Том 27 № 4 (2023)
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИ

Длительная нормотермическая аутоперфузия сердечно-легочного комплекса ex vivo как метод эффективного кондиционирования трансплантата: экспериментальное исследование

М.О. Жульков
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина» Министерства здравоохранения Российской Федерации, Новосибирск
А.Р. Таркова
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина» Министерства здравоохранения Российской Федерации, Новосибирск
И.С. Зыков
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина» Министерства здравоохранения Российской Федерации, Новосибирск
А.Г. Макаев
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина» Министерства здравоохранения Российской Федерации, Новосибирск
Bio
А.В. Протопопов
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина» Министерства здравоохранения Российской Федерации, Новосибирск
М.Н. Муртазалиев
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина» Министерства здравоохранения Российской Федерации, Новосибирск
Ф.Ю. Косимов
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Новосибирский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, Новосибирск
Н.А. Кармадонова
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина» Министерства здравоохранения Российской Федерации, Новосибирск
Я.М. Смирнов
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Новосибирский национальный исследовательский государственный университет», Новосибирск
Е.Э. Кливер
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина» Министерства здравоохранения Российской Федерации, Новосибирск
А.М. Волков
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина» Министерства здравоохранения Российской Федерации, Новосибирск
Х.А. Агаева
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина» Министерства здравоохранения Российской Федерации, Новосибирск
Д.А. Сирота
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина» Министерства здравоохранения Российской Федерации, Новосибирск
Общая схема эксперимента

Опубликован 26.12.2023

Ключевые слова

  • аутоперфузия,
  • консервация сердца,
  • нормотермическая перфузия,
  • реперфузионное повреждение,
  • трансплантация сердца,
  • фармакохолодовая консервация
  • ...Показать
    Скрыть

Как цитировать

Жульков, М., Таркова, А., Зыков, И., Макаев, А., Протопопов, А., Муртазалиев, М., Косимов, Ф., Кармадонова, Н., Смирнов, Я., Кливер, Е., Волков, А., Агаева, Х., & Сирота, Д. (2023). Длительная нормотермическая аутоперфузия сердечно-легочного комплекса ex vivo как метод эффективного кондиционирования трансплантата: экспериментальное исследование. Патология кровообращения и кардиохирургия, 27(4), 33–42. https://doi.org/10.21688/1681-3472-2023-4-33-42

Аннотация

Цель. Провести сравнительное исследование эффективности 6-часовой нормотермической аутоперфузии сердечного трансплантата ex vivo и фармакохолодовой консервации кустодиолом (Custodiol HTK, Dr Franz Köhler Chemie GmbH, Бенсхайм, Германия).
Методы. В качестве модели для проведения серии острых экспериментов использовали свиней породы ландрас весом 50 ± 5 кг в возрасте 4–5 мес. (n = 10). В экспериментальной группе (n = 5) кондиционирование сердечно-легочного комплекса проводили методом аутоперфузии в течение 6 ч. В контрольной группе восстановление насосной функции сердца осуществляли после 6-часовой фармакохолодовой консервации кустодиолом. Оценивали эффективность консервации трансплантата путем измерения параметров гемодинамики, ударной работы сердца, концентрации маркеров ишемии миокарда.
Результаты. После реперфузии и изоляции работающего сердечно-легочного комплекса сердечный выброс составил 0,63 [0,37; 0,80] и 0,37 [0,23; 0,37] л/мин в экспериментальной и контрольной группах соответственно (р < 0,05). Концентрация креатинфосфокиназы-МВ, лактатдегидрогеназы, тропонина I и лактата в оттекающей из коронарного синуса крови была в 2 раза выше в группе контроля.
Заключение. Нормотермическая аутоперфузия показала значительное преимущество в сохранении морфофункционального статуса донорского сердца по сравнению с фармакохолодовой консервацией кустодиолом в течение 6 ч кондиционирования трансплантата ex vivo.

Поступила в редакцию 16 июля 2023 г. Исправлена 8 сентября 2023 г. Принята к печати 11 сентября 2023 г.

Финансирование
Исследование выполнено в рамках проекта № 23-25-10013 (соглашение № 23-25-10013 от 20.04.2023 г. с Российским научным фондом, соглашение № р-52 от 03.04.2023 г. с Министерством науки и инновационной политики Новосибирской области).

Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Вклад авторов
Концепция и дизайн работы: М.О. Жульков, Д.А. Сирота, И.С. Зыков
Сбор и анализ данных: все авторы
Статистическая обработка данных: М.О. Жульков
Написание статьи: М.О. Жульков
Исправление статьи: М.О. Жульков, Д.А. Сирота, И.С. Зыков
Утверждение окончательного варианта статьи: все авторы

Библиографические ссылки

  1. Colvin M., Smith J.M., Hadley N., Skeans M.A., Uccellini K., Goff R., Foutz J., Israni A.K., Snyder J.J., Kasiske B.L. OPTN/SRTR 2018 Annual data report: Heart. Am J Transplant. 2020;20 Suppl s1:340-426. PMID: 31898418. https://doi.org/10.1111/ajt.15676
  2. Kim W.R., Lake J.R., Smith J.M., Schladt D.P., Skeans M.A., Harper A.M., Wainright J.L., Snyder J.J., Israni A.K., Kasiske B.L. OPTN/SRTR 2016 Annual data report: Liver. Am J Transplant. 2018;18 Suppl 1:172-253. PMID: 29292603. https://doi.org/10.1111/ajt.14559
  3. Hart A., Smith J.M., Skeans M.A., Gustafson S.K., Wilk A.R., Robinson A., Wainright J.L., Haynes C.R., Snyder J.J., Kasiske B.L., Israni A.K. OPTN/SRTR 2016 Annual data report: Kidney. Am J Transplant. 2018;18 Suppl 1(Suppl 1):18-113. PMID: 29292608; PMCID: PMC5772947. https://doi.org/10.1111/ajt.14557
  4. Жульков М.О., Зыков И.С., Сирота Д.А., Агаева Х.А., Сабетов А.К., Повещенко О.В., Бозоров С.Ш., Фомичев А.В., Чернявский А.М. Способ длительного кондиционирования донорского сердца методом аутоперфузии. Вестник экспериментальной и клинической хирургии. 2022;15(3):214-220. https://doi.org/10.18499/2070-478X-2022-15-3-214-220 Zhulkov M.O., Zykov I.S., Sirota D.А., Agaeva H.A., Sabetov A.K., Poveschenko O.V., Bozorov S.Sh., Fomichev A.V., Chernyavsky A.M. Long-term conditioning of a donor heart by autoperfusion. Journal of Experimental and Clinical Surgery. 2022;15(3):214-220. (In Russ.) https://doi.org/10.18499/2070-478X-2022-15-3-214-220
  5. Barnard C.N. The operation. A human cardiac transplant: an interim report of a successful operation performed at Groote Schuur Hospital, Cape Town. S Afr Med J. 1967;41(48):1271-1274. PMID: 4170370.
  6. Guibert E.E., Petrenko A.Y., Balaban C.L., Somov A.Y., Rodriguez J.V., Fuller B.J. Organ preservation: current concepts and new strategies for the next decade. Transfus Med Hemother. 2011;38(2):125-142. PMID: 21566713; PMCID: PMC3088735. https://doi.org/10.1159/000327033
  7. Mehta V., Taylor M., Hasan J., Dimarakis I., Barnard J., Callan P., Shaw S., Venkateswaran R.V. Establishing a heart transplant programme using donation after circulatory-determined death donors: a United Kingdom based single-centre experience. Interact Cardiovasc Thorac Surg. 2019;29(3):422-429. PMID: 31098641. https://doi.org/10.1093/icvts/ivz121
  8. Фомичев А.В., Хван Д.С., Агаева Х.А., Жульков М.О., Доронин Д.В., Чернявский А.М. Опыт использования донорского сердца с продленной холодовой ишемией. Российский кардиологический журнал. 2020;25(8):4011. https://doi.org/10.15829/1560-4071-2020-4011 Fomichev A.V., Khvan D.S., Agaeva H.A., Zhulkov M.O., Doronin D.V., Chernyavsky A.M. Experience of heart transplantation with an extended cold ischemic time of donor heart. Russian Journal of Cardiology. 2020;25(8):4011. (In Russ.) https://doi.org/10.15829/1560-4071-2020-4011
  9. Ravikumar R., Leuvenink H., Friend P.J. Normothermic liver preservation: a new paradigm? Transpl Int. 2015;28(6):690-699. PMID: 25847684. https://doi.org/10.1111/tri.12576
  10. Messer S., Ardehali A., Tsui S. Normothermic donor heart perfusion: current clinical experience and the future. Transpl Int. 2015;28(6):634-642. PMID: 24853906. https://doi.org/10.1111/tri.12361
  11. Chang D.D., Han J.J. The TransMedics Organ Care System for the liver receives FDA pre-market approval. Artif Organs. 2022;46(1):25-26. PMID: 34802155. https://doi.org/10.1111/aor.14115
