מודל השתלת לב חולדה הטרוטופי באמצעות לבבות תורמי מוות במחזור הדם

כאן, אנו מתארים את ההכנה והפרטים הטכניים של השתלת לב הטרוטופי בעכברים תוך שימוש בלב תורם מוות במחזור הדם.

מטרת פרוטוקול זה היא להקים מודל השתלת לב הטרוטופי של חולדות עם תרומה לאחר מוות במחזור הדם (DCD). קיימות שתי הגדרות עבור פרוטוקול זה: הגדרת תורם לב והגדרת מקבל. במערך תורם הלב, חולדות Sprague Dawley מורדמות, מונשמות אנדוטרכיאלית ומאווררות. עורק הצוואר הימני הוא קנולציה כדי לספק הפרין ואת החומר המשתק וקורוניום-ברומיד. תהליך ה-DCD מתחיל על ידי הפסקת האוורור. לאחר 20 דקות, הלב נחשף ואבי העורקים הדיסטלי לענף הברכיוצפלי מהודק. לאחר 25 דקות מהפסקת מכונת ההנשמה, תמיסה קרה כקרח של אוניברסיטת ויסקונסין (UW) מוחדרת דרך קטטר הצוואר כדי לשטוף את הלב. הלב נרכש על ידי חלוקת אבי העורקים, עורק הריאה, הוורידים הנבוביים וורידי הריאה ומאוחסן בתמיסת UW להשתלה. בהגדרת הנמען, חולדת לואיס מורדמת באיזופלורן. בופרנורפין בשחרור איטי ניתן תת עורי כדי להקל על החלמה חלקה לאחר הניתוח. דרך חתך בטן בקו האמצע, אבי העורקים האינפרא-כלייתי והווריד הנבוב התחתון מבודדים ומהודקים בעזרת מהדק כלי דם אטראומטי. אבי העורקים של הלב התורם ועורק הריאה נתפרים לאבי העורקים הבטני המקבל ולווריד הנבוב הנבוב, בהתאמה, עם ריצה של 8-0 פרולן. מהדק כלי הדם מוסר כדי להחזיר את הלב. דופן הבטן סגורה והחולדה מתאוששת. לאחר מרווח קבוע (24 שעות עד שבועיים), החולדה הנקלטת מורדמת, הלב המושתל נחשף, וצנתר עם קצה בלון מוחדר לחדר השמאלי דרך הקודקוד כדי לרשום לחץ ו-dP/dt מפותח באמצעות מערכת איסוף נתונים. רקמת הלב נאספת לצורך היסטולוגיה, אימונולוגיה או ניתוח מולקולרי. מודל מוצלח להשתלת לב חולדה מתורם DCD יאפשר מחקרים נוספים על גישות ההגנה על הלב לשיפור תוצאות השתלת הלב מתורמי DCD.

מודל של השתלת לב בבעלי חיים קטנים (HTx) הוא קריטי לביצוע מחקר החוקר את המצבים הפתופיזיולוגיים המשפיעים על הלב המושתל. HTx הטרוטופי במודל עכברי, כפי שתואר על ידי אוטו ולינדזי, איפשר לחוקרים לחקור את השינויים הפתופיזיולוגיים שנצפו בתנאים של איסכמיה ורפרפוזיה¹. באופן מסורתי, לבבות תורמים להשתלה נרכשו מתורמי לב פועם, הידועים גם כתורמים לאחר מוות מוחי (DBD); עם זאת, חלה עלייה לא פרופורציונלית במספר החולים הזקוקים ל-HTx². לאחרונה, לבבות מתורמי מוות במחזור הדם, הידועים גם כתורמי תרומה לאחר מוות במחזור הדם (DCD), שימשו להשתלה במסגרות ניסיוניות³. ההבדל העיקרי בין לבבות תורמי DBD ו-DCD הוא שבאחרון, הלבבות נתונים למשכי זמן משתנים של איסכמיה, מה שמונע את השימוש בהם בתרגול HTx שגרתי.

הספרות שתוארה קודם לכן על HTx הטרוטופי של עכברים השתמשה רק במצבים של תורם לב פועם ^4,5,6. השתלת לב הטרוטופית DCD דורשת שינויים עדינים, שבלעדיהם הלב המושתל לא יפעם⁷. פרוטוקול זה נועד לחלוק עם הקוראים טכניקה מעודנת של DCD HTx בחולדות. איסכמיה גלובלית של שריר הלב היא מולדת בתרומת איברים DCD. מערך ניסיוני המחקה איסכמיה גלובלית של שריר הלב נחקר רק במערך ex vivo ⁵. ממצאים ממחקרים ex vivo עשויים שלא לחול על עבודת DCD HTx מכיוון שקיימים הבדלים משמעותיים בין מודלים של איסכמיה גלובלית in vivo (DCD) ו-ex vivo ⁵. ייתכן שלא ניתן לשחזר את התוצאות, או היעדרן, מהתערבויות להפחתת איסכמיה של שריר הלב במודלים ex vivo במודל DCD HTx. לפיכך, חיוני לדמות את ה-DCD HTx האנושי במודל של בעלי חיים, שהממצאים ממנו יכולים להיות בעלי ערך תרגומי גבוה יותר. מודל ה-DCD HTx המתואר כאן יאפשר לחוקר לדמות מקרוב את ה-DCD HTx הקליני ויספק את ההזדמנות להפחית את פגיעת הרפרפוזיה באמצעות התערבויות הן בלב התורם והן במקבל. עם ההחלמה של החולדה המקבלת, ניתן לחקור את תפקוד הלב המושתל, ההיסטופתולוגיה והאימונולוגיה במרווחי זמן משתנים מרגע ההשתלה.

