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Method Article
我们提出了一种方案,用于利用正常温离 体 血灌注系统在猪异位心脏移植模型中将治疗药物递送到整个心脏同种异体移植物。
心脏移植是终末期心力衰竭的黄金标准治疗。然而,它仍然受到可用供体心脏数量和并发症(如原发性移植物功能障碍和移植物排斥反应)的限制。最近在心脏移植中临床上使用 离体 灌注装置为通过治疗干预治疗心脏同种异体移植物提供了独特的机会,以改善功能并避免有害的受体反应。建立一个转化的大动物模型,用于治疗性地递送到整个同种异体移植物,对于测试心脏移植中的新治疗方法至关重要。腹内位置的猪异位心脏移植模型是评估新干预措施效果和移植物排斥反应免疫病理学的优秀模型。该模型还为猪提供了长期存活,因为不需要移植物来维持受体的循环。该方案的目的是提供一种可重复和稳健的方法,用于在移植前实现对整个心脏同种异体移植物的治疗 性离体 递送,并提供技术细节以对 离体 灌注的心脏进行生存异位移植。
心力衰竭是一种影响美国约600万成年人的疾病,预计到2030年将增加到800万成年人1。心脏移植是终末期心力衰竭的黄金标准治疗。但是,它并非没有局限性和复杂性。它仍然受到可用供体心脏数量,原发性移植物功能障碍,心脏排斥反应以及长期免疫抑制的副作用的限制 2.这些限制在可能经历同种异体移植失败并需要随后重新移植以达到正常预期寿命的年轻受者中尤为重要。
克服这些限制的理想干预措施是在植入受体之前用治疗方法治疗整个心脏同种异体移植物,这可以提高同种异体移植物的生存能力并赋予"心脏保护"。这种干预将预防性地进行,以尽量减少缺血性损伤、同种异体移植物排斥反应、心脏同种异体移植血管病变甚至修复边缘同种异体移植物的发生率。开发这些类型的干预措施的转化研究需要心脏移植的大型动物模型,以便对心脏移植物进行长期监测。位于腹内位置的猪异位心脏移植模型已被证明是实现这一目的的理想选择。心脏移植在这个位置允许测试新疗法的效果,并评估移植物排斥反应的免疫病理学。此外,异位模型优于原位模型,因为受者的总生存率更高,不需要体外循环,也不需要移植物来维持受体的循环3.
向心脏有效提供治疗性干预措施,如基因、细胞或免疫疗法,是临床应用的重要障碍4,5。 离体 灌注装置引入的技术允许移植物持续灌注,使其保持在非工作但代谢活性状态6,7,8,9。这提供了一个独特的机会,用先进的治疗方法治疗整个心脏,同时最大限度地减少全身递送的潜在副作用10,11,12,13。利用 离体 灌注装置进行治疗性递送的另一个优点是,它们允许在较长的时间内向冠状动脉循环施用药物,而使用传统的冷静态储存方法则不可行。这允许将疗法更多地全球递送到移植物14。使用这里介绍的方案,我们成功地使用腺病毒载体15将萤火虫荧光素酶基因递送到整个猪心脏移植物中。该方案的目的是提供一种可重复且稳健的方法,用于在移植前将治疗性地递送到整个心脏同种异体移植物。
注意:选择两头雌性尤卡坦猪,其中一头被指定为心脏移植供体,另一头被指定为受体。建议6-8个月大的猪,体重约30公斤,血型相容。该协议的概述如图 1所示。猪的住房和处理程序是根据杜克大学医学中心动物护理和使用委员会的指导方针进行的。
1. 离体灌注装置的制备
2. 供体猪的麻醉开始和静脉通路
3. 生命体征和中央管路设置
4. 供体猪的正中胸骨切开术
5.供体猪的心脏骤停和心脏开腹手术
6. 清洗供体血液并启动 离体 灌注装置
注意:此步骤对于从供体血清中去除任何成分是必要的,当将治疗药物引入灌注物时,这些成分可能会中和治疗药物的递送。在供体心脏外植期间执行此步骤,以尽量减少同种异体移植物缺血时间。
7.供体心脏的后桌准备和心脏的复活
8. 管理治疗
9. 接受者的准备和剖腹手术与血管暴露
10.最终阻止并从 离体 灌注装置中取出心脏
11. 心脏移植物的异位植入
12. 剖腹手术的闭合
13. 术后治疗和安乐死
根据研究设计,该小组在本文介绍的方案后5至35天内成功地存活了9头猪。在接受该方案的10头猪中,只有1头因手术并发症过早死亡,存活率为90%。 图2 所示为在猪腹内位置移植的异位心脏的配置图。在确定同种异体移植物的吻合部位时,选择一个可以最大限度地减少吻合上任何紧张或扭结的部位。这确保了吻合口正确愈合,并且同种异体移植物得到最佳的血液灌注和引流。...