  12. Демихов В.П. Пересадка жизненно важных органов в эксперименте: опыты по пересадке сердца, легких, головы, почек и других органов. М.: Медгиз, 1960. 259 с. Demikhov V.P. Transplantation of vital organs in an experiment: Experiments on transplantation of the heart, lungs, head, kidneys and other organs. Moscow: Medgiz Publ.; 1960. 259 p. (In Russ.)
  13. Zych B., Popov A.F., Stavri G., Bashford A., Bahrami T., Amrani M., De Robertis F., Carby M., Marczin N., Simon A.R., Redmond K.C. Early outcomes of bilateral sequential single lung transplantation after ex-vivo lung evaluation and reconditioning. J Heart Lung Transplant. 2012;31(3):274-281. PMID: 22088786. https://doi.org/10.1016/j.healun.2011.10.008
  14. Iyer A., Gao L., Doyle A., Rao P., Cropper J.R., Soto C., Dinale A., Kumarasinghe G., Jabbour A., Hicks M., Jansz P.C., Feneley M.P., Harvey R.P., Graham R.M., Dhital K.K., MacDonald P.S. Normothermic ex vivo perfusion provides superior organ preservation and enables viability assessment of hearts from DCD donors. Am J Transplant. 2015;15(2):371-380. PMID: 25612491. https://doi.org/10.1111/ajt.12994
  15. Vogel T., Brockmann J.G., Quaglia A., Morovat A., Jassem W., Heaton N.D., Coussios C.C., Friend P.J. The 24-hour normothermic machine perfusion of discarded human liver grafts. Liver Transpl. 2017;23(2):207-220. PMID: 27809409. https://doi.org/10.1002/lt.24672
  16. Angelico R., Perera M.T.P.R., Ravikumar R., Holroyd D., Coussios C., Mergental H., Isaac J.R., Iqbal A., Cilliers H., Muiesan P., Friend P.J., Mirza D.F. Normothermic machine perfusion of deceased donor liver grafts is associated with improved postreperfusion hemodynamics. Transplant Direct. 2016;2(9):e97. PMID: 27795989; PMCID: PMC5068202. https://doi.org/10.1097/TXD.0000000000000611
  17. Wallinder A., Ricksten S.-E., Hansson C., Riise G.C., Silverborn M., Liden H., Olausson M., Dellgren G. Transplantation of initially rejected donor lungs after ex vivo lung perfusion. J Thorac Cardiovasc Surg. 2012;144(5):1222-1228. PMID: 22995721. https://doi.org/10.1016/j.jtcvs.2012.08.011
  18. Jamieson R.W., Zilvetti M., Roy D., Hughes D., Morovat A., Coussios C.C., Friend P.J. Hepatic steatosis and normothermic perfusion-preliminary experiments in a porcine model. Transplantation. 2011;92(3):289-295. PMID: 21681143. https://doi.org/10.1097/TP.0b013e318223d817
  19. Pettit S.J., Petrie M.C. Transplantation of hearts donated after circulatory-determined death. Circ Heart Fail. 2019;12(4):e005991. PMID: 30998399. https://doi.org/10.1161/CIRCHEARTFAILURE.119.005991
  20. Hardesty R.L., Griffith B.P. Autoperfusion of the heart and lungs for preservation during distant procurement. J Thorac Cardiovasc Surg. 1987;93(1):11-18. PMID: 3540455.
  21. Starling E.H., Visscher M.B. The regulation of the energy output of the heart. J Physiol. 1927;62(3):243-261. PMID: 16993846; PMCID: PMC1514842. https://doi.org/10.1113/jphysiol.1927.sp002355
  22. Robicsek F., Pruitt J.R., Sanger P.W., Daugherty H.K., Moore M., Bagby E. The maintenance of function of the donor heart in the extracorporeal stage and during transplantation. Ann Thorac Surg. 1968;6(4):330-342. PMID: 4913322. https://doi.org/10.1016/s0003-4975(10)66033-x
  23. Morimoto T., Golding L.R., Stewart R.W., Harasaki H., Matsushita S., Shimomitsu T., Kasick J., Olsen E., Loop F.D., Nose Y. A simple method for extended heart-lung preservation by autoperfusion. Trans Am Soc Artif Intern Organs. 1984;30:320-324. PMID: 6442806.
  24. Banner N.R., Thomas H.L., Curnow E., Hussey J.C., Rogers C.A., Bonser R.S.; Steering Group of the United Kingdom Cardiothoracic Transplant Audit. The importance of cold and warm cardiac ischemia for survival after heart transplantation. Transplantation. 2008;86(4):542-547. PMID: 18724223. https://doi.org/10.1097/TP.0b013e31818149b9
  25. Van Raemdonck D., Rega F., Rex S., Neyrinck A. Machine perfusion of thoracic organs. J Thorac Dis. 2018;10(Suppl 8):S910-S923. PMID: 29744218; PMCID: PMC5934115. https://doi.org/10.21037/jtd.2018.02.85
  26. King R.C., Binns O.A., Rodriguez F., Kanithanon R.C., Daniel T.M., Spotnitz W.D., Tribble C.G., Kron I.L. Reperfusion injury significantly impacts clinical outcome after pulmonary transplantation. Ann Thorac Surg. 2000;69(6):1681-1685. PMID: 10892906. https://doi.org/10.1016/s0003-4975(00)01425-9
  27. Monteagudo Vela M., García Sáez D., Simon A.R. Current approaches in retrieval and heart preservation. Ann Cardiothorac Surg. 2018;7(1):67-74. PMID: 29492384; PMCID: PMC5827116. https://doi.org/10.21037/acs.2018.01.06
  28. Ploeg R.J., D'Alessandro A.M., Hoffmann R.M., Eckhoff D., Isaacs R., Knechtle S.J., Pirsch J.D., Stegall M.D., Kalayoglu M., Belzer F.O. Impact of donor factors and preservation on function and survival after liver transplantation. Transplant Proc. 1993;25(6):3031-3033. PMID: 8266441.
  29. Pinnelas R., Kobashigawa J.A. Ex vivo normothermic perfusion in heart transplantation: a review of the TransMedics Organ Care System. Future Cardiol. 2022;18(1):5-15. PMID: 34503344. https://doi.org/10.2217/fca-2021-0030
  30. Macdonald P.S., Chew H.C., Connellan M., Dhital K. Extracorporeal heart perfusion before heart transplantation: the heart in a box. Curr Opin Organ Transplant. 2016;21(3):336-342. PMID: 26967996. https://doi.org/10.1097/MOT.0000000000000309
  31. Hassanein W.H., Zellos L., Tyrrell T.A., Healey N.A., Crittenden M.D., Birjiniuk V., Khuri S.F. Continuous perfusion of donor hearts in the beating state extends preservation time and improves recovery of function. J Thorac Cardiovasc Surg. 1998;116(5):821-830. PMID: 9806389. https://doi.org/10.1016/S0022-5223(98)00452-8
  32. Makdisi G., Makdisi T., Jarmi T., Caldeira C.C. Ex vivo lung perfusion review of a revolutionary technology. Ann Transl Med. 2017;5(17):343. PMID: 28936437; PMCID: PMC5599284. https://doi.org/10.21037/atm.2017.07.17
  33. Ceresa C.D.L., Nasralla D., Jassem W. Normothermic machine preservation of the liver: state of the art. Curr Transplant Rep. 2018;5(1):104-110. PMID: 29564207; PMCID: PMC5843699. https://doi.org/10.1007/s40472-018-0186-9
  34. Kaliyev R., Bekbossynov S., Nurmykhametova Z. Sixteen-hour ex vivo donor heart perfusion during long-distance transportation for heart transplantation. Artif Organs. 2019;43(3):319-320. PMID: 30585343; PMCID: PMC6590649. https://doi.org/10.1111/aor.13359
  35. Tatum R., O'Malley T.J., Bodzin A.S., Tchantchaleishvili V. Machine perfusion of donor organs for transplantation. Artif Organs. 2021;45(7):682-695. PMID: 33349946. https://doi.org/10.1111/aor.13894
  36. Chien S., Diana J.N., Oeltgen P.R., Todd E.P., O'Connor W.N., Chitwood W.R. Jr. Eighteen to 37 hours' preservation of major organs using a new autoperfusion multiorgan preparation. Ann Thorac Surg. 1989;47(6):860-867. PMID: 2757441. https://doi.org/10.1016/0003-4975(89)90021-0
  37. Chien S.F., Diana J.N., Oeltgen P.R., Salley R. Functional studies of the heart during a 24-hour preservation using a new autoperfusion preparation. J Heart Lung Transplant. 1991;10(3):401-408. PMID: 1854768.
  38. Chien S., Diana J.N., Todd E.P., O'Connor W.N., Marion T., Smith K. New autoperfusion preparation for long-term organ preservation. Circulation. 1988;78(5 Pt 2):III58-III65. PMID: 3180407.
  39. Riveron F.A., Ross J.H., Schwartz K.A., Casey G., Sanders O., Eisiminger R., Magilligan D.J. Jr. Energy expenditure of autoperfusing heart-lung preparation. Circulation. 1988;78(5 Pt 2):III103-III109. PMID: 3180388.
  40. Robicsek F., Masters T.N., Duncan G.D., Denyer M.H., Rise H.E., Etchison M. An autoperfused heart-lung-preparation: metabolism and function. J Heart Transplant. 1985;4(3):334-338. PMID: 3916505.