כל הניסויים בבעלי חיים נערכו בהתאם להנחיות המוסדיות ולמדריך לטיפול ושימוש בחיות מעבדה, שפורסם על ידי המכונים הלאומיים לבריאות (פרסום NIH מס' 86-23, מתוקן 2011)⁸. הנהלים הבאים אושרו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים של אוניברסיטת וירג'יניה קומונוולת'. כל ההליכים בוצעו בהתאם להנחיות OSHA (מינהל הבטיחות והבריאות התעסוקתית) והטכניקות הסטריליות המומלצות⁹. חולדות ספראג דולי שוכנו בלחות מבוקרת בטמפרטורה של 23 מעלות צלזיוס ו-12 שעות חושך/אור.

1. הקמת המעבדה

הערה: הקצו מקום ייעודי לביצוע ניתוחי הישרדות מכרסמים סטריליים עם מיקרוסקופ ניתוח. שמור על טמפרטורת הסביבה של חדר הניתוח כחמה; השימוש ברפידות חימום הן לניתוח והן לתהליך ההחלמה חיוני לשמירה על טמפרטורת הגוף של החולדה המקבלת.

1. שמור על אספקה חיונית (טבלת חומרים), כולל מזרקים, תמיסת מלח רגילה 0.9% (NaCl), חומרי הרדמה (איזופלורן, קטמין/קסילזין), הפרין, וקורוניום ברומיד, תמיסת שימור, דלי קרח וחומר משכך כאבים (בופרנורפין בשחרור איטי) מלאים וזמינים.
2. הניחו בצורה מסודרת את המכשירים המיקרו-כירורגיים (איור 1A, B) על שדה הניתוח. שמור ערכת עיקור בזק זמינה לניקוי מיידי של המכשירים החיוניים המזוהמים

2. הכנת תורם DCD של חולדה in vivo

1. להרדים את החולדה לצורך אינטובציה של קנה הנשימה וקנולציה של הצוואר. הרדימו את חולדת ספראג דולי (בת 8-12 שבועות) בתא איזופלורן 3%, ולאחר מכן הרדימו אותה עם קטמין/קסילזין (100/10 מ"ג/ק"ג, תוך שרירי).
2. כדי לחשוף את קנה הנשימה ועורק הצוואר הימני, הניחו חולדה מורדמת לחלוטין ונקו את החלק הקדמי של הצוואר והחזה עם תמיסת אלכוהול ופובידון . בצע חתך בצורת V כאשר פסגת ה-V קרובה ללסת החולדה בקו האמצע וכל איבר של ה-V מצביע על הכתף המתאימה. הפרידו את העור מהרקמה התת-עורית והפכו את העור על החזה כדי לחשוף את שרירי הרצועה של הצוואר (איור 2A).
   1. אינטובציה של החולדה על ידי הפרדת שרירי רצועת קו האמצע (סטרנומסטואיד וסטרנוהיואיד) בעזרת מלקחיים כדי לחשוף את קנה הנשימה (איור 2B). הקיפו את קנה הנשימה במשי 5-0 ופתחו אותו על ידי חלוקה חלקית של רקמת השריר בין טבעות קנה הנשימה.
   2. הכניסו אנגיוקט 14 גרם לקנה הנשימה ואבטחו אותו עם משי 5-0 (איור 2C). חבר את האנגיוקט למכונת הנשמה (1 מ"ל/ק"ג ב-90 נשימות לדקה).
   3. עבור קנולציה של עורק הצוואר הימני, זהה את עורק הצוואר המשותף (הוא נמצא במקביל ומיד בצד ימין של קנה הנשימה), בודד אותו בזהירות לכל אורך הצוואר, וקשר את הקצה הדיסטלי (הגולגולת) עם משי 5-0.
   4. חבר המוסטט לקצה החופשי של העניבה למתיחה כדי להקל על קנולציה של עורק הצוואר.
   5. גייס את ההיבט הפרוקסימלי ביותר של עורק הצוואר (לכיוון בסיס הצוואר) והדק אותו באמצעות המוסטט כלי דם. תחת מיקרוסקופ הפעלה, השתמש במספריים מיקרו-קשתית כדי לפתוח את עורק הצוואר על ידי חלוקתו חלקית מלפנים בקצה הדיסטלי ביותר. קנול את עורק הצוואר עם אנגיוקט 22 גרם ואבטח אותו עם עניבת משי 5-0 (איור 2D).
   6. חברו מתאם עצירת זרימה תלת-כיוונית לאנגיוקט עבור אספקה קלה של תרופות או תמיסת קרדיופלגיה לעורק הצוואר, וחברו לחיישן לחץ כדי לנטר את קצב הלב והלחץ במהלך תהליך ה-DCD (איור 2D). יש להבחין בזרימה חוזרת פועמת של דם כאשר מהדק כלי הדם הפרוקסימלי משתחרר.
   7. לאחר הקיבוע, חבר את קטטר עורק הצוואר לחיישן הלחץ, והעביר הפרין (1,000 U/Kg) ו-vecuronium bromide (4 מ"ג/ק"ג).
   8. התחלת תהליך DCD: תן לווקורוניום ברומיד להסתובב במשך דקה אחת. שימו לב לכל סימן של מצוקה של בעלי חיים, וספקו הרדמה נוספת במידת הצורך. עצור את מכונת ההנשמה (היפוקסיה/איסכמיה) כדי להתחיל את תהליך ה-DCD. שימו לב להיעדר פעילות נשימתית.
      הערה: הזמן האיסכמי DCD מתחיל מרגע הפסקת תמיכת מכונת ההנשמה. בחולדות, 25 דקות של איסכמיה זוהו כמשך הזמן המקסימלי שגורם לפציעה משמעותית אך הפיכה⁷. מעקב לחץ ידגימו כי מרגע הפסקת תמיכת ההנשמה ב~3.5 דקות, הלחץ המערכתי יורד מתחת ל-50 מ"מ כספית, לחץ שנחשב לא מספיק כדי לחלחל ביעילות את הלב (איור 3).
3. רכש לב תורם: הקצה ~4-7 דקות לרכישת הלב וניהול קרדיופלגיה קרה. כדי להשיג את זמן היעד של איסכמיה של 25 דקות, התחל את רכישת הלב לאחר 18-21 דקות לאחר הפסקת התמיכה בהנשמה.
   הערה: שנה את משך זמן הרכש על סמך הניסיון של האדם שמבצע את הרכש.
   1. חלקו את דופן הבטן לאורך השוליים העליונים החל מרמת הקסיפואיד, ולאחר מכן חלקו את כלוב הצלעות במקביל לעצם החזה משני הצדדים עד לעצם הבריח כדי לבצע כריתת חזה קדמית דו-צדדית (איור 4A). השתמש במיקרוסקופ הפעלה בהגדלה נמוכה (פי 5) כדי להקל על שלב זה.
   2. הפכו את דופן החזה המחולקת שמוצבת על עצם הבריח לכיוון הראש ואבטחו אותה עם המוסטט (איור 4B).
   3. הקיפו את הווריד הנבוב התחתון (IVC) עם משי 5-0, ואז חלקו אותו חלקית עם מספריים זעירים קרוב לכיפת הכבד (איור 4C). ה- IVC הפתוח חלקית מאפשר יציאה של קרדיופלגיה מכיוון שהוא מרחיב את הצד הימני של הלב.
   4. נתח את המישור בין אבי העורקים העולה לעורק הריאה (PA), ולאחר מכן בודד את תא המטען הריאתי דרך סינוס רוחבי עם מלקחיים מעוקלים בקצה קהה עד להתפצלותו. חלקו בזהירות את עורק הריאה קרוב לנקודת ההסתעפות שלו בעזרת מספריים זעירים (איור 4C).
   5. הקף את קשת אבי העורקים בדיסקציה קהה. זאת כדי לאפשר גישה למהדק כלי דם קטן בזווית ישרה שיוצב על פני קשת אבי העורקים הדיסטלית למקור העורק האינומינטי.
   6. בסימן של 25 דקות מסיום מכונת ההנשמה, מהדקים את קשת אבי העורקים ומעבירים ידנית קרדיופלגיה (10 מ"ל של תמיסת אוניברסיטת ויסקונסין ב-4 מעלות צלזיוס, מעל 2-3 דקות) דרך קטטר הצוואר (איור 4D).
   7. בעזרת מספריים זעירים, חלקו את אבי העורקים העולה דיסטלי לפני קשת אבי העורקים (איור 4E).
   8. קשרו את ה- IVC לכיוון הלב עם משי 5-0 וחלקו אותו דיסטלי.
   9. קשרו את ורידי הריאה ואת הווריד הנבוב העליון (SVC) יחד עם משי 5-0 (איור 4F). מכיוון שקשרים אלה מכילים כמות גדולה של רקמה, עדיפה עניבת יד על פני עניבת מכשירים. משוך בעדינות את הלב כלפי מטה לכיוון הבטן בעזרת ספוגית כותנה כדי להקל על קשירת ורידים ריאתיים מבלי לקבץ את נספחי הפרוזדורים לתוך העניבה.
   10. חלקו את ורידי הריאה עם מספריים מיקרו קשתית, אספו את הלב והניחו אותו במי מלח רגילים קרירים כקרח (איור 4G).

