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Method Article
Manca un approccio affidabile e non invasivo per la valutazione funzionale del cuore donatore durante la perfusione cardiaca ex situ normotermica (NESP). Descriviamo qui un protocollo per la valutazione ex situ delle prestazioni miocardiche utilizzando l'ecocardiografia epicardica e il metodo del catetere di conduttanza.
Il trapianto di cuore rimane il trattamento gold standard per l'insufficienza cardiaca avanzata. Tuttavia, l'attuale carenza critica di organi ha portato all'assegnazione di un numero crescente di cuori di donatori con criteri estesi. Questi innesti marginali sono associati ad un alto rischio di fallimento primario dell'innesto e possono trarre beneficio dalla perfusione ex situ prima del trapianto. Questa tecnologia consente una conservazione estesa degli organi utilizzando la perfusione di sangue ossigenato caldo con monitoraggio metabolico continuo. L'unico dispositivo NESP attualmente disponibile per la pratica clinica perfonde l'organo in uno stato non funzionante scaricato, che non consente la valutazione funzionale del cuore pulsante. Abbiamo quindi sviluppato una piattaforma originale di NESP in condizioni di modalità di lavoro con regolazione del precarico ventricolare sinistro e del postcarico. Questo protocollo è stato applicato nei cuori suini. La valutazione funzionale ex situ del cuore è stata ottenuta con cateterismo di conduttanza intracardiaca ed ecocardiografia di superficie. Insieme ad una descrizione del protocollo sperimentale, riportiamo qui i principali risultati, nonché le perle e le insidie associate all'acquisizione dei loop pressione-volume e della potenza miocardica durante la NESP. Le correlazioni tra reperti emodinamici e variabili ecografiche sono di grande interesse, soprattutto per un'ulteriore riabilitazione dei cuori dei donatori prima del trapianto. Questo protocollo mira a migliorare la valutazione dei cuori dei donatori sia per aumentare il pool di donatori che per ridurre l'incidenza del fallimento del trapianto primario.
Il trapianto di cuore è il trattamento gold standard per l'insufficienza cardiaca avanzata, ma è limitato dall'attuale carenza di organi1. Un numero crescente di cuori di donatori con criteri estesi (età >45 anni, fattori di rischio cardiovascolare, basso flusso prolungato, disfunzione ventricolare sinistra acuta secondaria a tempesta catecolaminergica) sono assegnati con un aumentato rischio di fallimento del trapianto primario2. Inoltre, i cuori donati dopo morte circolatoria controllata (DCD) possono presentare lesioni miocardiche secondarie a ischemia calda prolungata3. Pertanto, è necessaria una migliore valutazione di questi cuori di donatori prima del trapianto, in particolare per valutare la loro idoneità al trapianto di cuore 4,5.
La perfusione ex situ normomica (NESP) preserva il cuore pulsante utilizzando sangue ossigenato caldo. L'unico dispositivo disponibile in commercio per NESP preserva il cuore in uno stato non funzionante (modalità Langendorff). Questo approccio è stato inizialmente applicato per espandere la conservazione dell'innesto oltre il periodo critico di 4 ore di ischemia fredda6. Un altro importante vantaggio di questa tecnologia è quello di fornire una valutazione continua della vitalità miocardica basata sulla concentrazione di lattato nel perfusato6. Tuttavia, questa valutazione biochimica non è mai stata correlata con gli esiti post-trapianto fino ad oggi. Allo stesso modo, la modalità Langendorff per NESP non consente la valutazione emodinamica e funzionale del cuore prima del trapianto. Alcuni autori hanno riportato il potenziale beneficio del cateterismo intracardiaco durante la NESP per prevedere il recupero miocardico dopo il trapianto7.
Il presente rapporto mira a fornire una metodologia riproducibile per valutare le prestazioni cardiache del donatore durante la NESP. Abbiamo modificato il circuito per consentire la perfusione in modalità di lavoro e, quindi, per l'acquisizione di variabili funzionali non invasive con ecocardiografia epicardica. L'indice di lavoro miocardico, una variabile indipendente dal carico, è stato registrato utilizzando loop pressione-deformazione. Abbiamo studiato le relazioni tra lavoro miocardico e variabili emodinamiche ottenute dal cateterismo intracardiaco per conduttanza.
