Summary
הפרוטוקול מתאר מודל של תרומה של בעלי חיים גדולים (חזיריים) לאחר מוות במחזור הדם, ואחריו זילוח אזורי נורמתרמי של בית החזה, המדמה באופן הדוק את התרחיש הקליני בהשתלת לב, ויש לו פוטנציאל להקל על מחקרים ואסטרטגיות טיפוליות.
Abstract
העלייה בביקוש להשתלות לב לאורך השנים הגבירה את העניין בתרומה לאחר מוות במחזור הדם (DCD) כדי להרחיב את מאגר תורמי האיברים. עם זאת, תהליך DCD קשור לסיכון לפגיעה ברקמת הלב עקב התקופה הבלתי נמנעת של איסכמיה חמה. זילוח אזורי נורממי (NRP) מאפשר הערכת איברים באתרם , ומאפשר רכישת לבבות שנקבעו כבני קיימא. כאן, אנו מתארים מודל רלוונטי מבחינה קלינית של בעלי חיים גדולים של DCD ואחריו NRP. מוות במחזור הדם נקבע בחזירים מורדמים על ידי הפסקת אוורור מכני. לאחר תקופת איסכמיה חמה שנקבעה מראש, נעשה שימוש במחמצן קרום חוץ-גופי (ECMO) למשך תקופת NRP הנמשכת לפחות 30 דקות. במהלך תקופת רפרפוזיה זו, המודל מאפשר איסוף ביופסיות שונות של שריר הלב ודגימות דם לצורך הערכה לבבית ראשונית. לאחר גמילת NRP, ניתן לבצע הערכות ביוכימיות, המודינמיות ואקו לב של תפקוד הלב וחילוף החומרים לפני רכישת איברים. פרוטוקול זה מדמה באופן הדוק את התרחיש הקליני שתואר בעבר עבור DCD ו- NRP בהשתלות לב, ויש לו פוטנציאל להקל על מחקרים שמטרתם להפחית את הפגיעה באיסכמיה-רפרפוזיה ולשפר את שימור תפקוד הלב והתאוששותו.
Introduction
מעל 300,000 אנשים מתים בצפון אמריקה מדי שנה מאי ספיקת לב (HF); השתלת לב נותרה אפשרות הטיפול היחידה עבור חלק מחולים אלה עם מחלה סופנית1. מבחינה היסטורית, המקור הבלעדי להשתלת לב היה לבבות תורמים שהושגו לאחר קביעת מוות נוירולוגית (NDD), אך גם אז, רק כ-40% מהם היו מתאימים להשתלה2. בין 15% ל-20% מהחולים נפטרים בזמן ההמתנה לתרומת לב, כאשר מחסור בלבבות תורמים הוא אחת הסיבות ליצירת פער בין הלבבות הזמינים ללבבות הזקוקים2. על מנת להגדיל את מאגר תורמי האיברים, אחד השיקולים החשובים הוא השימוש בלבבות שנתרמו לאחר מוות במחזור הדם (DCD)3. קיימת רתיעה משימוש בלבבות DCD מכיוון שאיברים אלה נשלחים תמיד לתקופה של איסכמיה לא מוגנת (חמה) לאחר הפסקת זרימת הדם ועלולים לסבול מנזק בלתי הפיך. למרות שדיווחים על השתלת לב DCD מוצלחת עם תוצאות מוקדמות מצוינות קיימים4,5, יש צורך לפתח שיטת הערכה מתוקפת כדי לקבוע אם לבבות אלה שמישים ולחזות את הביצועים שלהם לאחר ההשתלה 6,7. כדי להגביל תקופות איסכמיות של לבבות DCD ולנטר אותם ברציפות במהלך אחסון והובלה, פותחו מערכות זילוח לב ex-situ 8. עם זאת, טכנולוגיה זו מסתמכת על מכונות מורכבות עם ציוד זילוח, ויש לה עלות גבוהה מראש ללא כל ערובה כי האיבר שנרכש יהיה מתאים להשתלה. פרוטוקול חדשני להשתלת לב DCD המבוסס על זילוח אזורי נורמותרמי (NRP) הוצע על ידי מסר ואחרים3. טכניקה זו כוללת שחזור זילוח שריר הלב בזמן שהלב עדיין נמצא בתורם ולמעט מחזור המוח. זה מאפשר הערכה תפקודית באתרו לפני רכש3.
