Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Medicine

نموذج بورسين ما قبل السريرية لزراعة القلب التقويمي

Published: April 27, 2019 doi: 10.3791/59197

Summary

هنا، نقوم بوصف نموذج ما قبل السريرية كبيرة الحيوان (porcine) من زرع القلب تقويم العظام التي تم تأسيسها بحزم واستخدامها للتحقيق في استراتيجيات جديدة لكارديوبروتيك.

Abstract

بعد مرور خمسين عاماً على أول تقرير ناجح، لا يزال زرع القلب هو العلاج الذهبي للمرضى المؤهلين الذين يعانون من قصور القلب المتقدم. وقد استخدمت نماذج متعددة من الحيوانات الصغيرة لزراعة القلب لدراسة الآثار الحادة والطويلة الأجل للعلاجات الجديدة. ومع ذلك، يتم اختبار عدد قليل وأثبتت نجاحها في التجارب السريرية. ومن الأهمية بمكان تقييم العلاجات الجديدة في نموذج حيواني كبير ذي صلة سريرياً من أجل ترجمة نتائج الدراسات الأساسية بكفاءة وموثوقية. هنا، نقوم بوصف نموذج ما قبل السريرية كبيرة الحيوان (porcine) من زرع القلب تقويم العظام التي تم تأسيسها بشكل راسخ وتستخدم سابقا للتحقيق في استراتيجيات جديدة لكارديوبروتيك. يركز هذا الإجراء على الإصابة الحادة في نقص التروية- التسريب، وهو طريقة موثوقة للتحقيق في التدخلات الجديدة التي تم اختبارها والتحقق من صحتها في نماذج تجريبية أصغر، مثل نموذج المورين. نبرهن على فائدتها في تقييم أداء القلب خلال فترة ما بعد الزرع المبكرة وغيرها من الإمكانيات المحتملة التي يتيحها النموذج.

Introduction

بعد خمسين عاما من التقرير الناجح الأول، لا يزال زرع القلب العلاج الذهبي للمرضى المؤهلين الذين يعانون من فشل القلب المتقدم1. على الرغم من أن يتم التسامح مع أوقات الإقفارية تصل إلى أربع ساعات بشكل كاف، ويرتبط وقت الإقفارية من أكثر من ست ساعات مع نتائج أدنى2. يبقى خلل الكسب غير المشروع الأولي السبب الرئيسيللاعتلال المبكر والوفيات بعد زرع 2،3. أسباب خلل الكسب غير المشروع الأولي هي متعددة العوامل وتشمل استخدام الأعضاء الهامشية، ومرض الأوعية الدموية الرئوية المتلقي، والرفض الحاد جدا، وإصابة نقص التروية التسريب التي لحقت في وقت زرع3.

وقد بحثت دراسات متعددة طرق جديدة للحفاظ على القلبالمانحللحد من حدوث خلل الكسب غير المشروع الأولي 4،7. ومن الممارسات الشائعة تقييم التقنيات والعلاجات الجديدة في نماذج المورين من إصابة نقص التروية-التسريب أو زرع القلب غير المتجانس. بالإضافة إلى ذلك، تسمح النماذج الحيوانية الصغيرة نماذج البقاء على قيد الحياة والمتابعة على المدى الطويل للتحقيق في تطور الرفض واعتلال الأوعية الدموية اللاوجراف ة القلب11،12،13. ومع ذلك، فإن معظم هذه الاستراتيجيات تفشل التجارب التجريبية السريرية الأولية أو لا تصل إلى هذه المرحلة. ومن الأهمية بمكان تقييم العلاجات الجديدة في نموذج حيواني كبير ذي صلة سريرياً من أجل ترجمة نتائج الدراسات الأساسية بكفاءة وموثوقية.

غالباً ما يعتبر القلب البورسيني الأكثر شبهاً تشريحياً لقلب الإنسان عند استخدام نماذج حيوانية كبيرة. على هذا النحو، بل هو منصة مثالية لإجراء البحوث الجراحية القلبية. ومع ذلك، هناك العديد من العوامل الهامة التي يجب مراعاتها عند استخدام نموذج porcine. أولا، عادة ما يوصف الأنسجة بأنها هشة وقابلة للتفتيت، وخاصة في الأذين الأيمن والشريان الرئوي، كونها عرضة للدموع14. بالإضافة إلى ذلك، يعتبر قلب الخنزير حساسًا للتلاعب وعرضة لاضطراب عدم انتظام ضربات القلب، وهذا هو السبب في أنه ينبغي للمرء أن يدير بشكل روتيني مضادًا للأرهمتيك لكل حيواني في بداية التجربة. وهناك فرق تشريحي مهم بين نموذج البورسيني وزرع القلب السريري هو الوريد الهيميازيغوس الأيسر في الخنازير التي تستنزف مباشرة في الجيوب التاجية. هذا يجب أن يكون ربط أثناء إجراء المتلقي لتجنب النزيف المستمر. وأخيرا، فإن نموذج porcine حساس جدا لنقص التروية، لكنه لا يزال مناسبا للدراسات الحادة في زرع القلب15.

تصف هذه المخطوطة نموذج ًا ما قبل السريرية للحيواني الكبير (porcine) لزراعة القلب التقويمي الذي تم تأسيسه واستخدامه بشكل راسخ للتحقيق في استراتيجيات القلبالجديدة5و6و8 ،9.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

ووافقت اللجنة المؤسسية لرعاية الحيوانات على جميع البروتوكولات التجريبية وعولجت الحيوانات في أعقاب "دليل رعاية واستخدام الحيوانات المختبرية" الذي أعده معهد الموارد الحيوانية المختبرية، المجلس الوطني للبحوث، 1996. تم استخدام خنازير يوركشاير الذكور (40-50 كجم) لإجراء عمليات زرع القلب التقويمي (يمكن أن يختلف حجم الحيوان وفقا لتقدير المحققين والأهداف التجريبية).

1- إجراءات الجهات المانحة

  1. الحث على التخدير وإعداد الحيوانات:
    1. قبل التداوي الحيوان باستخدام حقن الكتامين العضلي (20 ملغ /كغ)، ميدازولام (0.3 ملغ / كغ)، وأتروبين (0.04 ملغ / كغ). إجراء الحث مخدر والصيانة باستخدام استنشاق Isoflurane (تركيز المد والجزر نهاية: 1٪-3٪) + 3 L / دقيقة O2 عن طريق قناع الوجه.
    2. تأكد من كفاية التخدير من خلال ضمان استرخاء لهجة الفك وعدم وجود ألم أثناء قرصة اصبع القدم. وينبغي أن تتبع الكفاية المخدرة المبادئ التوجيهية المؤسسية.
    3. بمجرد التأكد من كفاية التخدير، قم بإجراء تنبيب القصبال نبوبي باستخدام أنبوب داخل الرغامى بحجم 6.5-8 مم.
    4. ضع جهاز مراقبة تشبع الأكسجين على الأذن أو الشفة السفلية للرصد المستمر. ضع وسادة قطب الكي على ظهر الحيوان.
    5. أدخل إمكانية الوصول الوريدي المحيطي عن طريق الوريد الأذني (على سبيل المثال 20 غرام من الأوعية الدموية). بدء ضخ الصيانة (على سبيل المثال 0.9٪ NaCl). إدارة 2 غرام من كبريتات المغنيسيوم لمنع عدم انتظام ضربات القلب.
    6. أدخل مُقدِّم غمد وريدي مركزي عن طريق الجلد باستخدام تقنية Seldinger في الوريد الوداجي الأيمن إذا كان من المقرر إجراء قسطرة القلب على الجانب الأيمن وقياسات إخراج القلب. وضع الحيوان في موقف Trendelenburg لتسهيل الوصول الوريدي. بدلا من ذلك، يمكن أن يتم ذلك في الوريد الوداجي الداخلي الأيسر. إذا تعذر إنشاء الوصول، يمكن تنفيذ هذه الخطوة بعد استئصال السمدين خط الوسط عن طريق تشريح الوريد الوداجي الداخلي (اليسار أو اليمين) وإدراج غمد مباشرة.
  2. شراء قلب المتبرعين:
    1. إجراء استئصال السترة خط الوسط من منطقة عنق الرحم منتصف عنق الرحم إلى أقل من عملية xiphoid باستخدام قلم الكي. افتح القص بمنشار عظم ضمان hemostasis كافية في جميع أنحاء الإجراء بأكمله (على سبيل المثال الكي القص، و / أو تطبيق شمع العظام).
    2. في منطقة عنق الرحم، اسحب عضلة القص إلى الوسط وتشريح الشريان السباتي الأيمن (بدلاً من ذلك، يمكن أن يتم ذلك مع الشريان السباتي الأيسر). وضع خط وصول الشرايين (على سبيل المثال 20 غرام أنجيوكاث) في الشريان السباتي الأيمن لرصد الضغط الشرياني الغازية.
    3. تشريح وإزالة الغدة الصعترية من فوق التامور. رفع الغدة الصعترية بلطف من التامور، وذلك باستخدام الكي، وتشريح الهيكل من التامور. لمنع النزيف، الكي الأوعية الصغيرة التي تنشأ من الأبهر والوريد الأجوف متفوقة (SVC) لري الغدة الصعترية.
    4. افتح البيريكارديوم. تشريح الفضاء الأبهري الرئوي باستخدام الكي. لهذا، لديك مساعد سحب المسار تدفق البطين الأيمن دون أدنى والشريان الرئوي إلى اليسار وجعل الجراح سحب الشريان الأبهر إلى اليمين. القيام بذلك بعناية لتجنب الآفات المباشرة إلى الشريان الرئوي.
    5. مسح الجانب الأمامي من الشريان الأبهر الصاعد من النسيج الضام. اسحب بعناية المسالك البطينية اليمنى إلى الخارج ووضع خياطة سلسلة محفظة باستخدام prolene 4-0 على الأبهر الصاعد القريب (تجنب الغرز سمك كامل). تأمين هذه خياطة مع التورنية.
    6. إدارة 30،000 وحدة من الهيبارين (> 300 U / كغ) لتحقيق تخثر الجهازية. إدراج قنية تسليم القلب (على سبيل المثال DLP قنية الجذر الأبهري) في الأبهر التصاعدي بين خياطة محفظة سلسلة وضعت سابقا وآمنة عن طريق تشديد tourniquet. إعداد الحل القلبي الذي سيتم استخدامه والاتصال بقنية التسليم.
    7. فتح SVC والوريد الأجوف السفلي (IVC)، والوريد الرئوي السفلي الأيسر لضمان تنفيس القلب كافية. ضع المشبك الأبهري على الأبهر الرطي التصاعدي (فوق قنية القلب). بدلا من ذلك، يمكن تنفيس البطين الأيسر عن طريق فتح الزائدة الأذينية اليسرى ووضع الشفط.
    8. بدء ضخ القلب الجنب يُستهدف إلى ضغط جذر الأبهر من 80 إلى 100 مم زئبق.
      ملاحظة: طبق المؤلفون نموذجاً باستخدام 1.5 لتر من محلول القلب النخاعي عالي الخلية القياسي عند درجة حرارة 4 درجة مئوية. ويمكن استخدام الحلول والمجلدات المختلفة وفقا للإعداد التجريبي.
    9. وضع طين الجليد (0.9٪ NaCl) في تجويف الصدر وعلى الجهاز للتبريد بعد بدء الشلل القلبي. بعد الانتهاء من ضخ القلب، والمضي قدما في استئصال القلب بطريقة تقليدية. قسم الشريان الأبهري والشريان الرئوي بعد الشريان الداخلي وفي الانقسام، على التوالي، لضمان طول كاف للزرع.
    10. بعد الإزالة، ضع الجهاز في كيس عضو مع ما لا يقل عن 500 مل من محلول الحفظ (الحل الفائق الهبركالي القياسي خارج الخلية). ضع هذا على الجليد وتبقي في 4 درجة مئوية. ويمكن تعديل هذه الخطوة وفقا للتصميم التجريبي والهدف.

2. إجراءات المتلقي:

  1. الحث على التخدير وإعداد الحيوانات:
    1. إجراء التخدير والمراقبة على النحو المبين في إجراء الجهة المانحة (الخطوات 1-1-1 إلى 1-1-6).
    2. بعد إدخال مُقدِّم الغمد الوريدي المركزي عن طريق الجلد في الوريد الوداجي الأيمن، أدخل قسطرة ددية مركزية (مثل اللومن المزدوج) في الوريد الوداجي الأيسر باستخدام تقنية Seldinger. بدلا من ذلك، يمكن أن يتم ذلك بعد استئصال السترين خط الوسط كما هو موضح أعلاه.
  2. المجازة القلبية الرئوية (CPB):
    1. إجراء استئصال السمدين الخط المتوسط وفضح القلب والأوعية الكبيرة كما هو موضح في إجراء الجهة المانحة (الخطوات 1-2-1 إلى 1-2-4).
    2. تشريح بين SVC والشريان innominat، وIVC وpericardium باستخدام Metzenbaum و "الزاوية اليمنى" ملقط. قم بتطويق SVC وIVC باستخدام شريط سرّي (بدلاً من ذلك يمكن استخدام خياطة الحرير O بسيطة). تأمين كل شريط / خياطة مع tourniquet.
    3. ضع 2 غرزسلسلة محفظة متحدة المركز باستخدام خياطة برولين 4-0 على الأبهر الصاعد القاصي (تجنب الغرز سمك كامل). ضع الغرز ذات السلسلة الجرافة باستخدام 4-0 prolene على IVC وSVC على مستوى انعكاس التامور. تأمين هذه الغرز مع tourniquets.
    4. أثناء إعداد CPB، لديك إعداد مساعد ورئيس النظام وفقا لاحتياجات المحققين والتجريبية. يستخدم الإجراء الحالي نفس الإعداد المستخدم كقسم جراحة القلب والأوعية الدموية في المؤسسة ويستخدم مساعدة من التسريب المدربين. يتم تجهيز نظام الالتفافية مع 2 لتر من محلول البلورات (على سبيل المثال البلازماليت) مع 500 ملغ من Solumedrol.
    5. إدارة 30،000 وحدة من الهيبارين (> 300 U / كغ) لتحقيق تخثر الجهازية. يجب أن يكون وقت التخثر المنشط (ACT) أعلى من 300 ق، إذا كان الاختبار متاحًا.
    6. كانوليت الشريان الأبهر مع 17 إلى 21 F قنية الشرايين. استخدام الأوكسجين غشاء خارج الجسم (ECMO) قنية (على سبيل المثال EOPA قنية الشريانية) إدراجها باستخدام تقنية Seldinger لتسهيل هذه الخطوة وتجنب فقدان الدم. بدلا من ذلك، يمكن استخدام قنية الشريانية الالتفافية القياسية.
    7. قم بتوصيل القنية بالخط الشرياني للدائرة الالتفافية باستخدام موصل 3/8-3/8. ضمان الانبث الكامل لتجنب انسداد الهواء.
    8. قم بعملية تعليب البكافال. لهذا، كانوليت SVC ومن ثم IVC باستخدام 24 إلى 28 F الزاوية اليمنى قنية وريدية مرحلة واحدة (على سبيل المثال DLP واحد التجويف الزاوية القنية الوريدية).
      1. أولا، جعل شق صغير (5 ملم) في وسط خياطة محفظة سلسلة. تمدد الشق باستخدام أداة صغيرة ذات زاوية (مثل الزاوية اليمنى أو المفاجئة). إدراج قنية توجيه زاوية متفوقا في SVC وأدنى في IVC (بعيدا عن القلب). آمنة من خلال تشديد tourniquet عقد خياطة محفظة سلسلة.
      2. بين كل خطوة، قم بتغطية الشق بإصبع لتجنب النزيف المفرط. قم بتوصيل القنينيا بالخط الوريدي للدائرة الالتفافية باستخدام موصل 3/8-3/8-1/2 Y. تأكد من الإنحطاب لتجنب قفل الهواء في النظام.
    9. بدء CPB. ضبط معدلات التدفق للحفاظ على الضغط الشرياني فوق 50 مم زئبق (حوالي 4 لتر / دقيقة). الحفاظ على نورالامميا طوال العملية.
      ملاحظة: يمكن تعديل هذه الإعدادات وفقًا للتصميم التجريبي. وينبغي أن تدار الأدوية Vasoactive فقط خلال CPB إذا لزم الأمر للمساعدة في تنظيم الضغط (على سبيل المثال ضخ ادرينالين).
  3. زرع قلب المتبرع:
    1. بعد بدء CPB، فتح الجنبة اليسرى وسحب القلب الأصلي إلى اليمين. تشريح وتطويق الوريد hemiazygous الأيسر باستخدام أداة تشريح حادة (مثل Metzenbaum) والزاوية اليمنى، على التوالي. ليجيت غير رسمي مع التعادل يا الحرير. هناك حاجة إلى ربط واحد فقط كما سيتم إزالة القلب الأصلي.
    2. عبر المشبك الأبهر المتلقي بشكل قريب إلى قنية الشريانية. فخ على حد سواء فينا كافا مع tourniquets وضعت سابقا باستخدام العلاقات الحرير O. إزالة القلب الأصلي للمستلم. بدلا من ذلك، يمكن القبض على القلب باستخدام أمراض القلب الدموية المستندة إلى انخفاض حرارة الجسم القياسية.
    3. أثناء استئصال القلب، تأكد من الحفاظ على الأصفاد الكبيرة في المتلقي لتسهيل زرع القلب المانح. لهذا، قسم الشريان الأبهر والشريان الرئوي بشكل قريب، على مقربة من جذورها. وبالمثل، يجب الاحتفاظ بالأتريوم الأيسر والأيمن مع الأصفاد الكبيرة. اترك الزوائد الأذينية اليمنى واليسرى في الأصفاد المتلقية، والتي قد تكون هناك حاجة إليها أثناء اللاتمع.
    4. إعداد القلب المانح للزرع.
