Научные статьи \ Прикладные науки. Медицина. Технология \ Mедицинские науки \ Фармакология. Общая терапия. Токсикология

Выживаемость сердца при различных системах подачи кардиоплегического раствора в условиях экстракорпоральной нормотермической перфузии: экспериментальное исследование

Выживаемость сердца при различных системах подачи кардиоплегического раствора в условиях экстракорпоральной нормотермической перфузии: экспериментальное исследование

Автор: Робустова С.Д., Качан В.С., Кононова Д.В., Яровой А.С., Гусев М.А., Литвиненко В.В., Джабраилов В.Д., Бричагина А.А., Образумова З.В., Чекалина С.Д., Турчанинова Е.А., Бакуменко С.С., Носов М.С., Бережной А.К., Козлов В.А., Цвелая В.А., Агладзе К.И.

Журнал: Патология кровообращения и кардиохирургия @journal-meshalkin

Рубрика: Экспериментальные статьи

Статья в выпуске: 4 т.28, 2024 года.

Бесплатный доступ

Актуальность. Помещение изолированного сердца в кардиоплегический раствор при нормотермии — перспективная стратегия увеличения срока сохранения органа. Развитие этой стратегии и разработка новых изделий для подачи растворов поможет оптимизировать технологию транс­портировки донорских сердец. Цель. Тестирование эффективности нормотермической перфузии с постоянным потоком для длительного сохранения сердца по методу Лангендорфа с помощью системы на основе инновационных магистралей для подачи кардио­плегических растворов АО «КардиоСистемФарма» (Химки, Московская область, Россия) в сравнении с системой на основе узлов и трубок Radnoti (ADInstruments, Колорадо-Спрингс, США) в серии экспериментов на крысиных сердцах. Методы. Провели сравнение установки с кардиоплегическими магистралями АО «КардиоСистемФарма» для кардио­хирургии и системы перфузии Radnoti в экспериментах на крысиных сердцах при нормотермии как без добавления кардиоплегического раствора «Нормакор» (ООО «Мосфарм», Московская область, Россия), так и с его использованием. Регистрировали время до полной остановки сердца и изменение уровня флуоресценции кофермента никотинамид­адениндинуклеотид. После остановки сердца проводили иммуногистохимическое окрашивание срезов желудочков для детекции повреждения миокарда при перфузии. Результаты. Кардиоплегические магистрали АО «КардиоСистемФарма» не уступали системе перфузии Radnoti и превосходили ее по длительности сохранения изолированного сердца. Использование повышенной концентрации глюкозы при нормотермической перфузии может существенно повысить время сохранения органа. Эффективность нормотермической перфузии в эксперименте подтвердили с помощью мониторинга клеточного дыхания путем регистрации флуоресценции никотинамидадениндинуклеотида. Заключение. При длительном сохранении сердец в условиях нормотермии инновационные магистрали АО «КардиоСистемФарма» являются перспективной заменой системе на основе узлов и трубок Radnoti.

Еще

Длительное сохранение донорских органов, ишемия, кардиоплегия, никотинамидадениндинуклеотид, нормотермия, перфузия изолированного сердца, трансплантация сердца

Короткий адрес: https://sciup.org/142242710

IDR: 142242710   |   DOI: 10.21688/1681-3472-2024-4-78-93

Survival of the heart in different cardioplegic solution delivery systems under extracorporeal normothermic perfusion conditions: an experimental study