בעת שימוש במודלים של בעלי חיים גדולים, הלב החזירי הוא אחת הפלטפורמות המועדפות לביצוע מחקר ניתוחי לב בהתחשב בדמיון האנטומי שלו ללב האנושי. עם זאת, יש לקחת בחשבון כמה גורמים חשובים בלבבות חזיריים בעת שימוש במודל זה. לדוגמה, רקמת לב חזירית היא שברירית מאוד פריכה והיא נוטה לקרעים, במיוחד בעורק הריאה ובאטריום הימני9. גורם חשוב נוסף שיש לקחת בחשבון הוא שהלב החזירי רגיש מאוד לאיסכמיה ונוטה להפרעות קצב, ולכן יש לתת תרופות אנטי-אריתמיות באופן שגרתי לכל בעל חיים לפני הניסוי; עם זאת, זה עדיין נחשב מודל מתאים לחקר איסכמיה חריפה בהשתלת לב9.
כתב יד זה מתאר מודל של בעלי חיים גדולים (חזיריים) של תרומה לאחר מוות במחזור הדם ואחריו זילוח אזורי נורמתרמי של בית החזה, המדמה באופן הדוק את התרחיש הקליני בהשתלת לב ויש לו פוטנציאל להקל על מחקרים טיפוליים חדשניים ואסטרטגיות למחקר תרגומי.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים של Centre de Recherche du Centre Hospitalier de l'Université de Montréal (CRCHUM) אישרה את כל פרוטוקולי הניסוי, ובעלי חיים טופלו בהתאם למדריך לטיפול ושימוש בחיות מעבדה. לצורך פרוטוקול זה נעשה שימוש בחזירים לבנים גדולים או נקבות בנות 3-4 חודשים במשקל 50-60 ק"ג. גודל בעלי החיים יכול להשתנות בהתאם למטרות הניסוי של החוקרים.
1. הכנת בעלי חיים והשראת הרדמה
- Premedate את החיה באמצעות הזרקה תוך שרירית של אטרופין (0.04 מ"ג / ק"ג), midazolam (0.3 מ"ג / ק"ג), קטמין (20 מ"ג / ק"ג). יש לתת איזופלורן בריכוז גאות ושפל של 1%-3% ב-3 ליטר/דקה O2, תוך שימוש במסכת פנים להשראת הרדמה ותחזוקה.
- ודא הרדמה נאותה על ידי בדיקת טונוס לסת רגוע, והיעדר כאב באמצעות תגובת צביטת בוהן. ודא כי בעל החיים ממוקם במצב דקוביטוס גבי ומתוחזק בנורמותרמיה באמצעות שמיכה מחממת.
- לאחר אישור הלימות ההרדמה, לבצע אינטובציה orotracheal באמצעות צינור endotracheal 6.5-8 מ"מ כמתואר ב 10.
- הנח את צג ריווי החמצן על האוזן או השפה התחתונה של בעל החיים לניטור רציף. כוונן את האוורור ללחץ סופי חיובי (PEEP) של 5 ס"מ H 2 O, לחץ השראתי שיא (PIP) של 15 ס"מ H 2 O, שבריר חמצן השראה (FIO 2) של 0.5, וקצב נשימה (RR) של 15 נשימות לדקה המגיע לנפח גאות (TV) של 6-8 מ"ל/ק"ג, ולחץ חלקי רגיל של O 2 ו-CO 2. כוונן את RR כדי לשמור על רמת CO2 של 35-45 מ"מ כספית.
