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Method Article
Descriviamo un protocollo di funzionamento del cuore di ratto isolato ex vivo per testare le strategie di conservazione del cuore del donatore. Questo documento descrive il protocollo per l'uso nelle celle frigorifere statiche dei cuori dei donatori di roditori; Tuttavia, il protocollo può essere utilizzato anche per i cuori dei donatori ottenuti dopo la donazione dopo la morte circolatoria e la morte cerebrale.
L'ottimizzazione delle soluzioni di conservazione del cuore del donatore ha svolto un ruolo chiave nella riduzione del danno da ischemia-riperfusione nei cuori dei donatori durante il prelievo, il trasporto e il trapianto di organi. Precedenti lavori del nostro laboratorio hanno dimostrato che l'aggiunta di gliceril trinitrato ed eritropoietina alle soluzioni di conservazione del cuore del donatore potrebbe migliorare significativamente il recupero funzionale cardiaco dopo una prolungata conservazione a freddo e nella donazione dopo la morte circolatoria dei cuori. Questo protocollo di integrazione è stato implementato nell'uso clinico nelle unità di trapianto in Australia, Belgio e Regno Unito. Qui, delineiamo un protocollo per testare le strategie di integrazione utilizzando un circuito di perfusione del cuore di ratto funzionante isolato (IWRH) ex vivo . Utilizzando questa metodologia, le strategie di integrazione possono essere testate nel contesto della conservazione statica a freddo prolungata, della donazione dopo la morte cerebrale e della donazione dopo la morte circolatoria della conservazione del cuore del donatore. Il recupero funzionale cardiaco, misurato dal flusso aortico, dal flusso coronarico, dalla gittata cardiaca, dalla pressione del polso e dalla frequenza cardiaca, può essere utilizzato per determinare se una particolare strategia di conservazione può ridurre al minimo il danno da ischemia-riperfusione del cuore del donatore.
Il successo di un trapianto di cuore può essere notevolmente influenzato dal metodo di conservazione utilizzato per il cuore del donatore. I cuori dei donatori sono soggetti a insulti ischemici durante il processo di prelievo, trasporto e trapianto degli organi. Il grado di danno ischemico all'organo del donatore può essere mitigato selezionando un'appropriata strategia di conservazione del cuore del donatore. La conservazione statica a freddo (CSS) rimane il metodo più fattibile e comune per la conservazione del cuore del donatore; tuttavia, la CSS potrebbe non essere necessariamente l'opzione migliore per tutti i percorsi di donazione del cuore. Ad esempio, i cuori prelevati tramite la via della donazione dopo la morte circolatoria (DCD) vengono mantenuti e valutati per la vitalità utilizzando la perfusione meccanica normotermica, mentre i cuori prelevati tramite la via della donazione dopo la morte cerebrale (DBD) possono essere preservati utilizzando la CSS o la perfusione meccanica ipotermica. Un altro fattore determinante per la strategia di conservazione utilizzata è la quantità di ischemia calda (per DCD) o di ischemia fredda (per DBD) a cui il cuore è sottoposto durante l'approvvigionamento e il trasporto degli organi.
Molti centri utilizzano un'integrazione farmacologica aggiuntiva della soluzione di conservazione del cuore per aumentare la tolleranza ischemica e migliorare la funzione cardiaca post-trapianto. Gli studi sui roditori del nostro laboratorio hanno dimostrato che l'integrazione della cardioplegia con eritropoietina e gliceril trinitrato è stata in grado di migliorare significativamente il recupero funzionale cardiaco dopo una prolungata conservazione a freddo del cuore del donatore 1,2. Questi studi sono poi passati a studi suini sulla conservazione del cuore del donatore e hanno fornito le basi precliniche che hanno portato all'incorporazione dell'eritropoietina e del gliceril trinitrato nella soluzione cardioplegica dei cuori prelevati tramite una via DCD utilizzando la perfusione meccanica normotermica 3,4,5. Attualmente, l'integrazione con eritropoietina e gliceril trinitrato è utilizzata anche nelle unità di trapianto australiane per i recuperi cardiaci clinici DBD che incorporano CSS. L'obiettivo generale del protocollo di perfusione del cuore di ratto funzionante isolato (IWRH) descritto di seguito è quello di testare le strategie di conservazione del cuore del donatore in un ambiente di laboratorio e testarne l'efficacia nel preservare la funzione cardiaca del donatore dopo la riperfusione. Il protocollo isolato funzionante del cuore di ratto descritto è stato utilizzato per oltre due decenni all'interno del nostro laboratorio e si è dimostrato estremamente utile nello screening di potenziali integratori e/o strategie che possono migliorare la conservazione del cuore del donatore 2,7,8,9.
Tutti gli animali hanno ricevuto cure umanitarie in conformità con le linee guida del National Health and Medical Research Council (Australia). Tutte le procedure sugli animali sono state approvate dal Comitato Etico Animale del Garvan Institute of Medical Research (Sydney, Australia).
1. Preparazione del tampone Krebs-Henseleit (KH)
2. Preparazione del circuito di perfusione
3. Configurazione del software Lab Chart (analisi dei dati)
4. Preparazione dell'animale per l'isolamento del cuore di ratto
NOTA: La metodologia per l'isolamento e la perfusione del cuore di ratto per cuori non DBD e non DCD per la conservazione statica a freddo è descritta di seguito. I metodi per la strumentazione cardiaca sul circuito di perfusione sono relativamente simili, indipendentemente dal metodo di donazione utilizzato. Le differenze nel protocollo per la donazione di cuore di ratto DBD e DCD si verificano principalmente dal momento in cui l'anestesia animale ha avuto effetto fino a quando il cuore viene asportato dall'animale.
5. Incannulare il cuore sul circuito di perfusione cardiaca funzionante isolato
6. Somministrazione di cardioplegia per la conservazione statica fredda del cuore
7. Riperfusione cardiaca dopo conservazione statica a freddo
8. Analisi del recupero funzionale
I risultati della perfusione di base determineranno se l'esperimento iniziale (pre-conservazione) ha avuto successo. Il flusso aortico visualizzato durante la modalità Langendorff deve essere compreso tra 14 e 22 mL/min. Il flusso di Langendorff viene visualizzato come valore negativo sul flussometro a causa della perfusione retrograda dell'aorta. Un esempio di una traccia di Langendorff accettabile è mostrato nella Figura 4A.
U...
Data la natura sensibile della funzione basale del cuore, è necessario prestare attenzione a mantenere il rig di perfusione pulito e con componenti compatibili. Ad esempio, è necessario utilizzare il tubo in PVC corretto. Alcuni materiali per tubi, come il silicone, possono contribuire a ridurre il flusso aortico e la contrattilità, che possono essere dovute alla perdita di ossigeno attraverso il tubo. Sebbene siano disponibili in commercio circuiti di perfusione cardiaca di ratto iso...
Gli autori non hanno conflitti di interesse da rivelare.
Gli studi qui descritti sono stati finanziati da sovvenzioni assegnate a P.S. Macdonald dal National Health and Medical Research Council Australia, dalla St Vincent's Clinic Foundation e dal 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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