Abstract Background Percutaneous left ventricular assist device (pLVAD) can provide hemodynamic support during and after cardiac arrest, but it remains unclear if pLVAD reduces post-cardiac arrest myocardial dysfunction. Methods This is an analysis of a subset of animals that achieved return of spontaneous circulation (ROSC) in a study comparing pLVAD, transient aortic occlusion (AO), or both during cardiopulmonary resuscitation (CPR) after prolonged cardiac arrest. pLVAD, AO, or both were initiated after 24 minutes of ventricular fibrillation cardiac arrest (8 min no-flow and 16 min mechanical CPR). AO was discontinued post-ROSC, and pLVAD support or standard care were continued. Beginning 60 minutes post-ROSC, pLVAD support was weaned to <1.0 L/min while maintaining a mean arterial pressure >70 mmHg, and subsequently removed at 240 minutes when feasible. The primary outcome was the recovery of cardiac index (CI), stroke volume index (SVI), and left ventricular ejection fraction (LVEF) at 240 minutes post-ROSC. Data are shown as mean (standard error). Results Seventeen animals achieved ROSC without complication and were included in this analysis (pLVAD group, n = 11 and standard care group, n = 6). For the primary outcome, the pLVAD group had significantly higher CI of 4.2(0.3) vs. 3.1(0.4) L/min/m2 (p=0.043) and LVEF 60(3) vs. 49(4) % (p=0.029) at 240 minutes after ROSC, respectively, when compared with the standard care group, while SVI was not significant difference (2[3] vs. 23[4] mL/min/m 2 , p =0.054). During the first 60 minutes after ROSC with maximum pLVAD flow, the pLVAD group had significantly higher coronary perfusion pressure (62[4] vs. 47[5] mmHg, p=0.019), lower LV stroke work index (3.9[3.0] vs. 14.9[4.4] cJ/m2, p=0.043), and lower total pulmonary resistance index (13.2[4.8] vs. 21.5[14.4] Wood Unit, p=0.001). Conclusion These results suggest that early pLVAD support after ROSC is associated with better recovery myocardial function compared to standard care after prolonged cardiac arrest.

Abstract Extracorporeal cardiopulmonary resuscitation (ECPR) is emerging as a feasible and effective rescue strategy for prolonged cardiac arrest (CA). However, prolonged total body ischemia and reperfusion can cause microvascular occlusion that prevents organ reperfusion and recovery of function. One hypothesized mechanism of microvascular “no-reflow” is leukocyte adhesion and formation of neutrophil extracellular traps. In this study we tested the hypothesis that a leukocyte filter (LF) or leukocyte modulation device (L-MOD) could reduce NETosis and improve recovery of heart and brain function in a swine model of prolonged cardiac arrest treated with ECPR. Thirty-six swine (45.5 ± 2.5 kg, evenly distributed sex) underwent 8 min of untreated ventricular fibrillation CA followed by 30 min of mechanical CPR with subsequent 8 h of ECPR. Two females were later excluded from analysis due to CPR complications. Swine were randomized to standard care (Control group), LF, or L-MOD at the onset of CPR. NET formation was quantified by serum dsDNA and citrullinated histone as well as immunofluorescence staining of the heart and brain for citrullinated histone in the microvasculature. Primary outcomes included recovery of cardiac function based on cardiac resuscitability score (CRS) and recovery of neurologic function based on the somatosensory evoked potential (SSEP) N20 cortical response. In this model of prolonged CA treated with ECPR we observed significant increases in serum biomarkers of NETosis and immunohistochemical evidence of microvascular NET formation in the heart and brain that were not reduced by LF or L-MOD therapy. Correspondingly, there were no significant differences in CRS and SSEP recovery between Control, LF, and L-MOD groups 8 h after ECPR onset (CRS = 3.1 ± 2.7, 3.7 ± 2.6, and 2.6 ± 2.6 respectively; p = 0.606; and SSEP = 27.9 ± 13.0%, 36.7 ± 10.5%, and 31.2 ± 9.8% respectively, p = 0.194). In this model of prolonged CA treated with ECPR, the use of LF or L-MOD therapy during ECPR did not reduce microvascular NETosis or improve recovery of myocardial or brain function. The causal relationship between microvascular NETosis, no-reflow, and recovery of organ function after prolonged cardiac arrest treated with ECPR requires further investigation.

Abstract To date, existing animal models of the acute respiratory distress syndrome (ARDS) have failed to translate preclinical discoveries into effective pharmacotherapy or diagnostic biomarkers. To address this translational gap, we developed a high-fidelity swine model of ARDS utilizing clinically-relevant lung injury exposures. Fourteen male swine were anesthetized, mechanically ventilated, and surgically instrumented for hemodynamic monitoring, blood, and tissue sampling. Animals were allocated to one of three groups: 1) Indirect lung injury only : animals were inoculated by direct injection of E. coli into the kidney parenchyma, provoking systemic inflammation and distributive shock physiology; 2) Direct lung injury only : animals received volutrauma, hyperoxia, and bronchoscope-delivered gastric particles; 3) Combined indirect and direct lung injury: animals were administered both above-described indirect and direct lung injury exposures. Animals were monitored for up to 12 hours, with serial collection of physiologic data, blood samples, and radiographic imaging. Lung tissue was acquired post-mortem for pathological examination. In contrast to indirect lung injury only and direct lung injury only groups, animals in the combined indirect and direct lung injury group exhibited all of the physiological, radiographic, and histopathologic hallmarks of human ARDS: impaired gas exchange (mean PaO 2 /FiO 2 ratio 124.8 ± 63.8), diffuse bilateral opacities on chest radiographs, and extensive pathologic evidence of diffuse alveolar damage. Our novel porcine model of ARDS, built on clinically-relevant lung injury exposures, faithfully recapitulates the physiologic, radiographic, and histopathologic features of human ARDS, and fills a crucial gap in the translational study of human lung injury.