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Method Article
* Estes autores contribuíram igualmente
O protocolo descreve um sistema de perfusão cardíaca ex vivo suíno no qual a carga direta do ventrículo esquerdo pode servir como uma técnica de avaliação da saúde do enxerto e, ao mesmo tempo, fornecer uma avaliação holística da função do enxerto. Uma discussão sobre o design do sistema e possíveis métricas de avaliação também é fornecida.
A perfusão por máquina ex vivo ou perfusão por máquina normotérmica é um método de preservação que ganhou grande importância no campo do transplante. Apesar da imensa oportunidade de avaliação devido ao estado de batimento cardíaco, a prática clínica atual depende de tendências metabólicas limitadas para avaliação do enxerto. As medidas hemodinâmicas obtidas a partir da carga ventricular esquerda têm atraído atenção significativa no campo devido ao seu potencial como parâmetros objetivos de avaliação. Com efeito, este protocolo fornece uma maneira fácil e eficaz de incorporar recursos de carga aos sistemas de perfusão Langendorff estabelecidos por meio da simples adição de um reservatório extra. Além disso, demonstra a viabilidade de empregar pressurização passiva do átrio esquerdo para carga, uma abordagem que, até onde sabemos, não foi demonstrada anteriormente. Essa abordagem é complementada por uma pós-carga passiva de base de Windkessel, que atua como uma câmara de complacência para maximizar a perfusão miocárdica durante a diástole. Por fim, destaca a capacidade de capturar métricas funcionais durante a carga cardíaca, incluindo pressão de pulso do ventrículo esquerdo, contratilidade e relaxamento, para descobrir deficiências na função do enxerto cardíaco após longos períodos de preservação (˃6 h).
O transplante cardíaco ortotópico é o atual padrão-ouro de tratamento para insuficiência cardíaca terminal1. Infelizmente, o campo é significativamente limitado por uma grave crise de escassez de doadores, resultando em apenas 2.000 transplantes de coração sendo realizados a cada ano, quando mais de 20.000 pessoas se beneficiariam do procedimento que salva vidas2. Espera-se que essa escassez de órgãos piore, pois a prevalência de insuficiência cardíaca somente nos Estados Unidos deve ultrapassar 8 milhões de indivíduos até 20303. O aumento constante dos tempos de sobrevida em lista de espera - como resultado da melhoria do manejo médico, avanços no suporte circulatório mecânico e alterações na política de alocação da UNOS - resultou em um aumento adicional no número de pacientes que precisam de transplante em um determinado momento 4,5.
A perfusão por máquina ex vivo ou perfusão normotérmica por máquina (NMP) é uma modalidade de preservação que facilitou a expansão do pool de suprimentos, permitindo o uso de órgãos doados após a morte circulatória (DCD), ao mesmo tempo em que alcançou alguma extensão dos tempos de preservação 5,6,7,8. Ao contrário do armazenamento refrigerado estático, o atual padrão-ouro para preservação, o NMP mantém os órgãos em um estado metabolicamente ativo, o que cria a oportunidade de monitoramento em tempo real e avaliação do enxerto, tornando-se o método padrão de preservação para enxertos DCD 8,9. No entanto, os dispositivos NMP atualmente usados clinicamente estão restritos ao modo de perfusão de Langendorff, que carece de métricas quantitativas para prever os resultados do transplante e é incapaz de capturar parâmetros funcionais6. Por exemplo, o acúmulo de lactato durante a perfusão de Langendorff tem sido denotado como o melhor preditor metabólico dos resultados pós-transplante e é atualmente usado no ambiente clínico como um proxy para a saúde do enxerto cardíaco10. No entanto, mesmo sendo o melhor biomarcador de avaliação, ele não consegue antecipar de forma confiável a necessidade de suporte circulatório mecânico pós-transplante11,12. Da mesma forma, as capacidades preditivas dos parâmetros hemodinâmicos comumente utilizados (ou seja, pressão aórtica e fluxo sanguíneo coronariano) são amplamente limitadas pela natureza retrógrada das configurações atuais clinicamente usadas para perfusão da máquina cardíaca9.
