Long-Term Conditioning of a Donor Heart by Autoperfusion


Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Аннотация

The aim of research was to study parameters of homeostasis and conditions for stable operation of the autoperfused heart-lung complex ex vivo.
Materials and methods. A series of acute experiments (n-3) was carried out to create a functioning heart-lung complex and study parameters of homeostasis ex vivo. A large mammal (mini-pig weighed 20-30 kg) was used as an experimental model. During the experiment, invasive blood pressure in the aortic root, pulmonary artery, central venous pressure, temperature of the left ventricle of the heart, gas composition of arterial blood (in the aortic root) and venous blood flowing from the coronary sinus was monitored.
Results. The series of experiments evidenced the fundamental possibility of an isolated heart-lung complex ex vivo stable functioning. During 4-hours autoperfusion of the "heart-lung" complex, the parameters of hemodynamics, gas and biochemical blood composition remained within the reference values.
Conclusion. The analysis of literature data and the results of experiments on laboratory animals allow us to state that the autoperfusion can be successfully used as an option of safe and long-term conditioning of a donor heart. This technique can be used to improve the results of heart transplantation with prolonged ischemia of the donor organ. Extending the survival of a donor heart ex vivo functioning will significantly expand the geography of donor bases, reducing the ischemic period to a minimum.

Толық мәтін

##article.viewOnOriginalSite##

Авторлар туралы

Maksim Zhulkov

FGBU "NMITs named after Academician E. N. Meshalkin" of the Ministry of Health of Russia

Email: medicus-maligna@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7976-596X

Cardiovascular surgeon, MNS of the Research Department of Aortic Surgery, Coronary and Peripheral Arteries of the Institute of Circulatory Pathology

Ресей, 630055, Russia, Novosibirsk, st. Rechkunovskaya, 15,

Ilya Zykov

FGBU "NMITs named after Academician E. N. Meshalkin" of the Ministry of Health of Russia

Email: i_zykof@meshalkin.ru
ORCID iD: 0000-0001-6253-9026

doctor anesthesiologist of the Federal State Budgetary Institution “National Medical Research Center named after ac. E. N. Meshalkina "Ministry of Health of Russia

Ресей, 630055, Russia, Novosibirsk, st. Rechkunovskaya, 15

Dmitriy Sirota

FSBI NMITs named after ac. E. N. Meshalkina "Ministry of Health of Russia

Email: d_sirota@meshalkin.ru
ORCID iD: 0000-0002-9940-3541

PhD, doctor of cardiovascular surgeon, head of the research department of surgery of the aorta, coronary and peripheral arteries of the Institute of Circulatory Pathology

Ресей, 630055, Russia, Novosibirsk, st. Rechkunovskaya, 15

Hava Agaeva

FSBI NMITs named after ac. E. N. Meshalkina "Ministry of Health of Russia

Email: agaeva_h@meshalkin.ru
ORCID iD: 0000-0002-1648-1529

cardiovascular surgeon, cardiac surgery department of the aorta and coronary arteries

Ресей, 630055, Russia, Novosibirsk, st. Rechkunovskaya, 15

Azat Sabetov

FSBI NMITs named after ac. E. N. Meshalkina "Ministry of Health of Russia

Email: sabetov_a@meshalkon.ru
ORCID iD: 0000-0001-8956-6585

cardiovascular surgeon, cardiac surgery department of the aorta and coronary arteries

Ресей, 630055, Russia, Novosibirsk, st. Rechkunovskaya, 15

Olga Poveschenko

Federal State Budgetary Scientific Institution "Federal Research Center Institute of Cytology and Genetics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences"

Email: poveschnko_o@meshalkon.ru
ORCID iD: 0000-0001-9956-0056

Doctor of Medical Sciences, Head of Laboratory, Federal State Budgetary Scientific Institution "Federal Research Center Institute of Cytology and Genetics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences"