3. השתלת לב הטרוטופי של חולדה in vivo

1. הרדימו את המושתל בתא איזופלורן (אינדוקציה של 3%), גזזו את השיער מעל הבטן ונקו את האזור עם פובידון ואלכוהול. אין להקריש את הנמען; זה יוביל לדימום מוגזם מהאנסטומוזות ולכישלון השתל.
2. הניחו את החולדה על כרית חימום. הנח בדיקה בין החולדה לכרית החימום כדי לפקח על הטמפרטורה. שמור על טמפרטורת גוף החולדה על 38 מעלות צלזיוס. הניחו שני צינורות צנטריפוגה מעוקרים מראש בנפח 50 מ"ל מלאים במי מלח חמים או חרוזי זכוכית משני צידי בטן החולדה כדי להקל על שמירה על חום החולדה.
3. למרות השלבים שהוזכרו לעיל, אם טמפרטורת הגוף יורדת מתחת ל-37.5 מעלות צלזיוס, העלו את טמפרטורת החדר (RT), וכסו את כל האזורים החשופים בגוף באמצעות רדיד אלומיניום אוטוקלאב כדי להשאיר מספיק שטח לביצוע ניתוח בטן.
4. לגרום להרדמה כללית עם איזופלורן 3% דרך חרוט האף ולהפחית בהדרגה ל-2%.
5. פתחו את הבטן לאורך הלינאה-אלבה (איור 5A) וחשפו את מרחב העבודה על ידי הנחת מחזירי דופן הבטן (איור 5B).
6. בעזרת אפליקטורים סטריליים עם קצה כותנה, הזיזו את המעי הגס המורחב או המלא והניחו אותו בגזה לחה חמה משמאל למפעיל, תוך השקיה מעת לעת במי מלח חמים (38 מעלות צלזיוס) (איור 5C). הזזת המעי הגס הצידה מספקת יותר מקום ללבבות DCD מכיוון שהם נוקשים מאוד ודורשים מקום נוסף כדי להכיל בבטן.
7. פתח את הרטרופריטונאום בקו האמצע עם דיסקציה קהה באמצעות ספוגיות קצה כותנה. לחשוף את אבי העורקים האינפרנלי ואת IVC.
8. באמצעות מהדק כלי דם רב-זוויתי לילדים אטראומטי, בודד 3-5 מ"מ מאבי העורקים האינפרא-כלייתי ו-IVC לאנסטומוזה (איור 5D).
9. היכנסו לאבי העורקים עם מחט 30 גרם המותקנת על מזרק³ ס"מ מלא במי מלח רגילים מעורבבים עם 100 יחידות הפרין. שטוף עם 0.2-0.3 מ"ל של התמיסה (איור 5E). טפחו את התמיסה העודפת בעזרת אפליקטורים סטריליים עם קצה כותנה, מכיוון שהפרין עלול להיספג ולגרום לדימום מקווי התפרים.
10. בעזרת מספריים זעירים, פתח את אבי העורקים לאורך הציר הארוך כך שיתאים לגודל אבי העורקים התורם. ה-IVC אינו נפתח בשלב זה, ואינו מנסה ליצור מישור בין ה-IVC לאבי העורקים; זה יוביל לדימום.
11. התמצאות נכונה של לב התורם במהלך אנסטומוזה היא קריטית (איור 5ו). כוון את לב התורם לאנסטומוזה כך שהמשטח הקדמי של החדר הימני פונה לתקרה, הקודקוד מצביע לימין המפעיל, ואבי העורקים התורם נמוך מעט מעורק הריאה. אוריינטציה זו מביאה לפחות מתח על האנסטומוזיס של עורק הריאה.
    1. אנסטומוזיס אבי העורקים: השתמש בדרייבר מחט עם קצה מחודד ובפינצטה מדויקת לאנטומוזיס מיקרו-וסקולרי. בצע אנסטומוזה עם 8-0 תפר מונופילמנט על מחט מחודדת 4 מ"מ נטענת על מחזיק מחט קצה 0.3 מ"מ עם מנעול נהג המחט הוסר, כדי למנוע טראומה מקרית לרקמות בעת נעילה ופתיחת נעילה.
    2. הנח תפר שהייה במיקום השעה 6 על האנסטומוזיס של אבי העורקים. זה נעשה כדי לספק קו תפר סימטרי והמוסטטי. לאחר מכן, התחילו את האנסטומוזה במיקום השעה 12 עם חוץ לפנים על אבי העורקים התורם ומבפנים לחוץ על אבי העורקים המקבל (איור 6A, B). שמור רק 5-7 ס"מ של תפר עבודה וחתוך את השאר.
    3. לנוע נגד כיוון השעון, לנסוע למרחקים קצרים לכיוון השעה 6, ואז להשלים את האנסטומוזיס בצורה של שעון נגדי עד למצב השעה 12 על ידי היפוך הלב שמאלה (איור 6C).
    4. בדוק אם יש קו תפר רופף לפני הקשירה.
       הערה: אנסטומוזה בטוחה צריכה להיות סימטרית וחייבת להתקרב לאינטימה של התורם והמקבל ללא פערים.
    5. אנסטומוזיס של עורק הריאה: שחרר את עורק הריאה מאבי העורקים וכוון אותו לאנסטומוזה ל- IVC ללא פיתולים. הכן את נפח הדם של המקבל כדי למלא את לב התורם והימנע מיתר לחץ דם על ידי הזרקת 3-5 מ"ל של מי מלח תת עוריים (עורף) רגיל.
    6. עקוב אחר דפוס הנשימה של החולדה והפחת את האיזופלורן מ-2.0% ל-1.5% מכיוון שהאנסטומוזה של עורק הריאה קרובה לסיום.
    7. פתח את ה-IVC cephalad ביחס לאנסטומוזה של אבי העורקים עם מספריים מיקרו קשתית (איור 6C). השתמש ב-0.2-0.3 מ"ל של מי מלח כדי לשטוף את ה-IVC. יהיה מספר קטן של קרישי דם שנראים; שטוף אותם בזהירות.
    8. בניגוד לאנסטומוזיס אבי העורקים, התחל את האנסטומוזה הריאתית ללא תפר שהייה; זה יעכב את החשיפה. התחל במיקום השעה 12 כשהמחט נעה מבחוץ לפנים בעורק הריאה של התורם ומבפנים לחוץ על IVC המקבל. קשרו את התפר והשלימו תחילה את אנסטומוזה של הקיר האחורי בכיוון השעון.
    9. ברגע שהגעתם למצב השעה 6, המשיכו לתפור בכיוון השעון עד שתגיעו למצב השעה 12, ולאחר מכן קשרו אותו לקצה הקצר של התפר מהעניבה הקודמת. הקפד לא לכווץ את האנסטומוזיס מכיוון שכל היצרות תגביל את הניקוז הוורידי מהלב. בממוצע, לוקח 30 דקות או פחות להשלים את שתי האנסטומוזות.
    10. הניחו חתיכות קטנות של המוסטט נספג מעל האנסטומוזיס כדי להכיל דימום מחורי המחט.
    11. שחרר את הכלים והוסף המוסטטים נספגים יותר מעל חורי המחט לפי הצורך (איור 6E). הלב המושתל מתחיל לפעום עם פרפורים מדי פעם לפני שהוא חוזר לנשימה קצבית. השאירו את המוסטט הנספג במקומו למשך 5 דקות כל עוד הלב פועם ואין דימום גלוי.
    12. לאחר שביעות רצון מההמוסטזיס (~3-5 דקות), השתמש באפליקטורים סטריליים של קצה כותנה כדי להסיר את עודפי ההמוסטט הנספג, להשקות במי מלח ולהחזיר את המעי בחזרה לחלל הבטן (איור 6F). הניחו את האומנטום מעל האנסטומוזיס כדי לעזור בהמוסטזיס.
    13. סגרו את דופן הבטן בשתי שכבות עם מונוקריל 5-0 על מחט חיתוך בקוטר 13 מ"מ על ידי סגירת הלינאה אלבה ולאחר מכן סגרו את העור (איור 6G, H).

4. התאוששות וניטור

1. עם השלמת סגירת הבטן, הפוך את החולדה על בטנה על כרית חמה להתאוששות. המשך איזופלורן דרך חרוט אף ב-1% למשך 5 דקות, ואז עצור.
2. לאחר שהנשימה הספונטנית סדירה, העבירו את החולדה לכלוב התאוששות נקי והניחו אותה על כרית חמה כדי להמשיך בתהליך ההחלמה. תנועות פתאומיות של החולדה יגרמו לסיכון לדימום או לפיתול באנסטומוזיס. משכך כאבים ארוך טווח הניתן לפני תחילת הניתוח מקל מאוד על תהליך ההחלמה החלק.

5. רכש והשתלה של הלב הפועם הבקרה

1. רכוש לבבות תורם לב פועם (CBD) כבקרה להערכת איכות הלב התורם בהיעדר איסכמיה.
   הערה: תורם ה-CBD עובר את כל השלבים שתוארו עבור לב DCD, למעט הפסקת התמיכה בהנשמה. לבבות CBD נרכשים תוך כדי פעימות ונתמכים באופן מלא על מכונת הנשמה. מתן קרדיופלגיה עוצר את הלב, והרכש וההשתלה מסתיימים באותו אופן המתואר עבור לבבות DCD.

6. הערכת תפקוד לב מושתל:

1. במרווח קבוע מראש מרגע השתלת הלב (24 שעות עד 14 יום), יש להרדים את החולדה המקבלת (3% איזופלורן), להניח אותה על כרית חמה על גב ולפתוח את החתך בבטן כדי לחשוף את הלב המושתל.
2. הנח קטטר עם קצה בלון דרך קודקוד החדר השמאלי כדי למדוד את הלחץ המפותח (DP), המקסימום +dP/dt והמינימום −dP/dt.
   הערה: כאן שימשה תחנת PowerLab כמערכת איסוף נתונים להקלטות לחץ דם.

24 שעות עד 14 ימים לאחר השתלת הלב ההטרוטופית, ניתן לפתוח מחדש את הבטן, וניתן לחשוף את הלב כדי למדוד את הלחץ שפותח על ידי החדר השמאלי. קטטר עם קצה בלון מוחדר לחדר השמאלי של לב ה-DCD (או CBD) כדי למדוד את הלחץ המפותח (DP), המקסימום +dP/dt והמינימום −dP/dt. איור 7 מציג דוגמה ל-DP, +dP/dt ו-dP/dt הצפויים של לב DCD בהשוואה ללב CBD 24 שעות לאחר ההשתלה. בהשוואה ללבבות ה-CBD, ה-DP של לבבות ה-DCD הופחת משמעותית, וה-+dP/dt(max) ו-dP/dt(min) החמירו.

איור 1: מכשירים מיקרו-וסקולריים המשמשים להשתלת לב חולדה הטרוטופית. (1) מלקחיים עם קצוות מעוקלים; (2) מספריים מיקרו איריס עם קצות ישרים; (3) פינצטה עם נקודת דיוק גבוהה; (4) מהדק כלי דם רב-זוויתי לילדים אטראומטי של Ebakey; (5) מחזיק מחט עם מנגנון הנעילה הוסר; (6) מספריים מיקרו, זווית ישרה וקצוות מעוקלים; (7) מהדק כלי דם כבד; (8א) מחזירי דופן בטן מעוקלים הניתנים לחיטוי בעבודת יד, באמצעות מהדקי נייר גדולים על תפר (מבט קדמי); (8b) מחזירי דופן בטן מעוקלים הניתנים לחיטוי יצוקים ביד (מבט מהצד). אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 2: תיאור צעד-אחר-צעד של אינטובציה של התורם ושל קנולציה של הצוואר. (A) עם מספריים, העור שמעל אזור הצוואר נחתך, והרקמה הרכה נחשפת. (B) באמצעות טכניקת דיסקציה קהה, קנה הנשימה ועורק הצוואר הימני נחשפים. (C) מבוצע חתך רוחבי בקנה הנשימה וצינור קנה הנשימה מוחדר לחיבור למכונת הנשמה ומאובטח. (D) קטטר פלבוטומיה מוחדר לעורק הצוואר הימני, מאובטח ומחובר לקו צינור עם תא עצירה תלת-כיווני. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 3: דוגמה של רישומי לחץ עורקי מערכתי במהלך תהליך DCD. קטטר צוואר שימש למדידת לחץ עורקי. לחץ וזמן מדווחים על ציר ה-Y וציר ה-X, בהתאמה. החצים מציינים את רגע סיום תמיכת ההנשמה ואת הזמן בו הלחץ המערכתי הממוצע ירד מתחת ל-30 מ"מ כספית. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 4: תיאור צעד-אחר-צעד של רכישת הלב התורם. (A) צינורית הצוואר משמשת להעברת חומר משתק והפרין. בעקבות פרוטוקול DCD או CBD הנכון, מבוצעת כריתת בית חזה לרוחב. (B) החזה הקדמי מתהפך מעל הראש כדי לחשוף כראוי את קשת אבי העורקים ואת כלי החזה העיקריים. (ג) עורק הריאה נחתך בצורה דיסטלית ככל האפשר. הווריד הנבוב התחתון נחתך כדי לשחרר את לחץ החדר הימני. (D) קשת אבי העורקים מהודקת בין העורק האינומינטי לבין הצוואר המצוי. קרדיופלגיה קרה כקרח מועברת ללב באמצעות גישה לצנתר פלבוטומיה/צוואר. (E) אבי העורקים העולה נחתך מתחת לקשת, והווריד הנבוב התחתון נקשר פרוקסימלי לאטריום הימני. (F) לולאת תפר נוצרת בחלק האחורי של הלב כדי לסגור את הווריד הנבוב העליון ואת ורידי הריאה. כלי החזה נחתכים. (G) הלב, המופרד מכלי החזה, ורקמות החיבור מאוחסנות במי מלח קרים כקרח. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 5: תיאור צעד-אחר-צעד של הכנת הנמען. (A) עור הבטן ושכבת השריר נחתכים לאורך הקו החציוני. (B) איברי הבטן חשופים. מחזירי רקמות מרחיבים את פתח הבטן. (C) קצות Q משמשים לחשיפת החלק האחורי של החלל ולניקוי הווריד הנבוב התחתון ואבי העורקים הבטני. (D) מהדק כלי דם בצורת U חוסם את אבי העורקים הבטני ואת הווריד הנבוב התחתון. (E) אבי העורקים הבטני מנוקב באמצעות מחט של 30 גרם. מספריים מיקרו משמשים ליצירת אורטומיה אורכית. (F) אבי העורקים של לב התורם מיושר ליד הפתח באבי העורקים הבטני של המקבל. 8-0 תפר פרולן משמש להתחלת האנסטומוזיס. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 6: תיאור שלב אחר שלב של השתלת הלב ההטרוטופית, החייאת הלב והשלמת ההליך הכירורגי. (A) תפר בשעה 12 ממוקם כדי לאבטח את אבי העורקים התורם במקומו. (ב) תפר רציף בין התורם לאבי העורקים המקבל מתחיל בצד הרחוק. (C) האנסטומוזה של אבי העורקים הושלמה, ומספריים זעירים משמשים ליצירת וריד אורכי. (D) עורק הריאה התורם מיושר ליד הווריד ומאובטח אליו בתפר בשעה 12. תפר רציף משמש להשלמת האנסטומוזיס. (E) מהדק כלי הדם בצורת U מוסר, והלב מוחזר. (F) קצות Q משמשים לחלוקה מחדש של המעי לתוך חלל הבטן. (G) תפר ניילון 5-0 משמש לסגירת דופן הבטן והעור. (ח) לאחר השלמת תהליך התפירה, החיה מתאוששת מהניתוח. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 7: דוגמאות ללחצים מפותחים (DP), +dP/dt(max) ו-dP/dt(min) שנמדדו בחולדות 24 שעות לאחר ההשתלה (N = 5/קבוצה). *עמ' < 0.05. בהשוואה ללבבות ה- CBD, ה- DP, +dP / dt (מקסימום) ו- -dP / dt (min) של לב ה- DCD הופחתו משמעותית. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

