Summary
يصف البروتوكول نموذجا للتبرع بالحيوانات الكبيرة (الخنازير) بعد موت الدورة الدموية ، يليه التروية الإقليمية للحرارة الطبيعية الصدرية البطنية التي تحاكي عن كثب السيناريو السريري في زراعة القلب ، ولديها القدرة على تسهيل الدراسات والاستراتيجيات العلاجية.
Abstract
أدت الزيادة في الطلب على زراعة القلب على مر السنين إلى زيادة الاهتمام بالتبرع بعد موت الدورة الدموية (DCD) لتوسيع مجموعة المتبرعين بالأعضاء. ومع ذلك ، ترتبط عملية DCD بخطر إصابة أنسجة القلب بسبب الفترة الحتمية من نقص التروية الدافئة. يسمح التروية الإقليمية النورمومية (NRP) بإجراء تقييم للأعضاء في الموقع ، مما يسمح بشراء القلوب التي تقرر أنها قابلة للحياة. هنا ، نصف نموذجا حيوانيا كبيرا ذا صلة سريريا ل DCD متبوعا ب NRP. يتم تأسيس موت الدورة الدموية في الخنازير المخدرة عن طريق إيقاف التهوية الميكانيكية. بعد فترة نقص التروية الدافئة المحددة مسبقا ، يتم استخدام جهاز أكسجين غشائي خارج الجسم (ECMO) لفترة NRP تستمر لمدة 30 دقيقة على الأقل. خلال فترة إعادة التروية هذه ، يسمح النموذج بجمع خزعات عضلة القلب المختلفة وعينات الدم للتقييم الأولي للقلب. بمجرد فطام NRP ، يمكن إجراء تقييمات كيميائية حيوية وديناميكية دموية وتخطيط صدى القلب لوظيفة القلب والتمثيل الغذائي قبل شراء الأعضاء. يحاكي هذا البروتوكول عن كثب السيناريو السريري الموصوف سابقا ل DCD و NRP في زراعة القلب ولديه القدرة على تسهيل الدراسات التي تهدف إلى تقليل إصابة نقص التروية وتعزيز الحفاظ على وظائف القلب والتعافي.
Introduction
يموت أكثر من 300000 شخص في أمريكا الشمالية كل عام بسبب قصور القلب (HF). لا يزال زرع القلب هو الخيار العلاجي الوحيد لبعض هؤلاء المرضى الذين يعانون من مرض المرحلة النهائية1. تاريخيا ، كان المصدر الحصري لزراعة القلب هو قلوب المتبرعين التي تم الحصول عليها بعد التحديد العصبي للوفاة (NDD) ، ولكن حتى ذلك الحين ، كان حوالي 40٪ فقط كافيا للزرع2. يموت ما بين 15٪ إلى 20٪ من المرضى أثناء انتظار التبرع بالقلب ، مع كون نقص قلوب المتبرعين أحد الأسباب التي تخلق تباينا بين القلوب المتاحة والقلوب المطلوبة2. من أجل زيادة مجموعة المتبرعين بالأعضاء ، فإن أحد الاعتبارات المهمة هو استخدام القلوب المتبرع بها بعد موت الدورة الدموية (DCD) 3. هناك إحجام عن استخدام قلوب DCD لأن هذه الأعضاء تخضع دائما لفترة من نقص التروية (الدافئ) غير المحمي بعد توقف الدورة الدموية وقد تتعرض لأضرار لا رجعة فيها. على الرغم من وجود تقارير عن زراعة قلب DCD ناجحة مع نتائج مبكرة ممتازة4,5 ، إلا أن هناك حاجة إلى تطوير طريقة تقييم تم التحقق من صحتها لتحديد ما إذا كانت هذه القلوب قابلة للاستخدام والتنبؤ بأدائها بعد الزرع 6,7. للحد من الفترات الإقفارية لقلوب DCD ومراقبتها باستمرار أثناء التخزين والنقل ، تم تطوير أنظمة تروية القلب خارج الموقع 8. ومع ذلك ، تعتمد هذه التقنية على آلات معقدة مزودة بمعدات التروية ، ولها تكلفة أولية عالية دون أي ضمان بأن العضو الذي تم شراؤه سيكون مناسبا للزراعة. تم اقتراح بروتوكول جديد لزراعة القلب DCD على أساس التروية الإقليمية الحرارية (NRP) بواسطة Messer etal 3. تتضمن هذه التقنية استعادة نضح عضلة القلب بينما لا يزال القلب في المتبرع واستبعاد الدورة الدموية الدماغية. يسمح بإجراء تقييم وظيفي في الموقع قبل الشراء3.
عند استخدام نماذج الحيوانات الكبيرة ، يعد قلب الخنزير أحد المنصات المفضلة لإجراء أبحاث جراحة القلب مع الأخذ في الاعتبار تشابهه التشريحي مع قلب الإنسان. ومع ذلك ، ينبغي مراعاة بعض العوامل المهمة في قلوب الخنازير عند استخدام هذا النموذج. على سبيل المثال ، أنسجة قلب الخنازير هشة للغاية وقابلة للتفتيت وعرضة للتمزق ، خاصة في الشريان الرئوي والأذين الأيمن9. عامل مهم آخر يجب مراعاته هو أن قلب الخنزير حساس للغاية لنقص التروية وعرضة لعدم انتظام ضربات القلب ، ولهذا السبب يجب إعطاء مضادات اضطراب النظم بشكل روتيني لكل قبل التجربة. ومع ذلك ، فإنه لا يزال يعتبر نموذجا مناسبا لدراسة نقص التروية الحاد في زراعة القلب9.
تصف هذه المخطوطة نموذجا للتبرع بحيوان كبير (خنازير) بعد موت الدورة الدموية متبوعا بالنضح الإقليمي للحرارة الطبيعية الصدرية البطنية التي تحاكي عن كثب السيناريو السريري في زراعة القلب ولديها القدرة على تسهيل الدراسات العلاجية الجديدة واستراتيجيات البحث الانتقالي.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
وافقت اللجنة المؤسسية لرعاية الحيوانات واستخدامها في مركز أبحاث المركز الاستشفائي بجامعة مونتريال (CRCHUM) على جميع البروتوكولات التجريبية ، وتم التعامل مع الحيوانات وفقا لدليل رعاية واستخدام المختبر. بالنسبة لهذا البروتوكول ، تم استخدام خنازير بيضاء كبيرة من الذكور أو الإناث عمرها 3-4 أشهر تزن 50-60 كجم. يمكن أن يختلف حجم الحيوان وفقا للأهداف التجريبية للباحثين.
1. إعداد الحيوان وتحريض التخدير
- تناول الدواء للحيوان باستخدام الحقن العضلي للأتروبين (0.04 ملغم/كغم) والميدازولام (0.3 ملغم/كغم) والكيتامين (20 ملغم/كغم). يتم تطبيق الأيزوفلوران عند تركيز المد والجزر في نهاية المد والجزر بنسبة 1٪ -3٪ في 3 لتر / دقيقة O2 ، باستخدام قناع الوجه لتحريض التخدير والصيانة.
- تأكد من التخدير الكافي عن طريق اختبار نغمة الفك المريحة ، وغياب الألم باستخدام استجابة قرصة إصبع القدم. تأكد من وضع الحيوان في وضع الاستلقاء الظهري والحفاظ عليه في الحرارة الطبيعية باستخدام بطانية دافئة.
- بعد التأكد من كفاية التخدير ، قم بإجراء التنبيب الرغامي باستخدام أنبوب القصبة الهوائية 6.5-8 مم كما هو موضح في 10.
- ضع جهاز مراقبة تشبع الأكسجين على الأذن أو الشفة السفلية للحيوان للمراقبة المستمرة. اضبط التهوية على ضغط الزفير النهائي الإيجابي (PEEP) البالغ 5 سم H 2 O ، وضغط الشهيق الأقصى (PIP) البالغ 15 سم H 2 O ، وجزء من الأكسجين المستوحى (FIO 2) من 0.5 ، ومعدل التنفس (RR) من 15 التنفس / دقيقة تصل إلى حجم المد والجزر (TV) من 6-8 مل / كجم ، والضغط الجزئي العادي من O 2 و CO 2. اضبط RR للحفاظ على مستوى CO2 في نهاية المد والجزر من 35-45 مم زئبق.
- احصل على وصول وريدي محيطي عبر وريد الأذن باستخدام قسطرة 20 جرام. يجب البدء بحقن محلول ملحي عادي (0.9٪ كلوريد الصوديوم) وتطبيق 2 غ من كبريتات المغنيسيوم (MgSO4) كبلعة وريدية لمنع عدم انتظام ضربات القلب.
- قم بإعداد المواقع الجراحية عن طريق الحلاقة وفرك الصدر والفخذين بشكل كاف. تطهير الفخذين والرقبة باستخدام الكلورهيكسيدين والستارة بشكل مناسب مع توفير الوصول الوريدي والشرياني.
- ضع وسادة قطب الكي على ظهر الحيوان. ضع الحيوان في وضع Trendelenburg لتسهيل الوصول الوريدي المركزي.
- حدد موقع الوريد الوداجي الأيمن باستخدام الموجات فوق الصوتية. بمجرد تحديد موقعه ، باستخدام إبرة ، أدخل الجلد بزاوية 45 درجة حتى يتم رؤية الدم ورؤية الإبرة في الوريد على الموجات فوق الصوتية.
- ضع سلك التوجيه في الإبرة ثم أدخل مقدم غمد وريدي مركزي 7 Fr عن طريق الجلد فوق سلك التوجيه.