      1. قم بتشريح الشريان الرئوي من الأذين الأيسر وفصل الشريان الرئوي تمامًا عن الشريان الأبهري. اترك ما لا يقل عن 2-3 سم من كل وعاء ليتم اقتطاعها أثناء الزرع حسب الحاجة. ليجيت على حد سواء فينا كافا مع ربطة عنق الحرير O. توحيد جميع الأوردة الرئوية، وخلق واحد الكفة الأذينية اليسرى لتكون anastomosed.
      2. قارن أحجام الكفة الأذينية اليسرى (المانح والمتلقي) وتقليم كل حسب الحاجة لتصبح أحجام مماثلة. يمكن تقصير الزائدة الأذينية اليسرى للمستلم، أو يمكن فتح السقف الأذيني الأيسر للمتبرع والزائدة الدودية لهذا الغرض.
    5. تسليم أول جرعة القلب إلى القلب المانح باستخدام قنية القلب وضعت سابقا كما هو موضح في الخطوة 1.2.6. يتكون الحل الوقائي القلبي من 500 مل من خليط 2:1 من الدم: crystalloid يحتوي على 24 ملي قنوم من البوتاسيوم وتسليمها في 10 درجة مئوية. تحقيق تركيز البوتاسيوم المطلوب عن طريق إضافة كلوريد البوتاسيوم إلى خليط القلب.
    6. بعد الانتهاء من كل anastomosis، وتقديم جرعة إضافية من 300 مل من الشلل القلبي في 10 درجة مئوية تحتوي على 8 مل من البوتاسيوم.
    7. بعد كل anastomoses وقبل إزالة المشبك الأبهري عبر، وإدارة جرعة إضافية من 500 مل من القلب الدافئ (37 درجة مئوية) الدم مع 8 مل من البوتاسيوم.
    8. إزالة القلب المانح من التخزين وزرع مع تقنية الأنازتومية البياتريالقياسية القياسية في التسلسل التالي: الأذين الأيسر، الأذين الأيمن، الشريان الرئوي، والشريان الأبهري. استخدم خياطة برولين 4-0 مع إبرة SH للأتريوم الأيسر والأيمن، والأبهر وخياطة prolene 5-0 مع إبرة BB للشريان الرئوي.
      1. الأذين الأيسر: ضع خياطة برولين 4-0 عند التقاطع بين الأذين الأيسر وIVC (الهامش السفلي الأيمن) وأخرى عند 180 درجة من الأول، وتربط بين الأصفاد المانحة والمستلمة. إكمال الجدار الخلفي anastomosis. إكمال الجدار الأمامي anastomosis. ويتم ذلك من خياطة متفوقة إلى خياطة أدنى.
      2. الأذين الأيمن: افتح الأذين الأيمن للمتبرع من الملحق باتجاه IVC، مما يخلق كفة متبرع تطابق حجم الكفة المتلقية. بدءا من زاوية أدنى (تقاطع بين IVC وأتريوم الحق)، واستكمال الجدار الداخلي anastomosis ومن ثم الجدار الجانبي.
      3. الشريان الرئوي: تقليم حواف كل من الشرايين الرئوية المتلقي ة والمانحة لخلق أحجام مطابقة. ضع خياطة برولين 5-0 على الجدار الجانبي الأيسر الذي يجمع بين السفن المانحة والمتلقية وآخر على الحافة الجانبية اليمنى. إكمال anastomosis الجدار السفلي ومن ثم الجدار الأمامي anastomosis.
      4. الشريان الأبهري: تقليم كما هو موضح مع الشريان الرئوي. وضع خياطة على الجدار الجانبي الأيسر الذي يربط بين السفن المانحة والمتلقية. إكمال الجدار السفلي ومن ثم الجدار الأمامي anastomosis.
      5. إجراء anastomoses الطبقات واحدة، باستثناء الشريان الرئوي، حيث مطلوب anastomosis الطبقات المزدوجة. الأنسجة البورسينية هشة للغاية وينبغي التعامل معها بعناية لتجنب الدموع. الأهم من ذلك، فإن anastomosis الشريان الرئوي هو الخطوة الأكثر حساسية من زرع ويجب أن يتم مع العناية القصوى. يمكن تعديل تقنية الزرع وفقًا لتفضيل الجراحين والتصميم التجريبي.
    9. بعد الانتهاء من جميع anastomoses ودافئة تسليم جرعة القلب كما هو موضح أعلاه، وإزالة المشبك عبر الأبهر. فحص جميع anastomoses لمواقع النزيف، وينبغي تصحيحها في هذه المرحلة.
    10. إعادة ضخ القلب المانح لمدة 60 دقيقة على CPB. يمكن علاج عدم انتظام ضربات القلب البطيني بإزالة الرجفان الداخلي (20-50 J). إذا لزم الأمر، يمكن استخدام سرعة البطين للحفاظ على معدل ضربات القلب من 100 نبضة في الدقيقة الواحدة.
    11. بعد 60 دقيقة من التسريب، وإدارة 1 غرام من كلوريد الكالسيوم. بدء الوين من CPB عن طريق خفض التدفق إلى النصف، ثم ربع ثم إيقاف. ويمكن استخدام الخط الوريدي المركزي لرصد الضغط الوريدي المركزي، الذي يستهدف 10 مم زئبق. الشروع في ضخ الأدوية vasoactive وinotropic (على سبيل المثال دوبوتامين, ادرينالين, إفراز, وفاسوبريسين) وفقا للتصميم التجريبي أو السلطة التقديرية للمحققين.
    12. يعتبر الوين ناجحة إذا كان الحيوان يحافظ على ضغط الشريانالانضي فوق 60 مم زئبق لأكثر من 30 دقيقة بعد التوقف عن CPB. لأن هذا ليس نموذج البقاء على قيد الحياة، لا عكس الهيبارين. يمكن أن يحدث نزيف مستمر من ثقوب الإبرة والهياكل تشريح (على سبيل المثال القص). وتستجيب قلوب المانحين بشكل جيد للجرعات الصغيرة والمتكررة من استبدال الحجم باستخدام نظام CPB. بالإضافة إلى ذلك, نموذج porcine يستجيب بشكل جيد لdobutamine.
      ملاحظة: ينبغي أن تكون إدارة المتلقي مصممة خصيصا ً لتجربة المحققين والتصميم التجريبي. قد يساعد طبيب التخدير القلبي بهذه الطريقة.