O desenvolvimento de protocolos de avaliação para determinação exata e precisa da saúde do enxerto cardíaco durante o NMP teria um impacto imenso no campo, além de melhorar os resultados pós-transplante. Ferramentas preditivas objetivas permitiriam a avaliação confiável e a provável utilização de órgãos de critérios marginais ou estendidos (ou seja, tempos prolongados de isquemia quente (> 30 min) e fria (> 6 h), aumento da idade do doador (> 55), outras comorbidades, etc.) de doadores com DCD e morte encefálica (DBD) que atualmente são rejeitados para transplante devido aos rigorosos critérios de seleção13. Ao permitir o uso de corações marginais, o NMP poderia facilitar um aumento no suprimento de órgãos, pois estima-se que o transplante bem-sucedido de metade dos corações que atualmente não são utilizados seria suficiente para eliminar a lista de espera do coração dentro de 2-3 anos14. As medidas hemodinâmicas obtidas a partir da carga ventricular esquerda durante o NMP têm atraído atenção significativa no campo devido ao seu potencial como parâmetros objetivos de avaliação. Estudos anteriores demonstraram que esses parâmetros, como pressão de pulso do ventrículo esquerdo, contratilidade e relaxamento, são mais indicativos da função do enxerto cardíaco do que as tendências metabólicas 15,16,17.
Com efeito, esforços têm sido dedicados ao desenvolvimento e identificação de métodos de carregamento ideais para maximizar a precisão da avaliação. Por meio desses esforços, outros grupos identificaram o modo mais relevante de perfusão aórtica durante a carga, por meio do qual uma correlação mais forte entre os parâmetros hemodinâmicos e a função pós-transplante foi observada ao implementar uma pós-carga passiva (ou seja, sem perfusão retrógrada para a aorta durante a carga) quando comparada com a pós-carga suportada por bomba (ou seja, perfusão retrógrada para a aorta durante a carga)18. Isso indica que a perfusão coronariana assistida provavelmente mascara deficiências funcionais. Estudos anteriores incorporaram com sucesso pós-cargas passivas em configurações de perfusão, implementando sistemas que imitam o efeito Windkessel18 , 19 , 20 . O efeito Windkessel ajuda a amortecer a flutuação da pressão arterial, mantendo o fluxo sanguíneo contínuo para os tecidos e melhorando a perfusão coronária. Este protocolo atinge a pós-carga passiva baseada em Windkessel usando uma bolsa intravenosa (IV) modificada fechada em duas placas com mola, onde a perfusão coronariana depende exclusivamente da ejeção do coração (patente pendente).
O uso de pressurização passiva do átrio esquerdo (AE) (ou seja, pressurização dependente da gravidade) durante a carga, embora seja prática comum em perfusões cardíacas de pequenos animais, raramente é utilizado na carga de corações grandes 21,22,23. Em vez disso, a grande maioria dos métodos relatados na literatura depende de bombas secundárias para pressurização do AL 18,24,25,26,27,28. A pressurização do AL através de um reservatório dependente da gravidade, em vez de por bomba, simplifica significativamente a implementação de protocolos de carregamento. O uso da gravidade fornece uma fonte de pressão fixa e constante, o que diminui muito a necessidade de sistemas de controle complicados para alcançar e manter a pressurização adequada do LA. Além disso, por meio dessa abordagem de pressurização, a necessidade de uma bomba secundária é eliminada, facilitando a incorporação de recursos de carga nas configurações atuais de Langerdoff, pois apenas um reservatório extra é necessário. A integração de recursos de carga em sistemas de perfusão de máquina clinicamente utilizados ampliaria a aplicação de dispositivos de NMP cardíaco, facilitando a avaliação detalhada dos enxertos cardíacos durante o período de preservação. Com efeito, maximizar a utilidade de um sistema que representa um compromisso financeiro significativo para o atendimento ao paciente devido ao transporte e utilização do dispositivo29.
Este protocolo demonstra a viabilidade de empregar tanto a pós-carga passiva quanto a pressurização passiva do AE durante a carga ventricular esquerda. Por meio da validação da pós-carga passiva/pressurização do AL como método de carregamento, este protocolo também fornece uma maneira fácil e eficaz de incorporar recursos de carregamento em sistemas de perfusão Langendorff estabelecidos. É importante ressaltar que destaca a capacidade da avaliação funcional de descobrir diferenças entre corações viáveis e defeituosos após longos períodos de preservação (˃6 h).
Este estudo foi conduzido de acordo com o Comitê Institucional de Cuidados e Uso de Animais (IACUC), o Hospital Geral de Massachusetts e as diretrizes de animais de Jove. Corações (170 - 250 g) foram colhidos de porcos Yorkshire (30 - 35 kg, idade 3-4 meses, sexo misto) usando um modelo de doação após morte encefálica e perfundidos retrógradamente (Langendorff) por 6 h antes do carregamento. Todos os enxertos foram expostos a um tempo de isquemia fria de aproximadamente 1h durante a instrumentação.
1. Projeto do sistema
2. Preparação do sistema de perfuso
3. Aquisição de enxerto cardíaco
4. Preparo do enxerto
5. Renascimento do enxerto cardíaco
6. Carga de enxerto cardíaco
7. Fim da perfusão
Corações de 4 porcos Yorkshire (30 - 35 kg) foram colhidos e preservados via Langendorff NMP por 6 h antes de 4 h de carregamento contínuo. Essa condição experimental foi escolhida por 6 h ser o tempo médio de preservação clínica (5,1 ± 0,7 h)34. Através da adição de 4 horas extras de carga contínua (total de 10 h ex vivo ), algum grau de insuficiência cardíaca era esperado, pois uma clara correlação entre o tempo de perfusão e o declí...
A perfusão normotérmica é uma modalidade poderosa para preservação e avaliação de órgãos que tem impactado muito o campo do transplante cardíaco, expandindo o pool de doadores de corações adultos36. Essa expansão é o resultado da capacidade de utilizar atualmente um pequeno conjunto de corações anteriormente considerados inadequados para transplante. A perfusão normotérmica preserva os enxertos cardíacos em estado de batimento, oferecendo a opor...
DV é funcionário e fundador da VentriFlo, Inc., Pelham, NH, e possui pedidos de patentes relevantes para este estudo. Para obter mais informações, consulte https://ventriflo.com/patents/. A SNT tem pedidos de patentes relevantes para este estudo e atua no Conselho Consultivo Científico da Sylvatica Biotech Inc., uma empresa focada no desenvolvimento de tecnologia de preservação de órgãos. Todos os interesses conflitantes são administrados pelo MGH e pela Partners HealthCare de acordo com suas políticas de conflito de interesses. AR e AAO recebem financiamento de pesquisa da Paragonix Technologies Inc.
Agradecemos o financiamento ao SNT do Instituto Nacional de Saúde dos EUA (K99 / R00 HL1431149; R01HL157803; R01DK134590; R24OD034189), a National Science Foundation sob a concessão nº. EEC 1941543, o Claflin Distinguished Scholar Award em nome do Comitê Executivo de Pesquisa do MGH e o Polsky Family Award for Leaders in Surgery. Reconhecemos o financiamento de pesquisa para a AAO da Hassenfeld Family Foundation, do Comitê Executivo de Pesquisa do MGH e do Centro de Diversidade e Inclusão do MGH. Reconhecemos o financiamento de pesquisa para GO da Sarnoff Cardiovascular Research Foundation.
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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