Summary
Her beskriver vi en præklinisk stor-animalsk (svin) model af ortotopisk hjertetransplantation, der er blevet solidt etableret og udnyttet til at undersøge nye kardioprotektive strategier.
Abstract
50-år efter den første vellykkede rapport, er hjertetransplantation fortsat den Gold-standardbehandling for kvalificerede patienter med fremskreden hjerteinsufficiens. Flere smådyrs modeller af hjertetransplantation er blevet brugt til at studere de akutte og langsigtede virkninger af nye terapier. Men kun få er testet og demonstreret succes i kliniske forsøg. Det er af afgørende betydning at evaluere nye terapier i en klinisk relevant model for store dyr for at sikre en effektiv og pålidelig oversættelse af de grundlæggende undersøgters resultater. Her beskriver vi en præklinisk stor-animalsk (svin) model af ortotopisk hjertetransplantation, der er blevet fast etableret og tidligere anvendt til at undersøge nye kardioprotektive strategier. Denne procedure fokuserer på akut iskæmi-reperfusion skade og er en pålidelig metode til at undersøge nye interventioner, som er blevet testet og valideret i mindre eksperimentelle modeller, såsom murine model. Vi viser, at det er nyttigt at vurdere hjertets ydeevne i den tidlige periode efter transplantationen og andre potentielle muligheder, som modellen har givet mulighed for.
Introduction
50-år efter den første vellykkede rapport er hjertetransplantation fortsat den Gold-standardbehandling for kvalificerede patienter med fremskreden hjerteinsufficiens1. Selvom iskæmiske tider på op til fire timer tolereres tilstrækkeligt, en iskæmisk tid på mere end seks timer er forbundet med ringere resultater2. Primær transplantations dysfunktion er fortsat den vigtigste årsag til tidlig sygelighed og dødelighed efter transplantation2,3. Årsagerne til primær transplantat dysfunktion er multifaktorielle og omfatter brugen af marginale organer, recipient pulmonal vaskulær sygdom, hyperakut afstødning og iskæmi-reperfusion skade på tidspunktet for transplantation3.
Flere undersøgelser har undersøgt nye metoder til donor hjerte bevaring at reducere forekomsten af primær transplantat dysfunktion4,5,6,7. Det er almindelig praksis at vurdere nye teknikker og behandlinger i murine modeller af iskæmi-reperfusion skade eller heterotop hjertetransplantation. Derudover tillader små dyremodeller overlevelses modeller og langsigtet opfølgning for at undersøge udviklingen af afstødning og hjerte-allograft-vasculopati11,12,13. Men, de fleste af disse strategier mislykkes indledende kliniske pilotforsøg eller aldrig nå denne fase. Det er af afgørende betydning at evaluere nye terapier i en klinisk relevant model for store dyr for at sikre en effektiv og pålidelig oversættelse af de grundlæggende undersøgters resultater.
Den svin hjerte er ofte betragtes som den mest anatomisk ligner det menneskelige hjerte, når du bruger store-animalske modeller. Som sådan er det en ideel platform til at udføre kardiel kirurgisk forskning. Men, der er flere vigtige faktorer at overveje, når du bruger en svine model. For det første beskrives vævet typisk som skrøbeligt og friable, især i det højre atrium og lungearterien, der er tilbøjelig til at græde14. Desuden, gris hjerte anses for følsom over for manipulation og tilbøjelige til arytmier, hvilket er grunden til man bør rutinemæssigt administrere en anti-arrythmetic til hvert dyr i begyndelsen af eksperimentet. En vigtig anatomisk forskel mellem svine modellen og klinisk hjertetransplantation er den venstre hemiazygøse vene i svinet, som dræner direkte ind i koronar sinus. Dette skal være ligeret under modtager proceduren for at undgå kontinuerlig blødning. Endelig, svine modellen er meget følsom over for iskæmi, men det er stadig hensigtsmæssigt for akutte undersøgelser i hjertetransplantation15.
Dette manuskript beskriver en præklinisk stor-animalsk (svin) model af ortotopisk hjertetransplantation, der er blevet solidt etableret og udnyttet til at undersøge nye kardioprotektive strategier5,6,8 ,9.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Den institutionelle dyrepleje Komité godkendte alle forsøgsprotokoller og dyr blev behandlet efter "vejledning til pleje og anvendelse af forsøgsdyr" udarbejdet af instituttet for Laboratoriedyrs ressourcer, National Research Council, 1996. Mandlige Yorkshire grise (40 – 50 kg) blev brugt til at udføre de ortotopiske hjertetransplantationer (dyrs størrelse kan variere efter investigatorerne skøn og eksperimentelle mål).
1. donor procedure
- Anæstesi induktion og tilberedning af dyr:
- Præmedicinere dyret ved hjælp af en intramuskulær injektion af ketamin (20 mg/kg), midazolam (0,3 mg/kg) og atropin (0,04 mg/kg). Udføre anæstesi induktion og vedligeholdelse ved hjælp af inhalationel isofluran (ende tidevands koncentration: 1% – 3%) + 3 L/min O2 via ansigtsmaske.
- Bekræft bedøvelses egnethed ved at sikre en afslappet kæbe tone og fravær af smerte under tåen knivspids. Den bedøvelses tilstrækkelighed skal følge de institutionelle retningslinjer.
- Når bedøvelsesmiddel tilstrækkelighed er bekræftet, udføre en orotracheal intubation ved hjælp af en endotracheal tubus tube størrelse 6,5 – 8 mm.
- Placer en iltmætnings Monitor på øret eller bund læben for kontinuerlig overvågning. Placer Cautery elektrode puden på dyrets ryg.
- Indsæt en perifer intravenøs adgang via øreblodåre (f. eks. 20 g Angiocath). Start en vedligeholdelses infusion (f. eks. 0,9% NaCl). Administrer 2 g magnesium sulfat for at forebygge arytmier.
- Indsæt en perkutan central venøs kappe introducer ved hjælp af Seldinger-teknikken i den højre jugulære vene, hvis der skal udføres højre-sidet hjerte kateterisering og kardiale output målinger. Placer dyret i Trendelenburg position for at lette venøs adgang. Alternativt kan dette gøres i den venstre indvendige jugulære vene. Hvis der ikke kan etableres adgang, kan dette trin udføres efter mellemlinje sternotomi ved at dissekere den interne jugulære vene (venstre eller højre) og indsætte kappe direkte.
- Donor hjerte indkøb:
- Udfør en midterlinje-sternotomi fra midten af cervikal-regionen til under xiphoid-processen ved hjælp af en kautionpen. Åbn brystbenet med en knogle sav. Sikre tilstrækkelig hæmostase under hele proceduren (f. eks. ætse brystbenet, og/eller anvendelse af knogle voks).
- I den cervikale region skal du trække sternocleidomastoideus-musklen tilbage til midten og dissekere den højre carotis-arterie (Alternativt kan dette gøres med den venstre carotis-arterie). Placer en arteriel adgangs linje (f. eks. 20 g Angiocath) i den højre carotis-arterie for invasiv arteriel tryk overvågning.
- Dissekere og fjerne thymus fra over pericardium. Løft forsigtigt thymus fra perikardiet, ved hjælp af Cautery, og dissekere strukturen fra hjerte kardiet. For at undgå blødning skal de små fartøjer, der kommer fra aorta og Superior Vena cava (SVC), skylles for at vande thymus.
- Åbn hjerte kardiet. Dissekere det aortopulmonære rum ved hjælp af Cautery. Til dette, har assistenten trække den højre ventrikel udstrømning spor inferiorly og lungearterien til venstre og får kirurgen trække aorta til højre. Gør dette omhyggeligt for at undgå direkte læsioner til lungearterien.
- Ryd det forreste aspekt af opstigende aorta fra bindevæv. Træk forsigtigt den højre ventrikel udstrømnings kanal og Placer en pung-streng sutur ved hjælp af en 4-0 prolene på den proksimale opstigende aorta adventitia (undgå fuld tykkelse suturer). Fastgør denne sutur med en tourniquet.
- Administrer 30.000 enheder heparin (> 300 e/kg) for at opnå systemisk antikoagulation. Indsæt cardioplegi-levering-kanylen (f. eks. DLP aorta-rodkanyle) i opstigende a-streng mellem den tidligere placerede og sikre pensutur ved at stramme tourniquet. Forbered den kardioplegiske opløsning, der skal bruges, og forbind til leveringbannula.
- Åbn SVC og ringere Vena cava (IVC) og den venstre ringere lunge vene for at sikre tilstrækkelig kardiel udluftning. Aorta Cross-clamp placeres på den distale stigende aorta (over cardioplegi-kanyle). Alternativt kan den venstre ventrikel ventileret ved at åbne den venstre atrieflimning og placere suge.
- Initierer kardioplegia infusion, som er rettet mod et aorta-rodtryk på 80 til 100 mmHg.
Bemærk: forfatterne anvendte en model ved hjælp af 1,5 L af en standard ekstracellulær hyperkalemisk kardioplegisk opløsning ved 4 °C. Forskellige løsninger og volumener kan anvendes i overensstemmelse med den eksperimentelle opsætning. - Anbring iskslush (0,9% NaCl) i brysthulen og over orgelet til afkøling efter initiering af kardioplegi. Når kardioplegi infusionen er færdig, fortsættes med kardiektomi på en traditionel måde. Afsnit aorta og pulmonal arterien efter innominering arterien og ved bifurcation, henholdsvis for at sikre tilstrækkelig længde for implantatet.
- Efter fjernelse placeres orglet i en orgel pose med mindst 500 mL konserverings opløsning (standard ekstracellulær hyperkalemisk opløsning). Anbring dette på is og hold ved 4 °C. Dette trin kan ændres i henhold til eksperimentel design og mål.
2. modtager procedure:
- Anæstesi induktion og tilberedning af dyr:
- Udfør anæstesi og overvågning som beskrevet i donor proceduren (trin 1.1.1 til 1.1.6).
- Efter indsættelse af den perkutane centrale vene kappe introduktionen i den højre jugulære vene, indsættes et centralt venekateter (f. eks. dobbelt-lumen) i den venstre jugulære vene ved hjælp af Seldinger-teknikken. Alternativt kan dette gøres efter midterlinjen sternotomi som beskrevet ovenfor.
- Kardiopulmonær bypass (CPB):
- Udfør midterlinjen sternotomi og Udsæt hjertet og de store beholdere som beskrevet i donor proceduren (trin 1.2.1 til 1.2.4).
- Dissekere mellem den Svc og den innominere arterie, og IVC og hjertesækken ved hjælp af Metzenbaum og "retvinklet" pincet. Omring den SVC og IVC ved hjælp af en navle tape (alternativt en simpel O silke sutur kan anvendes). Fastgør hver tape/sutur med en tourniquet.
- Placer 2 koncentriske snurpensuturer ved hjælp af en 4-0 prolene sutur på den distale stigende aorta adventitia (undgå suturer med fuld tykkelse). Placer pung-streng suturer ved hjælp af 4-0 prolene på IVC og SVC på niveau med perikardisk refleksion. Fastgør disse suturer med tournietter.
- Under CPB forberedelse, har en assistent setup og Prime systemet i henhold til investigatorerne og eksperimentelle behov. Den nuværende procedure bruger den samme opsætning, der anvendes som institutionens kardiovaskulære kirurgi division og beskæftiger hjælp af en uddannet perfusionist. Bypass-systemet er spækket med 2 liter crystalloid opløsning (f. eks. Plasmalyte) med 500 mg Solumedrol.
