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Method Article
* Diese Autoren haben gleichermaßen beigetragen
Das Protokoll beschreibt ein Großtiermodell der Spende nach Kreislauftod, gefolgt von einer thorakoabdominalen normothermen regionalen Perfusion, die das klinische Szenario bei Herztransplantationen genau simuliert und das Potenzial hat, therapeutische Studien und Strategien zu erleichtern.
Die steigende Nachfrage nach Herztransplantationen im Laufe der Jahre hat das Interesse an der Spende nach Kreislauftod (DCD) geweckt, um den Organspenderpool zu erweitern. Der DCD-Prozess ist jedoch aufgrund der unvermeidlichen Periode der warmen Ischämie mit dem Risiko einer Schädigung des Herzgewebes verbunden. Die normotherme regionale Perfusion (NRP) ermöglicht eine In-situ-Organbeurteilung , die die Gewinnung von Herzen ermöglicht, die als lebensfähig eingestuft wurden. In dieser Arbeit beschreiben wir ein klinisch relevantes Grosstiermodell der DCD gefolgt von NFP. Der Kreislauftod wird bei anästhesierten Schweinen durch Stoppen der mechanischen Beatmung festgestellt. Nach einer voreingestellten warmen Ischämieperiode wird ein extrakorporaler Membranoxygenator (ECMO) für eine NRP-Periode von mindestens 30 Minuten verwendet. Während dieser Reperfusionsphase ermöglicht das Modell die Entnahme verschiedener Myokardbiopsien und Blutproben für eine erste kardiale Beurteilung. Nach der Entwöhnung können biochemische, hämodynamische und echokardiographische Untersuchungen der Herzfunktion und des Herzstoffwechsels durchgeführt werden, bevor Organe entnommen werden. Dieses Protokoll simuliert genau das klinische Szenario, das zuvor für DCD und NRP bei Herztransplantationen beschrieben wurde, und hat das Potenzial, Studien zu erleichtern, die darauf abzielen, Ischämie-Reperfusionsschäden zu verringern und den Erhalt und die Wiederherstellung der Herzfunktion zu verbessern.
Über 300.000 Menschen sterben in Nordamerika jedes Jahr an Herzinsuffizienz (HF); Die Herztransplantation ist nach wie vor die einzige Behandlungsoption für einige dieser Patienten mit Erkrankung im Endstadium1. In der Vergangenheit waren Spenderherzen, die nach neurologischer Feststellung des Todes (NDD) gewonnen wurden, die ausschließliche Quelle für Herztransplantationen, aber selbst dann waren nur etwa 40 % für eine Transplantation geeignet2. Zwischen 15 % und 20 % der Patienten sterben während des Wartens auf eine Herzspende, wobei der Mangel an Spenderherzen einer der Gründe ist, die zu einer Diskrepanz zwischen den verfügbaren Herzen und den benötigten Herzen führen2. Um den Organspenderpool zu vergrößern, ist die Verwendung von Herzen, die nach dem Kreislauftod (DCD) gespendet werden, ein wichtiger Aspekt3. Es gibt Widerwillen bei der Verwendung von DCD-Herzen, da diese Organe nach Beendigung der Blutzirkulation ausnahmslos einer ungeschützten (warmen) Ischämie ausgesetzt sind und irreversible Schäden erleiden können. Obwohl es Berichte über erfolgreiche DCD-Herztransplantationen mit hervorragenden frühen Ergebnissen gibt4,5, besteht die Notwendigkeit, eine validierte Bewertungsmethode zu entwickeln, um festzustellen, ob diese Herzen verwendbar sind, und um möglicherweise ihre Leistung nach der Transplantation vorherzusagen 6,7. Um die ischämischen Perioden von DCD-Herzen zu begrenzen und sie während der Lagerung und des Transports kontinuierlich zu überwachen, wurden ex situ Herzperfusionssysteme entwickelt8. Diese Technologie beruht jedoch auf komplexen Geräten mit Perfusionsgeräten und ist mit hohen Vorlaufkosten verbunden, ohne dass garantiert werden kann, dass das beschaffte Organ für eine Transplantation geeignet ist. Ein neuartiges Protokoll für die DCD-Herztransplantation, das auf normothermer regionaler Perfusion (NRP) basiert, wurde von Messer et al.3 vorgeschlagen. Bei dieser Technik wird die myokardiale Durchblutung wiederhergestellt, während sich das Herz noch im Spender befindet und der Hirnkreislauf ausgeschlossen wird. Es ermöglicht eine funktionelle Bewertung in situ vor der Beschaffung3.