3. تقييم الكسب غير المشروع:

  1. التقييم الوظيفي:
    1. هذا النموذج الحيواني الكبير لديه ميزة وجود نهج الصدر المفتوح في جميع الأوقات، مما يسهل التقييم الوظيفي المباشر. لقياس انقباض القلب، استخدم تحليلات حلقة حجم الضغط (PV)، وتخطيط صدى القلب، و/أو القسطرة على الجانب الأيمن.
    2. حلقات حجم الضغط10: وضع شريط سرّي حول IVC، وإدراج قسطرة التوصيل الكهروضوئية في البطين الأيسر من خلال استئصال البطين الصغير للسماح بالقياسات المستمرة للعلاقات الكهروضوئية البطينية اليسرى. الحصول على تسجيلات حالة ثابتة لتوليد معلمات تعتمد على الحجم (مثل الضغط المتطور وعمل السكتة الدماغية) ومن ثم الحصول على تسجيلات الانسداد في ثلاثة أضعاف عن طريق تثبيت IVC لتوليد معلمات مستقلة الحجم (على سبيل المثال التحميل المسبق للتوظيف عمل السكتة الدماغية).
    3. تخطيط صدى القلب: اطلب من أطباء التخدير القلبي الحصول على صور كتابية باستخدام مسبار عبر المريء القياسي.
    4. القسطرة على الجانب الأيمن: أدخل قسطرة البجع-غانز من خلال غمد وريدي يوضع في بداية الإجراء وموجه نحو الشريان الرئوي. وهذا يتيح قياس الضغط الوريدي المركزي، والضغط البطيني الأيمن، وضغوط الشريان الرئوي، وضغط إسفين الشعيرات الدموية الرئوية، وإخراج القلب باستخدام تقنية التمدد الحراري.
    5. إجراء تقييم العقد عند خط الأساس وبعد 2 و 3 ساعة بعد إعادة التسريب من قلب المانح في المتلقي. ويمكن تعديل ذلك من قبل المحققين وفقا للتصميم التجريبي.
  2. تقييم التمثيل الغذائي:
    1. للتقييمات الأيضية، جمع عينات الدم الشريانية والوريدية (بدلا من ذلك: مختلطة الوريدية) وتخزين البلازما للتحليلات اللاحقة. كما ينبغي الحصول على تحليلات لغاز الدم في الوقت الحقيقي ومستويات اللاكتات.
    2. جمع هذه العينات عند خط الأساس في الجهة المانحة، قبل الشراء في الجهة المانحة، عند خط الأساس في المتلقي، وفي 15 و 30 و 60 دقيقة من إعادة ضخ قلب المتبرع (بعد إزالة المشبك). ويمكن تعديل ذلك وفقا للتصميم التجريبي.
  3. إنهاء التجربة والقتل الرحيم:
    1. وبمجرد الانتهاء من جميع التقييمات، exsanguinate الحيوان المتلقي في الخزان الوريدي من دائرة CPB عن طريق فتح المشبك خط وريدي. وبدلاً من ذلك، يمكن تحقيق الاستئصال عن طريق حصاد الطعوم القلبية لجمع العينات (أي الخزعات القلبية).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

وقد استخدم هذا النموذج ما قبل السريرية بنجاح منذ عام 19945،6،8،9. ويبين الجدول 1 النتائج التمثيلية للعلاقات بين الضغط وحجم وبارامترات تخطيط صدى القلب المأخوذة عند خط الأساس، و3 درجات بعد الزرع في مجموعة من 5 تجارب. على الرغم من أننا نرى انخفاضا في الانقباض عضلة القلب بعد زرع، وهذا لم يكن هاما إحصائيا.