- قم بإزالة سلك التوجيه مع إبقاء مقدم الغلاف في مكانه ، ثم أدخل قسطرة Swans-Ganz لضمان قياسات النتاج القلبي وقسطرة القلب الأيمن.
ملاحظة: يمكن استخدام الوريد الوداجي الأيسر بدلا من الوريد الأيمن. إذا لم يكن الوصول ممكنا ، أدخل الغمد مباشرة في الوريد الوداجي الداخلي (يسار أو يمين) بعد بضع القص في خط الوسط. في هذه الحالة ، تأكد من تشريح الوريد. - باستخدام نفس التقنية ، أدخل قسطرة وريدية مركزية (على سبيل المثال ، تجويف مزدوج) في الوريد الوداجي الأيسر.
- أدخل 7 Fr آخر عن طريق الجلد في الوريد الفخذي الأيمن باستخدام تقنية Seldinger كما هو موضح في الخطوة 1.7. إلى 1.10 ، لإدخال قسطرة التوصيل في البطين الأيمن (RV). يمكن القيام بذلك عن طريق الجلد باستخدام توجيه الصدى ، أو بعد بضع القص في خط الوسط.
- اترك فترة من الاستقرار لمدة 10 دقائق بعد التنبيب والتلاعب ، ثم قم بقياس معلمات الدورة الدموية ووظائف القلب الأساسية بما في ذلك الضغوط الرئوية والجهازية ، والنتاج القلبي ، وحلقات حجم الضغط RV و LV ، وتخطيط صدى القلب عبر الصدر.
2. إنشاء الوصول الجراحي
- باستخدام قلم الكي ، قم بإجراء شق خط الوسط من منطقة منتصف عنق الرحم إلى الخنجري. بعد ذلك ، قسم الدهون تحت الجلد ، طبقة تلو الأخرى ، على طول خط الوسط باستخدام الكي الكهربائي للوصول إلى ما حول القص.
- قطع حول الشق القصي واستخدام إصبع لسحب واكتساح الأنسجة الرخوة من تحت القص. افتح القص بمنشار عظمي وتأكد من تقسيم القص تماما مع توخي الحذر مع الوريد أسفل الجزء العلوي من عظم القص. كي القص و / أو تطبيق شمع العظام لضمان الإرقاء الكافي.
- باستخدام الكي الكهربائي ، تشريح وإزالة الغدة الصعترية عن طريق رفعها من التامور. كي الأوعية التي تغذي الغدة الصعترية من الشريان الأورطي والوريد الأجوف العلوي (SVC) لمنع النزيف.
- قطع بعناية التامور مفتوحة مع الكي. أدخل الأصابع تحت التامور أثناء القطع لتجنب إصابة القلب.
- تطبيق 300 وحدة/ كغ من الهيبارين الوريدي لتحقيق مضادات التخثر الجهازية. إذا كان الاختبار متاحا ، فتأكد من وقت التخثر المنشط (ACT) ˃ 300 ثانية.
3. سحب العلاجات التي تحافظ على الحياة وإعلان الوفاة
- تطبيق جرعة بلعة عيار 3 ملغ/ كغ من البروبوفول الوريدي، ومن ثم إيقاف التهوية الميكانيكية وفصل الأنبوب الرغامي.
ملاحظة: تتوافق هذه الخطوة مع "سحب دعم الحياة" لإطلاق التروية الإقليمية النورمومية. لمعرفة شروط القتل الرحيم، يرجى الرجوع إلى القسم 8. - مراقبة الضغط الشرياني والتشبع المحيطي O2 . بدء وقت نقص التروية الدافئ الوظيفي عندما < الضغط الانقباضي 50 مم زئبق.
- إنشاء توقف الدورة الدموية عندما يكون هناك انقباض (أو رجفان البطين) وغياب النبض الشرياني. بدء مرحلة مراقبة لا تقل عن 5 دقائق بعد تحديد توقف الدورة الدموية (فترة المواجهة) ومن ثم إعلان موت الحيوان.
4. وضع التروية الإقليمية للحرارة الطبيعية الصدرية البطنية
- باستخدام الكي ، تشريح بعناية الفضاء الأبهري الرئوي. سحب مجرى تدفق RV السفلي ، والشريان الرئوي إلى اليسار ، والشريان الأورطي إلى اليمين لتجنب الآفات المباشرة لهذا الأخير. احصل على مساعدة المساعدين إذا لزم الأمر خلال هذه الخطوة.
- تشريح وربط الأوعية فوق الأبهر لتجنب واستبعاد التروية الدماغية. بدلا من ذلك ، ضع مشبكا متقاطعا كبيرا على الأوعية.
- أدخل قسطرين 18 G في الشريان السباتي بشكل ثنائي بعيدا عن الانسداد لتقييم تدفق الدم المحتمل إلى الدماغ. جمع الدم وقياسه طوال التجربة وإعادة نقعه عبر دائرة NRP.