Ресей, 630090, Russia, Novosibirsk, prosp. Academician Lavrentiev, 10

Samandar Bozorov

FSBI NMITs named after ac. E. N. Meshalkina "Ministry of Health of Russia

Email: bozorov_s@meshalkin.ru
ORCID iD: 0000-0001-7913-4594

physician resident of the Federal State Budgetary Institution "National Medical Research Center named after ac. E. N. Meshalkina "Ministry of Health of Russia

Ресей, 630055, Russia, Novosibirsk, st. Rechkunovskaya, 15

Alexei Fomichev

FSBI NMITs named after ac. E. N. Meshalkina "Ministry of Health of Russia

Email: a_fomichev@meshalkin.ru
ORCID iD: 0000-0001-9113-4204

MD, PhD, Cardiovascular Surgeon, Cardiac Surgery Department of the Aorta and Coronary Arteries

Ресей, 630055, Russia, Novosibirsk, st. Rechkunovskaya, 15

Alexander Chernyavsky

FSBI NMITs named after ac. E. N. Meshalkina "Ministry of Health of Russia

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: a_cherniavsky@meshalkin.ru
ORCID iD: 0000-0001-9818-8678

Doctor of Medical Sciences, Professor, Director of the Federal State Budgetary Institution “National Medical Research Center named after Ac. E. N. Meshalkina "Ministry of Health of Russia

Ресей, 630055, Russia, Novosibirsk, st. Rechkunovskaya, 15

Әдебиет тізімі

  1. World Health Organization. World health statistics 2016: monitoring health for the SDGs sustainable development goals. World Health Organization. 2016. doi: 10.1186/s12960-019-0392-2.
  2. Heidenreich PA, Albert NM, Allen LA, Bluemke DA, Butler J, Fonarow GC, Trogdon JG. Forecasting the impact of heart failure in the United States: a policy statement from the American Heart Association. Circulation: Heart Failure. 2013; 6: 3: 606-619. doi: 10.1161/HHF.0b013e318291329a.
  3. Messer S, Ardehali A, Tsui S. Normothermic donor heart perfusion: current clinical experience and the future. Transplant International. 2015; 28: 6: 634-642. doi: 10.1111/tri.12361.
  4. Esmailian F, Kobashigawa JA, Naka Y, Mancini D, Soltesz E, Hsich E, Ardehali A. The PROCEED II international heart transplant trial with the organ care system technology (OCS). The Journal of Heart and Lung Transplantation. 2013; 32: 4: S95-S96.
  5. Costanzo MR, Dipchand A, Starling R, Anderson A, Chan M, Desai S, Vanhaecke J. The International Society of Heart and Lung Transplantation Guidelines for the care of heart transplant recipients. 2010. doi: 10.1016/j.healun.2010.05.034.
  6. Banner NR, Thomas HL, Curnow E, Hussey JC, Rogers CA, Bonser RS, 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. doi: 10.1097/TP.0b013e31818149b9.
  7. Del Rizzo DF, Menkis AH, Pflugfelder PW, Novick RJ, McKenzie FN, Boyd WD, Kostuk WJ. The role of donor age and ischemic time on survival following orthotopic heart transplantation. The Journal of heart and lung transplantation. 1999; 18: 4: 310-319. doi: 10.1016/s1053-2498(98)00059-x.
  8. Russo MJ, Iribarne A, Hong KN, Ramlawi B, Chen JM, Takayama H, Naka Y. Factors associated with primary graft failure after heart transplantation. Transplantation. 2010; 90: 4: 444-450. doi: 10.1097/TP.0b013e3181e6f1eb.
  9. Hertz MI, Aurora P, Christie JD, Dobbels F, Edwards LB, Kirk R, Taylor DO. Scientific registry of the International Society for Heart and Lung Transplantation: introduction to the 2009 annual reports. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 2009; 28: 10: 989-992. doi: 10.1016/j.healun.2009.08.005.
  10. Schnitzler MA, Hauptman P, Takemoto SK, Burroughs TE, Salvalagio P, Lentine K, Zavala E. The impact of cold ischemia time on the life-year benefit of heart transplant. Transplantation. 2006; 82: 1: 382.
  11. Mehta V, Taylor M, Hasan J, Dimarakis I, Barnard J, Callan P, Venkateswaran RV. Establishing a heart transplant programme using donation after circulatory-determined death donors: a United Kingdom based single-centre experience. Interactive cardiovascular and thoracic surgery. 2019; 29: 3: 422-429. doi: 10.1093/icvts/ivz121.
  12. Carpenter W. Principles of human physiology. Philadelphia. 1858; 490.
  13. Cooper DKC. A simple method of resuscitation and short-term preservation of the canine cadaver heart. The Journal of thoracic and cardiovascular surgery. 1975; 70: 5: 896-908.
  14. Robicsek F. The autoperfusing pressure-stabilized heart-lung preparation: hemodynamic function after 20h of perfusion. Transplant Proc. 1988; 20: 991-993.
  15. Morimoto T, Golding LR, Stewart RW, Harasaki H, Matsushita S, Shimomitsu T, Nose Y. А simple method for extended heart-lung preservation by autoperfusion. Transactions-American Society for Artificial Internal Organs. 1984; 30: 320-324.
  16. Cruz JI. Anesthesia in experimental animals. Basic principles. Revista espanola de anestesiologia y reanimacion. 1996; 43: 3: 99-107.
  17. Hovatta O. Cryopreservation of testicular tissue in young cancer patients. Hum Reprod Update. 2001; 7: 4: 378–383. doi: 10.1093/humupd/7.4.378.
  18. Arav A, Friedman O, Natan Y, Gur E, Shani N. Rat Hindlimb Cryopreservation and Transplantation: A Step Toward “Organ Banking”. Am. J. Transplant. Blackwell Publishing Ltd. 2017; 17: 11: 2820–2828. doi: 10.1111/ajt.14320. Epub 2017 May 18.
  19. Wanп Z, He B, Duan Y, Shen Y, Zhu L, Zhu X, Zhu Z. Cryopreservation and replantation of amputated rat hind limbs. Eur. J. Med. Res. Holzapfel Publishers Munich. 2014; 19: 1. doi: 10.1186/2047-783X-19-28.
  20. Fahy GM, Wowk B, Pagotan R, Chang A, Phan J, Thomson B, Phan L. Physical and biological aspects of renal vitrification. Organogenesis. 2009; 5: 3: 167–175. doi: 10.4161/org.5.3.9974.
  21. Bruinsma BG, Berendsen TA, Izamis ML, Yeh H, Yarmush ML, Uygun K. Supercooling preservation and transplantation of the rat liver. Nature Publishing Group. 2015; 10: 3: 484–494. doi: 10.1038/nprot.2015.011.
  22. Berendsen TA, Bruinsma BG, Puts CF, Saeidi N, Usta OB, Uygun BE, Uygun K. Supercooling enables long-term transplantation survival following 4 days of liver preservation. Nat. Med. Nature Publishing Group. 2014; 20: 7: 790–793. doi: 10.1038/nm.3588.
  23. Menze MA, Chakraborty N, Clavenna M, Banerjee M, Liu XH, Toner M, Hand SC. Metabolic preconditioning of cells with AICAR-riboside: Improved cryopreservation and cell-type specific impacts on energetics and proliferation. Cryobiology. 2010; 61: 1: 79–88. doi: 10.1016/j.cryobiol.2010.05.004.
  24. Storey KB. Regulation of hypometabolism: Insights into epigenetic controls. Journal of Experimental Biology. Company of Biologists Ltd. 2015; 218: 1: 150–159. doi: 10.1242/jeb.106369.
  25. Limkemann A, Lindell SL, Reichstetter H, Plant V, Parrish D, Ramos C, Mangino MJ. Donor gluconate rescues livers from uncontrolled donation after cardiac death. Surg. (United States). Mosby Inc. 2016; 159: 3: 852–861. doi: 10.1016/j.surg.2015.10.022.
  26. Parrish D, Ramos C, Mangino MJ. New low-volume resuscitation solutions containing PEG-20k. J. Trauma Acute Care Surg. Lippincott Williams and Wilkins. 2015; 79: 1: 22–29. doi: 10.1097/TA.0000000000000682.
  27. Leslie DC, Waterhouse A, Berthet JB, Valentin TM, Watters AL, Jain A, Ingber DE. A bioinspired omniphobic surface coating on medical devices prevents thrombosis and biofouling. Nat. Biotechnol. Nature Publishing Group. 2014; 32: 11: 1134–1140. doi: 10.1038/nbt.3020.
  28. Magliocca JF, Magee JC, Rowe SA, Gravel MT, Chenault RH, Merion RM, Hemmila MR. Extracorporeal support for organ donation after cardiac death effectively expands the donor pool. Journal of Trauma - Injury, Infection and Critical Care. J Trauma. 2005; 58: 6: 1095–1102. doi: 10.1097/01.ta.0000169949.82778.df.
  29. Israni AK, Zaun D, Bolch C, Rosendale JD, Schaffhausen C, Snyder JJ, Kasiske BL. Deceased Organ Donation. Am. J. Transplant. Blackwell Publishing Ltd. 2017; 17: 503–542. doi: 10.1111/ajt.14131.
  30. Deaths: preliminary data for 2011 - PubMed [Electronic resource]. URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24984457/ (accessed: 08.03.2021).
  31. Fahy GM. Cryopreservation of complex systems: The missing link in the regenerative medicine supply chain. Rejuvenation Research. Rejuvenation Res. 2006; 9: 2: 279–291. doi: 10.1089/rej.2006.9.279.
  32. Naghavi M. Global, regional, and national age-sex specific all-cause and cause-specific mortality for 240 causes of death, 1990-2013: A systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2013. Lancet. Lancet Publishing Group. 2015; 385: 9963: 117–171. doi: 10.1016/S0140-6736(14)61682-2.
  33. Martin JA, Hamilton BE, Osterman MJ, Driscoll AK. Births: Final data for 2018 . National Center for Health Statistics. 2019; 68: 13.
  34. Khush KK. Donor predictors of allograft use and recipient outcomes after heart transplantation. Fail. Circ Heart Fail. 2013; 6: 2: 300–309. doi: 10.1161/CIRCHEARTFAILURE.112.000165.
  35. Reddy MS, Varghese J, Venkataraman J, Rela M. Matching donor to recipient in liver transplantation: Relevance in clinical practice. World Journal of Hepatology. 2013; 5: 11: 603–611. doi: 10.4254/wjh.v5.i11.603.
  36. Slama A, Schillab L, Barta M, Benedek A, Mitterbauer A, Hoetzenecker K, Aigner C. Standard donor lung procurement with normothermic ex vivo lung perfusion: A prospective randomized clinical trial. J. Hear. Lung Transplant. Elsevier USA. 2017; 36: 7: 744–753. doi: 10.1016/j.healun.2017.02.011.
  37. Wigfield CH, Cypel M, Yeung J, Waddell T, Alex C, Johnson C, Love R. B. Successful emergent lung transplantation after remote ex vivo perfusion optimization and transportation of donor lungs. Am J Transplant. 2012;12: 10: 2838–2844. doi: 10.1111/j.1600-6143.2012.04175.x.
  38. Israni AK. OPTN/SRTR 2012 Annual Data Report: Deceased organ donation. Am. J. Transplant. 2014; 14: 1: 167–183. doi: 10.1111/ajt.12585.
  39. Shah MR, Starling RC, Schwartz Longacre L, Mehra MR, Working Group Participants. Heart transplantation research in the next decade-a goal to achieving evidence-based outcomes: National heart, lung, and blood institute working group. Journal of the American College of Cardiology. Elsevier USA. 2012; 59: 14: 1263–1269. doi: 10.1016/j.jacc.2011.11.050.
  40. Matas AJ, Smith JM, Skeans MA, Thompson B, Gustafson SK, Stewart DE, Kasisk BL.OPTN/SRTR 2013 Annual Data Report: Kidney. Am. J. Transplant. Blackwell Publishing Ltd. 2015; 15: 1–34. doi: 10.1111/ajt.13195.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу


Creative Commons License
Бұл мақала лицензия бойынша қол жетімді Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».