя из конкретных потребностей протокола и наблюдаемых различий в измерениях.