עבור חולדה הטרוטופית מוצלחת של DCD HTx, זה קריטי שתוקם הגדרה קפדנית ומתחשבת של הניסוי. ההגדרה המפורטת לוקחת בחשבון מספר גורמים, כולל 1) בחירת חולדות צעירות כתורמות DCD, 2) שימוש באיזופלורן כחומר ההרדמה המועדף, 3) אספקה יעילה של קרדיופלגיה ללב התורם, 4) אחסון לב התורם בתמיסה קרה כקרח, 5) הגבלת דיסקציה בבטן מבלי לפגוע בכלי המותניים כדי לחשוף רק את אבי העורקים האינפרנלי והווריד הנבוב, 6) שמירה על טמפרטורת הגוף של המקבל במהלך הניתוח ולאחריו, 7) שימוש במהדק כלי הדם המאפשר בידוד של IVC ואבי העורקים לאנטומוזיס, 8) מתן מספיק מקום בבטן המקבל ללב התורם הנוקשה DCD, 9) בחירת מכשירים מיקרו-וסקולריים, 10) הימנעות מנוגדי קרישה של המקבל, 11) אנסטומוזיס המוסטטי מוקפד, ו-12) מתן משככי כאבים מונעים להחלמה חלקה מהניתוח. הפרוטוקול המתואר כאן מספק את הפרטים של כל שלב כדי לשחזר בהצלחה את התוצאות.

שיטת DCD rat HTx המתוארת כאן אימצה את השינויים לשיפור HTx הטרוטופי המתוארים בספרות מאז התיאור הראשון של HTx עכברי על ידי אבוט בשנת 1964¹⁰. השינויים הקריטיים בפרוטוקול שתוארו לעיל כוללים בחירת חומר הרדמה; איזופלורן כחומר הרדמה קל לניטור ולוויסות לעומק ההרדמה הרצוי. ההסתגלות של אנסטומוזה מצד לצד של אבי העורקים ועורק הריאה של הלב התורם לאבי העורקים הבטני המקבל ולווריד הנבוב התחתון על פני טכניקת האנסטומוזה מקצה לקצה שתוארה לראשונה על ידי אבוט ביטלה את השיעור הגבוה של שיתוק ותמותה לאחר הניתוח. כדי למנוע דיסקציה היקפית של אבי העורקים, שעלולה לפגוע בכלי המותניים ולהסתכן בשיתוק, עדיף להשתמש במהדק כלי דם אטראומטי כדי לבודד את אבי העורקים הבטני ואת הווריד הנבוב. מלבד הפחתת הסיכון לשיתוק, השימוש במהדק כלי דם יעיל יותר בזמן והמוסטטי יותר. מכיוון שפסולת מטבולית ורעלים מצטברים תמיד בעקבות פגיעה איסכמית בלבבות DCD, יש צורך באסטרטגיה יעילה לשטיפת הלב בזמן הרכישה. על ידי קנולציה יעילה של עורק הצוואר הימני והידוק קשת אבי העורקים הדיסטלית להמראה של העורק הברכיוצפלי, מושגת אספקה יעילה של תמיסת שימור ללב DCD ושטיפת הפסולת המטבולית. מתן שגרתי של מי מלח תת עוריים (1 מ"ל/100 גרם) 10 דקות לפני ההשלמה הצפויה של אנסטומוזה וסקולרית ממלא מראש את אובדן הדם הצפוי מחורי המחט שנוצרו במהלך האנסטומוזה ואת נפח הדם הדרוש למילוי הפרוזדור והחדר הימני של התורם בעת החזרה. זה מונע את יתר לחץ הדם הפוטנציאלי שאחרת היה נוצר עם שחרור מהדק כלי הדם, ומסתכן בעירוי מחדש יעיל של הלב המושתל והחולדה המקבלת. מתן משכך כאבים ארוך טווח בופרנורפין לפני תחילת הניתוח מאפשר החלמה חלקה של המקבל. ללא שליטה מספקת בכאב, החולדה הנמענת עלולה לנוע במהירות, ולסכן את ההמוסטזיס של אנסטומוזיס כלי הדם השברירי. תשומת לב קפדנית למספר גורמים המתוארים בפרוטוקול מביאה להצלחה בתהליך השתלת הלב DCD 1,7,11,12,13.