- Administrer 30.000 enheder heparin (> 300 e/kg) for at opnå systemisk antikoagulation. Aktiveret koagulationstid (ACT) skal være over 300 s, hvis testen er tilgængelig.
- Cannulere aorta med en 17 til 21 F arteriel kanyle. Brug en ekstrakorporal membran oxygenatoren (ECMO) kanyle (f. eks eopa arteriel kanyle) indsat ved hjælp af seldinger teknik til at lette dette trin og undgå blodtab. Alternativt kan der anvendes en standard bypass-arteriel kanyle.
- kanylen til den arterielle linje i bypass-kredsløbet ved hjælp af et 3/8-3/8-stik. Sørg for fuldstændig afluftning for at undgå luft emboli.
- Udfør en bicaval kanylering. Til dette, cannulere den SVC og derefter IVC ved hjælp af 24 til 28 F Højrevinklet enkelt-trins vene kanyle (f. eks DLP enkelt lumen vinklet venøs kanyle).
- Først skal du lave et lille snit (5 mm) i midten af pungen-String sutur. Dilate snittet med et lille vinklet instrument (f. eks. retvinklet eller en snap). Der indsættes en kanyle, der leder vinklen overlegent i Svc og inferiorly i IVC (væk fra hjertet). Sikker ved at stramme den tourniquet, som holder pungen-strengen sutur.
- Mellem hvert trin, dække indsnit med en finger for at undgå overdreven blødning. kanylen til den venøse linje i bypass-kredsløbet ved hjælp af et 3/8-3/8-1/2 Y-stik. Sørg for, at du undgår en sluse i systemet.
- Initiere CPB. Juster hastigheder for at opretholde et arterielt tryk over 50 mmHg (ca. 4 L/min). Opretholde normothermia under hele proceduren.
Bemærk: disse indstillinger kan ændres i henhold til det eksperimentelle design. Vasoaktiv medicin bør kun administreres under CPB, hvis det er nødvendigt for at støtte i trykregulering (f. eks. adrenalin infusion).
- Donor hjerte implantation:
- Efter initiering af CPB skal du åbne den venstre brysthinden og trække det indfødte hjerte tilbage til højre. Dissekerer og omkreder den venstre hemiazygøse vene ved hjælp af et skarpt dissektions instrument (f. eks. Metzenbaum) og en retvinklet hhv. Ligate fikseres med en O silke slips. Kun én ligatur er nødvendig, da det indfødte hjerte vil blive fjernet.
- Kryds klemme modtageren aorta prokelt til arteriel kanyle. Snare begge Vena cava med årepresser tidligere placeret ved hjælp af O silkebånd. Fjern modtagerens oprindelige hjerte. Alternativt kan hjertet arresteres ved hjælp af standard hypothermisk blod baseret kardioplegi.
- Under kardiektomi, Sørg for at opretholde store manchetter i modtageren for at lette donor hjerte implantat. For dette, sektion aorta og pulmonal arterien proximalt, tæt på deres rødder. På samme måde skal de venstre og højre atrier holdes med store manchetter. Forlad de højre og venstre atrieflimmer i modtager Manchetterne, som kan være nødvendige under anastomoserne.
- Forbered donor hjertet til implantat.
- Dissekere lungearterien fra det venstre atrium og adskille lungearterien helt fra aorta. Lad mindst 2-3 cm af hvert fartøj, der skal beskæres under implantatet efter behov. Ligate begge Vena cava med en O silke slips. Samle alle pulmonale vener, skabe en enkelt venstre atrieflimen til at være anastomosed.
- Sammenlign venstre atrieflimen størrelser (donor og modtager) og trim hver efter behov for at blive lignende størrelser. Modtagerens venstre atrieflimren vedhæng kan forkortes, eller donorens venstre atriefag og vedhæng kan åbnes for dette.
