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Method Article
Nous décrivons un protocole de cœur de rat de travail isolé ex vivo pour tester les stratégies de préservation du cœur du donneur. Cet article décrit le protocole d’utilisation dans l’entreposage frigorifique statique des cœurs de donneurs de rongeurs ; Cependant, le protocole peut également être utilisé pour les cœurs de donneurs obtenus après un don après une mort circulatoire et une mort cérébrale.
L’optimisation des solutions de préservation du cœur du donneur a joué un rôle clé dans la réduction des lésions d’ischémie-reperfusion dans le cœur du donneur lors du prélèvement, du transport et de la transplantation d’organes. Des travaux antérieurs de notre laboratoire ont montré que l’ajout de trinitrate de glycéryle et d’érythropoïétine aux solutions de préservation du cœur du donneur pouvait améliorer considérablement la récupération fonctionnelle cardiaque après un stockage prolongé au froid et dans le don après une mort circulatoire cardiaque. Ce protocole de supplémentation a été mis en œuvre en utilisation clinique dans des unités de transplantation en Australie, en Belgique et au Royaume-Uni. Ici, nous décrivons un protocole pour tester des stratégies de supplémentation à l’aide d’un circuit de perfusion de cœur de rat de travail isolé ex vivo (IWRH). À l’aide de cette méthodologie, les stratégies de supplémentation peuvent être testées dans le contexte d’un stockage statique froid prolongé, d’un don après une mort cérébrale et d’un don après la mort circulatoire d’un donneur. La récupération fonctionnelle cardiaque, mesurée par le débit aortique, le débit coronarien, le débit cardiaque, la pression du pouls et la fréquence cardiaque, peut être utilisée pour déterminer si une stratégie de préservation particulière peut minimiser les lésions d’ischémie-reperfusion du cœur du donneur.
Le succès d’une transplantation cardiaque peut être grandement influencé par la méthode de conservation utilisée pour le cœur du donneur. Les cœurs des donneurs sont soumis à des agressions ischémiques tout au long du processus de prélèvement, de transport et de transplantation d’organes. Le degré de lésions ischémiques de l’organe du donneur peut être atténué par le choix d’une stratégie appropriée de préservation du cœur du donneur. Le stockage statique à froid (CSS) reste la méthode la plus réalisable et la plus courante pour la préservation du cœur d’un donneur ; cependant, le CSS n’est pas nécessairement la meilleure option pour toutes les voies de don de cœur. Par exemple, les cœurs obtenus par la voie du don après la mort circulatoire (DCD) sont maintenus et évalués pour leur viabilité à l’aide de la perfusion mécanique normothermique, tandis que les cœurs obtenus par la voie du don après la mort cérébrale (DBD) peuvent être préservés à l’aide de la CSS ou de la perfusion par machine hypothermique. Un autre déterminant important de la stratégie de préservation utilisée est la quantité d’ischémie chaude (pour le TDC) ou d’ischémie froide (pour le DBD) à laquelle le cœur est soumis lors du prélèvement et du transport des organes.
De nombreux centres utilisent une supplémentation pharmacologique supplémentaire de la solution de préservation cardiaque pour augmenter la tolérance ischémique et améliorer la fonction cardiaque post-greffe. Des études sur des rongeurs de notre laboratoire ont montré que la supplémentation de la cardioplégie avec de l’érythropoïétine et du trinitrate de glycéryle était capable d’améliorer considérablement la récupération fonctionnelle cardiaque après un stockage prolongé au froid du cœur du donneur 1,2. Ces études ont ensuite évolué vers des études porcines sur la préservation du cœur d’un donneur et ont fourni les bases précliniques qui ont conduit à l’incorporation de l’érythropoïétine et du trinitrate de glycéryle dans la solution de cardioplégie des cœurs obtenue par une voie DCD en utilisant la perfusion de machine normothermique 3,4,5. À l’heure actuelle, la supplémentation en érythropoïétine et en trinitrate de glycéryle est également utilisée dans les unités de transplantation australiennes pour les prélèvements cardiaques cliniques de DBD intégrant du CSS. L’objectif global du protocole de perfusion du cœur de rat de travail isolé (IWRH) décrit ci-dessous est de tester les stratégies de préservation du cœur du donneur en laboratoire et de tester leur efficacité pour préserver la fonction cardiaque du donneur après la reperfusion. Le protocole de travail isolé du cœur de rat décrit est utilisé depuis plus de deux décennies au sein de notre laboratoire et s’est avéré extrêmement utile dans le dépistage de suppléments et/ou de stratégies potentiels pouvant améliorer la préservation du cœur du donneur 2,7,8,9.