המגבלה העיקרית של שיטת DCD חולדה HTx, ושל כל שאר דגמי HTx של עכברים המתוארים בספרות, היא מצב אי העבודה של הלב המושתל 6,7,11,12,13. נבדקים שינויים הנחוצים כדי להמיר את המודל הנוכחי למודל לב עובד בעתיד. המגבלה הנוספת היא התגובה החיסונית ללב התורם מצד המקבל. קל להתגבר על מגבלה זו באמצעות שימוש בחולדות סינגניות להשתלה. מספר DCD HTx של חולדות המשתמשות בחולדות סינגניות נעשו בהצלחה, שהשימוש השגרתי בהן מוגבל על ידי העלות הגבוהה של רכישת חולדות סינגניות. בניגוד ללבבות ה-CBD, לבבות DCD אינם חוזרים לפעום עם עירוי מחדש בגופו של המקבל. עם זאת, זרימת הדם הכלילית מבוססת, שכמות משמעותית ממנה נאספת בצד ימין של הלב כשהיא מתנקזת מהסינוס הכלילי. אם הדם הזה נשאר עומד, הוא ייקרש, והשתל ייכשל; לפיכך, מומלץ לרוקן מכני את חדרי הלב בצד ימין עם מוליך קצה כותנה מגולגל על פני החדר הימני לכיוון הווריד הנבוב התחתון. שמירה על זרימת הכליליים בלב התורם ומניעת התרחבותו מאפשרת לו לחדש את פעימתו תוך 1-2 דקות. במהלך האנסטומוזה של לב התורם לאבי העורקים הבטני/וריד הנבוב של המקבל, פלג גופו התחתון של המקבל נשאר איסכמי (20-30 דקות) מחסימת אבי העורקים האינפרנלי. בניגוד לקרביים, הגפיים יכולות לעמוד במשך זמן ארוך יותר של איסכמיה (למעלה מ-2-3 שעות) ללא פגיעה גלויה; עם זאת, סביר מאוד ששחרור ציטוקינים מגפיים מחודשות עשוי להשפיע על הלב המושתל. תפקוד השתל המושתל, אם מוערך במשך זמן קצר יותר מזמן הרפרפוזיה, עשוי להיות מושפע משחרור ציטוקינים. מכיוון ששחרור ציטוקינים הוא תגובת פאזה חריפה, ההשפעה ארוכת הטווח של ציטוקינים על תפקוד הלב המושתל תהיה מינימלית.

הקמת מודל תורם לב DCD של חולדה in vivo הדומה לתהליך DCD הקליני תורמת משמעותית למחקר המתמקד בהרחבת מאגר הלב התורם להשתלה. לפני פרסום זה, השיטות הקיימות השתמשו באיסכמיה גלובלית על ידי הנחת לב פועם על מערכת לנגנדורף (ex vivo) ולאחר מכן עצירת הזרימה כדי להתחיל את תהליך DCD⁶. לפיכך, למודל האיסכמי ex vivo יש מספר הבדלים בהשוואה לתהליך in vivo , כפי שנצפה בפרוטוקול DCD הקליני⁵. מודל ה-DCD המתואר כאן דומה מאוד לתהליך ה-DCD הקליני ויש לו תועלת רבה יותר בבדיקת הגורמים שמטרתם להפחית את הפגיעה בלב ה-DCD.

פרוטוקול ה-DCD הקליני הקיים עוקב בקפדנות אחר "כלל תורם המוות", שבו אין התערבויות פיזיות או תרופתיות שנועדו להקל על רכישת איברים עד להכרזה על מותו של תורם ה-DCD. ככזה, איסכמיה חמה לאיברים שונים, במיוחד ללב, היא בלתי נמנעת עם תרומת DCD. תוך התחשבות בתהליך ה-DCD הקליני, מודל ה-DCD HTx של החולדה המתואר כאן מאפשר זלוף של לב התורם רק לאחר אסיסטולה מלאה (מוות) ולאחר 25 דקות של איסכמיה גלובלית חמה. ההתערבויות הקריטיות שניתן לחקור במודל DCD של חולדות צריכות להתמקד בהתמקדות בפגיעה ברפרפוזיה, שיכולה לתרום עד 50% מכלל הפגיעה מאיסכמיה ורפרפוזיה¹⁴. כדי להפחית את הרפרפוזיה, ניתן להוסיף חומרי פציעה לתמיסת שימור הרפרפוזיה המועברת ללב ה-DCD בזמן הרכישה, תוך התמקדות בשרשרת הובלת האלקטרונים במיטוכונדריה, מאפנני דלקת ומייצבי נקבוביות מעבר חדירות מיטוכונדריאלית¹⁵. חומרים אחרים שנחקרו במודלים של איסכמיה גלובלית ex vivo , כגון מעכבי משאבת Na/H, החמצה של פרפוסטים, חומרים מחוללי NO, אריתרופוייטין ומלטונין, כולם ניתנים למחקר in vivo באמצעות מודל DCD HTx המתואר כאן. נכון לעכשיו, בפרקטיקה הקלינית, משך איסכמיה של מעל 30 דקות מהווה התווית נגד לרכישת DCD לב, אפילו בפרוטוקול המחקר הקליני. אולי עם ביצוע קפדני של מחקרים המשתמשים במודל DCD של חולדות HTx המתואר כאן, הקהילה המדעית עשויה להציע התערבויות שיום אחד יוכלו לאפשר לנו לבצע DCD HTx קליני עם משכי איסכמיה ארוכים יותר.

למחברי כתב היד הזה אין ניגודי אינטרסים לחשוף.

עבודה זו נתמכה על ידי מענק סקירת הצטיינות שהוענק לד"ר מוחמד קוואדר (1I01 BX003859) וכספים ממרכז הלב פאולי למוחמד קוואדר וד"ר סטפנו טולדו.