- باستخدام ملقط metzenbaum والزاوية اليمنى ، قم بتشريح دقيق بين SVC والشريان غير المرشح ، وبين IVC والتامور. قم بتطويق SVC و IVC باستخدام شريط سري أو خياطة بسيطة من الحرير 0 وقم بتثبيتها بعاصبة.
- باستخدام خياطة 3-0 ، ضع خيطين محفظتين متحدة المركز على الشريان الأورطي الصاعد البعيد ؛ تجنب الغرز ذات السماكة الكاملة. ضع خيط خيط المحفظة على الأذين الأيمن (RA). تأمين جميع الغرز مع عاصبة.
- إعداد وتجهيز نظام NRP وفقا لاحتياجات الباحثين والتجريبية. بالنسبة لهذا البروتوكول ، استخدم دائرة ECMO مع مضخة طرد مركزي ، محضرة ب 2 لتر من محلول بلوري يحتوي على 500 مجم من Solumedrol ، و 200 مل من 8.4٪ بيكربونات الصوديوم (NaOH) ، و 300 وحدة / كجم من الهيبارين ، و 2 جم من MgSO4.
ملاحظة: الإعداد المستخدم هنا مشابه للإعداد المستخدم من قبل أخصائيي الإرواء في المؤسسة في قسم جراحة القلب. - باستخدام قنية شريانية من 17 إلى 21 فهرنهايت ، قم بتقليب الشريان الأورطي ، ثم شد العاصبة التي تمسك خياطة خيط المحفظة لتثبيت القنية في مكانها.
ملاحظة: بدلا من ذلك ، أدخل قنية أكسجين غشائي خارج الجسم (ECMO) باستخدام تقنية Seldinger لتقليل فقد الدم. طريقة أخرى تتكون من استخدام قنية شريانية الالتفافية القياسية. ثم يتم توصيل القنية الأبهرية بالخط الشرياني لدائرة NRP باستخدام موصل 3 / 8-3 / 8 ؛ تأكد من نزع الهواء بالكامل لتجنب انسداد الهواء. - قم بإنشاء شق 5 مم في وسط سلسلة المحفظة على RA، ثم قم بتوسيعها باستخدام أداة صغيرة الزاوية مثل الزاوية اليمنى أو المفاجئة. قم بتغطية الشق بإصبع لتجنب النزيف المفرط.
- استخدم قنية وريدية مزدوجة المرحلة لقنية التهاب المفاصل الروماتويدي ثم شد خيوط سلسلة المحفظة باستخدام عاصبة لتثبيت القنية في مكانها.
- قم بتوصيل القنية بالخط الوريدي لدائرة NRP باستخدام موصل 1 / 2-3 / 8 وتأكد من نزع الهواء بالكامل لتجنب غرفة معادلة الضغط في النظام.
- تأكد من مرور 15 دقيقة على الأقل بين إعلان الوفاة وبدء NRP لتشمل الوقت اللازم في إعداد الممارسة السريرية واللف والوصول إلى القلب.
- ابدأ NRP بعد 15 دقيقة من بدء وقت نقص التروية الدافئ الوظيفي. الحفاظ على الحرارة العادية طوال العملية. اضبط معدلات التدفق تدريجيا للوصول إلى مؤشر تروية يبلغ 2.5 لتر / دقيقة /م 2. أعد تشغيل التهوية الميكانيكية باستخدام FIO2 بنسبة 50٪ وتلفزيون سعة 6 مل / كجم.
ملاحظة: قم بتعديل هذه الإعدادات وفقا للتصميم التجريبي. - ينقع باستمرار 10 ميكروغرام/كغ/دقيقة من الدوبامين و4 وحدات/دقيقة من فاسوبريسين الوريدي. استخدم الإبينفرين والنورادرينالين أثناء التروية الأولية ثم قم بمعايرتهما حسب الحاجة للمساعدة في تنظيم الضغط مع الحفاظ على الضغط الشرياني فوق 50 مم زئبق.
5. الحفاظ على إعادة التروية وأهداف الفطام
- أعد تنشيط القلب لمدة 30 دقيقة قبل محاولة الفطام عن NRP. إذا لم ينجح الفطام، فقم بإجراء 15 دقيقة إضافية من إعادة التروية للدعم باستخدام NRP قبل محاولة الفطام مرة أخرى لمدة إجمالية قصوى لوقت إعادة التروية يبلغ 180 دقيقة.
- انتقل إلى تقييم القلب بعد الفطام الناجح. إذا لم يتحقق الفطام بعد هذا الوقت ، فأوقف التجربة وأبلغ عن المشكلة.
ملاحظة: ينبغي تكييف ذلك مع أهداف كل محقق. - تقييم معايير الفطام NRP والتأكد من استيفاء جميع المعايير كما هو مفصل في الجدول 1.
6. تقييم الشفاء القلبي
- إنشاء تحليلات حلقة حجم الضغط (PV) لقياس انقباض القلب. تسمح قسطرة التوصيل بإجراء قياسات مستمرة لعلاقات الجهد المنخفض والكهروضوئي.
- احصل على تسجيلات الحالة المستقرة لإنشاء معلمات تعتمد على الحجم ، وعمل السكتة الدماغية ، والضغط المتطور ، وأغلق IVC بشريط سري لإنشاء معلمات مستقلة عن الحجم من خلال الانسداد ، أي عمل السكتة الدماغية القابل للتجنيد قبل التحميل.
- قم بقياس الضغط الوريدي المركزي وضغط الشريان الرئوي والنتاج القلبي وضغط RV وضغط إسفين الشعيرات الدموية الرئوية باستخدام قسطرة Swans-Ganz التي تم تقديمها في بداية التجربة.
- تحليل وظيفة القلب من خلال تخطيط صدى القلب باستخدام مسبار قياسي عبر المريء ومسبار عبر الصدر يوضع مباشرة على القلب.
- إجراء تقييمات التمثيل الغذائي عن طريق جمع عينات الدم الشرياني والوريدي للتحليل. سحب الدم مباشرة من الجيب التاجي لتقييم وظيفة التمثيل الغذائي للقلب على وجه التحديد. تحليل غازات الدم ومستويات اللاكتات.
- بالإضافة إلى ذلك ، اجمع خزعات عضلة القلب من RV و LV إذا لزم الأمر. الحصول على عينات من الأعضاء الأخرى القابلة للزرع ذات الأهمية (مثل الرئتين والكبد والكلى) ، اعتمادا على أهداف الباحث.
7. إزالة NRP وتقييم القلب
- عند استيفاء معايير الفطام ، أوقف NRP. قم بإزالة القنية من التهاب المفاصل الروماتويدي وشد خياطة سلسلة المحفظة بسرعة لتقليل فقد الدم. تأمين خياطة مع عقدة واتبع نفس الإجراء لإزالة قنية الأبهر.
- قم بتقييم وظيفة القلب كل 30 دقيقة لمدة ساعتين بعد توقف NRP كما هو موضح في الخطوات 6.1. إلى 6.4.
8. إنهاء التجربة
- بعد 2 ساعة ، ضع قسطرة شلل القلب 16 جم أو 18 جم في الشريان الأورطي الصاعد. قم بتوصيل القنية بدائرة NRP.
- بعد ذلك ، قم بفك ضغط تجاويف القلب اليمنى عن طريق شق IVC والتجاويف اليسرى عن طريق شق الأذين الأيسر باستخدام الكي.
- يشد الشريان الأورطي الصاعد بعد إدخال القنية ويوضع 1.5 لتر من محلول ديل نيدو للشلل القلبي عند 4 درجات مئوية لدى القلب. تأكد من أن ضغط التروية هو 50 مم زئبق.
- أوقف التهوية الميكانيكية وضع طين الثلج (0.9٪ كلوريد الصوديوم) في التجويف الصدري بعد بدء شلل القلب للتبريد. المضي قدما في استئصال القلب بطريقة تقليدية بمجرد اكتمال ضخ شلل القلب.
- استخدم القلب الذي تم جمعه للحصول على خزعات واسعة النطاق من عضلة القلب للتقييم والتقييم. إجراء خزعات أخرى من أعضاء أخرى (مثل الرئتين والكبد والكلى) اعتمادا على التصميم التجريبي وهدف الباحثين
ملاحظة: يقدم الشكل 1 ملخصا لخطوات البروتوكول الموضحة ويقدم الجدول 1 تعريفا للمعلمات والمعايير المستخدمة في هذه الدراسة.
الشكل 1: ملخص تخطيطي للبروتوكول التجريبي. الاختصارات: NRP = التروية الإقليمية النورمومية. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
| التعريف/المعايير | |
| فترة نقص التروية الدافئة الوظيفية | الفترة التي تبدأ عندما < الضغط الانقباضي 50 مم زئبق وتنتهي عند بدء NRP. في هذا البروتوكول ، هذه الفترة هي 15 دقيقة |
| توقف الدورة الدموية | يتم تأسيسه عندما يكون القلب في حالة انقباض أو في الرجفان البطيني |
| فترة المواجهة | الفترة التي تبدأ بتوقف الدورة الدموية وتنتهي بإعلان الوفاة. في هذا البروتوكول ، هذه الفترة هي 5 دقائق |
| نجاح NRP الفطام | الحد الأدنى من استخدام inotropes و vasopressors |
| CI > 2.2 لتر / دقيقة / م2 | |
| خريطة > 55 مم زئبق | |
| RAP < 15 مم زئبق | |
| PCWP < 15 مم زئبق | |
| وظيفة الجهد المنخفض و RV العادية |
الجدول 1: التعريف التمثيلي للبارامترات والمعايير المستخدمة في هذا البروتوكول. الاختصارات: CI = مؤشر القلب; MAP = متوسط الضغط الشرياني ؛ NRP = التروية الإقليمية النورمومية. PCWP = ضغط إسفين شعري رئوي ؛ RAP = ضغط الأذين الأيمن.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
تم استخدام هذا النموذج قبل السريري بنجاح في مؤسستنا لإجراء تجارب متعددة. أولا ، أثبتنا أن قلوب DCD ، التي تم إعادة تشكيلها في البداية باستخدام NRP ، أظهرت تعافيا وظيفيا مشابها بعد الزرع عند مقارنتها بالتبرع التقليدي بالقلب النابض المحفوظ بالتخزين البارد. علاوة على ذلك ، استخدمنا هذا البروتوكول لإظهار أن التقييم الوظيفي للقلب بعد NRP كان تنبؤيا بالتعافي بعد الزرع. أخيرا ، درسنا أيضا آثار NRP على التروية الدماغية والحفاظ على الرئة بعد توقف الدورة الدموية.
يوضح الشكل 2 النتائج التمثيلية لوظيفة القلب عند خط الأساس وبعد قياس DCD و NRP باستخدام قسطرة الشريان الرئوي. هنا ، نرى أن هناك انخفاضا كبيرا في وظائف القلب بعد DCD. ومع ذلك ، أظهرت هذه الأعضاء تعافيا وظيفيا مشابها بعد الزرع عند مقارنتها بالقلوب المزروعة تقليديا (التبرع بالقلب النابض متبوعا بالتخزين البارد). يوضح الشكل 3 قياسات قياس التأكسج الدماغي أثناء NRP مع تثبيت الأوعية فوق الأبهر. تؤكد القياسات عدم وجود نضح دماغي كاف. أخيرا ، يوضح الشكل 4 قياسات امتثال الرئة أثناء NRP وبعد الفطام من الدعم. لم يظهر أي تغيير كبير من خط الأساس خلال NRP.
الشكل 2: القلب أثناء NRP. تم قياس مؤشر القلب (المتوسط ± النطاق الربيعي) عند خط الأساس ، أثناء NRP ، وبعد الزرع باستخدام قسطرة الشريان الرئوي. أظهرت قلوب DCD (في محلول تخزين HTK) تعافيا وظيفيا مشابها مقارنة بقلوب التحكم (تبرعات النبض القياسي) بعد الزرع (ن = 5 / مجموعة). الاختصارات: DCD = التبرع بعد موت الدورة الدموية. HTK = حل تخزين الهستيدين-تريبتوفان-كيتوغلوتارات ؛ NRP = التروية الإقليمية النورمومية. Tx = العلاج. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 3: قياس التأكسج الدماغي. أظهرت قياسات قياس التأكسج الدماغي طوال التجربة انخفاضا تدريجيا أثناء سحب تدابير الحفاظ على الحياة وظلت عند مستويات دنيا خلال NRP. الاختصارات: NRP = التروية الإقليمية النورمومية. WLST = سحب العلاج الذي يحافظ على الحياة يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 4: قياس امتثال الرئة أثناء NRP وبعد الفطام. لم يظهر امتثال الرئة ، الذي تم قياسه من خلال النسبة بين حجم المد والجزر ومتوسط الضغط كما يظهر على جهاز التنفس الصناعي (متوسط ± النطاق الربيعي) ، أي تغييرات كبيرة عن خط الأساس خلال NRP (n = 5). يتم قياس الامتثال الثابت (ثابت) أثناء تعليق نهاية الجهاز التنفسي. يتم قياس الامتثال الديناميكي (Dyn) طوال الدورة التنفسية. الاختصارات: NRP = التروية الإقليمية النورمومية. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
تصف هذه المخطوطة تبرعا بنموذج حيواني كبير بعد موت الدورة الدموية (DCD) متبوعا بالتروية الإقليمية للحرارة الطبيعية الصدرية البطنية. في هذه التجربة ، يتم إعادة تأهيل القلب لمدة لا تقل عن 30 دقيقة وبحد أقصى 3 ساعات قبل أن يتم فصله عن دائرة ECMO. ثم يعمل القلب من تلقاء نفسه لمدة 2 ساعة مما يسمح بإجراء تقييم قيم للقلب على المدى القصير. ولذلك، فإن القيد الرئيسي لهذا البروتوكول هو المتابعة القصيرة الأجل؛ غير أن التقييم الطويل الأجل سيكون كثيف الاستخدام للموارد ومكلفا. يركز هذا الإجراء على إصابة نقص التروية الحادة، ويمكن أن يكون طريقة موثوقة لتقييم وظيفة القلب لقلب المتبرع داخل المتبرع وتحديد ما إذا كان يمكن زرع العضو. يمكن أن يكون أيضا نموذجا مناسبا قبل السريري يمكن استخدامه للتحقيق في التدخلات الدوائية وغير الدوائية الجديدة التي قد تحسن التعافي الوظيفي للقلب وقد تم التحقق من صحتها مسبقا فقط في نماذج الحيوانات الصغيرة11،12،13،14،15،16. يمكن تكييف التعديلات على هذا البروتوكول مع أهداف المحقق وفي حالة استكشاف الأخطاء وإصلاحها. يمكن أن تشمل هذه التعديلات على سبيل المثال لا الحصر شلل القلب ، وحلول التحضير ، والأوقات الإقفارية ، وإضافة التدخلات الدوائية للدراسة.
