Kalp nakli, son dönem kalp yetmezliği için en etkili tedavi yöntemi olsa da, potansiyel donörlerin %50'sinden azı gerçek kalp donörü haline gelir. Donör kalbinin yetersiz kullanımının ana nedeni, soğuk hava deposu ile mekanik arrest sırasında izin verilen maksimum 4 saatlik iskemik süredir, bu da taşıma süresi sınırlamaları nedeniyle kalplerin coğrafi dağılımını sınırlar. Daha da önemlisi, uzamış iskemik süre, donör kalp çıkışının organ perfüzyonu için yetersiz olduğu primer greft disfonksiyonu (PGD) için önemli bir risk faktörüdür. PGD, kalp nakillerinin %10-20'sinde meydana gelen önemli bir sorundur. 1 aylık kalp nakli mortalite oranı yaklaşık %8 iken, bu ölümlerin %39'unu PGD oluşturmaktadır.
Ticari olarak temin edilebilen normotermik ex situ perfüzyon cihazlarının son klinik kullanımı, donör kalplerinin "vücut dışı" süresini uzatırken, soğuk iskemi süresini de azaltmıştır. Bu teknoloji, bağışçıların uzun coğrafi mesafelerdeki alıcılarla eşleştirilmesine olanak sağlaması açısından önemli faydalar sağladı. Ex situ perfüzyon ayrıca ventriküler hipertrofi, daha uzun iskemik süreler ve daha yaşlı donör yaşı gibi özelliklere sahip "marjinal" donör kalplerinin kullanımını da kolaylaştırmıştır. Bir ex vivo kardiyak perfüzyon sisteminin yakın tarihli bir klinik çalışmasında, alıcı hastaneye organ nakli sırasında normotermik kardiyak perfüzyona rağmen, ölen beyin ölümü (DBD) donör kalpleri için şiddetli sol ventrikül (LV) veya sağ ventrikül (RV) PGD oranları %10,7 ile yüksek kalmıştır1. Gerçekten de, mekanik dolaşım desteği gerektiren şiddetli PGD oranları, ölen kardiyak ölüm (DCD) donör kalpleri için daha da yüksektir. Ayrıca, nakil için donör kalbinin soğuk koruma solüsyonu ile sürekli hipotermik perfüzyonu kullanılmıştır. Bu yeni yaklaşımlar, çeşitli koşullar altında perfüzyona odaklanır: otolog kan veya koruma solüsyonu ile perfüzyon, normotermik (37 °C) veya soğuk (4-10 °C) sıcaklıklarda perfüzyon ve bir pompa aparatı kullanılarak ex situ veya normotermik bölgesel perfüzyon (NRP) kullanılarak in vivo perfüzyon. Belirli yaklaşımların diğerlerine göre kesin klinik avantajları açıkça tanımlanmamıştır, ancak araştırma modelleri, her bir yaklaşım kombinasyonunun sistematik olarak incelenmesine izin verecektir.
Murin kardiyak değerlendirme modellerinin kullanımı, PGD'nin moleküler mekanizmalarının ve bozulmuş kardiyak fonksiyonu (örneğin, miyokard enfarktüsü) içeren diğer durumların ayrıntılı çalışması için çok çeşitli transgenik fare modellerinin mevcudiyeti avantajına sahiptir. Li ve ark.2 , alıcı farelerin servikal bölgesinde bir "manşet" tekniği kullanarak murin donör kalplerinin nakli için zarif bir teknik tanımlamışlardır. Bu, teknik performans kolaylığı, greft değerlendirmesi için erişilebilirlik ve intravital iki fotonlu görüntüleme (örneğin, lökositlerin izlenmesi için) gerçekleştirme yeteneği açısından önemli avantajlara sahiptir. Noly ve ark.3 ayrıca, çok çeşitli transgenik modellere erişim gibi benzer bir avantajla, kardiyak fonksiyonun ex situ çalışmalarında farelerin kullanıldığını bildirmektedir. Krebs tamponu ile ex situ perfüzyon, alıcı hücresel tepkiler olmadan doğal kalp hücrelerinin koruma biyolojisinin incelenmesine izin verir. Bu, araştırmacıların lökositlere sızmadan doğal kalbin koruma biyolojisini daha fazla incelemesine olanak tanıyacak ve reperfüzyon olayına karmaşıklık katacaktır. Ayrıca, Noly ve ark.3 bu ex situ modelde küçük bir balon kullanarak hem sol hem de sağ kalbin kardiyak fonksiyonunu değerlendirmek için bir yöntem göstermektedir. Klinik kalp transplantasyonunda izole sağ kalp yetmezliğinin sıklığı göz önüne alındığında, bu, univentriküler ve biventriküler greft yetmezliğini değerlendirmek için çok uygun bir tekniktir.