Tous les animaux ont reçu des soins sans cruauté conformément aux directives du National Health and Medical Research Council (Australie). Toutes les procédures sur les animaux ont été approuvées par le Comité d’éthique animale du Garvan Institute of Medical Research (Sydney, Australie).
1. Préparation du tampon Krebs-Henseleit (KH)
2. Préparation du circuit de perfusion
3. Mise en place du logiciel Lab Chart (analyse de données)
4. Préparation de l’animal à l’isolement du cœur du rat
REMARQUE : La méthodologie d’isolement et de perfusion du cœur de rat pour les cœurs non DBD et non DCD pour l’entreposage statique à froid est décrite ci-dessous. Les méthodes d’instrumentation cardiaque sur le circuit de perfusion sont relativement similaires, quelle que soit la méthode de don utilisée. Les différences dans le protocole pour le don de cœur de rat DBD et DCD se produisent principalement à partir du moment où l’anesthésie animale a pris effet jusqu’au moment où le cœur est excisé de l’animal.
5. Canulation du cœur sur le circuit de perfusion du cœur de travail isolé
6. Administration de la cardioplégie pour le stockage statique froid du cœur
7. Reperfusion cardiaque après un stockage statique à froid
8. Analyse de la récupération fonctionnelle
Les résultats de la perfusion de base détermineront si l’expérience initiale (pré-stockage) a été couronnée de succès. Le débit aortique affiché en mode Langendorff doit être compris entre 14 et 22 mL/min. Le débit de Langendorff est affiché sous la forme d’une valeur négative sur le débitmètre en raison de la perfusion rétrograde de l’aorte. La figure 4A montre un exemple de trace de Langendorff acceptable.
Étant donné la nature sensible de la fonction cardiaque de base, des précautions doivent être prises pour maintenir le dispositif de perfusion propre et avec des composants compatibles. Par exemple, il faut utiliser le bon tube en PVC. Certains matériaux de tubulaire, tels que le silicone, peuvent contribuer à réduire le flux aortique et la contractilité, ce qui peut être dû à une perte d’oxygène via le tube. Bien qu’il existe des circuits de perfusion cardiaque de rat fo...
Les auteurs n’ont aucun conflit d’intérêts à divulguer.
Les études décrites ici ont été financées par des subventions accordées à P.S. Macdonald par le National Health and Medical Research Council Australia, la St Vincent’s Clinic Foundation et la NSW Health Cardiovascular Research Capacity Senior Investigator Grant.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1.5 mL colorless Eppendorff tube, 1000 per box | Bio Strategy Pty Ltd | 0030.125.150 | |
15 mL cent/tubes (S) Sleeve/25 PP ctn/500 | Sigma-aldrich Pty Ltd | CLS430791-500ea | |
BP Transducer/Cable kit | ADInstruments | MLT1199 | Data Acquisition |
Bridge Amp | ADInstruments | FE221 | Data Acquisition |
Carbogen 555G2 | BOC | BOC002 | |
Checktemp1 thermometer | Hanna Instruments | HI98509 | Rig Construction |
Clamp Pinch 1/4-7/16 PK 12 | Thomas Scientific | 2848Y40 | Rig Construction |
Clamp W/Extension Stem Med. | Thomas Scientific | 8847T08 | Rig Construction |
Clamp W/Extension Stem Sm. | Thomas Scientific | 8847T02 | Rig Construction |
Clips, Vessel, 60 g Pressure | Coherent Scientific | 14121 | Surgical Equipment |
Closed Connector | Thomas Scientific | 8847E25 | Rig Construction |
Covidien Sofsilk 2-0 black precut 45 cm box of 24 | Specialist Medical Supplies | S195 | Surgical consumables |
Custom Made 250 mL Jacketed Degasser | Custom Blown Glassware Pty Ltd | N/A | Rig Construction |
Custom Made 750 mL Reservoir | Custom Blown Glassware Pty Ltd | N/A | Rig Construction |