عند استخدام نماذج الحيوانات الكبيرة ، يعد قلب الخنزير أحد المنصات المفضلة لإجراء أبحاث جراحة القلب مع الأخذ في الاعتبار تشابهه التشريحي مع قلب الإنسان. ومع ذلك ، ينبغي مراعاة بعض العوامل المهمة في قلوب الخنازير عند استخدام هذا النموذج. على سبيل المثال ، أنسجة قلب الخنازير هشة للغاية وقابلة للتفتيت وعرضة للتمزق ، خاصة في الشريان الرئوي والأذين الأيمن9. يجب أن يتم القنية والتلاعب بالقلب بحذر. عامل مهم آخر يجب مراعاته هو أن قلب الخنزير حساس جدا لنقص التروية وعرضة لعدم انتظام ضربات القلب ، وهذا هو السبب في أن مضادات اضطراب النظم مثل كبريتات المغنيسيوم المستخدمة في هذا البروتوكول التجريبي يجب أن تدار بشكل روتيني لكل قبل التجربة. ومع ذلك ، لا يزال هذا النموذج يعتبر مناسبا لدراسة نقص التروية الحاد في زراعة القلب9. على الرغم من أن هذا البروتوكول يصف فقط NRP للتقييم الوظيفي للقلب ، إلا أن نفس الإجراء ، عند تحسينه ، يمكن ويجب استخدامه بشكل مفضل لتقييم الأعضاء الأخرى وبالتالي تعظيم إمكانات المعلومات المكتسبة من التجارب.
يتطلب هذا الإجراء التجريبي جراحا مدربا واحدا على الأقل ، ومن أجل تحسين البروتوكول داخل كل مجموعة بحثية ، يجب إجراء حوالي ثلاث إلى خمس تجارب. يجب تعيين عضو واحد من الفريق لإجراء التخدير وأخذ عينات الدم للتحليل ، ويجب أن يكون عضو آخر في الفريق مسؤولا عن التروية الإقليمية للحرارة الطبيعية الصدرية البطنية وإدارة القلب لتشمل إعطاء مضادات اضطراب النظم ، ومثبطات الأوعية ، والأدوية الأخرى إذا لزم الأمر. هناك عدة خطوات في هذا البروتوكول ضرورية للاستمرار الكافي للتجربة ، مثل تحريض التخدير والتنبيب ، والتلاعب بالقلب ، والقنية ، والإلغاء ، ويفضل أن يقوم بها جراح متمرس. من خلال التكرار والاتساق يمكن تحسين هذا النموذج ويكون موثوقا به لمختلف الاستخدامات المستقبلية.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.
