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* Estos autores han contribuido por igual
El protocolo describe un sistema de perfusión cardíaca ex vivo porcino en el que la carga directa del ventrículo izquierdo puede servir como técnica de evaluación de la salud del injerto y, al mismo tiempo, proporcionar una evaluación holística de la función del injerto. También se proporciona una discusión sobre el diseño del sistema y las posibles métricas de evaluación.
La perfusión en máquina ex vivo o perfusión en máquina normotérmica es un método de conservación que ha cobrado gran importancia en el campo de los trasplantes. A pesar de la inmensa oportunidad de evaluación debido al estado de latidos del corazón, la práctica clínica actual depende de tendencias metabólicas limitadas para la evaluación del injerto. Las mediciones hemodinámicas obtenidas a partir de la carga ventricular izquierda han atraído una atención significativa en el campo debido a su potencial como parámetros de evaluación objetiva. En efecto, este protocolo proporciona una manera fácil y efectiva de incorporar capacidades de carga a los sistemas de perfusión de Langendorff establecidos a través de la simple adición de un depósito adicional. Además, demuestra la viabilidad de emplear la presurización pasiva de la aurícula izquierda para la carga, un enfoque que, hasta donde sabemos, no se ha demostrado anteriormente. Este enfoque se complementa con una poscarga pasiva de la base Windkessel, que actúa como una cámara de distensibilidad para maximizar la perfusión miocárdica durante la diástole. Por último, destaca la capacidad de capturar métricas funcionales durante la carga cardíaca, incluida la presión del pulso ventricular izquierdo, la contractilidad y la relajación, para descubrir deficiencias en la función del injerto cardíaco después de períodos prolongados de tiempos de conservación (˃6 h).
El trasplante cardíaco ortotópico es el estándar de oro actual para la insuficiencia cardíaca en etapa terminal1. Desafortunadamente, el campo está significativamente limitado por una grave crisis de escasez de donantes, lo que resulta en solo 2,000 trasplantes de corazón que se realizan cada año, cuando más de 20,000 personas se beneficiarían deeste procedimiento que salva vidas. Se espera que esta escasez de órganos empeore, ya que se prevé que la prevalencia de la insuficiencia cardíaca solo en los Estados Unidos supere los 8 millones de personas para 20303. El aumento constante de los tiempos de supervivencia en lista de espera, como resultado de la mejora de la gestión médica, los avances en el soporte circulatorio mecánico y las modificaciones de la política de asignación de la UNOS, han dado lugar a un nuevo aumento en el número de pacientes que necesitan trasplante en un momento dado 4,5.
La perfusión en máquina ex vivo o perfusión normotérmica (NMP) es una modalidad de preservación que ha facilitado la expansión del pool de suministro al permitir el uso de órganos donados después de la muerte circulatoria (DCD) y al mismo tiempo lograr cierta extensión de los tiempos de preservación 5,6,7,8. A diferencia del almacenamiento en frío estático, el estándar de oro actual para la preservación, NMP mantiene los órganos en un estado metabólicamente activo, lo que crea la oportunidad para el monitoreo en tiempo real y la evaluación del injerto, convirtiéndose en el método de preservación estándar para los injertos DCD 8,9. Sin embargo, los dispositivos NMP utilizados clínicamente en la actualidad se limitan al modo de perfusión de Langendorff, que carece de métricas cuantitativas para predecir los resultados del trasplante y es incapaz de capturar los parámetros funcionales6. Por ejemplo, la acumulación de lactato durante la perfusión de Langendorff se ha denotado como el mejor predictor metabólico de los resultados postrasplante y actualmente se utiliza en el entorno clínico como un indicador de la salud del injerto cardíaco10. Sin embargo, a pesar de ser el mejor biomarcador de evaluación, no logra anticipar de manera confiable la necesidad de soporte circulatorio mecánico después del trasplante11,12. De manera similar, las capacidades predictivas de los parámetros hemodinámicos comúnmente utilizados (es decir, la presión aórtica y el flujo sanguíneo coronario) están limitadas en gran medida por la naturaleza retrógrada de las configuraciones actuales clínicamente utilizadas para la perfusión de la máquina cardíaca9.
El desarrollo de protocolos de evaluación para la determinación exacta y precisa de la salud del injerto cardíaco durante la NMP tendría un impacto inmenso en el campo más allá de mejorar los resultados posteriores al trasplante. Las herramientas predictivas objetivas permitirían la evaluación fiable y la probable utilización de órganos de criterio marginal o extendido (i.e., tiempos de isquemia prolongados cálidos (> 30 min) y fríos (> 6 h), aumento de la edad del donante (> 55 años), otras comorbilidades, etc.) de donantes tanto con DCD como con muerte encefálica (DBD) que actualmente están rechazados para trasplante debido a los estrictos criterios de selección13. Al permitir el uso de corazones marginales, la NMP podría facilitar un aumento en el suministro de órganos, ya que se estima que el trasplante exitoso de la mitad de los corazones que actualmente no se utilizan sería suficiente para eliminar la lista de espera cardíaca dentro de 2-3 años14. Las mediciones hemodinámicas obtenidas a partir de la carga ventricular izquierda durante la NMP han atraído una atención significativa en el campo debido a su potencial como parámetros de evaluación objetiva. Estudios previos han demostrado que estos parámetros, como la presión del pulso ventricular izquierdo, la contractilidad y la relajación, son más indicativos de la función del injerto cardíaco que las tendencias metabólicas 15,16,17.
En efecto, se han dedicado esfuerzos al desarrollo e identificación de métodos de carga óptimos para maximizar la precisión de la evaluación. A través de estos esfuerzos, otros grupos han identificado el modo más relevante de perfusión aórtica durante la carga, donde se observó una correlación más fuerte entre los parámetros hemodinámicos y la función post-trasplante cuando se implementó una poscarga pasiva (es decir, sin perfusión retrógrada a la aorta durante la carga) en comparación con la poscarga soportada por bomba (es decir, perfusión retrógrada a la aorta durante la carga)18. Esto indica que la perfusión coronaria asistida probablemente enmascara las deficiencias funcionales. Estudios previos han incorporado con éxito poscargas pasivas en configuraciones de perfusión mediante la implementación de sistemas que imitan el efecto Windkessel 18,19,20. El efecto Windkessel ayuda a amortiguar la fluctuación de la presión arterial, manteniendo el flujo sanguíneo continuo a los tejidos y mejorando la perfusión coronaria. Este protocolo logra la poscarga pasiva basada en Windkessel utilizando una bolsa intravenosa (IV) modificada encerrada en dos placas accionadas por resorte, donde la perfusión coronaria depende exclusivamente de la eyección del corazón (pendiente de patente).
El uso de la presurización pasiva de la aurícula izquierda (LA) (es decir, la presurización dependiente de la gravedad) durante la carga, aunque es una práctica común en las perfusiones cardíacas de animales pequeños, rara vez se utiliza en la carga de corazones grandes 21,22,23. En cambio, la gran mayoría de los métodos reportados en la literatura se basan en bombas secundarias para la presurización de LA 18,24,25,26,27,28. La presurización del LA a través de un depósito dependiente de la gravedad, en lugar de por bomba, simplifica significativamente la implementación de los protocolos de carga. El uso de la gravedad proporciona una fuente de presión fija y constante, lo que disminuye en gran medida la necesidad de sistemas de control complicados para lograr y mantener una presurización LA adecuada. Además, a través de este enfoque de presurización, se elimina la necesidad de una bomba secundaria, lo que facilita la incorporación de capacidades de carga en las configuraciones actuales de Langerdoff, ya que solo se necesita un depósito adicional. La integración de las capacidades de carga en los sistemas de perfusión de las máquinas clínicamente utilizados amplificaría la aplicación de los dispositivos NMP cardíacos al facilitar la evaluación detallada de los injertos cardíacos durante el período de preservación. En efecto, maximizar la utilidad de un sistema que representa un compromiso financiero significativo para el cuidado del paciente debido al transporte y la utilización de dispositivos29.
Este protocolo demuestra la factibilidad de emplear tanto la poscarga pasiva como la presurización pasiva de LA durante la carga ventricular izquierda. A través de la validación de la poscarga pasiva/presurización LA como método de carga, este protocolo también proporciona una manera fácil y efectiva de incorporar capacidades de carga en los sistemas de perfusión de Langendorff establecidos. Es importante destacar la capacidad de la evaluación funcional para descubrir diferencias entre los corazones viables y los que fallan después de períodos prolongados de preservación (˃6 h).
Este estudio se llevó a cabo de acuerdo con el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales (IACUC), el Hospital General de Massachusetts y las directrices de Jove para animales. Los corazones (170 - 250 g) se cosecharon de cerdos Yorkshire (30 - 35 kg, 3-4 meses de edad, sexo mixto) utilizando un modelo de donación después de la muerte encefálica y se perfundieron retrógradamente (Langendorff) durante 6 h antes de la carga. Todos los injertos fueron expuestos a un tiempo de isquemia fría de aproximadamente 1h durante la instrumentación.
1. Diseño del sistema
2. Preparación del sistema de perfusión
3. Obtención de injerto cardíaco
4. Preparación del injerto
5. Reactivación del injerto cardíaco
6. Carga del injerto cardíaco
7. Fin de la perfusión
Los corazones de 4 cerdos Yorkshire (30 - 35 kg) se cosecharon y conservaron a través de Langendorff NMP durante 6 h antes de 4 h de carga continua. Se eligió esta condición experimental debido a que 6 h es el tiempo promedio de conservación clínica (5,1 ± 0,7 h)34. A través de la adición de 4 horas adicionales de carga continua (total de 10 h de tiempo ex vivo ), se esperaba algún grado de insuficiencia cardíaca, ya que previamente se había re...
La máquina de perfusión normotérmica es una poderosa modalidad para la preservación y evaluación de órganos que ha tenido un gran impacto en el campo del trasplante cardíaco al ampliar el grupo de donantes de corazones adultos36. Esta expansión es el resultado de la capacidad de utilizar actualmente un pequeño grupo de corazones que anteriormente se consideraban inadecuados para el trasplante. La máquina de perfusión normotérmica conserva los injertos ...
DV es empleado y fundador de VentriFlo, Inc., Pelham, NH, y tiene solicitudes de patentes relevantes para este estudio. Para obtener más información, consulte https://ventriflo.com/patents/. SNT tiene solicitudes de patentes relevantes para este estudio y forma parte del Consejo Asesor Científico de Sylvatica Biotech Inc., una empresa centrada en el desarrollo de tecnología de preservación de órganos. Todos los intereses contrapuestos son administrados por MGH y Partners HealthCare de acuerdo con sus políticas de conflicto de intereses. AR y AAO reciben fondos de investigación de Paragonix Technologies Inc.
Agradecemos la financiación de SNT por parte del Instituto Nacional de Salud de EE. UU. (K99/R00 HL1431149; R01HL157803; R01DK134590; R24OD034189), la Fundación Nacional para la Ciencia, en virtud de la subvención No. EEC 1941543, el Premio Claflin Distinguished Scholar en nombre del Comité Ejecutivo de Investigación del MGH y el Premio de la Familia Polsky para Líderes en Cirugía. Reconocemos la financiación de la investigación a la AAO por parte de la Fundación de la Familia Hassenfeld, el Comité Ejecutivo de Investigación de MGH y el Centro para la Diversidad y la Inclusión de MGH. Agradecemos la financiación de la investigación a GO por parte de la Fundación de Investigación Cardiovascular Sarnoff.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
4- way Stopcock | Smiths Medical | MX9341L | |
4-0 Prolene sutures | Ethicon | 8711 | |
5-0 Suture | Fine Scientific Tools | 18020-50 | |
Aortic Connector | VentriFLO Inc | Custom Made | |
Aortic root cannula | Medtronic Inc | 10012 | |
Bovine Serum Albumin | Sigma | A7906 | |
Calcium Chloride | Sigma | C7902 | |
Cell Saver | Medtronic Inc | ATLG | |
Cell Saver cartridges | Medtronic Inc | ATLS00 | |
Dextran | Sigma | 31389 | |
EKG epicardial leads | VentriFLO Inc | Custom Made | |
Equipment stand and brackets | VentriFLO Inc | Custom Made | |
External Pace maker | Medtronic Inc | 5392 | |
Falcon High Clarity 50mL conical tubes | Fisher Scientific | 14-432-22 | |
Flow Probes | TranSonic Sytems inc | 1828 | |
Heparin sodium Injection | Medplus | G-0409-2720-0409-2721 | |
Hollow fiber oxygenator and Venous Resevior | Medtronic Inc | BBP241 | Affinity Pixie, 1L |
HTP 1500 Heat Therapy Pump | HTP | 6826619 | |
Insulin | Humulin R | MGH Pharmacy | |
Iworx Data Acquisition System | Iworx | IX-RA-834 | |
Krebs-Henseleit Buffer | Sigma | K3753 | |
Leukocyte Filter | Haemonetics | SB1E | |
Organ Chamber | VentriFLO Inc | Custom Made | |
Pacing Wires Biopolar | Medtronic Inc | 6495 | |
Penicillin-Streptomycin | ThermoFisher Scientific | 15140122 | |
Pressure Trasnducers | Iworx | BP100 | |
Pulsatile Pump | VentriFLO Inc | 2100-0270 | |
PVC Tubing | Medtronic Inc | HY10Z49R9 | |
Right Angle Metal Tip Cannula 20F | Medtronic Inc | 67318 | |
Sodium Bicarobonate | Sigma | 5761 | |
Standard PHD ULTRA CP Syringe Pump | Harvard Aparatus | 88-3015 | |
Tourniquet kit 7in | Medtronic Inc | 79006 | |
Transonic Flow box | TranSonic Sytems Inc | T402 | |
Venous Resevior | Medtronic Inc | CB841 | Affinity Fusion, 4L |
WIndKessel Bag | VentriFLO Inc | Custom Made | |
Y adapter | Medtronic Inc | 10005 |
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