Il presente protocollo è stato approvato dal comitato etico locale sugli esperimenti sugli animali e dal Comitato istituzionale per il benessere degli animali (APAFIS # 30483-2021031811339219 v1, Comitato etico degli animali dell'Università di Parigi Saclay, Francia). Gli animali sono stati trattati in conformità con le linee guida per la cura e l'uso degli animali da laboratorio sviluppate dal National Institute of Health e con i principi di cura degli animali da laboratorio sviluppati dalla National Society for Medical Research.
NOTA: Le procedure chirurgiche sono state eseguite sotto stretta sterilità utilizzando le stesse tecniche utilizzate per un essere umano. Le procedure sperimentali includevano grandi suinetti bianchi (45-60 kg) e venivano eseguite in anestesia generale.
1. Protocollo di condizionamento e anestesia degli animali
2. Valutazione emodinamica ed ecocardiografica in situ del cuore
NOTA: La valutazione emodinamica viene eseguita con un catetere Swan Ganz, mentre la valutazione funzionale basale del cuore viene eseguita mediante ecocardiografia transtoracica.
3. Descrizione e priming della macchina per perfusione normothermic ex situ (NESP)
NOTA: Un modulo NESP modificato viene utilizzato per eseguire in alternativa la perfusione di Langendorff e la perfusione in modalità di lavoro. In breve, collegare la linea aortica del circuito a una camera di conformità tramite un connettore a Y. Aggiungere un ossigenatore pediatrico e un serbatoio di cardiotomia (70-80 cm di altezza sopra il connettore aortico del modulo) per fornire un postcarico ventricolare sinistro di circa 70 mmHg durante la modalità di lavoro. Collegare un altro serbatoio di cardiotomia (7-10 cm di altezza sopra il connettore aortico del modulo) alla linea di afflusso principale utilizzando un connettore a Y per fornire un precarico dell'atrio sinistro di circa 10 mmHg durante la modalità di lavoro (Figura 2). Il flusso coronarico viene valutato con un sensore di flusso collegato alla cannula polmonare. Una pompa centrifuga, un ossigenatore a membrana e una macchina riscaldatore-raffreddatore sono collegati al circuito (Figura 2). Per le descrizioni delle soluzioni, fare riferimento alla Tabella 1.
4. Approvvigionamento cardiaco e strumentazione per la perfusione cardiaca ex situ normotermica
5. Collegamento alla macchina NESP e rianimazione del cuore
NOTA: Prima della strumentazione del cuore, assicurarsi che i materiali necessari per la rianimazione siano disponibili accanto al circuito di perfusione, in particolare un defibrillatore con sonde interne e un pacemaker esterno con elettrodi epicardici. Assicurarsi che la linea di pressione sia collegata alla linea aortica e che il sensore di uscita sia posizionato sulla linea di flusso coronarico. La linea di postcarico deve essere bloccata, così come la linea di precarico del circuito della modalità di lavoro.
6. Modalità di lavoro
NOTA: L'efficiente clearance artero-venosa del lattato si ottiene di solito entro 30 minuti dall'inizio della perfusione di Langendorff. La modalità di lavoro può quindi essere avviata collegando la cannula di precarico al serbatoio di precarico (questa linea è stata precedentemente bloccata durante la modalità Langendorff). Allo stesso modo, la linea di postcarico è collegata alla linea aortica (Figura 2). Impostare il sensore di flusso sulla linea di postcarico per misurare la gittata cardiaca.
7. Valutazione del circuito pressione-volume (PV) con il metodo della conduttanza
NOTA: Tutte le fasi di calibrazione devono essere eseguite in modalità di lavoro.
8. Valutazione ecocardiografica epicardica del cuore in uno stato di lavoro
Abbiamo qui descritto un protocollo NESP in uno stato di lavoro monoventricolare, utilizzando un modulo di perfusione cardiaca modificato solitamente impiegato nella pratica clinica per la perfusione Langendorff del cuore del donatore prima del trapianto. Questo modello di maialino di NESP utilizzando l'attuale modulo personalizzato è stato sviluppato nel 2019. Le modifiche del circuito furono minori, poiché la maggior parte del circuito di perfusione fu riutilizzato per esperimenti. Il cappuccio del modulo forniva una...
Ci sono alcuni passaggi critici da considerare nel protocollo NESP. La valutazione preliminare in situ del cuore è rimasta importante, soprattutto considerando la valvola aortica che non dovrebbe presentare un significativo rigurgito aortico (grado 2 o superiore); in caso contrario, la rianimazione del cuore sarà compromessa durante il periodo di Langendorff a causa della compromissione della perfusione coronarica e dell'ischemia miocardica. L'avvio del WM dopo la perfusione di Langendorff è stata una manovr...
Tutti gli autori non hanno conflitti di interesse da rivelare.
Georges Lopez Institute, Lissieu, 69380, Francia
Claudia Lacerda, General Electric Healthcare, Buc, Francia
Name | Company | Catalog Number | Comments |
3T Heater Cooler System | Liva Nova, Châtillon, France | IM-00727 A | Extracorporeal Heater Cooler device |
4-0 polypropylene suture | Peters, bobigny, France | 20S15B | sutures |
5-0 polypropylene suture | Peters, bobigny, France | 20S10B | sutures |
Adenosine | Efisciens BV, Rotterdam, Netherlands | 9088309 | Drugs for the ex-vivo perfusion |
Adrenaline | Aguettant, Lyon, France | 600040 | Drugs for the ex-vivo perfusion |
Atracurium | Pfizer Holding France, Paris, France | 582547 | Drugs for the induction of the anesthesia |
DeltaStream | Fresenius Medical Care, L’Arbresle, France | MEH2C4024 | Extracorporeal blood pump |
EKG epicardial electrodes | Cardinal Health LLC, Waukegan, Illinois, USA | 31050522 | EKG detection electrodes |
External pacemaker | Medtronic Inc. Minneapolis, Minneapolis, USA | 5392 | Pacemaker device |
Glucose 5% | B.Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany | 3400891780017 | Drugs for the priming solution |
Heart Perfusion Set, Organ Care System | Transmedics, Andover, MA, USA | Ref#1200 | Normothermic ex-vivo heart perfusion device |
Intellivue MX550 | Philips Healthcare, Suresnes, France | NA | Permanent monitoring system |
Istat 1 | Abbott, Chicago, Ill, USA | 714336-03O | Blood Analyzer machine |
Labchart | AD Instruments Ltd, Paris, France | LabChart v8.1.21 | Pressure Volume loops aquisition software |
Magnesium | Aguettant, Lyon, France | 564 780-6 | Drugs for the cardioplegia |
Magnesium Sulfate | Aguettant, Lyon, France | 600111 | Drugs for the cardioplegia |
Mannitol 20% | Macopharma, Mouvoux, France | 3400891694567.00 | Drugs for the cardioplegia |
Methylprednisolone | Mylan S.A.S, Saint Priest, France | 400005623 | Drugs for the priming solution |
Millar Conductance Catheter | AD Instruments Ltd, Paris, France | Ventri-Cath 507 | Pressure Volume loops conductance catheter |
MWI software | General Electric Healthcare, Chicago, Ill, USA | NA | software used for the Ultrasound echocardiographic machine |
Orotracheal probe | Smiths medical ASD, Inc., Minneapolis, Minneapolis, USA | 100/199/070 | probe for the intubation during anesthesia |
Potassium chloride 10% | B.Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany | 3400892691527.00 | Drugs for the cardioplegia |
Propofol | Zoetis France, Malakoff, France | 8083511 | Drugs for the induction of the anesthesia |
Quadrox-I small Adult Oxygenator | Getinge, Göteborg, Sweden | BE-HMO 50000 | Extracorporeal blood oxygenator |
Ringer solution | B.Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany | DKE2323 | Drugs for the cardioplegia |
Sodium Bicarbonate | Laboratoire Renaudin, itxassou, France | 3701447 | Drugs for the cardioplegia |
Sodium chloride | Aguettant, Lyon, France | 606726 | Drugs for the priming solution |
Swan Ganz Catheter | Merit Medical, south jordan, utah, USA | 5041856 | Right pressure and cardiac output probe |
Tiletamine | Virbac France, Carros, France | 3597132126021.00 | Drugs for the induction of the anesthesia |
Transesophagus probe (3–8 MHz 6VT) | General Electric Healthcare, Chicago, Ill, USA | NA | Ultrasound echocardiographic transesophagus probe |
Vivid E95 ultraSound Machine | General Electric Healthcare, Chicago, Ill, USA | NA | Ultrasound echocardiographic machine |
Xylocaïne 2% | Aspen, Reuil-malmaison, France | 600550 | Drugs for the cardioplegia |
Zolazepam | Virbac France, Carros, France | 3597132126021.00 | Drugs for the induction of the anesthesia |
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