Acknowledgments
نود أن نشكر ميلاني بوري وكارولين لاندري وهنري أسيروس وأحمد منور على مساعدتهم ودعمهم الثمينين.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Amiodarone | As available in the institution | ||
| Angiocath 20G | BD | 381704 | |
| Atropine 0.4 mg/mL | As available in the institution | ||
| Biomedicus Centrifugal Pump | Medtronic | ||
| Cardioplegia Solution (Del Nido) | in-house made | Another solution can be used at the discretion of the researcher | |
| Cautery Pencil | Covidien | E2515H | |
| Central Venous Catheter double-lumen | Cook Medical | C-UDLM-501J-LSC | |
| Central Venous Sheath Introducer 7 Fr | |||
| Conductance Catheter | |||
| CPB pack | Medtronic | ||
| DLP Aortic Root Cannula | Medtronic | 12218 | |
| DLP double-stage venous cannula (29 or 37 F) | Medtronic | ||
| Dobutamine | As available in the institution | ||
| Dopamine | As available in the institution | ||
| Electrode Polyhesive | Covidien | E7507 | |
| EOPA Arterial Cannula (17 or 21 F) | |||
| Epinephrine | As available in the institution | ||
| O2 Face Mask | As available in the institution | ||
| Gloves, Nitrile, Medium | Fischer | 27-058-52 | |
| Heparin 1000 IU/mL | As available in the institution | ||
| Inhaled Isofurane | Provided by the institution's animal facility | ||
| Jelco 16 or 18 G catheter | |||
| Ketamine inj. 50 mL vial (100 mg/mL) | Health Canada | Health Canada approval is required | |
| Lidocaine/Xylocaine 1% | As available in the institution | ||
| Magnesium Sulfate 5 g/10 mL | As available in the institution | ||
| Midazolam inj. 10 mL vial (5 mg/mL) | Health Canada | Health Canada approval is required | |
| MPS Quest delivery disposable pack | Quest Medical | 5001102-AS | |
| Norepinephrine | As available in the institution | ||
| Normal Saline (NaCl 0.9%) 1L bag | Baxter | JB1324 | |
| Pipette Tips 1 mL | Fisherbrand | 02-707-405 | |
| Propofol 1 mg/mL | As available in the institution | ||
| Rocuronium | As available in the institution | ||
| Set Admin Prim NF PB W/ Checkvalve | Smith Medical | 21-0442-25 | |
| Sodium Bicarbonate (NaOH) 8.4% | As available in the institution | ||
| Sofsil 0 wax coated | Covidien | S316 | |
| Solumedrol 500 mg/5 mL | As available in the institution | ||
| Suction Tip | Covidien | 8888501023 | |
| Suction Tubing 1/4'' x 120'' | Med-Rx | 70-8120 | |
| Suture 3.0 Prolene Blu M SH | Ethicon | 8523H | |
| Suture 5.0 Prolene BB | Ethicon | 8580H | |
| Suture Prolene Blum 4-0 SH 36 | Ethicon | 8521H | |
| Suture BB 4.0 Prolene | Ethicon | 8881H | |
| Tracheal Tube, 6.5 mm | Mallinckrodt | 86449 | |
| Vasopressin | As available in the institution |
References
- Yusen, R. D., 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: the Official Publication of the International Society for Heart Transplantation. 35 (10), 1170-1184 (2016).
- Hornby, K., Ross, H., Keshavjee, S., Rao, V., Shemie, S. D. Non-utilization of hearts and lungs after consent for donation: a Canadian multicentre study. Canadian Journal of Anaesthesia. 53 (8), 831-837 (2006).
- Messer, S. J., et al. Functional assessment and transplantation of the donor heart after circulatory death. The Journal of Heart and Lung Transplantation: the Official Publication of the International Society for Heart Transplantation. 35 (12), 1443-1452 (2016).
- Messer, S., et al. Outcome after heart transplantation from donation after circulatory-determined death donors. The Journal of Heart and Lung Transplantation: the Official Publication of the International Society for Heart Transplantation. 36 (12), 1311-1318 (2017).
- Dhital, K. K., Chew, H. C., Macdonald, P. S. Donation after circulatory death heart transplantation. Current Opinion in Organ Transplantation. 22 (3), 189-197 (2017).
- Ardehali, A., et al. Ex-vivo perfusion of donor hearts for human heart transplantation (PROCEED II): a prospective, open-label, multicentre, randomised non-inferiority trial. The Lancet. 385 (9987), 2577-2584 (2015).
- White, C. W., et al. Assessment of donor heart viability during ex vivo heart perfusion. Canadian Journal of Physiology and Pharmacology. 93 (10), 893-901 (2015).
- Xin, L., et al. A new multi-mode perfusion system for ex vivo heart perfusion study. Journal of Medical Systems. 42 (2), 25 (2017).
- Robinson, N., et al. Handbook of Cardiac Anatomy, Physiology, and Devices. Iaizzo, P. A., et al. , Springer International Publishing. 469-491 (2015).
- Swindle, M. M. Swine in the Laboratory: Surgery, Anesthesia, Imaging, and Experimental Techniques. , CRC press. (2007).
- Nasir, B. S., et al. HSP90 inhibitor improves lung protection in porcine model of donation after circulatory arrest. The Annals of Thoracic Surgery. 110 (6), 1861-1868 (2020).
- Aceros, H., et al. Novel heat shock protein 90 inhibitor improves cardiac recovery in a rodent model of donation after circulatory death. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 163 (2), 187-197 (2022).
- Der Sarkissian, S., et al. Heat shock protein 90 inhibition and multi-target approach to maximize cardioprotection in ischaemic injury. British Journal of Pharmacology. 177 (15), 3378-3388 (2020).
- Aceros, H., et al. Celastrol-type HSP90 modulators allow for potent cardioprotective effects. Life Sciences. 227, 8-19 (2019).
- Aceros, H., et al. Pre-clinical model of cardiac donation after circulatory death. Journal of Visualized Experiments. (150), e59789 (2019).
- Der Sarkissian, S., et al. Celastrol protects ischaemic myocardium through a heat shock response with up-regulation of haeme oxygenase-1. British Journal of Pharmacology. 171 (23), 5265-5279 (2014).