ويبين الشكل 1 حلقات حجم الضغط التمثيلي ة التي تم جمعها من تجربة واحدة في نفس النقاط الزمنية. خلال تقييمات "الحالة الثابتة" (الشكلالصف العلوي). يتم تسجيل المعلمات المعتمدة على الحجم، مثل الحد الأقصى والحد الأدنى لمعدل الضغط المتقدم. يتم الحصول على معلمات مستقلة عن حجم عن طريق انسداد متقطع من IVC. مع هذا، ينخفض حجم البطين الأيسر تدريجيا ويمكن حساب علاقات مختلفة. في الصف الأوسط من الشكل 1، نرى العلاقات الانقباضية ونهاية الانبساطي للضغط الحجم يتم تسجيلها ، والتي تمثل العلاقة بين الضغوط الانقباضية أو الانبساطية النهائية ، على التوالي ، مع ما يقابل نهاية الانبساطي. في الصف السفلي OD الشكل 1، ونحن نرى تسجيل عمل السكتة الدماغية preload القابلة للتوظيف، والتي هي العلاقة بين العمل السكتة الدماغية وحجم نهاية الانبساطي المقابلة.

وأخيراً، وكما هو مُرى في الشكل2، يمكن قياس مختلف الأيض اتّبية أخرى (مثل مستويات اللاكتات ودرجة الحموضة) والبارامترات الوظيفية (مثل خرج القلب) بهذا النموذج لاختبار فرضيات مختلفة.

Figure 1
الشكل 1 . حلقات ضغط حجم تمثيلية في حالة ثابتة، أثناء انسداد فينا كافا (IVC) الداخلية، والعلاقات (عمل السكتة الدماغية القابلة للتجنيد مسبقًا). (ألف) تجربة واحدة عند خط الأساس. (ب) تجربة واحدة بعد 3 ح من التسريب. PRSW = التحميل المسبق للعمل السكتة الدماغية القابلة للتجنيد. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 2
الشكل 2 . اتجاهات اللاكتات والحموضة أثناء بروتوكول زرع القلب. بعد إعادة التسريب، هناك زيادة كبيرة في اللاكتات وانخفاض في درجة الحموضة. ويمكن إدارة ذلك عن طريق الحفاظ على ضغط التسريب الكافي مع استبدال حجم السليم وتعاطي المخدرات vasoactive. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الاساس 3 ساعات بعد الزرع p-القيمة
قسطرة الشريان الرئوي
مؤشر القلب (L / دقيقة) 3.7 ± 0.8 2.8 ± 0.3 0.485
تحليل حجم الضغط
PRSW (erg∙cm-3∙10 3)
الحد الأقصى لديسيبل/dt (mmHg∙s-1)
الحد الأدنى لديسيبل/dt (mmHg∙s-1)
62.1 ± 7
2500 ± 425
-1537 ± 238
53.8 ± 10
1815 ± 410
-1427 ± 317
0.841
0.309
0.547
ضربات القلب
LV EF (٪)
LV FAC (٪)
RV FAC (٪)
47.3 ± 3.0
53.8 ± 3.6
39.2 ± 1.3
37.0 ± 4.2
46.4 ± 2.9
32.8 ± 3.6
0.095
0.222
0.309

الجدول 1 العلاقات التمثيلية لحجم الضغط والمعلمات التصويرية لصدى القلب من مجموعة من 5 عمليات زرع أجريت عند خط الأساس وبعد 3 ح من التسريب. البيانات المقدمة على أنها متوسط ± خطأ قياسي ومقارنة باستخدام اختبار رتبة ويلكوكسون الموقعة. EF = كسر الإخراج. FAC = تغيير المنطقة الكسرية. LV = البطين الأيسر. الحد الأقصى للضغط في البطين الأيسر. الحد الأدنى من dP/dt = الحد الأدنى للمعدل PF تغيير الضغط في ventricule الأيسر. PRSW = التحميل المسبق للعمل السكتة الدماغية القابلة للتجنيد. RV = البطين الأيمن.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

تصف هذه المخطوطة نموذجًا كبيرًا حيوانيًا قبل السريرية لزرع القلب التقويمي. وقد استخدمت نماذج حيوانية صغيرة مختلفة من زرع القلب غير المتجانس بنجاح لدراسة آثار العلاجات الجديدة لتحسين الحفاظ على الأعضاء وتقليل إصابة نقص التروية11،12، 13.بالإضافة إلى ذلك، نماذج الحيوانات الصغيرة تسمح نماذج البقاء على قيد الحياة والمتابعة على المدى الطويل للتحقيق في تطور الرفض واعتلال الأوعية الدموية اللاوجراف القلبية11،12،13. ومع ذلك، فإن معظم هذه العلاجات الجديدة تفشل في أو لا تجعل من التجارب السريرية. ومن أجل تيسير وتبسيط الترجمة السريرية، هناك حاجة إلى نموذج حيواني كبير موثوق به وذي صلة سريرياً.

تم تصميم هذا البروتوكول للتحقيق في مختلف استراتيجيات العلاج والحفاظ على الأعضاء لمنع أو تقليل الخلل الأولي في الكسب غير المشروع وإصابة نقص التروية. وكما ذُكر أعلاه، استخدم هذا النموذج منذ عام 1994. وقد أظهر المؤلفون في السابق الآثار المفيدة للتسريب المفرط للملح في المتبرع8 أو المتلقي9 قبل شراء الأعضاء أو زرعها، على التوالي. وعلاوة على ذلك، بحث المؤلفون بروتوكولات واستراتيجيات حفظ مختلفة، مثل استخدام المتبرعين سفك الدم خلال التخزين البارد6 وتأثير مكملات الأنسولين في محلول القلب اللبلي5.