Introduction: Preservation of isolated hearts in cardioplegic solution at normothermia is a promising strategy for increasing the organ lifespan. Further development of this strategy and search for new products for solution delivery can help optimize the technology of donor heart transportation. Objective: The study was aimed to test the efficacy of device for normothermic constant perfusion flow with innovative lines for the cardioplegic solution delivery (CardioSystemPharma, Khimki, Moscow Region, Russia) according to the Langendorff mode in comparison with a system based on nodes and tubes of Radnoti Langendorff Constant Perfusion Flow Apparatus (ADInstruments, Colorado Springs, USA) in a series of experiments on rat hearts. Methods: The innovative cardioplegic delivery system (CardioSystemPharma) and traditional perfusion system (Radnoti) were compared in experiments on rat hearts at normothermia without cardioplegic solution and using the cardioplegic solution Normacor (Mosfarm, Moscow Region, Russia). The time until complete cardiac arrest and the changes in the NADH coenzyme fluorescence were recorded. After cardiac arrest, immunohistochemical staining of ventricular sections was performed to detect myocardial injury during perfusion. Results: It was shown that the innovative cardioplegic delivery system was not inferior to the traditional perfusion system (Radnoti) and even surpassed it in terms of the time duration for preservation of the isolated heart. It was found that the using of elevated glucose concentration during normothermic perfusion could significantly increase the organ lifespan. The efficacy of normothermic perfusion in the experiment was confirmed by monitoring cellular respiration through recording the NADH fluorescence. Conclusion: Testing showed that long-term preservation under normothermia with usage of an innovative delivery system of Russian manufacture is a promising replacement for Radnoti solution delivery system.

Еще

Список литературы Выживаемость сердца при различных системах подачи кардиоплегического раствора в условиях экстракорпоральной нормотермической перфузии: экспериментальное исследование