Bei der Verwendung von Großtiermodellen ist das Schweineherz aufgrund seiner anatomischen Ähnlichkeit mit dem menschlichen Herzen eine der bevorzugten Plattformen für herzchirurgische Forschung. Bei der Verwendung dieses Modells sollten jedoch einige wichtige Faktoren bei Schweineherzen berücksichtigt werden. Zum Beispiel ist das Schweineherzgewebe sehr zerbrechlich und brüchig und neigt zu Rissen, insbesondere in der Lungenarterie und im rechten Vorhof9. Ein weiterer wichtiger Faktor, den es zu berücksichtigen gilt, ist, dass das Schweineherz sehr empfindlich auf Ischämie reagiert und zu Herzrhythmusstörungen neigt, weshalb jedem Tier vor dem Experiment routinemäßig Antiarrhythmika verabreicht werden sollten. Nichtsdestotrotz gilt es nach wie vor als geeignetes Modell für die Untersuchung der akuten Ischämie bei Herztransplantationen9.
Dieses Manuskript beschreibt ein Großtiermodell der Spende nach Kreislauftod, gefolgt von thorakoabdominaler normothermer regionaler Perfusion, das das klinische Szenario bei Herztransplantationen genau simuliert und das Potenzial hat, neue therapeutische Studien und Strategien für die translationale Forschung zu ermöglichen.
Der Ausschuss für institutionelle Tierpflege und -nutzung des Centre de Recherche du Centre Hospitalier de l'Université de Montréal (CRCHUM) genehmigte alle Versuchsprotokolle, und die Tiere wurden in Übereinstimmung mit dem Leitfaden für die Pflege und Verwendung von Versuchstieren behandelt. Für dieses Protokoll wurden 3-4 Monate alte große weiße männliche oder weibliche Schweine mit einem Gewicht von 50-60 kg verwendet. Die Größe der Tiere kann je nach Versuchsziel der Forscher variieren.
1. Tiervorbereitung und Narkoseeinleitung
2. Einrichten eines chirurgischen Zugangs
3. Absetzen lebenserhaltender Therapien und Todeserklärung
4. Platzierung der thorakoabdominellen normothermen regionalen Perfusion
5. Aufrechterhaltung der Reperfusion und Ziele für die Entwöhnung
6. Beurteilung der kardialen Genesung
7. NFP-Entfernung und kardiale Abklärung
8. Abbruch des Experiments
Abbildung 1: Schematische Zusammenfassung des Versuchsprotokolls. Abkürzungen: NFP = Normotherme Regional Perfusion. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.
Definition/Kriterien | |
Funktionelle Warm-Ischämie-Periode | Zeitraum, der beginnt, wenn der systolische Druck 50 mmHg <, und endet, wenn die NRP eingeleitet wird. In diesem Protokoll beträgt dieser Zeitraum 15 Minuten |
Kreislaufstillstand | Sie wird festgestellt, wenn sich das Herz in Asystolie oder bei Kammerflimmern befindet |
Stand-off-Periode | Zeitraum, der mit dem Kreislaufstillstand beginnt und mit der Todeserklärung endet. In diesem Protokoll beträgt dieser Zeitraum 5 Minuten |
Erfolgreiche NFP-Entwöhnung | Minimaler Einsatz von Inotropika und Vasopressoren |
KI > 2,2 l/min/m2 | |
MAP > 55 mmHg | |
RAP < 15 mmHg | |
PCWP < 15 mmHg | |
Normale LV- und RV-Funktion |
Tabelle 1: Repräsentative Definition der Parameter und Kriterien, die in diesem Protokoll verwendet werden. Abkürzungen: CI = Cardiac Index; MAP = Mittlerer arterieller Druck; NFP = Normotherme regionale Perfusion; PCWP = pulmonaler kapillarer Keildruck; RAP = Rechtsatrialer Druck.
Dieses präklinische Modell wurde in unserer Einrichtung erfolgreich für mehrere Experimente eingesetzt. Zunächst konnten wir zeigen, dass DCD-Herzen, die zunächst mit NRP reperfundiert wurden, eine ähnliche funktionelle Erholung nach einer Transplantation zeigten wie eine konventionelle Schlagherzspende, die mit Kühllagerung konserviert wurde. Darüber hinaus haben wir dieses Protokoll verwendet, um zu zeigen, dass die Beurteilung der kardialen Funktion nach NRP prädiktiv für die Genesung nach der Transplantation...
Dieses Manuskript beschreibt eine Großtier-Modellspende nach Kreislauftod (DCD) mit anschließender thorakoabdominaler normothermer regionaler Perfusion. In diesem Experiment wird das Herz für mindestens 30 min und maximal 3 h reperfundiert, bevor es vom ECMO-Kreislauf entwöhnt wird. Das Herz arbeitet dann 2 h lang selbstständig, was kurzfristig eine wertvolle Herzbeurteilung ermöglicht. Daher ist die größte Einschränkung dieses Protokolls die kurzfristige Nachverfolgung; Eine langfristige Bewertung wäre jedoch ...
Die Autoren haben nichts zu verraten.
Wir danken Melanie Borie, Caroline Landry, Henry Aceros und Ahmed Menaouar für ihre wertvolle Hilfe und Unterstützung.
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 |
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