DCD kalp bağışı, nakil için önemli bir donör kalp kaynağı olarak ivme kazanıyor. Quader ve ark.4 tarafından sunulan sıçan DKD kalp nakli modeli, DKH donör kalplerini incelemek için önemli bir orta büyüklükte hayvan platformu sağlar ve DKH bağışı sırasında kardiyak hasarı azaltabilecek çeşitli ajanların test edilmesine izin verir. Kemirgen DCD bağış protokolü, klinik organ tedarik prosedürlerini yansıtır. Kemirgen kardiyak değerlendirme modelleri, moleküler mekanizmaları incelemek ve potansiyel olarak etkili terapötikleri taramak için kritik öneme sahiptir ve nispeten büyük deney gruplarının kullanımına izin verme açısından ölçek avantajına sahiptirler. Bununla birlikte, kemirgenlerden elde edilen içgörülerin insan hastalar için geçerli olup olmadığı geçerli bir endişedir. Bu nedenle, büyük hayvan (araştırma için kullanılan insan kalpleri dahil) platformları, daha küçük hayvan modellerinden elde edilen bilgileri doğrulamaya hizmet eder. Khalil ve ark.5 ekstrakorporeal membran oksijenasyonu kullanılarak domuz kalpli bir domuz NRP modelini tanımlamışlardır. Grupları ayrıca kardiyak aritmojenite ile ilgili olarak insan kalp tepkilerinden önemli farklılıkları vurgulamaktadır. Bu sistem, bu ortamda nakil için DCD kalplerini rehabilite etmek için çeşitli farmakolojik ve farmakolojik olmayan stratejileri test etmek için bir araç sağlar. Dang Van ve ark.6 iletkenlik kateterleri ve yüzey ekokardiyografisi kullanarak basınç-hacim döngülerini dahil ederek büyük hayvan kalplerinin hemodinamik değerlendirmesinin karmaşıklığına daha da katkıda bulunmaktadır. NRP, geleneksel ex situ perfüzyon kullanan "çalışmayan" Langendorff kurulumlarına kıyasla "yüklü" çalışma koşullarında kalplerin değerlendirilmesine izin verme konusunda belirgin bir avantaja sahiptir.
Tüm kalplerin incelenmesinin yanı sıra, kasılma fonksiyonu, Lavey ve ark.7 tarafından gösterildiği gibi tek hücre düzeyinde değerlendirilebilir. Sarkomer kısalması ve kalsiyum akışları tek miyositlerde büyük bir doğrulukla ölçülebilir. Hücresel düzeyde moleküler düzenleme, çeşitli gen transfer teknikleri (örneğin, viral transfeksiyon) kullanılarak verimli bir şekilde gerçekleştirilebilir ve etkiler hücresel düzeyde değerlendirilebilir. Bu, yeni terapötikler ve kardiyak disfonksiyonun altında yatan mekanizmaları anlamak için önemli bir tarama aracıdır. Bermea ve ark.8 immün bileşenleri ve bunların kardiyak hasara aracılık etmedeki rollerini incelemek için güvenilir bir yöntem sunmaktadır. Kalpte ilgilenilen tüm bağışıklık hücrelerini yakalama yeteneği, kalp hasarına karşı bağışıklık tepkilerinin doğru bir şekilde anlaşılması için bir ön koşuldur. Tarif edilen teknikler, kardiyak koruma, yaralanma ve onarımda bağışıklığın incelenmesi için yukarıda bahsedilen ex situ ve NRP kardiyak platformlarla birleştirilebilir.
Bu yöntem koleksiyonu, kardiyak yaralanma ve fonksiyonun değerlendirilmesi için en son tekniklerden bazılarını bir araya getirir. Modellerin çoğu, kardiyak korumayı takiben PGD çalışması için tasarlanmış olsa da, bu koleksiyon diğer ortamlarda (örneğin, küresel veya bölgesel sıcak iskemi, genetik kardiyomiyopatiler) kardiyak fonksiyonun incelenmesi için geçerli olmaya devam etmektedir. Bu araştırma araçlarının PGD'nin anlaşılmasını geliştireceği ve yaralanma sonrası kalp fonksiyonunu korumak için yeni terapötiklerin keşfedilmesini kolaylaştıracağı konusunda iyimseriz.