- קבל גישה היקפית תוך ורידית דרך וריד האוזן באמצעות קטטר 20 גרם. התחל עירוי תחזוקה של תמיסת מלח רגילה (0.9% NaCl) ולתת 2 גרם של מגנזיום גופרתי (MgSO4) כמו בולוס תוך ורידי כדי למנוע הפרעות קצב.
- הכינו את אתרי הניתוח על ידי גילוח וקרצוף נאות של בית החזה והמפשעות. יש לחטא את המפשעות והצוואר באמצעות כלורהקסידין ולעטוף כראוי תוך מתן גישה ורידית ועורקית.
- הניחו את כרית האלקטרודה הצווארית על גב החיה. מקם את בעל החיים במצב Trendelenburg כדי להקל על גישה ורידית מרכזית.
- אתר את וריד הצוואר הימני באמצעות אולטרסאונד. לאחר האיתור, באמצעות מחט, להיכנס לעור בזווית של 45 מעלות עד הדם נראה המחט נראה בווריד על אולטרסאונד.
- הניחו את חוט ההנחיה במחט ולאחר מכן הכניסו נדן ורידי מרכזי מלעורי 7 Fr מעל חוט המנחה.
- הסר את חוט ההנחיה תוך שמירה על מכנס הנדן במקומו, ולאחר מכן הכנס צנתר ברבורים-גנץ כדי להבטיח מדידות תפוקת לב וצנתור לב ימין.
הערה: ניתן להשתמש בווריד הצוואר השמאלי במקום בימין. אם הגישה אינה אפשרית, הכנס את הנדן ישירות לווריד הצוואר הפנימי (שמאל או ימין) לאחר סטרנוטומיה של קו האמצע. במקרה כזה, הקפד לנתח את הווריד. - באותה טכניקה, מחדירים צנתר ורידי מרכזי (למשל, לומן כפול) לווריד הצוואר השמאלי.
- הכנס עוד נדן ורידי מרכזי מלעורי 7 Fr לתוך וריד הירך הימני באמצעות טכניקת סלדינגר כמתואר בשלבים 1.7. ל 1.10., להכנסת קטטר מוליך לחדר ימין (RV). זה יכול להיעשות באופן מלעורי עם הנחיית אקו, או לאחר סטרנוטומיה קו האמצע.
- אפשר פרק זמן של יציבות למשך 10 דקות לאחר האינטובציה והמניפולציה, ולאחר מכן מדוד פרמטרים המודינמיים ותפקודי לב בסיסיים, כולל לחצים ריאתיים ומערכתיים, תפוקת לב, לולאות נפח לחץ RV ו- LV ואקוקרדיוגרפיה טרנס-חזה.
2. הקמת גישה כירורגית
- באמצעות עט צוואר, לבצע חתך קו האמצע מאזור אמצע צוואר הרחם אל xiphoid. לאחר מכן, לחלק את השומן התת עורי, שכבה אחר שכבה, לאורך קו האמצע באמצעות electrocautery כדי להגיע peri-sternum.
- חתכו סביב החריץ של עצם החזה והשתמשו באצבע כדי לסגת ולטאטא רקמות רכות מתחת לחזה. פתח את עצם החזה עם מסור עצם וודא שעצם החזה מחולקת לחלוטין תוך זהירות עם הווריד מתחת לחלק העליון של עצם החזה. יש לצרוב את עצם החזה ו/או למרוח שעוות עצם כדי להבטיח המוסטאזיס נאות.
- באמצעות electrocautery, לנתח ולהסיר את בלוטת התימוס על ידי הרמה אותו מן קרום הלב. צרוב את כלי הדם המספקים את בלוטת התימוס מאבי העורקים ואת הווריד הנבוב העליון (SVC) כדי למנוע דימום.
- בזהירות לחתוך את קרום הלב פתוח עם cautery. הכנס אצבעות מתחת לקרום הלב בזמן חיתוך כדי למנוע פגיעה בלב.
- יש לתת 300 יחידות/ק"ג של הפרין IV להשגת נוגדי קרישה מערכתיים. אם הבדיקה זמינה, ודא זמן קרישה מופעל (ACT) ˃ 300 שניות.
3. הפסקת טיפולים מאריכי חיים והכרזת מוות
- יש לתת בולוס של 3 מ"ג/ק"ג פרופופול IV, ולאחר מכן להפסיק את האוורור המכני ולנתק את הצינור האנדוטרכאלי.
הערה: שלב זה מתאים ל"נסיגה של תמיכת חיים" כדי להפעיל את הזילוח האזורי הנורממי. לגבי תנאי המתת חסד, עיין בסעיף 8. - עקוב אחר לחץ עורקי ורוויה היקפית O2 . התחל איסכמיה חמה פונקציונלית זמן כאשר לחץ סיסטולי < 50 מ"מ כספית.
- לקבוע מעצר במחזור הדם כאשר יש אסיסטולה (או פרפור חדרים) והיעדר פעימה עורקית. להתחיל שלב תצפית מינימלי של 5 דקות לאחר שנקבע מעצר מחזור הדם (תקופת המתנה) ולאחר מכן להכריז על מוות של בעלי חיים.
4. מיקום של זילוח אזורי נורמתרמי thoracoabdominal
- באמצעות cautery, בזהירות לנתח את החלל aortopulmonary. החזירו את דרכי זרימת ה-RV בנחיתות, את עורק הריאה משמאל ואת אבי העורקים מימין כדי למנוע נגעים ישירים לאחרון. קח עזרה עוזרים במידת הצורך במהלך שלב זה.
- לנתח ולקשור את כלי אבי העורקים העל-אבי העורקים כדי למנוע ולהוציא זילוח מוחי. לחלופין, להחיל מהדק צולב גדול על כלי הדם.
- הכנס שני צנתרים של 18 גרם לקרוטיד באופן דו-צדדי לחסימה כדי להעריך זרימת דם פוטנציאלית למוח. לאסוף ולמדוד דם במהלך הניסוי ולהזרים מחדש באמצעות מעגל NRP.
- בעזרת המצנבאום והמלקחיים ישרי הזווית, מנתחים בעדינות בין ה-SVC לעורק הנומינציה, ובין ה-IVC לקרום הלב. הקיפו את ה-SVC וה-IVC באמצעות סרט טבור או תפר משי פשוט והדקו אותם בעזרת חוסם עורקים.
- באמצעות תפר 3-0, מניחים שני תפרי ארנק-חוט קונצנטריים על אבי העורקים העולה הדיסטלי adventitia; הימנעו מתפרים בעובי מלא. הניחו תפר מיתר ארנק על האטריום הימני (RA). אבטחו את כל התפרים בעזרת חוסם עורקים.
- הקמה ותכנון מערכת NRP בהתאם לצרכי החוקרים והניסוי. עבור פרוטוקול זה, השתמש במעגל ECMO עם משאבה צנטריפוגלית, עם 2 ליטר של תמיסת קריסטלואיד המכילה 500 מ"ג סולומדרול, 200 מ"ל של 8.4% סודיום ביקרבונט (NaOH), 300 יחידות / ק"ג של הפרין, ו -2 גרם של MgSO4.
הערה: המערך המשמש כאן דומה לזה המשמש את רופאי הזילוח של המוסד במחלקה לניתוחי לב. - באמצעות צינורית עורקית 17 עד 21 F, קנוס את אבי העורקים, ולאחר מכן הידק את חוסם העורקים המחזיק את תפר חוט הארנק כדי לאבטח את הצינורית במקומה.