- Giv den første kardioplegi-dosis til donor hjertet ved hjælp af den tidligere placerede kardioplegi-kanyle som beskrevet i trin 1.2.6. Cardioplegic beskyttende opløsning består af 500 mL af en 2:1 blanding af blod: crystalloid indeholdende 24 mEq af kalium og leveret ved 10 °C. Opnå den ønskede kaliumkoncentration ved tilsætning af kaliumchlorid til kardioplegic blandingen.
- Efter afslutningen af hver anastomose, afgiver en yderligere dosis på 300 mL kardioplegi ved 10 °C indeholdende 8 mEq kalium.
- Efter alle anastomoser og før fjernelse af aorta-kryds klemmen, administreres en ekstra dosis på 500 mL varm (37 °C) blod kardioplegi med 8 mEq kalium.
- Fjern donor hjertet fra opbevaring og implantat med den almindelige biatriale Anastomotiske teknik i følgende rækkefølge: venstre atrium, højre atrium, pulmonal arterie og aorta. Brug en 4-0 prolene sutur med en SH-nål til venstre og højre atrium, og aorta og en 5-0 prolene sutur med en BB nål til lungearterien.
- Venstre atrium: Placer en 4-0 prolene sutur ved krydset mellem venstre atrium og IVC (højre ringere margin) og en anden ved 180 ° fra den første, der forbinder donor og recipient Manchetterne. Gennemfør den bageste væg anastomose. Gennemfør den forreste væg anastomose. Dette er udført fra den overlegne sutur til ringere sutur.
- Højre atrium: Åbn donor højre atrium fra vedhæng mod IVC, hvilket skaber en donor manchet, der matcher modtageren manchetstørrelse. Begyndende ved den ringere vinkel (knudepunkt mellem IVC og højre atrium), fuldføre den indvendige væg anastomose og derefter lateral væg.
- Pulmonal arterie: Trim kanterne af både recipient og donor pulmonale arterier til at skabe matchende størrelser. Placer en 5-0 prolene sutur ved den venstre laterale væg, der forener donor-og recipient fartøjer og en anden på højre sidekant. Gennemfør den ringere væg anastomose og derefter den forreste væg anastomose.
- Aorta: trim som beskrevet med lungearterien. Placer en sutur på den venstre laterale væg, der forbinder donor-og modtagerfartøjer. Gennemfør den underordnede væg og derefter den forreste væg anastomose.
- Udfør enkeltlags anastomoses, bortset fra lungearterien, hvor en dobbeltlags anastomose er påkrævet. Svine vævet er yderst skrøbeligt og bør håndteres forsigtigt for at undgå tårer. Det er vigtigt, at den pulmonale arterie anastomose er det mest delikate trin i implantatet og skal udføres med ekstrem omhu. Implantations teknikken kan ændres i henhold til kirurgerne præference og eksperimentel design.
- Efter færdiggørelse af alle anastomoser og varm kardioplegi dosis levering som beskrevet ovenfor, fjerne aorta Cross-clamp. Undersøg alle anastomoser for steder af blødning, bør de korrigeres på dette punkt.
- Reperfuse donor hjerte for 60 min på CPB. Ventrikulære arytmider kan behandles med intern defibrillering (20-50 J). Hvis det er nødvendigt, kan ventrikel pacing bruges til at opretholde en puls på 100 slag pr. minut. antiarytmika (f. eks. amiodaron, lidocain eller magnesium sulfat) kan anvendes efter investigators skøn, hvis det er nødvendigt.
- Efter 60 min. af reperfusion administreres 1 g calciumchlorid. Initiere fravænning fra CPB ved at reducere strømmen til halvdelen, derefter en fjerdedel og derefter slukket. Den centrale vene line kan bruges til at overvåge det centrale venøse tryk, der er rettet mod 10 mmHg. Initier infusion af vasoaktiv og inotrop medicin (f. eks. Dobutamin, adrenalin, noradrenalin, og vasopressin) i henhold til den eksperimentelle design eller investigatorerne skøn.
- Fravænning anses for at være vellykket, hvis dyret opretholder et systolisk arterielt Tryk på over 60 mmHg i over 30 minutter efter seponering af CPB. Da dette ikke er en overlevelses model, må du ikke vende heparin; kontinuerlig blødning kan forekomme fra nåle huller og dissekeret strukturer (f. eks. sternum). Donor hjerter reagerer godt på små og gentagne doser af volumenudskiftning ved hjælp af CPB-systemet. Derudover reagerer svine modellen godt på Dobutamin.
Bemærk: modtagerens ledelse skal skræddersys til investigatorerne og forsøgsdesignet. En hjerteanæstesiolog kan støtte på denne måde.
3. transplantat vurdering:
- Funktionel vurdering:
- Denne store dyremodel har den fordel at have en åben brystet tilgang til enhver tid, hvilket letter direkte funktionel vurdering. For at måle hjertets kontraktilitet, skal du bruge Tryk volumen (PV) loop analyser, ekkokardiografi, og/eller højre-sidet kateterisering.
- Tryk-volumen sløjfer10: Placer et navle bånd omkring IVC, og Indsæt et PV ledende kateter i venstre ventrikel gennem en lille apikale ventriculotomy at tillade kontinuerlige målinger af venstre ventrikel PV relationer. Opnå Steady-State optagelser for at generere volumen afhængige parametre (f. eks. udviklet tryk-og slag arbejde) og derefter få okklusionoptagelser i tre eksemplarer ved at angive IVC til at generere volumen uafhængige parametre (f. eks. preload- slagtilfælde arbejde).
- Ekkokardiografi: har hjertekanæstesiologer få epicardial billeder ved hjælp af en standard transesofageal sonde.
- Højre-sidet kateterisering: Indsæt en svaner-Ganz kateter gennem den venøse kappe placeret i begyndelsen af proceduren og GUID mod lungearterien. Dette gør det muligt at måle det centrale venetryk, højre ventrikel tryk, pulmonale arterietryk, pulmonal kapillær kile tryk og hjertets udgang ved hjælp af termo modilutions teknikken.
- Udfør kontraktile evaluering ved baseline og efter 2 og 3 timer efter reperfusion af donor hjerte i modtageren. Dette kan ændres af investigatorerne i henhold til det eksperimentelle design.
- Metabolisk vurdering:
- For metaboliske vurderinger, indsamle arteriel og venøs (alternativt: blandede venøse) blodprøver og opbevare plasmaet til efterfølgende analyser. Der bør også opnås realtidsanalyser af blodgasser og laktat niveauer.
- Indsamle disse prøver ved baseline i donor, før udtagning i donor, ved baseline i recipient, og ved 15, 30 og 60 min af reperfusion af donor hjerte (efter fjernelse Cross-clamp). Dette kan ændres i henhold til det eksperimentelle design.
- Eksperiment opsigelse og eutanasi:
- Når alle vurderinger er færdige, afblødning recipient dyret i venøse reservoir af CPB kredsløb ved at åbne venøs line clamp. Alternativt kan exsangination opnås ved at høste hjertealograft til at indsamle prøver (dvs. Myokardie biopsier).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Denne prækliniske model er blevet anvendt med succes siden 19945,6,8,9. Tabel 1 viser repræsentative resultater fra tryk-volumen relationer og ekko kardiografiske parametre taget ved baseline, og 3 h efter transplantation i et sæt af 5 eksperimenter. Selvom vi ser et fald i myocadial kontraktilitet efter transplantation, var dette ikke statistisk signifikant.
Figur 1 viser repræsentative tryk-volumen sløjfer indsamlet fra et eksperiment på samme tidspunkter. Under "steady-state" vurderinger (figur 1, øverste række). volumen afhængige parametre registreres, såsom maksimal og minimal grad af udviklet tryk. Volumen uafhængige parametre opnås ved intermitterende okklusion af IVC. Med dette, volumen af venstre ventrikel falder gradvist og forskellige relationer kan beregnes. I den midterste række af figur 1ser vi de endelige systoliske og endediastoliske tryk-volumen relationer registreres, som repræsenterer forholdet mellem det endelige systoliske eller slut-diastoliske tryk, henholdsvis med den tilsvarende end-diastolisk volumen. I den nederste række OD figur 1, ser vi optagelsen af preload rekrutterings Bart slagtilfælde arbejde, som er forholdet mellem slagtilfælde arbejde og den tilsvarende diastoliske volumen.
Som det ses i figur 2, kan forskellige andre metaboliske (f. eks. laktat niveauer og pH) og funktionelle parametre (f. eks. hjertets udgang) måles med denne model for at afprøve forskellige hypoteser.
Figur 1 . Repræsentative tryk-volumen sløjfer i en stabil tilstand, under interiør Vena cava (IVC) okklusion, og relationer (preload rekrutterings Bart slagtilfælde arbejde). A) et eksperiment ved baseline. B) et eksperiment efter 3 timer af reperfusion. PRSW = preload rekrutterings Bart slagtilfælde arbejde. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 2 . Laktat-og pH-tendenser under hjerte transplantations protokollen. Efter reperfusion er der en signifikant stigning i lactat og fald i ph. Dette kan styres ved at opretholde tilstrækkelig perfusions tryk med korrekt volumenudskiftning og vasoaktivt stofbrug. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
| Oprindelige | 3 timer efter transplantation | p-værdi | |
| Pulmonal arteriekateter | |||
| Hjerte indeks (L/min) | 3,7 ± 0,8 | 2,8 ± 0,3 | 0,485 |
| Analyse af tryk volumen | |||
| PRSW (ERG ∙ cm-3∙ 103) Max dP/dt (mmHg ∙ s-1) Min. dP/dt (mmHg ∙ s-1) |
62,1 ± 7 2500 ± 425 -1537 ± 238 |
53,8 ± 10 1815 ± 410 -1427 ± 317 |
0,841 0,309 0,547 |
| Ekkokardiografi | |||
| 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 |
Tabel 1. Repræsentative tryk-volumen relationer og ekko kardiografiske parametre fra et sæt af 5 transplantationer udført ved baseline og efter 3 h af reperfusion. Data præsenteret som Mean ± standardfejl og sammenlignet ved hjælp af Wilcoxon signed Rank-testen. EF = udslyngning fraktion. FAC = ændring af fraktioneret område. LV = venstre ventrikel. Max dP/dt = maksimaltryk ændring i venstre ventrikel. Min dP/dt = minimumssats PF trykændring i venstre ventricule. PRSW = preload rekrutterings Bart slagtilfælde arbejde. RV = højre ventrikel.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Dette manuskript beskriver en stor-animalsk præklinisk model for ortotopisk hjertetransplantation. Forskellige små dyr modeller af heterotop hjertetransplantation er blevet anvendt med succes til at studere virkningerne af nye behandlinger til at forbedre organ bevaring og mindske iskæmi-reperfusion skade11,12, 13. Derudover tillader små dyremodeller overlevelses modeller og langsigtet opfølgning for at undersøge udviklingen af afstødning og hjerteallotransplantat vasculopati11,12,13. Men, de fleste af disse nye terapier mislykkes i eller aldrig gøre det til kliniske forsøg. For at lette og strømline den kliniske oversættelse er der behov for en pålidelig og klinisk relevant model for store dyr.
Denne protokol er designet til at undersøge forskellige behandlings-og organ bevaringsstrategier for at forebygge eller mindske primær transplantat dysfunktion og iskæmi-reperfusion skade. Som nævnt ovenfor, denne model har været anvendt siden 1994. Forfatterne tidligere demonstreret de gavnlige virkninger af hypertonisk saltvands infusion i donor8 eller recipient9 forud for organudtagning eller implantat, hhv. Desuden undersøgte forfattere forskellige konserverings protokoller og strategier, såsom brug af donor-udgydelse af blod infusioner under kold opbevaring6 og effekten af insulin tilskud i cardioplegic-opløsningen5.
Den største begrænsning af den teknik, der beskrives her, er den kortvarige opfølgning. En langsigtet overlevelse svin hjertetransplantation model ville være ressource-intens og involverer høje omkostninger. Den fremgangsmåde, der er beskrevet her, fokuserer på akut iskæmi-reperfusion skade og er en pålidelig præklinisk metode til at undersøge nye interventioner, som er blevet testet og valideret i mindre eksperimentelle modeller, såsom murine model. Hertil kommer, at denne teknik let kan tilpasses til længerevarende opfølgende eksperimenter. Dette ville indebære tilstrækkelig heparin tilbageførsel, dyr afannulering, tilstrækkelig hæmostase, og brystet lukning.
Den svin hjerte er ofte betragtes som den mest anatomisk ligner det menneskelige hjerte, når du bruger store-animalske modeller. Som sådan er det en ideel platform til at udføre kardiel kirurgisk forskning. Det er dog vigtigt at bemærke, at vævet typisk beskrives som skrøbeligt og friable, især i det højre atrium og lungearterien, der er tilbøjelige til at græde14. Desuden, gris hjerte anses for følsom over for manipulation og tilbøjelige til arytmier, hvilket er grunden til magnesiumsulfat skal rutinemæssigt administreres til hvert dyr i begyndelsen af forsøget. En vigtig forskel mellem svine modellen og klinisk hjertetransplantation er den venstre hemiazygøse vene i svinet, som dræner direkte ind i koronar sinus. Dette skal være ligeret under modtager proceduren for at undgå kontinuerlig blødning. Endelig er svine modellen meget følsom over for iskæmi, som synes egnet til akutte undersøgelser i hjertetransplantation15.
Administration af modtagere efter transplantation kan være udfordrende til tider. Det er vigtigt at revidere alle anastomoser og sikre ingen blødning. Et særligt generende område er omkring den bageste pulmonal arterie. Som nævnt ovenfor, svin væv og skrøbelige og kan nemt rive; Hvis dette sker, kirurgen kan hurtigt gå tilbage på CPB at korrigere problemet og forsøge fravænning igen. Ventrikelflimren opstår normalt under første reperfusion; Hvis dette ikke forsvinder med simpel defibrillering, kan der gives farmakologiske interventioner, såsom 2 g magnesiumsulfat eller 1 mg/kg lidocain, og der bør anvendes en følgende defibrillering. Normal sinusrytme kan nemt opnås på under 3 min.
Denne procedure kræver mindst én uddannet kirurg, der skal udføres; yderligere, 3 til 5 eksperimenter er nødvendige for at optimere protokollen inden for hver forskningsgruppe. Derudover bør teamet afsætte et medlem til udelukkende at udføre dyrenes anæstesi og modtager administration efter behov (f. eks. inotrop support). På grund af de vigtige overvejelser vedrørende svine modellen, der er beskrevet ovenfor, er følgende trin afgørende i denne procedure: anæstesi induktion og intubation (vigtigt for at undgå at forlænge hypoxemic perioder), hjerte manipulation undervurdering, for kardiopulmonal bypass, og højre atrieflimren og lunge arterie manipulation og anastomose. Men da disse er rutinemæssige trin, der udføres i klinisk praksis, bør de udføres med omhu og sans for detaljer. Konsistens og gentagelse vil føre til en optimeret og pålidelig model til forskellige anvendelser.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har intet at afsløre.
Acknowledgments
Forfatterne har ingen bekræftelser.
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 |
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, 11 Suppl 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. , Chapter 11 107-118 (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. , Chapter 27 469-491 (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. , Chapter 25 393-410 (2009).