  • Beuth J., Falter F., Pinto Ribeiro R.V., Badiwala M., Meineri M. New strategies to expand and optimize heart donor pool: ex vivo heart perfusion and donation after circulatory death: a review of current research and future trends. Anesth Analg. 2019;128(3):406-413. PMID: 30531220. https://doi.org/10.1213/ANE.0000000000003919
  • Organ Procurement and Transplantation Network (OPTN) and Scientific Registry of Transplant Recipients (SRTR). OPTN/SRTR 2022 Annual Data Report. U.S. Department of Health and Human Services, Health Resources and Services Administration; 2024. Accessed 7.10.2024.
  • Жульков М.О., Фомичев А.В., Альсов С.А., Кливер Е.Н., Чернявский А.М. Современное состояние проблемы и результаты ex vivo перфузии донорских сердец. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2019;21(4):143-146. https://doi.org/10.15825/1995-1191-2019-4-143-146 Zhulkov M.O., Fomichev A.V., Alsov S.A., Cleaver E.N., Chernyavsky A.M. Current state of the problem and results of ex vivo perfusion of donor hearts. Russian Journal of Transplantology and Artificial Organs. 2019;21(4):143-146. (In Russ.) https://doi.org/10.15825/1995-1191-2019-4-143-146
  • McCartney S.L., Patel C., Del Rio J.M. Long-term outcomes and management of the heart transplant recipient. Best Pract Res Clin Anaesthesiol. 2017;31(2):237-248. PMID: 29110796. https://doi.org/10.1016/j.bpa.2017.06.003
  • Preusse C.J. Custodiol cardioplegia: a single-dose hyperpolarizing solution. J Extra Corpor Technol. 2016;48(2):P15-P20.
  • Jia S., Caranasos T.G., Kumar P.A. Pro: advantages of using TransMedics Organ Care System Heart in heart transplantation. J Cardiothorac Vasc Anesth. 2024;38(2):569-572. PMID: 38042742. https://doi.org/10.1053/j.jvca.2023.11.005
  • 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
  • Волков И.М., Майдан В.А., Бокарев М.А. Факторы риска при пересадке сердца. Университетский терапевтический вестник. 2024;5(4):168-176. https://doi.org/10.56871/UTJ.2023.57.96.015 Volkov I.M., Maidan V.A., Bokarev M.A. Risk factors for heart transplantation. University Therapeutic Journal. 2024;5(4):168-176. (In Russ.) https://doi.org/10.56871/UTJ.2023.57.96.015
  • Торопова Я.Г., Осяев Н.Ю., Мухамадияров Р.А. Перфузия изолированного сердца методами Лангендорфа и Нилли: особенности техники и применение в современных исследованиях. Трансляционная медицина. 2014;(4):34-39. https://doi.org/10.18705/2311-4495-2014-0-4-34-39 Toropova Ya.G., Osyaev N.Y., Mukhamadiyarov R.A. Perfusion of the isolated heart by Langendorff and Neely methods: particular techniques and applications in recent scientific research. Translational Medicine. 2014;(4):34-39. (In Russ.) https://doi.org/10.18705/2311-4495-2014-0-4-34-39
  • King D.R., Hardin K.M., Hoeker G.S., Poelzing S. Reevaluating methods reporting practices to improve reproducibility: an analysis of methodological rigor for the Langendorff whole heart technique. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2022;323(3):H363-H377. PMID: 35749719; PMCID: PMC9359653. https://doi.org/10.1152/ajpheart.00164.2022
  • Asfour H., Wengrowski A.M., Jaimes R. 3rd, Swift L.M., Kay M.W. NADH fluorescence imaging of isolated biventricular working rabbit hearts. J Vis Exp. 2012;(65):4115. PMID: 22872126; PMCID: PMC3476403. https://doi.org/10.3791/4115
  • Bigio I.J., Mourant J.R. Optical biopsy. In: Encyclopedia of Optical Engineering. London: Taylor & Francis, 2003. P. 1577-1593.
  • Салмин В.В., Салмина А.Б., Фурсов А.А., Фролова О.В., Лалетин Д.И., Фурсов М.А., Юдин Г.В., Малиновская Н.А., Зыкова Л.Д., Проворов А.С. Использование флуоресцентной спектроскопии для оценки ишемического повреждения миокарда. Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Биология. 2011;4(2):142-157. Salmin V.V., Salmina A.B., Fursov A.A., Frolova O.V., Lale¬tin D.I., Fursov M.A., Yudin G.V., Malinovskaya N.A., Zykova L.D., Provorov A.S. Application of fluorescence spectroscopy for assesment of myocardial ischemic injury. Journal of Siberian Federal University. Biology. 2011;4(2):142-157. (In Russ.)
  • Papayan G., Petrishchev N., Galagudza M. Autofluorescence spectroscopy for NADH and flavoproteins redox state monitoring in the isolated rat heart subjected to ischemia-reperfusion. Photodiagnosis Photodyn Ther. 2014;11(3):400-408. PMID: 24854770. https://doi.org/10.1016/j.pdpdt.2014.05.003
  • Wengrowski A.M., Kuzmiak-Glancy S., Jaimes R. 3rd, Kay M.W. NADH changes during hypoxia, ischemia, and increased work differ between isolated heart preparations. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2014;306(4):H529-H537. PMID: 24337462; PMCID: PMC3920244. https://doi.org/10.1152/ajpheart.00696.2013
  • Chen X., Su Y., Reay D., Riffat S. Recent research developments in polymer heat exchangers — a review. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2016;60:1367-1386. https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.03.024
  • Фесенко Е.Е. мл., Гагаринский Е.Л., Аверин А.С., Грудинин Н.В., Гурин А.Е., Шишова Н.В., Швирст Н.Э., Гольтяев М.В., Ковтун А.Л. Оценка сохранности миокарда крысы и изолированного сердца барана после пролонгированной 24-часовой гипотермической консервации под давлением газовой смеси на основе монооксида углерода. Биофизика. 2020;65(4):780-791. https://doi.org/10.31857/S0006302920040213 Fesenko E.Е. Jr., Gagarinsky E.L., Averin A.S., Grudinin N.V., Gurin A.E., Shishova N.V., Shvirst N.E., Goltyaev M.V., Kovtun A.L. Evaluation of preservation of rat myocardium and isolated sheep heart following prolonged (24 hour) hypothermic preservation after exposure to a gaseous mixture composed of carbon monoxide and oxygen. Biophysics. 2020;65(4):780-791. (In Russ.) https://doi.org/10.31857/S0006302920040213
  • Минасян С.М., Галагудза М.М., Сонин Д.Л., Боброва Е.А., Зверев Д.А., Королев Д.В., Дмитриев Ю.В., Васильева М.С., Григорова Ю.Н., Власов Т.Д. Методика перфузии изолированного сердца крысы. Регионарное кровообращение и микро¬циркуляция. 2010;8(4):54-59. Minasian S.M., Galagudza М.М., Sonin D.L., Bobrova E.A., Zverev D.A., Korolev D.V., Dmitriev Yu.V., Vasilieva М.S., Grigorova Yu.N., Vlasov T.D. The technique of isolated rat heart perfusion. Regional Blood Circulation and Microcirculation. 2010;8(4):54-59. (In Russ.)
Еще
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp