Результаты исследования эффективности прямой коронарной персуффляции как метода кондиционирования донорского сердца

Цель: оценить техническую возможность выполнения, а также функциональную, метаболического и структурную целостность миокарда донорского сердца после 4 часов прямой внутрикоронарной кислородной персуффляции в эксперименте. Материалы и методы. В качестве экспериментальной модели были использованы поросята (mini-pig) сибсы в возрасте 3 месяцев с массой тела 23–36 кг. В контрольной группе (n = 8) фармакохолодовую консервацию донорского сердца выполняли введением в корень аорты 2 литров раствора Bretschneider (Custodiol®, Германия, HTK). В экспериментальной группе (n = 8) для инициации кардиоплегии использовали модифицированный раствор HTK (c добавлением 40 мг/л гиалуронидазы), затем в восходящий отдел аорты нагнетали увлажненный карбоген (95% O₂, 5% СО₂), поддерживая давление в корне аорты на уровне 40–45 мм рт. ст. Сердца хранили в растворе mHTK при температуре 0–4 °С. По окончании 3 часов консервации донорского сердца выполняли ортотопическую трансплантацию сердца реципиенту. В посттрансплантационном периоде исследовали параметры центральной гемодинамики, потребление миокардом кислорода, уровень маркеров ишемии миокарда (тропонин I, КФК-МВ, ЛДГ), гистологические признаки структурных клеточных повреждений. Результаты. В ходе исследования было выполнено 16 ортотопических трансплантаций сердца. Через 120 минут после восстановления самостоятельной сердечной деятельности уровень сердечного выброса составил 2,99 [4,85; 3,17] л/мин и 2,48 [2,04; 2,92] л/мин (р > 0,05) в контрольной и экспериментальной группах соответственно. Изменения концентрации ЛДГ, тропонина I и лактата в оттекающей из коронарного синуса крови было достоверно выше в раннем реперфузионном периоде, однако статистически значимого отличия между группами выявлено не было (р > 0,05). Потребление миокардом кислорода составило 8,2 [7,35; 9,35] и 7,7 [6,75; 10,12] мл-О₂/мин/100 г соответственно в контрольной и экспериментальной группе (р > 0,05). Морфологические исследования также не показали значимых ишемических повреждений миокарда в группе персуффляции по сравнению с контрольной группой. Заключение. В ходе проведенного эксперимента была доказана техническая возможность и безопасность проведения прямой внутрикоронарной кислородной персуффляции в течение 4 часов на этапе кондиционирования донорского сердца ex vivo. При этом, по данным экспериментов, не было обнаружено значимых преимуществ коронарной персуффляции по сравнению со стандартным протоколом фармакохолодовой консервации донорского сердца раствором Bretschneider.

1. Сostanzo MR, Dipchand A, Starling R, Anderson A, Chan M, Desai S et al. The International Society of Heart and Lung Transplantation Guidelines for the care of heart transplant recipients. The Journal of heart and lung transplantation, 2010; 29 (8): 914–956.

2. Фомичев АВ, Хван ДС, Агаева ХА, Жульков МО, Доронин ДВ, Чернявский АМ. Опыт использования донорского сердца с продленной холодовой ишемией. Российский кардиологический журнал. 2020; 25 (8): 4011. https://doi.org/10.15829/1560-4071-2020-4011.

3. Banner NR, Thomas HL, Curnow E, Hussey JC, Rogers CA, Bonser RS et al. The importance of cold and warm cardiac ischemia for survival after heart transplantation. Transplantation. 2008; 86 (4): 542–547. https://doi.org/10.1097/TP.0b013e31818149b9.

4. Russo MJ, Iribarne A, Hong KN, Ramlawi B, Chen JM, Takayama H et al. Factors associated with primary graft failure after heart transplantation. Transplantation. 2010 Aug 27; 90 (4): 444–450. doi: 10.1097/TP.0b013e3181e6f1eb. PMID: 20622755.

5. Schnitzler MA, Hauptman P, Takemoto S, Burroughs TE, Salvalagio P, Lentine KL et al. The impact of cold ischemia time on the life-year benefit of heart transplant. Transplantation. 2006; 82 (1): 382.

6. Жульков МО, Фомичев АВ, Альсов СА, Кливер ЕН, Чернявский АМ. 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.

7. Хороненко ВЭ, Мандрыка ЕА, Баскаков ДС, Суворин ПА. Адъювантная кардиопротекция в торакальной онкохирургии. Анестезиология и реаниматология. 2019; 1: 35–43. https://doi.org/10.17116/anaesthesiology201901135.

8. Messer S, Ardehali A, Tsui S. Normothermic donor heart perfusion: current clinical experience and the future. Transpl Int. 2015 Jun; 28 (6): 634–642. doi: 10.1111/tri.12361. Epub 2014 Jul 7. PMID: 24853906.

9. Imber CJ, St Peter SD, Lopez de Cenarruzabeitia I, Pigott D, James T, Taylor R et al. Advantages of normothermic perfusion over cold storage in liver preservation. Transplantation. 2002 Mar 15; 73 (5): 701–709. doi: 10.1097/00007890-200203150-00008. PMID: 11907414.

10. Bagul A, Hosgood SA, Kaushik M, Kay MD, Waller HL, Nicholson ML. Experimental renal preservation by normothermic resuscitation perfusion with autologous blood. Br J Surg. 2008 Jan; 95 (1): 111–118. doi: 10.1002/bjs.5909. PMID: 17696214.

11. Osaki S, Ishino K, Kotani Y, Honjo O, Suezawa T, Kanki K, Sano S. Resuscitation of non-beating donor hearts using continuous myocardial perfusion: the importance of controlled initial reperfusion. Ann Thorac Surg. 2006 Jun; 81 (6): 2167–2171. doi: 10.1016/j.athoracsur. 2006.01.066. PMID: 16731148.

12. Collins MJ, Moainie SL, Griffith BP, Poston RS. Preserving and evaluating hearts with ex vivo machine perfusion: an avenue to improve early graft performance and expand the donor pool. Eur J Cardiothorac Surg. 2008 Aug; 34 (2): 318–325. doi: 10.1016/j.ejcts.2008.03.043. Epub 2008 Jun 6. PMID: 18539041; PMCID: PMC2649718.

13. Magnus R. Die Thatigkeit des uberlebenden Saugethierherzens bei Durchstromung mit Gasen. Archiv fur experimentelle Pathologie und Pharmakologie. 1902; 47: 200–208. https://doi.org/10.1007/BF01929646.

14. Denecke H, Isselhard W, Stelter W, Berger M, Sachweh D. Recovery of the kidney from aerobic and anaerobic ischemia in deep hypothermia. Eur Soc Exp Surgery. 1971: 182.

15. Suszynski TM, Rizzari MD, Scott WE 3rd, Tempelman LA, Taylor MJ, Papas KK. Persufflation (or gaseous oxygen perfusion) as a method of organ preservation. Cryobiology. 2012 Jun; 64 (3): 125–143. doi: 10.1016/j.cryobiol.2012.01.007. Epub 2012 Jan 26. PMID: 22301419; PMCID: PMC3519283.

16. Reddy MS, Carter N, Cunningham A, Shaw J, Talbot D. Portal Venous Oxygen Persufflation of the Donation after Cardiac Death pancreas in a rat model is superior to static cold storage and hypothermic machine perfusion. Transpl Int. 2014 Jun; 27 (6): 634–639. doi: 10.1111/tri.12313. Epub 2014 Apr 12. PMID: 24628941.

17. Arata K, Iguro Y, Yotsumoto G, Ueno T, Terai H, Sakata R. Use of continuous retrograde gaseous oxygen persufflation for myocardial protection during open heart surgery. Surg Today. 2010 Jun; 40 (6): 549–554. doi: 10.1007/s00595-008-4093-z. Epub 2010 May 23. PMID: 20496137.

18. Kuhn-Regnier F, Bloch W, Tsimpoulis I, Reismann M, Dagktekin O, Jeschkeit-Schubbert S et al. Coronary oxygen persufflation for heart preservation in pigs: analyses of endothelium and myocytes. Transplantation. 2004 Jan 15; 77 (1): 28–35. doi: 10.1097/01.TP.0000090162.96787.D0. PMID: 14724431.

19. Fischer JH. Methods of Cardiac Oxygen Persufflation. Organ Preserv Reengineering. 2011: 105–126.

20. Reichenspurner H, Russ C, Uberfuhr P, Nollert G, Schlüter A, Reichart B et al. Myocardial preservation using HTK solution for heart transplantation. A multicenter study. Eur J Cardiothorac Surg. 1993; 7 (8): 414–419. doi: 10.1016/1010-7940(93)90005-v. PMID: 8398188.

21. Steinberg JB, Doherty NE, Munfakh NA, Geffin GA, Titus JS, Hoaglin DC et al. Oxygenated cardioplegia: the metabolic and functional effects of glucose and insulin. Ann Thorac Surg. 1991 Apr; 51 (4): 620–629. doi: 10.1016/0003-4975(91)90322-h. PMID: 2012422.

22. Effect of oxygenation and consequent pH changes on the efficacy of St. Thomas’ Hospital cardioplegic solution – PubMed [Electronic resource]. URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/1908927/ (accessed: 12.05.2022).

23. Retrograde perfusion of the coronary arteries with gaseous oxygen cardiopulmonary bypass – PubMed [Electronic resource]. URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/5901448/ (accessed: 12.05.2022).

24. Sabiston Jr DC, Talbert JL, Riley Jr LH, Blalock A. Maintenance of the heart beat by perfusion of the coronary circulation with gaseous oxygen. Annals of Surgery. 1959; 150 (3): 361.

25. Retrograde perfusion of the coronary sinus with gaseous oxygen – PubMed [Electronic resource]. URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/13836716/ (accessed: 16.05.2022).

26. Retrograde perfusion of the coronary sinus for direct vision aortic surgery – PubMed [Electronic resource]. URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/13422152/ (accessed: 16.05.2022).

27. Sinusal standstill with ventricular automatism during retrograde perfusion of the coronary sinus under hypothermia for direct surgical approach to the aortic valves: an experimental study – PubMed [Electronic resource]. URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/13576547/ (accessed: 16.05.2022).

28. Kuhn-Régnier F, Fischer JH, Jeschkeit S. Coronary oxygen persufflation for long-term myocardial protection. Thorac Cardiovasc Surg. 1998 Sep; 46 Suppl 2: 308– 312. doi: 10.1055/s-2007-1013091. PMID: 9822185.

29. Fischer JH, Kuhn-Régnier F, Jeschkeit S, Switkowski R, Bardakcioglu O, Sobottke R, Rainer de Vivie E. Excellent recovery after prolonged heart storage by preservation with coronary oxygen persufflation: orthotopic pig heart transplantations after 14-hr storage. Transplantation. 1998 Dec 15; 66 (11): 1450–1459. doi: 10.1097/00007890-199812150-00007. PMID: 9869085.

30. Laine GA, Allen SJ. Left ventricular myocardial edema. Lymph flow, interstitial fibrosis, and cardiac function. Circ Res. 1991 Jun; 68 (6): 1713–1721. doi: 10.1161/01.res.68.6.1713. PMID: 2036720.