Summary

Een preklinisch varkens model van Orthotopic harttransplantatie

Published: April 27, 2019
doi:

Summary

Hier beschrijven we een pre-klinisch groot dier (Porcine) model van orthotopic harttransplantatie dat stevig is vastgesteld en gebruikt om nieuwe cardioprotective strategieën te onderzoeken.

Abstract

50-jaren na het eerste succesvolle rapport blijft harttransplantatie de Gold-standaardbehandeling voor in aanmerking komende patiënten met gevorderde hartinsufficiëntie. Er zijn meerdere modellen voor kleine dieren van harttransplantatie gebruikt om de acute en langetermijneffecten van nieuwe therapieën te bestuderen. Echter, weinigen zijn getest en bewezen succes in klinische proeven. Het is van cruciaal belang om nieuwe therapieën te evalueren in een klinisch relevant model voor grote dieren voor een efficiënte en betrouwbare vertaling van de bevindingen van basis studies. Hier beschrijven we een pre-klinisch groot dier (Porcine) model van orthotopic harttransplantatie die stevig is vastgesteld en eerder gebruikt om nieuwe cardioprotective strategieën te onderzoeken. Deze procedure richt zich op acute ischemie-reperfusie letsel en is een betrouwbare methode om nieuwe interventies te onderzoeken die zijn getest en gevalideerd in kleinere experimentele modellen, zoals het Murine-model. We tonen zijn nut bij het beoordelen van cardiale prestaties tijdens de vroege periode na de transplantatie en andere mogelijke mogelijkheden die het model mogelijk heeft.

Introduction

50-jaren na het eerste succesvolle rapport blijft harttransplantatie de Gold-standaardbehandeling voor in aanmerking komende patiënten met gevorderde hartfalen1. Hoewel ischemische tijden van maximaal vier uur voldoende worden getolereerd, een ischemische tijd van meer dan zes uur wordt geassocieerd met inferieure uitkomsten2. Primaire transplantaat dysfunctie blijft de belangrijkste oorzaak van vroege morbiditeit en sterfte na transplantatie2,3. De oorzaken van primaire transplantaat dysfunctie zijn multifactoriële en omvatten het gebruik van marginale organen, ontvanger pulmonale vaatziekten, hyperacute afwijzing, en ischemie-reperfusie letsel opgelopen op het moment van transplantatie3.

Meerdere studies hebben nieuwe methoden voor het behoud van donor hart onderzocht om de incidentie van primaire transplantaat disfunctie4,5,6,7te verminderen. Het is gebruikelijk om nieuwe technieken en behandelingen te beoordelen in Murine modellen van ischemie-reperfusie letsel of heterotopische harttransplantatie. Bovendien staan kleine diermodellen overlevings modellen en lange termijn follow-up toe om de ontwikkeling van afstoting en cardiale transplantaat vasculopathie11,12,13te onderzoeken. Echter, de meeste van deze strategieën mislukken initiële klinische pilot proeven of nooit bereiken dit stadium. Het is van het allergrootste belang om nieuwe therapieën te evalueren in een klinisch relevant model met een groot dier voor een efficiënte en betrouwbare vertaling van de bevindingen van basis studies.

Het hart van de varkens wordt vaak beschouwd als de meest anatomisch vergelijkbaar met het menselijk hart bij het gebruik van modellen met grote dieren. Als zodanig is het een ideaal platform om cardiale chirurgische onderzoek uit te voeren. Er zijn echter verschillende belangrijke factoren om te overwegen bij het gebruik van een varkens model. Ten eerste wordt het weefsel meestal beschreven als kwetsbaar en brokbaar, vooral in het rechter atrium en de longslagader, die gevoelig is voor tranen14. Bovendien, het varken hart wordt beschouwd als gevoelig voor manipulatie en gevoelig voor aritmie, dat is waarom men moet routinematig een anti-arrythmetic toedienen aan elk dier aan het begin van het experiment. Een belangrijk anatomisch verschil tussen het varkens model en de klinische harttransplantatie is de linker hemiazygeuze ader in de varkens die rechtstreeks in de coronaire sinus afvloeit. Dit moet worden geligeerd tijdens de ontvangende procedure om te voorkomen dat continue bloeden. Tot slot, het varkens model is zeer gevoelig voor ischemie, maar het is nog steeds geschikt voor acute studies bij harttransplantatie15.

Dit manuscript beschrijft een pre-klinisch groot dier (Porcine) model van orthotopic harttransplantatie die stevig is vastgesteld en gebruikt om nieuwe cardioprotective Strategies onderzoeken5,6,8 ,9.

Protocol

Het institutioneel Comité voor dierenverzorging keurde alle experimentele protocollen goed, en de dieren werden behandeld volgens de “gids voor de verzorging en het gebruik van proefdieren”, opgesteld door het Instituut voor laboratorium dierlijk materiaal, nationale Onderzoeksraad, 1996. Mannelijke Yorkshire varkens (40 – 50 kg) werden gebruikt om de orthotopic harttransplantaties uit te voeren (dier grootte kan variëren afhankelijk van de onderzoekers discretie en experimentele doelen). 1….

Representative Results

Dit pre-klinische model is met succes gebruikt sinds 19945,6,8,9. Tabel 1 toont representatieve resultaten van druk volume verhoudingen en echocardiografische parameters die zijn genomen bij aanvang en 3 uur na transplantatie in een reeks van 5 experimenten. Hoewel we een afname in de contractiliteit van myocadial zien na transplantatie, was dit niet statistisch significant.</p…

Discussion

Dit manuscript beschrijft een groot dier pre-klinisch model van orthotopic harttransplantatie. Verschillende kleine diermodellen van heterotopische harttransplantatie zijn met succes gebruikt om de effecten van nieuwe behandelingen te bestuderen om het behoud van organen te verbeteren en om ischemie-reperfusie letsel te verminderen11,12, 13. Bovendien staan kleine diermodellen overlevings modellen en lange termijn follow-up toe…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

De auteurs hebben geen erkenningen.

Materials

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

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, 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. , 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. , 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. , 393-410 (2009).

Play Video

Cite This Article
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).

View Video