Un modello pre-clinico di trapianto di cuore ortotopico
Summary
Qui, descriviamo un modello preclinico di grandi animali (porcine) di trapianto ortotopico del cuore che è stato saldamente stabilito e utilizzato per studiare nuove strategie cardioprotettive.
Abstract
Cinquant’anni dopo il primo rapporto di successo, il trapianto cardiaco rimane il trattamento gold-standard per i pazienti idonei con insufficienza cardiaca avanzata. Diversi modelli di trapianto di cuore per piccoli animali sono stati utilizzati per studiare gli effetti acuti e a lungo termine di nuove terapie. Tuttavia, pochi sono testati e dimostrato successo negli studi clinici. È di fondamentale importanza valutare nuove terapie in un modello di grande animale clinicamente rilevante per una traduzione efficiente e affidabile dei risultati degli studi di base. Qui, descriviamo un modello preclinico di grandi animali (porcine) di trapianto ortotopico del cuore che è stato saldamente stabilito e precedentemente utilizzato per studiare nuove strategie cardioprotettive. Questa procedura si concentra sulla lesione acuta di ischemia-reperfusione ed è un metodo affidabile per studiare nuovi interventi che sono stati testati e convalidati in modelli sperimentali più piccoli, come il modello murino. Dimostriamo la sua utilità nella valutazione delle prestazioni cardiache durante il primo periodo post-trapianto e altre potenziali possibilità abilitate dal modello.
Introduction
Cinquant’anni dopo il primo rapporto di successo, il trapianto cardiaco rimane il trattamento gold-standard per i pazienti idonei con insufficienza cardiaca avanzata1. Anche se i tempi ischemici fino a quattro ore sono tollerati adeguatamente, un tempo ischemico superiore a sei ore è associato a esiti inferiori2. La disfunzione primaria dell’innesto rimane la causa principale della morbilità precoce e della mortalità dopo il trapianto2,3. Le cause della disfunzione primaria dell’innesto sono multifattoriali e includono l’uso di organi marginali, malattia vascolare polmonare ricevente, rigetto iperacuto e lesione ischemiva-reperfusione subita al momento del trapianto3.
Diversi studi hanno studiato nuovi metodi per la conservazione del cuore del donatore per ridurre l’incidenza della disfunzione primaria dell’innesto4 ,5,6,7. È pratica comune valutare nuove tecniche e trattamenti in modelli murini di lesioni ischemia-reperfusione o trapianto di cuore eterotopico. Inoltre, piccoli modelli animali permettono modelli di sopravvivenza e follow-up a lungo termine per studiare lo sviluppo del rifiuto e della vasculopatia di allotrapianto cardiaco11,12,13. Tuttavia, la maggior parte di queste strategie falliscono gli studi clinici iniziali del pilota o non raggiungono mai questa fase. È di fondamentale importanza valutare le nuove terapie in un modello di grande animale clinicamente rilevante per una traduzione efficiente e affidabile dei risultati degli studi di base.
Il cuore porcina è spesso considerato il più anatomicamente simile al cuore umano quando si utilizzano modelli di animali di grandi dimensioni. Come tale, è una piattaforma ideale per eseguire la ricerca chirurgica cardiaca. Tuttavia, ci sono diversi fattori importanti da considerare quando si utilizza un modello di porcina. In primo luogo, il tessuto è tipicamente descritto come fragile e friabile, soprattutto nell’atrio destro e nell’arteria polmonare, essendo incline alle lacrime14. Inoltre, il cuore di maiale è considerato sensibile alla manipolazione e incline alle aritmie, motivo per cui si dovrebbe regolarmente somministrare un anti-arrythmetic per ogni animale all’inizio dell’esperimento. Un’importante differenza anatomica tra il modello di porcina e il trapianto clinico di cuore è la vena emiaziga sinistra nel suina che drena direttamente nel sino coronario. Questo deve essere ligated durante la procedura ricevente per evitare sanguinamento continuo. Infine, il modello di suine è molto sensibile all’ischemia, ma è ancora appropriato per gli studi acuti nel trapianto di cuore15.
Questo manoscritto descrive un modello preclinico di grandi animali (porcine) di trapianto ortotopico del cuore che è stato saldamente stabilito e utilizzato per studiare nuove strategie cardioprotettive5,6,8 ,9.
Protocol
Representative Results
Discussion
Questo manoscritto descrive un modello pre-clinico di grandi animali di trapianto ortotopico del cuore. Vari piccoli modelli animali di trapianto di cuore eterotopico sono stati utilizzati con successo per studiare gli effetti di nuovi trattamenti per migliorare la conservazione degli organi e diminuire la lesione di ischemia-reperfusione11,12, 13.Inoltre, piccoli modelli animali permettono modelli di sopravvivenza e follow-up …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Gli autori non hanno riconoscimenti.
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
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Townsend, D. Measuring Pressure Volume Loops in the Mouse. Journal of Visualized Experiments. (111), e53810 (2016).
- Ratschiller, T., Deutsch, M. -. A., et al. Heterotopic Cervical Heart Transplantation in Mice. Journal of Visualized Experiments. (102), e52907 (2015).
- Fukunaga, N., Bissoondath, V., Rao, V. Submandibular Gland-preserving Technique for Heterotopic Cervical Heart Transplantation in Mice. Transplantation. 1, (2018).
- Gong, W. Mouse Heterotopic Abdominal Heart Transplant Model. Rodent Transplant Medicine. , 107-118 (2014).
- 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).
- 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).