在心脏移植中离体灌注期间提供治疗药物提供了一种改变同种异体移植物并可能改善移植结果的策略。这里介绍的方案结合了最先进的正常体温离体血灌注储存,并为测试细胞,基因或免疫疗法向同种异体移植物11,12,13的分离递送提供了有希望的潜力。迄今为止,这些心血管疾病和终末期心力衰竭推定疗法的心...
保罗·莱茨伯格受雇于跨媒体公司,卡梅隆·米兰从跨媒体公司获得了一笔财务礼物,用于资助异位心脏移植手术。米歇尔·门迪奥拉·普拉由T32HL007101支持。其他作者没有利益冲突需要声明。
我们要感谢杜克大学大型动物外科核心和杜克大学灌注服务公司在这些手术过程中的帮助。我们还要感谢保罗·莱兹伯格和跨媒体公司的支持。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0 Looped Maxon suture | Covidien | GMM-341L | Used to close fascia of the laparotomy incision |
0 Silk ties | Medtronic, Inc | S346 | |
18 G Angiocath | BD | 381144 | Used to de-air the left ventricle of the donor heart after implantation |
20 Fr LV vent | Medtronic, Inc | 12002 | |
2-0 Silk sutures | Ethicon, Inc. | SA11G | |
2-0 Silk ties | Ethicon, Inc. | SA65H | |
2-0 Vicryl suture | Ethicon, Inc. | J259H | |
24 Fr venous cannula | Medtronic, Inc | 68124 | |
3-0 Prolene sutures | Ethicon, Inc. | 8522 | |
4-0 Monocryl suture | Ethicon, Inc. | Y469G | |
4-0 Prolene sutures | Ethicon, Inc. | 8521 | |
Animal hair cutting clipper | Wahl | 8786-452 | |
Aortic clamp | V. Mueller | CH6201 | |
Army Navy retractor | V. Mueller | SU3660 | |
ATF 40, Cell saver disposable set | Fresenius Kabi | 9108494 | Cell saver device insert |
Balfour retractor | V. Mueller | SU3042 | Used as an abdominal wall retractor |
C.A.T.S cell saver | Fresenius Kabi | ES0019 | Cell saver device used to wash donor blood |
Cardiac defibrillator | Zoll | M Series | Cardiac defibrillator |
Castro needle holder | V. Mueller | CH8589 | |
CG4 iStat cartridges | Abbott | 03P85-25 | POC testing |
CG8 iStat cartridges | Abbott | 03P88-25 | POC testing |
DeBakey forceps | V. Mueller | CH5902 | |
Electrocautery disposable pencil | Covidien | E2450H | |
Gerald forceps | V. Mueller | NL1451 | |
Hemotherm 400CE Dual Reservoir Cooler/Heater | Cincinnati Sub-Zero | 86022 | Heater cooler used to regulate perfusion temperature on the ex vivo perfusion device |
iSTAT 1 | Abbott | 04P75-03 | POC testing device |
Kocher clamp | V. Mueller | SU2790 | |
Large clip applier | Sklar | 50-4300 | |
Large clips | Teleflex | 4200 | |
Large soft pledgets | Covidien | 8886867901 | |
Medium clip applier | Sklar | 50-4335 | |
Medium clips | Teleflex | 2200 | |
Metzenbaum scissor | V. Mueller | CH2006-001 | |
No. 10 scalpel blade | Swann-Mortan | 301 | Used for skin incision |
No. 11 scalpel blade | Kiato Plus | 18111 | Used for vascular incision |
OCS device with base | TransMedics, Inc. | Ex vivo perfusion device | |
OCS disposable | TransMedics, Inc. | Ex vivo perfusion device insert with perfusion kits | |
Pacing cable | Remington Medical | FL-601-97 | |
Pediatric cardioplegia catheter (4Fr) | Medtronic, Inc | 10218 | Used to deliver cardioplegia to the donor aortic root |
Pediatric Foley catheter | Teleflex | RSH170003080 | Placed pre-op to decompress the recipient's bladder |
Potts scissors | V. Mueller | CH13038 | |
Pressure bag x2 (1,000 mL) | Novaplus | V4010H | Used to deliver cardioplegia at a set pressure |
Satinsky clamp | V. Mueller | CH7305 | Vascular clamp used for creating anastomoses between donor heart and recipient vessels |
Scissors | Felco | FELCO 200A-50 | Used to perform sternotomy |
Small hard pledgets | Covidien | 8886867701 | |
Sternal retractor | V. Mueller | CH6950-007 | |
Temporary cardiac pacing wires | Ethicon, Inc. | TPW32 | |
Temporary dual chamber pacemaker | Medtronic, Inc | 5388 | Cardiac pacing device |
Tourniquet kit | Medtronic, Inc | 79005 | Rummel tourniquets |
Umbilical tape | Covidien | 8886861903 | |
Vessel loops | Covidien | 31145686 |
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