הערה: לחלופין, הכנס צינורית חמצן חוץ-גופית (ECMO) באמצעות טכניקת סלדינגר כדי למזער את איבוד הדם. שיטה נוספת כוללת שימוש בצינורית עורקית עוקפת סטנדרטית. צינורית אבי העורקים מחוברת לקו העורקי של מעגל NRP באמצעות מחבר 3/8-3/8; הקפידו על אוורור מלא כדי למנוע תסחיף אוויר. - צור חתך של 5 מ"מ במרכז מיתר הארנק על RA, ולאחר מכן הרחב אותו באמצעות כלי בעל זווית קטנה כמו זווית ישרה או הצמדה. מכסים את החתך באצבע כדי למנוע דימום מוגזם.
- השתמש צינורית ורידי דו שלבי כדי cannulate RA ולאחר מכן להדק את התפרים חוט הארנק באמצעות חוסם עורקים כדי לאבטח את הצינורית במקומה.
- חבר את הצינוריות לקו הוורידי של מעגל NRP באמצעות מחבר 1/2-3/8 וודא אוורור מלא כדי למנוע נעילת אוויר במערכת.
- ודא כי לפחות 15 דקות חלפו בין ההכרזה על המוות לבין תחילת NRP כדי להקיף את הזמן הדרוש בהכנה לתרגול קליני, ניקוז וגישה ללב.
- יש להתחיל NRP 15 דקות לאחר תחילת זמן איסכמיה חמה פונקציונלית. לשמור על נורמותרמיה לאורך כל ההליך. כוונן את קצבי הזרימה בהדרגה כדי להגיע למדד זילוח של 2.5 ליטר/דקה/מ"ר 2. הפעל מחדש את האוורור המכני עם FIO2 של 50% וטלוויזיה של 6 מ"ל/ק"ג.
הערה: שנה הגדרות אלה בהתאם לתכנון הניסוי. - יש להחדיר ברציפות 10 מק"ג/ק"ג/דקה של דופמין ו-4 יחידות/דקה של וזופרסין IV. השתמש אפינפרין ונוראפינפרין במהלך זילוח ראשוני ולאחר מכן titrate אותם לפי הצורך כדי לסייע בוויסות הלחץ תוך שמירה על לחץ עורקי מעל 50 מ"מ כספית.
5. שמירה על רפרפוזיה ומטרות לגמילה
- יש לסובב את הלב למשך 30 דקות לפני שתנסו להיגמל מ-NRP. אם הגמילה אינה מצליחה, בצעו 15 דקות נוספות של רפרפוזיה לתמיכה ב-NRP לפני שתנסו להיגמל שוב למשך זמן פרפוזיה מקסימלי כולל של 180 דקות.
- המשך להערכת לב לאחר גמילה מוצלחת. אם הגמילה לא מושגת לאחר זמן זה, הפסיקו את הניסוי ודווחו על הבעיה.
הערה: יש להתאים זאת למטרות של כל חוקר. - להעריך את קריטריוני הגמילה של NRP ולוודא שכל הקריטריונים מתקיימים כמפורט בטבלה 1.
6. הערכת התאוששות לב
- צור ניתוחי לולאה של נפח לחץ (PV) כדי למדוד את התכווצות הלב. צנתר ההולכה מאפשר מדידות רציפות של יחסי LV-PV.
- השג הקלטות מצב יציב כדי ליצור פרמטרים תלויי נפח, עבודת שבץ ולחץ מפותח, והסתר את ה- IVC עם סרט טבור כדי ליצור פרמטרים בלתי תלויים בנפח באמצעות חסימה, כלומר עבודת שבץ הניתנת לגיוס מראש.
- מדדו לחץ ורידי מרכזי, לחץ עורק ריאתי, תפוקת לב, לחץ RV ולחץ טריז נימי ריאתי באמצעות צנתר ברבורים-גנץ שהוכנס בתחילת הניסוי.
- לנתח את תפקוד הלב באמצעות אקוקרדיוגרפיה באמצעות בדיקה טרנס-וושטית סטנדרטית ובדיקה טרנס-חזה הממוקמת ישירות על הלב.
- בצע הערכות מטבוליות על ידי איסוף דגימות דם עורקי וורידי לניתוחים. יש לשאוב דם ישירות מהסינוס הכלילי כדי להעריך את תפקוד חילוף החומרים בלב באופן ספציפי. לנתח גזים בדם ורמות לקטט.
- בנוסף, יש לאסוף ביופסיות שריר הלב מה-RV וה-LV במידת הצורך. קבל דגימות מאיברים אחרים להשתלה בעלי עניין (למשל, ריאות, כבד, כליות), בהתאם למטרות החוקר.
7. הסרת NRP והערכת לב
- כאשר עומדים בקריטריונים לגמילה, הפסיקו את NRP. הסר את הצינורית מה- RA והדק במהירות את תפר חוט הארנק כדי למזער את איבוד הדם. אבטחו את התפר באמצעות קשרים ועקבו אחר אותו הליך להסרת צינורית אבי העורקים.
- הערך את תפקוד הלב כל 30 דקות במשך שעתיים לאחר הפסקת NRP כמתואר בשלבים 6.1. ל-6.4.
8. סיום הניסוי
- לאחר שעתיים, מניחים קטטר קרדיופלגיה 16 G או 18 G באבי העורקים העולה. חבר את הצינורית למעגל NRP.
- לאחר מכן, לשחרר את הלחץ על חללי הלב הימני על ידי חתך IVC ואת החללים השמאליים על ידי חתך אטריום שמאל באמצעות cautery.
- מהדקים את אבי העורקים העולה לאחר החדרת הצינורית ונותנים 1.5 ליטר של תמיסת קרדיופלגיה דל נידו ב 4 מעלות צלזיוס ללב. ודא כי לחץ זילוח הוא 50 מ"מ כספית.
- יש להפסיק את האוורור המכני ולהניח ברד קרח (0.9% NaCl) בחלל בית החזה לאחר התחלת הקרדיופלגיה לקירור. המשך עם cardiectomy באופן מסורתי לאחר עירוי cardioplegia הושלמה.
- השתמש בלב שנאסף כדי לקבל ביופסיות שריר הלב נרחב להערכה והערכה. בצע ביופסיות אחרות מאיברים אחרים (כגון ריאות, כבד, כליות) בהתאם לתכנון הניסוי ומטרת החוקרים
הערה: איור 1 מספק סיכום של שלבי הפרוטוקול המוצגים וטבלה 1 מספקת הגדרה של הפרמטרים והקריטריונים ששימשו במחקר זה.
איור 1: סיכום סכמטי של פרוטוקול הניסוי. קיצורים: NRP = זילוח אזורי נורממי. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
| הגדרה/קריטריונים | |
| תקופת איסכמיה חמה פונקציונלית | תקופה שמתחילה כאשר הלחץ הסיסטולי < 50 מ"מ כספית ומסתיימת כאשר NRP מופעל. בפרוטוקול זה, פרק זמן זה הוא 15 דקות |
| מעצר במחזור הדם | זה נקבע כאשר הלב הוא אסיסטולה או בפרפור חדרים |
| תקופת המתנה | תקופה שמתחילה במעצר מחזור הדם ומסתיימת בהכרזת המוות. בפרוטוקול זה, פרק זמן זה הוא 5 דקות |
| גמילה מוצלחת מ-NRP | שימוש מינימלי של inotropes ו vasopressors |
| CI > 2.2 ליטר/דקה/מטר2 | |
| מפה > 55 מ"מ כספית | |
| RAP < 15 מ"מ כספית | |
| PCWP < 15 מ"מ כספית | |
| תפקוד LV ו-RV רגיל |
טבלה 1: הגדרה מייצגת של פרמטרים וקריטריונים המשמשים בפרוטוקול זה. קיצורים: CI = אינדקס לב; MAP = לחץ עורקים ממוצע; NRP = זילוח אזורי נורממי; PCWP = לחץ טריז נימי ריאתי; RAP = לחץ פרוזדורים ימני.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
מודל פרה-קליני זה שימש בהצלחה במוסד שלנו לניסויים מרובים. ראשית, הראינו כי לבבות DCD, שבתחילה היו מבולבלים עם NRP, הדגימו התאוששות תפקודית דומה לאחר ההשתלה בהשוואה לתרומת לב פועם קונבנציונלית שנשמרה עם אחסון קר. יתר על כן, השתמשנו בפרוטוקול זה כדי להראות כי הערכה תפקודית לבבית לאחר NRP ניבאה התאוששות לאחר השתלה. לבסוף, חקרנו גם את ההשפעות של NRP על זילוח מוחי ושימור ריאות לאחר מעצר במחזור הדם.
איור 2 מדגים תוצאות מייצגות של תפקוד הלב בנקודת ההתחלה ולאחר DCD ו-NRP שנמדדו באמצעות צנתר של עורק ריאתי. כאן, אנו רואים שיש ירידה משמעותית בתפקוד הלב בעקבות DCD; עם זאת, איברים אלה הדגימו התאוששות תפקודית דומה לאחר ההשתלה בהשוואה ללבבות מושתלים קונבנציונליים (תרומת לב פועם ואחריה אחסון קר). איור 3 מראה מדידות של אוקסימטריה מוחית במהלך NRP כאשר כלי הדם העל-אבי העורקים מהודקים; המדידות מאשרות את היעדר זילוח מוחי הולם. לבסוף, איור 4 מראה מדידות של היענות ריאות במהלך NRP ולאחר גמילה מתמיכה. הוא לא הראה שינוי משמעותי מקו הבסיס במהלך NRP.
איור 2: לב במהלך NRP. מדד הלב (חציון ± טווח בין-רבעוני) נמדד בנקודת ההתחלה, במהלך NRP ולאחר השתלה באמצעות קטטר עורק ריאתי. לבבות DCD (בתמיסת אחסון HTK) הראו התאוששות תפקודית דומה בהשוואה ללבבות ביקורת (תרומות פעימות סטנדרטיות) לאחר ההשתלה (n = 5 / קבוצה). קיצורים: DCD = תרומה לאחר מוות במחזור הדם; HTK = פתרון אחסון היסטידין-טריפטופן-קטוגלוטראט; NRP = זילוח אזורי נורממי; Tx = טיפול. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
איור 3: מדידת אוקסימטריה מוחית. מדידות אוקסימטריה מוחית לאורך הניסוי הראו ירידה הדרגתית במהלך נסיגה של אמצעים תומכי חיים ונשארו ברמות מינימליות במהלך NRP. קיצורים: NRP = זילוח אזורי נורממי; WLST = הפסקת טיפול מאריך חיים לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
איור 4: מדידת תאימות ריאות במהלך NRP ולאחר גמילה. תאימות ריאות, שנמדדה על ידי היחס בין נפח הגאות ולחץ ממוצע כפי שנראה על מכונת ההנשמה (חציון ± טווח בין-רבעוני), לא הראתה שינויים משמעותיים מקו הבסיס במהלך NRP (n = 5). תאימות סטטית (סטטית) נמדדת במהלך עצירה נשימתית סופית. תאימות דינמית (Dyn) נמדדת לאורך מחזור הנשימה. קיצורים: NRP = זילוח אזורי נורממי. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
כתב יד זה מתאר תרומת מודל של בעלי חיים גדולים לאחר מוות במחזור הדם (DCD) ואחריה זילוח אזורי נורמתרמי של בית החזה. בניסוי זה, הלב מנוטרל למשך 30 דקות לפחות ומקסימום 3 שעות לפני שהוא נגמל ממעגל האקמו. לאחר מכן הלב מתפקד בכוחות עצמו במשך שעתיים, מה שמאפשר הערכת לב חשובה בטווח הקצר. לכן, המגבלה העיקרית של פרוטוקול זה היא מעקב לטווח קצר; עם זאת, הערכה ארוכת טווח תהיה עתירת משאבים ויקרה. הליך זה מתמקד בפגיעה חריפה באיסכמיה-רפרפוזיה, ויכול להיות שיטה אמינה להעריך את תפקוד הלב של לב תורם בתוך התורם ולקבוע אם ניתן להשתיל את האיבר. זה יכול להיות גם מודל פרה-קליני הולם שניתן להשתמש בו כדי לחקור התערבויות פרמקולוגיות ולא פרמקולוגיות חדשניות שעשויות לשפר את ההתאוששות התפקודית של הלב ואומתו בעבר רק במודלים של בעלי חיים קטנים 11,12,13,14,15,16. שינויים בפרוטוקול זה יכולים להיות מותאמים למטרות החוקר ובמקרה של פתרון בעיות. שינויים אלה יכולים לכלול אך אינם מוגבלים לקרדיופלגיה, פתרונות ראשוניים, הזמנים האיסכמיים ותוספת של התערבויות פרמקולוגיות למחקר.
בעת שימוש במודלים של בעלי חיים גדולים, הלב החזירי הוא אחת הפלטפורמות המועדפות לביצוע מחקר ניתוחי לב בהתחשב בדמיון האנטומי שלו ללב האנושי. עם זאת, יש לקחת בחשבון כמה גורמים חשובים בלבבות חזיריים בעת שימוש במודל זה. לדוגמה, רקמת לב חזירית היא שברירית מאוד פריכה והיא נוטה לקרעים, במיוחד בעורק הריאה ובאטריום הימני9. קנולציה ומניפולציה בלב צריך להיעשות בזהירות. גורם חשוב נוסף שיש לקחת בחשבון הוא שהלב החזירי רגיש מאוד לאיסכמיה ונוטה להפרעות קצב, ולכן תרופות אנטי-אריתמיות כמו מגנזיום גופרתי המשמש בפרוטוקול ניסוי זה צריכות להינתן באופן שגרתי לכל בעל חיים לפני הניסוי. עם זאת, מודל זה עדיין נחשב מתאים לחקר איסכמיה חריפה בהשתלת לב9. למרות שפרוטוקול זה מתאר NRP רק להערכה תפקודית לבבית, אותו הליך, כאשר הוא ממוטב, יכול ורצוי לשמש להערכת איברים אחרים, כמו גם למקסם את הפוטנציאל של המידע המתקבל מחיית הניסוי.
הליך ניסיוני זה דורש לפחות מנתח מיומן אחד, ועל מנת לייעל את הפרוטוקול בתוך כל קבוצת מחקר, יש לבצע כשלושה עד חמישה ניסויים. חבר צוות אחד צריך להיות מוקצה לבצע את ההרדמה ואת דגימת הדם לניתוח, וחבר צוות אחר צריך להיות אחראי על זילוח אזורי נורמותרמי thoracoabdominal וניהול הלב כדי לכלול מתן של antiarrhythmics, vasopressors, ותרופות אחרות במידת הצורך. מספר שלבים בפרוטוקול זה הם קריטיים להמשך נאות של הניסוי, כגון השראת הרדמה ואינטובציה, מניפולציה לבבית, קנולציה ודקנולציה, ורצוי שיבוצעו על ידי מנתח מנוסה. זה באמצעות חזרה ועקביות כי מודל זה יכול להיות אופטימיזציה ולהיות אמין לשימושים עתידיים שונים.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
למחברים אין מה לחשוף.
Acknowledgments
ברצוננו להודות למלאני בורי, קרוליין לנדרי, הנרי אקרוס ואחמד מנאוור על עזרתם ותמיכתם היקרה.
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).