D-(+)-Glucose Anhydrous SigmaUltra | Sigma-aldrich Pty Ltd | G7528-1Kg | To make Krebs Buffer |
Dual Channel Console | ADInstruments | TS402 | Data Acquisition |
Erlenmyer flasks 2 L | |||
Filter Microfibre type GF/C glass fibre 47 mm, 100 | Bio-strategy Pty Ltd | 1822047 | |
Forceps, 15 cm, 0.3 mm, CRVD | Coherent Scientific | 14114 | Surgical Equipment |
Four Prong Clamps with 9 mm x 115 mm long arm for holding 2-70 mm diam objects. Vinyl coated | Met-App Australia Pty Ltd | 1352 | Rig Construction |
Heater Circulator. Digital Solid State Control. (1020 Watts/240 Volts) | Thermoline Scientific | TU3 | Rig Construction |
Heparin 5000 U/5 mL box 50 Pfizer 02112115 | Clffird Hallam Healthcare Pty Ltd | 1258693 | Drugs |
Ilium Xylazil 20 Inj 50 mL | Cenvet Australia Pty Ltd | X5010 | Anaesthetic |
Johns Hopkins Bulldog Clamp | Coherent Scientific | CS-WPI-14117 | |
Ketamine 100 mg/50 mL | Provet (NSW) Pty Ltd | KETAI1 | Anaesthetic |
Magnesium Sulphate heptahydrate AR 500 g Chemsupply | Bio Strategy Pty Ltd | MA048-500g | To make Krebs Buffer |
Male/Female Hinged Adapter | Thomas Scientific | 8847V08 | Rig Construction |
Masterflex L/S Easy-Load Head for Precision Tubing, PPS, CRS Rotor | John Morris | 1015164 | Rig Construction |
Metzenbaum scissors, 11.5 cm curved | Coherent Scientific | WPI-501748 | Surgical Equipment |
Metzenbaum scissors, 14.5 cm straight | Coherent Scientific | WPI-501252 | Surgical Equipment |
Mounting Hardware F/2-HEADS SS | John Morris | 1014414 | Mounting screws for pump heads |
Open-sided connector | Thomas Scientific | 8847E05 | Rig Construction |
Paraformadehyde | Sigma-Aldrich | P6148-500G | Sample processing |
Potassium Chloride (AnalaR NORMAPUR) 500 g | VWR Chemicals | 26764.26 | To make Krebs Buffer |
Potassium phosphate monobasic | Sigma-Aldrich Pty Ltd | P5379-500g | To make Krebs Buffer |
Powerlab 2/26, 2 channel recorder + Labchart software | ADInstruments | ML826 | Computer Hardware and Software |
Precision XN Inline Flowsensor, 3.2 mm (1/8")ID ME4PXN-KR37 XF | ADInstruments | ME4PXN | Rig Construction |
Scalpel with handle disposable #11 pkt/10 | BSN Medical (Aust) Pty Ltd | 73252-36 | |
Silicone Gasket for Swinnex 47 mm 5/PK | Merck Millipore | SX0004701 | Rig Construction |
Silicone O-Ring 5-329 10/PK | Merck Millipore | XX1104707 | Rig Construction |
Single Buret Clamp | Thomas Scientific | 8847T32 | Rig Construction |
Slip-on inlet Filter pore size 10 µm (bubbler) | Sigma-aldrich | 59277 | Rig Construction |
Sm. 360 Rotation Connector | Thomas Scientific | 8847E35 | Rig Construction |
Sodium bicarbonate | Sigma-Aldrich Pty Ltd | S6297 - 250g | To make Krebs Buffer |
Swinnex Filter Holder, 47 mm | Merck Millipore | SX0004700 | Rig Construction |
syringes 1 mL box/100 | Becton Dickinson Pty Ltd | 302100 | |
Three Prong Clamps with 9 mm diameter x 125 mm long arm and twin screw for holding 5-80 mm | Met-App Australia Pty Ltd | 1356 | Rig Construction |
Tubing Flowmeter Module TS410 | ADInstruments | TS410 | Data Acquisition |
Tubing PVC 6.35 mm ID x 9.52 mm OD 50ft Roll 15.24m, clear , DEHP phthalate free, food grade meets REAC | Thermo Fisher | NAL 8701-0600 | Rig Construction |
Tubing PVC 7.94mm ID x 11.1mm OD 50ft Roll 15.24 m, clear , DEHP phthalate free, food grade meets REAC | Thermo Fisher | NAL 8701-0900 | Rig Construction |
Tubing PVC 9.52 mm ID x 12.7 mm OD 100ft Roll | Thermo Fisher | NAL 8701-4120 | Rig Construction |
Vannas scissors, 8.5 cm, Straight, 7 mm Blades | Coherent Scientific | WPI-500-086 | Surgical Equipment |
Water Bath 30 Litre with Suspended Tray | Thermoline Scientific | TLWB-30 | Rig Construction |
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