والقيود الرئيسية للتقنية الموصوفة هنا هي المتابعة القصيرة الأجل. ومن شأن نموذج طويل الأجل لزراعة القلب في مجال البقاء على قيد الحياة أن يكون كثيف الموارد وينطوي على تكاليف عالية. يركز الإجراء الموضح هنا على الإصابة الحادة في نقص التروية- التسريب، وهو طريقة موثوقة قبل السريرية للتحقيق في التدخلات الجديدة التي تم اختبارها والتحقق من صحتها في نماذج تجريبية أصغر، مثل نموذج المورين. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن بسهولة تكييف هذه التقنية لتجارب المتابعة الطويلة الأجل. وهذا ينطوي على عكس الهيبارين كافية، وإزالة الكانات الحيوانية، وhemostasis كافية، وإغلاق الصدر.

غالباً ما يعتبر القلب البورسيني الأكثر شبهاً تشريحياً لقلب الإنسان عند استخدام نماذج حيوانية كبيرة. على هذا النحو، بل هو منصة مثالية لإجراء البحوث الجراحية القلبية. ومع ذلك، من المهم أن نلاحظ أن الأنسجة توصف عادة بأنها هشة وقابلة للتفتيت، وخاصة في الأذين الأيمن والشريان الرئوي، كونها عرضة للدموع14. بالإضافة إلى ذلك، يعتبر قلب الخنزير حساسًا للتلاعب وعرضة لاضطراب عدم انتظام ضربات القلب، وهذا هو السبب في أن كبريتات المغنيسيوم يجب أن تدار بشكل روتيني لكل الحيوان في بداية التجربة. وهناك فرق مهم بين نموذج البورسيني وزرع القلب السريري هو الوريد الهيميازيغوس الأيسر في الخنازير، والتي تستنزف مباشرة في الجيوب التاجية. هذا يجب أن يكون ربط أثناء إجراء المتلقي لتجنب النزيف المستمر. وأخيرا، فإن نموذج porcine حساس جدا لنقص التروية، والذي يبدو مناسبا للدراسات الحادة في زرع القلب15.

إدارة المتلقي بعد زرع يمكن أن تكون صعبة في بعض الأحيان. من المهم مراجعة جميع الأنسموس وضمان عدم النزيف. منطقة مزعجة بشكل خاص حول الشريان الرئوي الخلفي. كما ذكر أعلاه، والأنسجة porcine وهشة ويمكن أن المسيل للدموع بسهولة. إذا حدث هذا، يمكن للجراح العودة بسرعة على CPB لتصحيح المشكلة ومحاولة الوصيل مرة أخرى. عادة ما يحدث الرجفان البطيني أثناء التسريب الأولي. إذا لم يحل هذا مع إزالة الرجفان بسيطة، يمكن إعطاء التدخلات الدوائية، مثل 2 غرام من كبريتات المغنيسيوم أو 1 ملغ / كغ من ليدوكائين، وينبغي تطبيق إزالة الرجفان التالية. يمكن تحقيق إيقاع الجيوب الأنفية العادي بسهولة في أقل من 3 دقائق.

يتطلب هذا الإجراء إجراء جراح مدرب واحد على الأقل؛ وعلاوة على ذلك، هناك حاجة إلى 3 إلى 5 تجارب لتحسين البروتوكول داخل كل مجموعة بحثية. بالإضافة إلى ذلك، يجب على الفريق تخصيص عضو واحد لإجراء التخدير الحيواني وإدارة المتلقي حسب الحاجة (على سبيل المثال الدعم غير المداري). نظرا للاعتبارات الهامة فيما يتعلق بنموذج porcine المذكورة أعلاه، والخطوات التالية حاسمة في هذا الإجراء: الحث التخدير والتنبيب (مهم لتجنب إطالة فترات نقص الاكسسميك)، التلاعب القلبي أثناء التقييم، التعليب لتجاوز القلب والرئة، والحق في معالجة الشريان الأذيني والرئوي وanastomosis. ومع ذلك، لأن هذه هي الخطوات الروتينية التي يتم تنفيذها في الممارسة السريرية، ينبغي أن تنفذ بعناية والاهتمام بالتفاصيل. وسيؤدي الاتساق والتكرار إلى نموذج أمثل وموثوق به لمختلف الاستخدامات.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

وليس لدى أصحاب البلاغ ما يكشفون عنه.

Acknowledgments

وليس لدى أصحاب البلاغ أي اعتراف.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Amiodarone Purchased from institutional pharmacy
Angiocath 20G BD 381704
Calcium Chloride 1g/10ml Purchased from institutional pharmacy
Cardioplegia solution This should be chosen at the investigators discretion. 
Cautery Pencil Covidien E2515H
Central Venous Catheter double-lumen Cook Medical C-UDLM-501J-LSC
CPB pack Medtronic Custom-made cardiopulmonary bypass perfusion circuit.
D5W 5% 250ml Baxter JB1064
DLP Aortic Root Cannula/stabber Medtronic 12218
DLP single-lumen venous cannula (24F or 28F) This should be chosen at the investigators discretion. 
Dobutamine Purchased from institutional pharmacy
Electrode Polyhesive Covidien E7507
EOPA arterial cannula (17F or 21F) This should be chosen at the investigators discretion. 
Epinephrine Purchased from institutional pharmacy
Eppendorf Tubes, 1.5 mL Sarstedt  72.690.001
Gloves, nitrile, medium Fischer 27-058-52
Heparin 1000 IU/ml Purchased from institutional pharmacy
Ketalean (Ketamine) inj. 100mg/ml, 50ml/vial Health Canada Requires health canada approval
Lidocaine/Xylocaine 1% Purchased from institutional pharmacy
Magnesium Sulfate 5g/10ml Purchased from institutional pharmacy
Midazolam inj. USP 5mg/ml vial/10ml Health Canada Requires Health canada approval
MPS Quest delivery disposable pack Quest medical 5001102-AS
NACL 0.9% 1L Baxter JB1324
Organ Bag CardioMed 2990
Pipette Tips, 1 mL Fisherbrand 02-707-405
Propofol 1mg/ml Purchased from institutional pharmacy
Rocuronium Purchased from institutional pharmacy
Set Admin Prim NF PB W/Checkvalve Smith Medical 21-0442-25 Intravenous infusion pump line. Researchers should choose infusion lines compatible with the infusion pump available at their facilities
Set Intro Sheath 8.5FRx 10CM Arrow SI-09880
Sofsilk 0 wax coated Covidien S316
Solumedrol 500mg/5ml Purchased from institutional pharmacy
Suction tip Covidien 8888501023
Suction Tubing 1/4" x 120" Med-Rx 70-8120
Suture 5.0 Prolene BB Ethicon 8580H
Suture Prolene Blum 4-0 SH 36 Ethicon 8521H
Sutures 2.0 Prolene Blu M SH Ethicon 8523H
Sutures BB 4.0 Prolene  Ethicon 8881H
Tracheal Tube, 6.5mm Mallinckrodt 86449

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Lund, L. H., Edwards, L. B., et al. The Registry of the International Society for Heart and Lung Transplantation: Thirty-third Adult Heart Transplantation Report-2016; Focus Theme: Primary Diagnostic Indications for Transplant. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 35 (10), 1158-1169 (2016).
  2. Lund, L. H., Edwards, L. B., et al. The Registry of the International Society for Heart and Lung Transplantation_ Thirty-first Official Adult Heart Transplant Report-2014; Focus Theme_ Retransplantation. The. Journal of Heart and Lung Transplantation. 33 (10), 996-1008 (2014).
  3. Cosío Carmena, M. D. G., Gómez Bueno, M., et al. Primary graft failure after heart transplantation: characteristics in a contemporary cohort and performance of the RADIAL risk score. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 32 (12), 1187-1195 (2013).
  4. Fedak, P. W. M., Rao, V., et al. Combined endothelial and myocardial protection by endothelin antagonism enhances transplant allograft preservation. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 129 (2), 407-415 (2005).
  5. Ramzy, D., Rao, V., et al. Cardiac allograft preservation using donor-shed blood supplemented with L-arginine. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 24 (10), 1665-1672 (2005).
  6. Rao, V., Feindel, C. M., Weisel, R. D., Boylen, P., Cohen, G. Donor blood perfusion improves myocardial recovery after heart transplantation. Journal of Heart and Lung Transplantation. 16 (6), 667-673 (1997).
  7. Wicomb, W. N., Cooper, D. K., Barnard, C. N. Twenty-four-hour preservation of the pig heart by a portable hypothermic perfusion system. Transplantation. 34 (5), 246-250 (1982).
  8. Badiwala, M. V., Ramzy, D., et al. Donor pretreatment with hypertonic saline attenuates primary allograft dysfunction: a pilot study in a porcine model. Circulation. 120, 11 Suppl 206-214 (2009).
  9. Ribeiro, R. V. P., Badiwala, M. V., Ramzy, D., Tumiati, L. C., Rao, V. Recipient Hypertonic Saline Infusion Prevents Cardiac Allograft Dysfunction. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. , (2018).
  10. Townsend, D. Measuring Pressure Volume Loops in the Mouse. Journal of Visualized Experiments. (111), e53810 (2016).
  11. Ratschiller, T., Deutsch, M. -A., et al. Heterotopic Cervical Heart Transplantation in Mice. Journal of Visualized Experiments. (102), e52907 (2015).
  12. Fukunaga, N., Bissoondath, V., Rao, V. Submandibular Gland-preserving Technique for Heterotopic Cervical Heart Transplantation in Mice. Transplantation. 1, (2018).
  13. Gong, W. Mouse Heterotopic Abdominal Heart Transplant Model. Rodent Transplant Medicine. , Chapter 11 107-118 (2014).
  14. Robinson, N., Souslian, L., Gallegos, R. P., Rivard, A. L., Dalmasso, A. P., Bianco, R. W. Animal Models for Cardiac Research. Handbook of Cardiac Anatomy, Physiology, and Devices. , Chapter 27 469-491 (2015).
  15. Bianco, R. W., Gallegos, R. P., Rivard, A. L., Voight, J., Dalmasso, A. P. Animal Models for Cardiac Research. Handbook of Cardiac Anatomy, Physiology, and Devices. , Chapter 25 393-410 (2009).

Tags

الطب العدد 146 زرع القلب إصابة نقص التروية-إعادة التسريب وظيفة عضلة القلب نموذج حيواني كبير نموذج ما قبل السريرية تجاوز القلب والرئة
نموذج بورسين ما قبل السريرية لزراعة القلب التقويمي
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Ribeiro, R. V. P., Alvarez, J. S.,More

Ribeiro, R. V. P., Alvarez, J. S., Yu, F., Adamson, M. B., Fukunaga, N., Serrick, C., Bissoondath, V., Meineri, M., Badiwala, M. V., Rao, V. A Pre-Clinical Porcine Model of Orthotopic Heart Transplantation. J. Vis. Exp. (146), e59197, doi:10.3791/59197 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter