Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
* Эти авторы внесли равный вклад
Протокол описывает систему перфузии сердца ex vivo для свиней, в которой прямая нагрузка на левый желудочек может служить методом оценки здоровья трансплантата и одновременно обеспечивать целостную оценку функции трансплантата. Также приводится обсуждение конструкции системы и возможных метрик оценки.
Машинная перфузия ex vivo или нормотермическая машинная перфузия – это метод консервации, который приобрел большое значение в области трансплантации. Несмотря на огромные возможности для оценки из-за бьющегося состояния сердца, текущая клиническая практика зависит от ограниченных метаболических тенденций для оценки трансплантата. Гемодинамические измерения, полученные с помощью нагрузки на левый желудочек, привлекли значительное внимание в этой области благодаря их потенциалу в качестве объективных параметров оценки. По сути, этот протокол обеспечивает простой и эффективный способ включения возможностей нагрузки в существующие перфузионные системы Лангендорфа путем простого добавления дополнительного резервуара. Кроме того, это демонстрирует возможность использования пассивного давления в левом предсердии для нагрузки, подхода, который, насколько нам известно, ранее не демонстрировался. Этот подход дополняется пассивной базой Виндкесселя, которая действует как податливая камера для максимальной перфузии миокарда во время диастолы. Наконец, в нем подчеркивается возможность фиксации функциональных показателей во время сердечной нагрузки, включая пульсовое давление левого желудочка, сократимость и расслабление, для выявления дефицитов в функции сердечного трансплантата после длительных периодов сохранения (˃6 часов).
Ортотопическая трансплантация сердца в настоящее время является золотым стандартом лечения терминальной стадии сердечной недостаточности1. К сожалению, эта область значительно ограничена из-за серьезного кризиса нехватки доноров, в результате чего ежегодно проводится всего 2000 операций по пересадке сердца, в то время как более 20 000 человек могли бы получить пользуот этой жизненно важной процедуры. Ожидается, что эта нехватка органов усугубится, поскольку распространенность сердечной недостаточности только в Соединенных Штатах, по прогнозам, превысит 8 миллионов человек к 2030году. Неуклонное увеличение времени выживаемости в листе ожидания - в результате улучшения медицинского ведения, достижений в области механической поддержки кровообращения и поправок к политике распределения UNOS - привело к дальнейшему увеличению числа пациентов, нуждающихся в трансплантации влюбой данный момент4,5.
Машинная перфузия ex vivo или нормотермическая машинная перфузия (NMP) является методом сохранения, который способствовал расширению пула поставок, позволяя использовать органы, пожертвованные после смерти от кровообращения (DCD), при одновременном некотором увеличении времени сохранения 5,6,7,8. В отличие от статического холодного хранения, который в настоящее время является золотым стандартом для консервации, NMP поддерживает органы в метаболически активном состоянии, что создает возможность для мониторинга и оценки трансплантата в режиме реального времени, став стандартным методом консервации для трансплантатов DCD 8,9. Тем не менее, устройства NMP, используемые в настоящее время в клинической практике, ограничены режимом перфузии Лангендорфа, в котором отсутствуют количественные метрики для прогнозирования результатов трансплантации и который не может фиксироватьфункциональные параметры. Например, накопление лактата во время перфузии Лангендорфа было определено как лучший метаболический предиктор результатов после трансплантации и в настоящее время используется в клинических условиях в качествепоказателя здоровья сердечного трансплантата. Однако, даже будучи лучшим биомаркером оценки, он не в состоянии надежно предсказать потребность в механической поддержке кровообращения после трансплантации11,12. Аналогичным образом, прогностические возможности широко используемых гемодинамических параметров (т.е. давления в аорте и коронарного кровотока) в значительной степени ограничены ретроградным характером современных клинически используемых конфигураций для перфузии сердечного аппарата.
Разработка протоколов оценки для точного и точного определения здоровья сердечного трансплантата во время NMP окажет огромное влияние в этой области, помимо улучшения результатов после трансплантации. Объективные прогностические инструменты позволили бы надежно оценить и вероятно использовать органы по маргинальным или расширенным критериям (т.е. длительная теплая (> 30 мин) и холодная ишемия (> 6 ч), увеличенный возраст донора (> 55 лет), другие сопутствующие заболевания и т.д.) как от ДКД, так и от доноров со смертью мозга (ДБД), которые в настоящее время отторгнуты для трансплантации из-за строгих критериев отбора13. Позволяя использовать пограничные сердца, NMP может способствовать увеличению поставок органов, поскольку, по оценкам, успешной трансплантации половины сердец, которые в настоящее время не используются, будет достаточно для ликвидации списка ожидания сердца в течение 2-3 лет. Гемодинамические измерения, полученные из нагрузки на левый желудочек во время НМП, привлекли значительное внимание в этой области благодаря их потенциалу в качестве объективных параметров оценки. Предыдущие исследования показали, что эти параметры, такие как пульсовое давление левого желудочка, сократительная способность и расслабление, больше указывают на функцию сердечного трансплантата, чем метаболические тренды 15,16,17.
По сути, усилия были направлены на разработку и определение оптимальных методов загрузки для обеспечения максимальной точности оценки. Благодаря этим усилиям другие группы определили наиболее релевантный режим перфузии аорты во время нагрузки, при этом более сильная корреляция между гемодинамическими параметрами и посттрансплантационной функцией наблюдалась при реализации пассивной постнагрузки (т.е. отсутствие ретроградной перфузии аорты во время нагрузки) по сравнению с постнагрузкой с насосной поддержкой (т.е. ретроградная перфузия аорты во время нагрузки)18. Это указывает на то, что вспомогательная коронарная перфузия, вероятно, маскирует функциональные недостатки. В предыдущих исследованиях были успешно внедрены пассивные постнагрузки в перфузионные установки путем внедрения систем, имитирующих эффект Виндкесселя 18,19,20. Эффект Виндкесселя помогает ослабить колебания артериального давления, поддерживать непрерывный приток крови к тканям и улучшать коронарную перфузию. Этот протокол обеспечивает пассивную постнагрузку на основе Виндкесселя с использованием модифицированного внутривенного (IV) мешка, заключенного в две подпружиненные пластины, где коронарная перфузия зависит исключительно от выброса сердца (подана заявка на патент).
Использование пассивного наддува левого предсердия (ЛП) (т.е. гравитационно-зависимого наддува) во время нагрузки, хотя и является обычной практикой при перфузии сердца мелких животных, редко используется при нагрузке на большие сердца 21,22,23. Вместо этого подавляющее большинство методов, описанных в литературе, полагаются на вторичные насосы для повышения давления LA 18,24,25,26,27,28. Нагнетание давления в ЛА через гравитационный резервуар, а не с помощью насоса, значительно упрощает выполнение протоколов нагрузки. Использование силы тяжести обеспечивает постоянный источник давления, что значительно снижает потребность в сложных системах управления для достижения и поддержания адекватного давления LA. Кроме того, благодаря такому подходу к нагнетанию давления отпадает необходимость во вторичном насосе, что облегчает включение возможностей загрузки в существующие установки Langerdoff, поскольку требуется только дополнительный резервуар. Интеграция возможностей загрузки в клинически используемые системы машинной перфузии расширит применение сердечных устройств NMP, облегчив детальную оценку сердечных трансплантатов в течение периода хранения. По сути, максимизация полезности системы, которая требует значительных финансовых затрат на уход за пациентами из-за транспортировки и использования устройств29.
Этот протокол демонстрирует возможность использования как пассивной постнагрузки, так и пассивного давления ЛП во время нагрузки на левый желудочек. Благодаря валидации пассивной последующей нагрузки/наддува LA в качестве метода нагрузки, этот протокол также обеспечивает простой и эффективный способ включения возможностей нагрузки в существующие системы перфузии Лангендорфа. Важно отметить, что в нем подчеркивается способность функциональной оценки выявлять различия между жизнеспособными и больными сердцами после длительных периодов сохранения (˃6 ч).
Это исследование было проведено в соответствии с Комитетом по уходу за животными и их использованию (IACUC), Массачусетской больницей общего профиля и рекомендациями Джоува для животных. Сердца (170 - 250 г) заготавливали от йоркширских свиней (30 - 35 кг, возраст 3-4 месяца, смешанный пол) по модели донорства после смерти мозга и перфузию ретроградно (Лангендорфа) в течение 6 ч перед загрузкой. Все трансплантаты подвергались воздействию холодной ишемии в течение примерно 1 часа во время инструментария.
1. Проектирование системы
2. Подготовка перфузатной системы
3. Заготовка сердечного трансплантата
4. Подготовка прививки
5. Реанимация сердечного трансплантата
6. Нагрузка сердечным трансплантатом
7. Окончание перфузии
Сердца 4 йоркширских свиней (30 - 35 кг) были собраны и сохранены с помощью Langendorff NMP в течение 6 часов перед 4 часами непрерывной загрузки. Данное экспериментальное условие было выбрано в связи с тем, что средняя продолжительность клинической консервации составляет 6 ч (5,1 ±...
Нормотермическая аппаратная перфузия является мощным методом сохранения и оценки органов, который оказал значительное влияние на область трансплантации сердца, расширив пул донорских сердец взрослогочеловека. Это расширение является результатом возм...
DV является сотрудником и основателем компании VentriFlo, Inc., Pelham, NH, и имеет патентные заявки, имеющие отношение к этому исследованию. Для получения дополнительной информации см. https://ventriflo.com/patents/. SNT имеет патентные заявки, имеющие отношение к этому исследованию, и входит в состав Научно-консультативного совета Sylvatica Biotech Inc., компании, специализирующейся на разработке технологии сохранения органов. Все конкурирующие интересы управляются MGH и Partners HealthCare в соответствии с их политикой в отношении конфликта интересов. AR и AAO получают финансирование на исследования от Paragonix Technologies Inc.
Мы с благодарностью признательны за финансирование SNT Национальным институтом здравоохранения США (K99/R00 HL1431149; R01HL157803; R01DK134590; R24OD034189), Национальным научным фондом в рамках гранта No. EEC 1941543, премия Клафлина «Выдающийся ученый» от имени Исполнительного комитета MGH по исследованиям и премия семьи Польски для лидеров в хирургии. Мы выражаем признательность за финансирование исследований AAO от Фонда семьи Хассенфельд, Исполнительного комитета MGH по исследованиям и Центра разнообразия и инклюзивности MGH. Мы выражаем признательность за финансирование исследований GO от Фонда сердечно-сосудистых исследований Сарноффа.
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 |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены