Name: an isolated working heart system for large animal models
Uploaded: 2014-06-11T14:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 45 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about An Isolated Working Heart System for Large Animal Models at JoVE.com

There are no acknowledgments.

1. בניית מנגנון Langendorff (ראה איור 1) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש בצינורות 3/8 &quot;, לחבר את מאגר הלב למאגר הדם. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ודא שהצינור הזה עובר דרך משאבת הרים. הערה: זה עשוי לדרוש שימוש בשני 3/8 &quot;ל 1/4&quot; מחברים צינור כדי ליצור פיסת 1/4 &quot;צינורות לעבור את משאבת ההרים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את מאגר הדם לתנור / oxygenator עם צינורות 3/8 &quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בצינורות 3/8 &quot;כדי לחבר את המחמם / oxygenator לY-מחבר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להתחבר למשאבה צנטריפוגלית זרוע אחת של Y-מחבר, ולאחר מכן לחבר את המשאבה צנטריפוגלית לY-מחבר שני (עם כל 3/8 צינורות &quot;). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צרף חתיכה 3/8 &quot;צינורות הבטחת שסתום עצירת דימום לזרוע כלפי מעלה פונה, אשר תשמש גם כמלכודת בועה ואמצעי החדרה מתמר לחץ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צרף חתיכת צינור 3/8 &quot;לזרוע כלפי מטה. חלק זה יצרף לAOR<html> צינורית טיקים (כלומר קו afterload). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את הזרוע אחרת של Y-המחבר לזרימה של החדר מראש עומס באמצעות צינורות 3/8 &quot;. ודא צינור זה עובר דרך משאבת גלגלת שנייה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חיבור צינורות &quot;עודפים 3/8 ליצוא של החדר הזה. חלק זה יצרף לאטריום השמאל (כלומר קו preload). </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את מיכל החמצן ומכשירי חימום לחימום / oxygenator. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הצמד את הקו הולך מY-המחבר לתא מראש העומס, כקו זה לא יהיה בשימוש עד הלב להכניס למצב עבודה. </li></ol> 2. לחץ בנפח צנתר הכנה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמבט מים 37 מעלות צלזיוס, לחמם בקבוק של תמיסת מלח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> משרים את מתמר קטטר מוליכות PV ולחץ במלח החם לפחות 30 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את מערכות איסוף הנתונים, ומאפשר גם לחימום לפחות 30 דקות. </li></ol>ייתכנו &quot;&gt; 3. מכין את מנגנון Langendorff <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את בלון החמצן, מכשירי חימום, משאבת הרים מחבר בין שני מאגרי המים, ומשאבה צנטריפוגלית. מנגנון החימום צריך להיות מוגדר לטמפרטורת גוף החיה (~ 36 מעלות צלזיוס). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשטוף את הדם על פי הוראות יצרן. מהירויות לשטוף איטיות יותר מומלצות להסרה מלאה יותר של חומרי פסולת מהדם (למשל, אלקטרוליטים עודפים, החומר תאי lysed). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שהדם הוא שטף, לבדוק את רמת המטוקריט לפני hemodilution. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מחדש את תאי דם האדומים נשטפו עם מלח רגיל לריכוז רצוי המטוקריט (מומלץ: 20-25%) ולהוסיף אותו למתקן Langendorff. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התאם את המהירויות של שתי משאבות כדי להתחיל את זרימת דם דרך מערכת (למעט תא preload). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק את ה-pH ואלקטרוליטים של תערובת הדם ולהתאים עד פיסיולוגי למינים בשימוש. הערה: כדי למנוע מזיק בהשטף של סידן על reperfusion, רמות סידן במנגנון Langendorff צריכה תחילה להישמר נמוכות (0.3-0.5 מילימול / ליטר). <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אם יש ירידה בהמטוקריט עם גידול מקביל באשלגן, לבדוק לקטט דהידרוגנז והמוגלובין פלזמה בחינם כדי לשלול המוליזה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> במקרה המוליזה מתרחשת, להבטיח את כל הקשרים הדוקים ואין אזורים של sheering המובן מאליו. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צרף את הקטטר מילר לתוך חריץ הלחץ המשני של מערכת PowerLab. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כייל את מתמר הלחץ בהתאם להוראות יצרן. </li></ol> 4. הכנת הלב לקובץ מצורף למכשיר Langendorff הערה: לב נעצר כראוי צריך לשמש עבור כל ניסויים בבעלי חיים גדולים הכוללים מערכת לב מבודדת. חוסר מעצר cardioplegic יכול להזיק ללב כזה שזה לא יהיה לייצר עבודה למדידה. Celsior, או באוניברסיטות נמוכות אשלגןsity ויסקונסין פתרון (UW) מומלץ, שכן לא רק שפתרונות אלה דומים לאלו בשימוש קליני, אך אשלגן הנמוך של הפתרון עוזר מונע היפרקלמיה ואילו במעגל. נפח של תמיסת cardioplegic יהיה תלוי בגודל לב, עם 1 ליטר מספיק ללבם חזירי. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להסיר במהירות את הלב מיכל האחסון, לשפוך את כל פתרון אחסון בחדרים, כתם יבש ולשקול. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי לסייע לשמור על טמפרטורת שריר הלב קרה עד הלב מוכן לLangendorff, להחזיר את הלב למכל אחסון ולכוון אותו כך שאב העורקים פונים מעלה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנס צינורית 3/8 &quot;לאב העורקים ובטוח עם רוכסן, עניבה. </li></ol> 5. חיבור הלב לLangendorff <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להקטין את המשאבה צנטריפוגלית לטפטוף איטי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לטפטף הדם לתוך אב העורקים עד שהוא מלא בדם ובאופן מוחלט דה שודר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לצרף את ג אב העורקים בזהירותannula לצינורות של אב העורקים בLangendorff. רשום לעצמך פעם קובץ מצורף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנס את מתמר לחץ המכויל דרך שסתום עצירת הדימום [DS1] לתוך אב העורקים ילידים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בגין מדידות לחץ ולהתאים את מהירות משאבה צנטריפוגלית עד שלחץ reperfusion הרצוי. הערה: לחץ עשוי לשנות את שינויי התנגדות כליליים כ. לכן, לפקח על לחץ של אב העורקים בשיתוף פעולה הדוק, במיוחד בתקופת reperfusion הראשוני. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדל את הטמפרטורה על טמפרטורת intramyocardial יחידת ההתחממות נמדדה ב 37 ° C. הערה: לא יהיה עיכוב בין ההתאמות שבוצעו ביחידה להתחממות ולשינויים בטמפרטורות intramyocardial. לכן, שינויים בטמפרטורה צריכים להיעשות בהדרגה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השג בסיס מדגם (ט = 0) ממאגר דם הוורידים למדידת pH, אלקטרוליטים, ומדידות ביוכימיים אחרות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנס בדיקה טמפרטורה למחץ ולפקח על טמפרטורת שריר הלב. ירידת טמפרטורה של יחידת ההתחממותאם טמפרטורת שריר הלב עולה מעל 39 ° C. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קח דגימות דם כל 15 דקות, כדי להתאים את הפרמטרים הפיזיולוגיים כרצוי לצורך הניסוי. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף כ 1 מילימול של סידן לפתרון הדם כל 5 דקות, כדי להבטיח כי סידן היוני הוא&gt; 0.8 מילימול / ליטר לפני תחילתו של מצב עבודה. </li></ol></li></ol> 6. לשים הלב לעבודת מצב <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנס צינורית בגודל מתאימה אל המבואה / עורק ריאה השמאלית. ניתן לעשות זאת גם עם תפר תיק מיתרים או רוכסן, עניבה כמתאימה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סגור כל חורים בפרוזדור השמאלי, שעלולה לדלוף, כגון מקורות אחרים ריאתי וריד עם תפר או סיכות, לפי צורך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התאם את הגובה של חדר preload כך שגובה העמודה נותן את לחץ preload הרצוי. הערה: בהנחת שהצפיפות של תערובת דם / גבישן שווה לצפיפות של מים, 1 מ&quot;מ כספית = 1.36 סנטימטר של המרחק משסתום אב העורקים לחלק העליון שלרמת הדם במאגר preload (למשל, 15 מ&quot;מ כספית = 20.4 סנטימטר). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Unclamp צינורות הולכים לתא preload ולהתחיל לאט משאבת ההרים preload, המאפשר לתא preload וצינורות preload כדי למלא לגמרי עם דם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שהצינור preload הוא לגמרי דה שודר, למלא לאט אטריום השמאל וצינורית עם דם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מבלי לאפשר לאוויר להיכנס למערכת, לחבר את צינורות preload לצינורית פרוזדורי השמאל. </li></ol> 7. קבלת לחץ בנפח חדרית Recordings (PV) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עקוב אחר ההוראות של היצרן ללחץ וכיול קובט Rho לרכישת מערכות נתונים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח תפר תיק מיתרים באמצעות תפר 3-0 פוליפרופילן בחדר השמאלי איפקס (LV). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות מחט G 16, לעשות חתך דקירה בתוך ארנק המיתרים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנס קטטר מוליכות PV לתוך חתך הפסגה. הערה: מיקום קטטר האידיאלי יהיה DEPבסופו על שיש את כל אלקטרודות החישה בתוך LV ושתי אלקטרודות עירור מחוץ LV. להבטיח כי בעלי חיים וקטטר בגודל כראוי נבחרו (ראה דיון). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על לחצן &quot;התחל&quot; בפינה ימנית העליונה כדי להתחיל נתונים הקלטה ולקבוע כמה מגזרי נפח פעילות. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אם כל המגזרים אינם פעילים, להתאים את מיקום הצנתר עד שכל מגזרי פעילות. הערה: פיתול קל של קטטר עשוי להיות נחוץ כדי לייעל את מורפולוגיה לולאה </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אם לא מצליח להשיג אותות בכל המגזרים, להתאים את המיקום של אלקטרודות עירור ואלקטרודות חישה לפי הוראות יצרן. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פעם אחת את התצורה הרצויה מתקבלת, בצע את הוראות היצרן עבור נפח וכיול אלפא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש בקטטר מכויל כראוי, להשיג לפחות 30 שניות של נתונים בלחץ בנפח בסיסיים. הערה: לולאות לחץ בנפח אלה יספקו נפח depenשקע מדידות של תפקוד לב (לדוגמא, תפוקת לב, נפח פעימה). <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שלולאות מספיק מתקבלות, להמשיך לשלב הבא מבלי לעצור את הקלטת נתונים, כדי לקבל נתונים בלחץ בנפח חסימה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחסום את צינור preload באמצעות מהדק צינורות לאט. הערה: לולאות לחץ בנפח צריכה להתחיל להיות יותר קטן ולהעביר למטה ושמאלה. זה נקרא &quot;ללכת&quot;. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השג 10-15 שניות של ההליכה במורד, ואז לשחרר את מהדק הצינור, כדי לאפשר preload להזין מחדש את אטריום השמאל. הערה: לולאות לחץ בנפח אלה יספקו מדידות עצמאיות נפח של תפקוד לב (למשל, לטעון מראש עבודת שבץ recruitable, יחסים ללחץ בנפח הסיסטולי סוף). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להפסיק הקלטת נתונים על ידי לחיצה על הכפתור &quot;עצור&quot; בפינה ימנית העליונה של המסך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חכה לפחות 5 דקות לפני חזרהחסימה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלבים 7.7 ו7.8 להשיג מדידות לשכפל. </li></ol>

<ol>
	<li>Skrzypiec-Spring, M., Grotthus, B., Szelag, A., Schulz, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolated+heart+perfusion+according+to+Langendorff---still+viable+in+the+new+millennium.">Isolated heart perfusion according to Langendorff---still viable in the new millennium.</a> Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 55, 113-126 (2007).</li><li>Cheung, P. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Matrix+metalloproteinase-2+contributes+to+ischemia-reperfusion+injury+in+the+heart.">Matrix metalloproteinase-2 contributes to ischemia-reperfusion injury in the heart.</a> Circulation. 101, 1833-1839 (2000).</li><li>Ytrehus, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+ischemic+heart--experimental+models.">The ischemic heart--experimental models.</a> Pharmacological Research: the Official Journal of the Italian Pharmacological Society. 42, 193-203 (2000).</li><li>Ferdinandy, P., Schulz, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nitric+oxide,+superoxide,+and+peroxynitrite+in+myocardial+ischaemia-reperfusion+injury+and+preconditioning.">Nitric oxide, superoxide, and peroxynitrite in myocardial ischaemia-reperfusion injury and preconditioning.</a> British Journal of Pharmacology. 138, 532-543 (2003).</li><li>Ohno, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transplantation+of+cryopreserved+muscle+cells+in+dilated+cardiomyopathy:+effects+on+left+ventricular+geometry+and+function.">Transplantation of cryopreserved muscle cells in dilated cardiomyopathy: effects on left ventricular geometry and function.</a> The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 126, 1537-1548 (2003).</li><li>Hamlin, R. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sensitivity+and+specificity+of+isolated+perfused+guinea+pig+heart+to+test+for+drug-induced+lengthening+of+QTc.">Sensitivity and specificity of isolated perfused guinea pig heart to test for drug-induced lengthening of QTc.</a> Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 49, 15-23 (2004).</li><li>Lee, M. S., Lill, M., Makkar, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stem+cell+transplantation+in+myocardial+infarction.">Stem cell transplantation in myocardial infarction.</a> Reviews in Cardiovascular Medicine. 5, 82-98 (2004).</li><li>Ryugo, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Myocardial+protective+effect+of+human+recombinant+hepatocyte+growth+factor+for+prolonged+heart+graft+preservation+in+rats.">Myocardial protective effect of human recombinant hepatocyte growth factor for prolonged heart graft preservation in rats.</a> Transplantation. 78, 1153-1158 (2004).</li><li>Valentin, J. P., Hoffmann, P., De Clerck, F., Hammond, T. G., Hondeghem, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+of+the+predictive+value+of+the+Langendorff+heart+model+(Screenit+system)+in+assessing+the+proarrhythmic+potential+of+drugs.">Review of the predictive value of the Langendorff heart model (Screenit system) in assessing the proarrhythmic potential of drugs.</a> Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 49, 171-181 (2004).</li><li>Southworth, R., Blackburn, S. C., Davey, K. A., Sharland, G. K., Garlick, P. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+low+oxygen-carrying+capacity+of+Krebs+buffer+causes+a+doubling+in+ventricular+wall+thickness+in+the+isolated+heart.">The low oxygen-carrying capacity of Krebs buffer causes a doubling in ventricular wall thickness in the isolated heart.</a> Canadian Journal of Physiology and Pharmacology. 83, 174-182 (2005).</li><li>Bell, R. M., Mocanu, M. M., Yellon, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Retrograde+heart+perfusion:+the+Langendorff+technique+of+isolated+heart+perfusion.">Retrograde heart perfusion: the Langendorff technique of isolated heart perfusion.</a> Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 50, 940-950 (2011).</li><li>Hearse, D. J., Sutherland, F. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+models+for+the+study+of+cardiovascular+function+and+disease.">Experimental models for the study of cardiovascular function and disease.</a> Pharmacological Research: the Official Journal of the Italian Pharmacological Society. 41, 597-603 (2000).</li><li>Sutherland, F. J., Hearse, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+isolated+blood+and+perfusion+fluid+perfused+heart.">The isolated blood and perfusion fluid perfused heart.</a> Pharmacological Research: the Official Journal of the Italian Pharmacological Society. 41, 613-627 (2000).</li><li>Hill, A. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+studies+of+human+hearts.">In vitro studies of human hearts.</a> Ann Thorac Surg. 79, 168-177 (2005).</li><li>Colah, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ex+vivo+perfusion+of+the+swine+heart+as+a+method+for+pre-transplant+assessment.">Ex vivo perfusion of the swine heart as a method for pre-transplant assessment.</a> Perfusion. 27, 408-413 (2012).</li><li>Ozeki, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heart+preservation+using+continuous+ex+vivo+perfusion+improves+viability+and+functional+recovery.">Heart preservation using continuous ex vivo perfusion improves viability and functional recovery.</a> Circ J. 71, 153-159 (2007).</li><li>Garbade, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional,+metabolic,+and+morphological+aspects+of+continuous,+normothermic+heart+preservation:+effects+of+different+preparation+and+perfusion+techniques.">Functional, metabolic, and morphological aspects of continuous, normothermic heart preservation: effects of different preparation and perfusion techniques.</a> Tissue engineering. Part C, Methods. 15, 275-283 (2009).</li><li>Poston, R. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimizing+donor+heart+outcome+after+prolonged+storage+with+endothelial+function+analysis+and+continuous+perfusion.">Optimizing donor heart outcome after prolonged storage with endothelial function analysis and continuous perfusion.</a> Ann Thorac Surg. 78, 1362-1370 (2004).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

מנגנון Langendorff המבודד זלוף לב ומודל לב עובד הובילו לכמה מהתגליות הבסיסיות ביותר בפיזיולוגיה של לב, פתולוגיה ופרמקולוגיה. הרבגוניות של מודל זה מאפשרת את השימוש בו עם מגוון רחב של מינים תחת מגוון רחב של תנאים נורמלים ופתולוגיים 1-18. עם זאת, מודל הלב מבודד אינו משמש בדרך כלל ליונקים גדולים, במיוחד לב אנושי, בחלקו בשל המורכבות מוגברות של שניהם עיצוב מכשירים ואיסוף נתונים. לכן, הפרוטוקול שהוצג במסמך זה מדגים ניסיון לשפר את המורכבויות האלה, כי התוצאות באמצעים יחסית לשחזור של לימוד לבבות חזיריים מבודדים. מרכיב חיוני של ההתקנה שלנו הוא החלפת קאמרית העמידה העורק / afterload עם משאבה צנטריפוגלית. החלפה זו מאפשרת שליטה משופרת של הלחץ כלילי זלוף וafterload בLangendorff ומצבי לב עובדים, respectively, מאפשר הגדרה זו כדי להתאים בקלות ללבם של גדלים ומינים שונים. לדוגמא, בעיצוב הזה, לבבות חזיריים הם reperfused ב40-45 מ&quot;מ כספית, ואילו לבבות אנושיים reperfused ב60-65 מ&quot;מ כספית. שינוי בלחץ זו מושגת רק על ידי התאמת ההגדרות של המשאבה צנטריפוגלית; אין מרכיב של המערכת צריך להיות מותאם באופן פיזי. יתר על כן, הצבת מתמר לחץ בתוך שורש אב העורקים כדי לפקח על לחצי שורש מאפשרת מעבר קל בין זרם בלתי פוסק ולחץ מתמיד במצב Langendorff. למרות שינוי זה מסיר קאמרי הקלאסי ציות, משאבת צנטריפוגלי, כך שהוא מאפשר זרימה דו כיוונית מתרחשת מבוססת על הפרש לחצים, יכול לשמש כחדר תאימות. עם התכווצות ונפלט נפח פעימה, זרימה מדרדר על פני המשאבה משמשת להפחתת לחץ afterload, משכפלות את הגמישות של אב העורקים. העיצוב הפתוח של מנגנון זה הוא גם חשוב. לאחר שהלב תלוי בפתוחפלילית, במקום תא מוקף חצי או משפך, מאפשר למכשור קל יותר למדידות לחץ בנפח. העיצוב הפתוח מאפשר שימוש בחתך transapical עבור מיקום צנתר LV, הימנעותה של גישת transvalvular. גישת transvalvular היא יותר קשה מבחינה טכנית, ודורשת בדרך כלל שיקוף למיקום נכון. יתר על כן, גישה זו יכולה גם לגרום לאי ספיקה מסתמית. על ידי שימוש בגישת transapical, אנו בבטחה ובקלות למקם את הצנתר בתוך החדר השמאלי תוך ביטול את העלות ואי נוחות של שיקוף נוסף. העיצוב הפתוח גם מאפשר גישה קלה לאקו ואיסוף שפכים, מרחיב עוד יותר את הפרמטרים תפקודיים וביוכימיים שניתן להעריך בזמן שעל מערכת זו. העיצוב הפתוח, תוך הקלת איסוף נתונים, עושה את ויסות טמפרטורת שריר הלב קשה יותר. שמירה על הטמפרטורה פיזיולוגית היא אחת הבעיות המוכרות בLangendorffאו עובד מערכת לב 1,3,11,13. מערכת Langendorff בדרך כלל מכילה תא תרמי, המסייע לשמור על טמפרטורה נכונה, אבל החדר הזה גם עושה החדרת קטטר לחץ בנפח חדרית קשה יותר. כדי לפתור את ויסות הטמפרטורה הנחותה של העיצוב הפתוח, מחליף oxygenator / חום הוצב לאחר המאגר. השטח המינימלי בין מחליף החום וצינורית אב העורקים מפחית את אובדן חום, ובדיקת טמפרטורת שריר הלב מבטיחה טמפרטורה נורמלית. גם השימוש בצינורות במעייל או מקורות חימום חיצוניים יכולים לשמש כדי לעזור עם בקרת טמפרטורה. עוד אלמנט ייחודי של פרוטוקול זה הוא שטיפת הדם עצמי של החזיר תחת מחקר ושחזר אותו עם מלח רגיל. אמנם, השימוש בשני perfusates כל הדם או תאי דם אדומים מוגבר עם מאגרי גבישן אין זה נדיר, שהיא עושה בהווה עם בעיות. לשעבר דורש בדרך כלל בעלי חיים תורמים, אשר מוסיף substעלויות antial לניסוי, ואילו השני יכול להיות בעיות immunogenicity, שכן הוא בדרך כלל נגזר מ1,11-13 דם שור. על ידי שטיפת הדם של החזיר המקורי, הפרוטוקול מחייב רק חיה אחת וסוגיות immunogenicity הם מלוטשים. כמו כן, תהליך השטיפה מסיר את רוב אלקטרוליטים, כלומר הם יכולים להשפיע בקלות לכל הפרמטרים הניסיוניים. לבסוף, באמצעות יחידת שימור דם מסיר את רוב החלבונים בתוך הדם, שהוא גם יתרון וחסרון של תהליך זה. היתרון הוא שכל קרישה וחלבונים חיסוניים / זיהומיות יוסרו, ומקטינים את הסיכוי לקרישים או זיהום. החסרון הוא שיש לו את תערובת לחץ oncotic נמוך, מה שיכול להוביל לבצקת בשריר הלב ואולי אובדן של תפקוד לב לאורך זמן. בעיה זו ניתן לטפל, עם זאת, באמצעות התוספת של אלבומין או קולואיד אחר. הבטחה כי גודל כראויimal וקטטר שנבחרו הוא חשוב כמו שימוש במנגנון לב עבודה התקין. באופן אידיאלי, קטטר יוצב עם כל אלקטרודות החישה בתוך החלל של החדר, עם שתי אלקטרודות עירור (כלומר אלקטרודות הפרוקסימלי ביותר) מחוץ לחלל החדר. אם חלל חדרו של בעל החיים הוא קטן מדי, או את המרווח בין האלקטרודות הוא גדול מדי, ואז כל המגזרים לא יהיו כשירים בתוך המרחב LV. אמנם המיקום של האלקטרודות העירור יכול להיות מותאם, חלל LV קטן יכול גם הוא לגרום לקטטר כדי לכופף או עקום, מה שהופך את איסוף הנתונים קשה. לכן, לניתוח תפקודי של לב של בעלי חיים גדולים, בגודל של בעלי חיים של לפחות 60 קילוגרם מומלץ. עם בעלי חיים בגודל זה, מרווח בין האלקטרודה של 7 מ&quot;מ בדרך כלל מאפשר להחדרת הקטטר מלאה. לסיכום, כתב היד הזה מתאר מערכת מבודדת עובדת לב שמפשטת ויסות לחץ זלוף, col נתוניםבחירה מקדימה, ועיצוב כללי, תוך בקרת טמפרטורה רק מעט יותר קשה. שינויים אלה אל הלב עובד הבודד בתקווה לאפשר לשימוש עם לב של יונקים גדולים, כולל בני אדם הגדיל אותו, לקדם את ההבנה של הפתולוגיה הלב ומאפשר אפשרויות טיפול יותר קליני רלוונטיות להתגלות.

חלק גדול מההבנה של ביולוגיה לב בסיסית ופיזיולוגיה שלנו הגיע מניסויים שמנוצלים, הלב המבודד-perfused מדרדר Langendorff ומערכות לב עובדות המבודדות. מערכות ניסיוניות אלה עדיין נמצאים בשימוש נרחב היום כדי להרחיב את הידע של הלב וכלי הדם שלנו בנושאים חשובים, ובם איסכמיה reperfusion פציעה 2, נפשית מראש 4 טיפול, תא המבוסס על שריר הלב פגוע 5,7, את ההשפעות של תרופות לב 6,9, ושימור של שתל לב טכניקות 8,15-18. בעוד שני מערכות לב מבודדות יכולות לשמש לכל מיני יונקים, הם משמשים בעיקר על יונקים קטנים, כגון שפן ניסיונות, חולדה, או ארנבת 3,12,13 כ. דגמים גדולים יותר של בעלי חיים, כגון חזירים ובני אדם, לספק נתונים יותר קליני רלוונטיים, אך בתדירות נמוכה יותר בשימוש בשל עלות גבוהה יותר, שונות ביולוגיות גדולות יותר, נפח גדול יותר של פתרונות זלוף הדם, וbiggאה חתיכות של ציוד 1,12-15. יתר על כן, איסוף הנתונים הוא קשה יותר, במיוחד ללבם עובד מבודד 1,3,12-15. כתוצאה ממורכבויות אלה, מודלים לב מבודדים קליני רלוונטיים נמצאים בשימוש לעתים רחוקות, באופן חמור פוגע בהתקדמות של מחקר translational לב וכלי דם. בניסיון לפתור את המורכבויות האלה, הכנת הלב עובדת המבודדת שונה כדי ליצור מערכת שניתן להתאים בקלות ללבם של מינים שונים, כולל בני אדם, תחת לחץ או קבוע או תנאי הזרימה Langendorff קבועים. קאמרי עמידת afterload הוחלף במשאבה צנטריפוגלית כדי לפשט את התהליך של התאמת לחץ זלוף במצב Langendorff וafterload במצב עבודה. במקום מאגר סגור, במעייל כדי להכיל את הלב, מערכת זו משתמשת בתא פתוח כדי להפוך את איסוף הנתונים לקל יותר, כך שהיא מאפשרת שימוש בגישת transapical לצנתור מוליכות. Moreovאה, עיצוב פתוח זו מאפשר גישה להערכת אקו הלב, מרחיב עוד יותר את הפרמטרים הפיזיולוגיים הניתנים למדידה בניסויים אלה. שיפורים אלה יהיו בתקווה לעודד אחרים להשתמש במערכת זו למחקר translational בעלי החיים גדול.

<table><tbody><tr><td>PowerLab 16/35 with LabChart Pro</td><td>ADInstruments</td><td>PL3516/P</td><td></td></tr><tr><td>MPVS Ultra Pressure-Volume Unit</td><td>ADInstruments</td><td>880-0168</td><td></td></tr><tr><td>Ventri-Cath Catheter (5F, 12E, 7 mm, DField, Straight, 122 cm)</td><td>Millar</td><td>VENTRI-CATH-507s</td><td></td></tr><tr><td>Pressure Catheter (3.5F, Single, Straight, 100 cm, Ny, Non Repairable)</td><td>Millar</td><td>SPR-524</td><td></td></tr><tr><td>PV Extension Cable (10 ft)</td><td>ADInstruments</td><td>CEC-10PV</td><td></td></tr><tr><td>Catheter Interface Cable (10 ft)</td><td>ADInstruments</td><td>PEC-10D</td><td></td></tr><tr><td>Rho Calibration Cuvette</td><td>ADInstruments</td><td>910-1060</td><td></td></tr><tr><td>MPVS Ultra BNC Cable Pack</td><td>ADInstruments</td><td>880-0172</td><td></td></tr><tr><td>Autotransfusion system</td><td>Sorin</td><td>7320000</td><td></td></tr><tr><td>Bowl Set with Low Volume (135 ml) Centrifuge Bowl</td><td>Sorin</td><td>7135100</td><td></td></tr><tr><td>Oxygenator/Heat Exchanger</td><td>Terumo</td><td>3CXSX18RX</td><td></td></tr><tr><td>Perivascular flow probe</td><td>Transonic Systems</td><td>PAU Series</td><td>Size of flow probe will depend on animal size; for 60 kg pig, recommend 20 or 24 mm probe</td></tr><tr><td>Perivascular flowmeter module</td><td>Transonic Systems</td><td>TS420</td><td></td></tr><tr><td>Myocardial temerpature sensor</td><td>Smiths Medical</td><td>MTS-40015</td><td></td></tr><tr><td>16 G 1&quot; Regular needle</td><td>BD Inc.</td><td>305197</td><td></td></tr><tr><td>4-0 polypropylene suture (double-arm)</td><td>Ethicon</td><td>8526H</td><td>For purse-string stitches</td></tr><tr><td>2-0 polypropylene suture (single-arm)</td><td>Ethicon</td><td>8833H</td><td></td></tr><tr><td>Cable ties</td><td>ULINE</td><td>S-1021</td><td></td></tr><tr><td>Cable tie gun</td><td>ULINE</td><td>H-241</td><td></td></tr><tr><td>Clear, Flexible PVC Tubing</td><td>VWR International</td><td>89068</td><td>Inner diameter depends on cannulas, pumps and other equipment used; most commonly use 1/4&quot;, 3/8&quot; tubing&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Straight Tubing Connectors</td><td>VWR International</td><td>46600</td><td></td></tr><tr><td>Y-Shaped Tubing Connectors</td><td>Thermo Scientific</td><td>6152</td><td></td></tr><tr><td>Jacketed Bubble Trap</td><td>Radnoti</td><td>14040</td><td>For preload chamber</td></tr><tr><td>Centrifugal pump</td><td>Maquet</td><td>70105</td><td>The centrifugal pump and roller pumps were obtained used from perfusion department after clinical use.</td></tr><tr><td>Roller pumps</td><td>Maquet</td><td>HL-20</td><td></td></tr><tr><td>Hemostasis Valve</td><td>Merit Medical</td><td>MAP150</td><td></td></tr><tr><td>Blood gas analyzer</td><td>Instrumentation Laboratory</td><td>570001000</td><td></td></tr></tbody></table>

an isolated working heart system for large animal models

מאז השקתו בסוף המאה ה 19, מנגנון Langendorff המבודד זלוף לב, והפיתוח הבא של מודל הלב עובד, היו כלים רב ערך לחקר תפקוד ובמחלות לב וכלי דם 1-15. למרות הכנת לב Langendorff יכולה לשמש לכל לב של יונקים, רוב המחקרים שכלל מנגנון זה משתמשים במודלים של בעלי חיים קטנים (למשל, עכבר, חולדה, וארנבת) בשל המורכבות הגוברות של מערכות ליונקים גדולים 1,3,11. קושי העיקרי הוא להבטיח לחץ זלוף כלילי קבוע על פני טווח של גדלי לב שונים - מרכיב מרכזי של כל ניסוי ניצול מכשיר זה 1,11. על ידי החלפת עמודת afterload ההידרוסטטי הקלאסית עם משאבה צנטריפוגלית, מנגנון הלב עובד Langendorff המתוארת להלן מאפשר התאמה קלה ורגולציה הדוקה של לחץ זלוף, כלומר את אותה ההגדרה יכולה לשמש למצלצלים שוניםים או גדלי לב. יתר על כן, תצורה זו יכולה גם לעבור בצורה חלקה בין לחץ קבוע או זרימה קבועה במהלך reperfusion, בהתאם להעדפות של המשתמש. האופי הפתוח של הגדרה זו, למרות מה שהופך את ויסות טמפרטורה קשה יותר מעיצובים אחרים, מאפשר לאיסוף קל של נתונים בלחץ בנפח שפכים וחדרים.

איור 1 הוא ציור סכמטי של המעגל, כוללים מיקום קטטר שהציע. האלמנטים החשובים של מנגנון זה כוללים את הפעולות הבאות: השימוש במשאבה צנטריפוגלית לשלוט afterload; מיקום של קטטר לחץ (קו כחול כהה) בשורש אב העורקים כדי לפקח על לחץ זלוף; ומיקום של קטטר לחץ בנפח (PV) (הקו כחול בהיר) transapically. למרות שמופיעים הקשרים בדמות להיות חיבורים ישרים, מחברים &quot;Y&quot; מומלצים, במיוחד עבור קו preload. איור 2 מציג את הנתונים המתקבלים ממתמר הלחץ הממוקם בשורש אב העורקים של לב חזירי במהלך reperfusion על המעגל, שהוא באופן עקבי בין 40-42 מ&quot;מ כספית במשך 20 דקות. שינויים בהתנגדות כלילית יכולים לגרום לתנודות בלחץ זלוף (איור 3). וריאציות אלה יכולים להיות קלות והדרגתיים, ומתקנים אותם<html> האני לאורך הזמן (איור 3 א). עם זאת, במקרים מסוימים שינויים אלה יכולים להיות פתאומיים ודורשים התאמה של הזרימה דרך המשאבה צנטריפוגלית כדי לשמור על הלחץ הרצוי reperfusion (3 ב איור). מכיוון ששינויים יכולים להתרחש, נדרש ניטור של לחץ שורש אב העורקים במהלך reperfusion. על ידי ניצול חתך דקירת transapical, ניתן להשיג בקלות נתונים בלחץ בנפח על מערכת לב המבודדת. בניסוי זה, לב חזירי שאוחסן בתמיסת שימור (4 מעלות צלזיוס) קרה במשך שעה 2 היה בשימוש. לאחר ההיכרות ראשונית של הקטטר PV, הלולאות היו באיכות ירודה (איור 4 א), עם מספר אזורים מוצלב ולא רכיבי מחזור לב ניכרים. עם זאת, עם מניפולציה מינימאלית של הצנתר בתוך החדר, מורפולוגיה הלולאה השתפרה באופן דרמטי (איור 4), המאפשרת למדידות כדי להתקבל. ve_content &quot;&gt; למרות אופטימיזציה של מיקום צנתר, הלולאות שנרכשו על vivo המעגל לשעבר (איור 5, שורה העליונה) עשויות להיות שונה ממורפולוגיה in vivo הלולאות (איור 5, בשורה תחתונה). שינויים אלה למורפולוגיה לולאה צפויים בשל לאורינטציה שונה של הלב על המעגל בהשוואה לבעלי חיים שבכיבה, כמו גם את חוסר אנטומיים הקבצים המצורפים נמצאים בתוך החי (כגון קרום הלב). יתר על כן, השימוש בחוטי צעדה כדי לעזור לווסת את קצב לב ( אתר מומלץ מצורף: מחץ interventricular) מציג זרם חשמלי חיצוני, שמוביל את הקוצים לראות בחלק הימני התחתון של הלולאות לשעבר vivo עם זאת, כל עוד הלולאות האלה עדיין כוללות את מרכיבי מחזור הלב, הם עדיין יכולים להניב נתונים לפרשנות.. טבלה 1 פרמטרים הפונקציונליים המרובים המתקבלים מלולאות לחץ בנפח אלה באמצעות קטטר PV.<html> אחסון סטטי קר להניח שנגרם נזק מהותי ללב, מה שעוזר להסביר חלק מהשינויים בערכים שהתקבלו במעגל בהשוואה למדידות ב-vivo. חלק מהשונות במשתנים התלויים העומס הוא גם בשל סיכוי ההבדלים בpreload בין המעגל והחי. <img alt="איור 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51671/51671fig1highres.jpg" width="500" /> איור 1. תרשים של מנגנון. <img alt="איור 2" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51671/51671fig2highres.jpg" width="500" /> איור 2. מדידות לחץ שורש האאורטה נציג במהלך reperfusion. <html> &quot;Width =&quot; g3highres.jpg 500 &quot;/&gt; איור 3. דוגמאות לשינויים בלחץ שורש אב העורקים שעלולים להתרחש במהלך reperfusion. שינויים אלה יכולים להיות הדרגתיים ותיקון עצמי (), או פתאומיים ודורשים שינויים בהגדרות במשאבה צנטריפוגלית (ב &#39;). <img alt="איור 4" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51671/51671fig4highres.jpg" width="500" /> איור 4. לולאות לחץ בנפח הושגו על החדרה ראשונית של הקטטר transapically () ואחרי המניפולציה קטין קטטר (ב &#39;). שימו לב לשיפור של מורפולוגיה הלולאה, לפיה מוצלב הלולאה מתבטלת ואלמנטים של מחזור הלב הם לזיהוי . הקוצים בחלק הימני התחתון של שני הקבוצות של לולאות הם עקב השימוש בקוצב, אשר מציג אות חשמלית חיצונית. <img alt="&lt;/ Html">&quot;איור 5&quot; עבור: תוכן width = &quot;5in&quot; רוחב src = &quot;/ files/ftp_upload/51671/51671fig5highres.jpg&quot; = &quot;500&quot; /&gt; איור 5. מדידות לחץ בנפח נציג לקחו על vivo המעגל לשעבר (שורה העליונה), עם מדידות in vivo (בשורה תחתונה) להשוואה. שוב, ניתן לראות קוצים קוצבים בפינה הימנית התחתונה של שני הקבוצות של לולאות לשעבר vivo. <img alt="טבלת 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51671/51671table1.jpg" width="500" /> טבלת 1 פרמטרים פונקציונליים המתקבלים ללב חזירי in vivo (בעמודה שמאלית) ועל מנגנון הלב לעבוד לאחר 2 שעות של אחסון קר (עמודה ימנית) CO:.. תפוקת לב; E: elastance עורקים; EDPVR: לסיים את קשר לחץ בנפח הדיאסטולי; EDV: בסופו של נפח הדיאסטולי; ESPVR: לסיים את קשר לחץ בנפח הסיסטולי; PRSW: עבודת שבץ Preload-recruitable; PVA:אזור לחץ בנפח; SV:; נפח פעימה SW: עבודת שבץ.

Watch this Scientific Journal Video about An Isolated Working Heart System for Large Animal Models at JoVE.com

An Isolated Working Heart System for Large Animal Models

Most studies involving the Langendorff apparatus use small animal models due to the increased complexity of systems for larger mammals. We describe a Langendorff system for large animal models that allows for use across a range of species, including humans, and relatively easy data acquisition.

מערכת העבודה לב מבודדת למודלים בבעלי חיים גדולים

Since its introduction in the late 19th century, the Langendorff isolated heart perfusion apparatus, and the subsequent development of the working heart ...

an-isolated-working-heart-system-for-large-animal-models

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Medicine

30.6K Views.  Duke University Medical Center. Most studies involving the Langendorff apparatus use small animal models due to the increased complexity of systems for larger mammals. We describe a Langendorff system for large animal models that allows for use across a range of species, including humans, and relatively easy data acquisition.

Video: An Isolated Working Heart System for Large Animal Models

NADH Fluorescence Imaging of Isolated Biventricular Working Rabbit Hearts

Since its inception by Langendorff1, the isolated perfused heart remains a prominent tool for studying cardiac physiology2. However, it is not well-suited for studies of cardiac metabolism, which require the heart to perform work within the context of physiologic preload and afterload pressures. Neely introduced modifications to the Langendorff technique to establish appropriate left ventricular (LV) preload and afterload pressures3. The model is known as the isolated LV working heart model and has been used extensively to study LV performance and metabolism4-6. This model, however, does not provide a properly loaded right ventricle (RV). Demmy et al. first reported a biventricular model as a modification of the LV working heart model7, 8. They found that stroke volume, cardiac output, and pressure development improved in hearts converted from working LV mode to biventricular working mode8. A properly loaded RV also diminishes abnormal pressure gradients across the septum to improve septal function. Biventricular working hearts have been shown to maintain aortic output, pulmonary flow, mean aortic pressure, heart rate, and myocardial ATP levels for up to 3 hours8.
When studying the metabolic effects of myocardial injury, such as ischemia, it is often necessary to identify the location of the affected tissue. This can be done by imaging the fluorescence of NADH (the reduced form of nicotinamide adenine dinucleotide)9-11, a coenzyme found in large quantities in the mitochondria. NADH fluorescence (fNADH) displays a near linearly inverse relationship with local oxygen concentration12 and provides a measure of mitochondrial redox state13. fNADH imaging during hypoxic and ischemic conditions has been used as a dye-free method to identify hypoxic regions14, 15 and to monitor the progression of hypoxic conditions over time10.
The objective of the method is to monitor the mitochondrial redox state of biventricular working hearts during protocols that alter the rate of myocyte metabolism or induce hypoxia or create a combination of the two. Hearts from New Zealand white rabbits were connected to a biventricular working heart system (Hugo Sachs Elektronik) and perfused with modified Krebs-Henseleit solution16 at 37 &deg;C. Aortic, LV, pulmonary artery, and left &amp; right atrial pressures were recorded. Electrical activity was measured using a monophasic action potential electrode. To image fNADH, light from a mercury lamp was filtered (350&plusmn;25 nm) and used to illuminate the epicardium. Emitted light was filtered (460&plusmn;20 nm) and imaged using a CCD camera. Changes in the epicardial fNADH of biventricular working hearts during different pacing rates are presented. The combination of the heart model and fNADH imaging provides a new and valuable experimental tool for studying acute cardiac pathologies within the context of realistic physiological conditions.

The objective is to monitor the mitochondrial redox state of isolated hearts within the context of physiologic preload and afterload pressures. A biventricular working rabbit heart model is presented. High spatiotemporal resolution fluorescence imaging of NADH is used to monitor the mitochondrial redox state of epicardial tissue.

NADH Fluorescence הדמיה של Biventricular מבודדת עבודה לבבות ארנב

Since its inception by Langendorff1, the isolated perfused heart remains a prominent tool for studying cardiac physiology2. However, it is not well-suited ...

The Inverted Heart Model for Interstitial Transudate Collection from the Isolated Rat Heart

The present protocol describes a unique approach that enables the collection of cardiac transudate (CT) from the isolated, saline-perfused rat heart. After isolation and retrograde perfusion of the heart according to the Langendorff technique, the heart is inverted into an upside-down position and is mechanically stabilized by a balloon catheter inserted into the left ventricle. Then, a thin latex cap &#8211; previously cast to match the average size of the rat heart &#8211; is placed over the epicardial surface. The outlet of the latex cap is connected to silicon tubing, with the distal opening 10 cm below the base level of the heart, creating slight suction. CT continuously produced on the epicardial surface is collected in ice-cooled vials for further analysis. The rate of CT formation ranged from 17 to 147 &#181;L/min (n = 14) in control and infarcted hearts, which represents 0.1-1% of the coronary venous effluent perfusate. Proteomic analysis and high performance liquid chromatography (HPLC) revealed that the collected CT contains a wide spectrum of proteins and purinergic metabolites.

This protocol describes a method to collect cardiac interstitial fluid from the isolated, perfused rat heart. To physically separate interstitial transudate from coronary venous effluent perfusate, the Langendorff perfused heart is inverted, and the transudate (interstitial fluid) formed on the cardiac surface is collected using a soft latex cap.

מודל הלב הפוכה עבור אוסף transstate Interstitial מן הלב עכברוש מבודד

The present protocol describes a unique approach that enables the collection of cardiac transudate (CT) from the isolated, saline-perfused rat heart. ...

A Pre-Clinical Porcine Model of Orthotopic Heart Transplantation

Fifty-years following the first successful report, cardiac transplantation remains the gold-standard treatment for eligible patients with advanced heart failure. Multiple small-animal models of heart transplantation have been used to study the acute and long-term effects of novel therapies. However, few are tested and demonstrated success in clinical trials. It is of critical importance to evaluate new therapies in a clinically relevant large-animal model for efficient and reliable translation of basic studies&#39;&#160;findings. Here, we describe a pre-clinical large-animal (porcine) model of orthotopic heart transplantation that has been firmly established and previously used to investigate novel cardioprotective strategies. This procedure focuses on acute ischemia-reperfusion injury and is a reliable method to investigate novel interventions which have been tested and validated in smaller experimental models, such as the murine model. We demonstrate its usefulness in assessing cardiac performance during the early post-transplantation period and other potential possibilities enabled by the model.

Here, we describe a pre-clinical large-animal (porcine) model of orthotopic heart transplantation that has been firmly established and utilized to investigate novel cardioprotective strategies.

מודל הפרה-קליני של השתלת לב אורתוטופית

Fifty-years following the first successful report, cardiac transplantation remains the gold-standard treatment for eligible patients with advanced heart ...

Pre-clinical Model of Cardiac Donation after Circulatory Death

Cardiac transplantation demand is on the rise; nevertheless, organ availability is limited due to a paucity of suitable donors. Organ donation after circulatory death (DCD) is a solution to address this limited availability, but due to a period of prolonged warm ischemia and the risk of tissue injury, its routine use in cardiac transplantation is seldom seen. In this manuscript we provide a detailed protocol closely mimicking current clinical practices in the context of DCD with continuous monitoring of heart function, allowing for the evaluation of novel cardioprotective strategies and interventions to decrease ischemia-reperfusion injury.
In this model, the DCD protocol is initiated in anesthetized Lewis rats by stopping ventilation to induce circulatory death. When systolic blood pressure drops below 30 mmHg, the warm ischemic time is initiated. After a pre-set warm ischemic period, hearts are flushed with a normothermic cardioplegic solution, procured, and mounted onto a Langendorff ex vivo heart perfusion system. Following 10 min of initial reperfusion and stabilization, cardiac reconditioning is continuously evaluated for 60 min using intraventricular pressure monitoring. A heart injury is assessed by measuring cardiac troponin T and the infarct size is quantified by histological staining. The warm ischemic time can be modulated and tailored to develop the desired amount of structural and functional damage. This simple protocol allows for the evaluation of different cardioprotective conditioning strategies introduced at the moment of cardioplegia, initial reperfusion and/or during ex vivo perfusion. Findings obtained from this protocol can be reproduced in large models, facilitating clinical translation.

This protocol shows a simple and flexible approach for the evaluation of new conditioning agents or strategies to increase the feasibility of cardiac donation after circulatory death.

מודל טרום קליני של תרומת הלב לאחר מוות הדם

Cardiac transplantation demand is on the rise; nevertheless, organ availability is limited due to a paucity of suitable donors. Organ donation after ...

Optocardiography and Electrophysiology Studies of Ex Vivo Langendorff-perfused Hearts

Small animal models are most commonly used in cardiovascular research due to the availability of genetically modified species and lower cost compared to larger animals. Yet, larger mammals are better suited for translational research questions related to normal cardiac physiology, pathophysiology, and preclinical testing of therapeutic agents. To overcome the technical barriers associated with employing a larger animal model in cardiac research, we describe an approach to measure physiological parameters in an isolated, Langendorff-perfused piglet heart. This approach combines two powerful experimental tools to evaluate the state of the heart: electrophysiology (EP) study and simultaneous optical mapping of transmembrane voltage and intracellular calcium using parameter sensitive dyes (RH237, Rhod2-AM). The described methodologies are well suited for translational studies investigating the cardiac conduction system, alterations in action potential morphology, calcium handling, excitation-contraction coupling and the incidence of cardiac alternans or arrhythmias.

The objective of this study was to establish a method for investigating cardiac dynamics using a translational animal model. The described experimental approach incorporates dual-emission optocardiography in conjunction with an electrophysiological study to assess electrical activity in an isolated, intact porcine heart model.

אופקרדיוגרפיה ולימודי אלקטרופיזיולוגיה של לשעבר Vivo נגדורף

Small animal models are most commonly used in cardiovascular research due to the availability of genetically modified species and lower cost compared to ...

Semi-Minimal Invasive Method to Induce Myocardial Infarction in Rats and the Assessment of Cardiac Function by an Isolated Working Heart System

Myocardial infarction (MI) remains the main contributor to morbidity and mortality worldwide. Therefore, research on this topic is mandatory. An easily and highly reproducible MI induction procedure is required to obtain further insight and better understanding of the underlying pathological changes. This procedure can also be used to evaluate the effects or potency of new and promising treatments (as drugs or interventions) in acute MI, subsequent remodeling and heart failure (HF). After intubation and pre-operative preparation of the animal, an anesthetic protocol with isoflurane was performed, and the surgical procedure was conducted&#160;quickly. Using a minimally invasive approach, the left anterior descending artery (LAD) was located and occluded by a ligature. The occlusion can be performed acutely for subsequent reperfusion (ischemia/reperfusion injury). Alternatively, the vessel can be ligated permanently to investigate the development of chronic MI, remodeling or HF. Despite common pitfalls, the drop-out rates are minimal. Various treatments such as remote ischemic conditioning can be examined for their cardioprotective potential pre-, peri- and post-operatively. The post-operative recovery was quick as the anesthesia was precisely controlled and the duration of the operation was short. Post-operative analgesia was administered for three days. The minimally invasive procedure reduces the risk of infection and inflammation. Furthermore, it facilitates rapid recovery. The &#8220;working heart&#8221; measurements were performed ex vivo and enabled precise control of preload, afterload and flow. This procedure requires specific equipment and training for adequate performance. This manuscript provides a detailed step-by-step introduction for conducting these measurements.

This article presents an efficient method to perform myocardial ischemia and subsequent chronic reperfusion in rats using a minimally invasive approach. In addition, left ventricular hemodynamic function of rats is assessed by echocardiography and isolated working heart methods.&#160;

חצי מינימלי שיטה פולשנית כדי לגרום אוטם שריר הלב בחולדות הערכה של תפקוד הלב על ידי מערכת לב עבודה מבודדת

Myocardial infarction (MI) remains the main contributor to morbidity and mortality worldwide. Therefore, research on this topic is mandatory. An easily ...

Large Animal Model for Evaluating the Efficacy of the Gene Therapy in Ischemic Heart

Coronary artery disease is one of the significant causes of mortality and morbidity worldwide. Despite the progression of current therapeutics, a considerable proportion of coronary artery disease patients remain symptomatic. Gene therapy-mediated therapeutic angiogenesis offers a novel therapeutic method for improving myocardial perfusion and relieving symptoms. Gene therapy with different angiogenic factors has been studied in few clinical trials. Due to the novelty of the method, the progress of myocardial gene therapy is a continuous path from bench to bedside. Therefore, large animal models are needed for evaluating the safety and efficacy. The more the large animal model identifies the original disease and the endpoints used in clinics, the more predictable outcomes are from clinical trials. Here, we introduce a large animal model for evaluating the efficacy of the gene therapy in the ischemic porcine heart. We use clinically relevant imaging methods such as ultrasound imaging and 15H2O-PET. For targeting the gene transfers into the desired area, electroanatomical mapping is used. The aim of this method is: (1) to mimic chronic coronary artery disease, (2) to induce therapeutic angiogenesis at hypoxic areas of the heart, and (3) to evaluate the safety and efficacy of the gene therapy by using relevant endpoints.

Myocardial gene therapy for ischemic heart disease holds great promise for future therapeutics. Here, we introduce a large animal model for evaluating the efficacy of gene therapy in the ischemic heart.

מודל בעלי חיים גדולים להערכת יעילות הטיפול הגנטי בלב איסכמי

Coronary artery disease is one of the significant causes of mortality and morbidity worldwide. Despite the progression of current therapeutics, a ...

Rodent Working Heart Model for the Study of Myocardial Performance and Oxygen Consumption

Isolated working heart models have been used to understand the effects of loading conditions, heart rate and medications on myocardial performance in ways that cannot be accomplished in vivo. For example, inotropic medications commonly also affect preload and afterload, precluding load-independent assessments of their myocardial effects in vivo. Additionally, this model allows for sampling of coronary sinus effluent without contamination from systemic venous return, permitting assessment of myocardial oxygen consumption. Further, the advent of miniaturized pressure-volume catheters has allowed for the precise quantification of markers of both systolic and diastolic performance. We describe a model in which the left ventricle can be studied while performing both volume and pressure work under controlled conditions. 
In this technique, the heart and lungs of a Sprague-Dawley rat (weight 300-500 g) are removed en bloc under general anesthesia. The aorta is dissected free and cannulated for retrograde perfusion with oxygenated Krebs buffer. The pulmonary arteries and veins are ligated and the lungs removed from the preparation. The left atrium is then incised and cannulated using a separate venous cannula, attached to a preload block. Once this is determined to be leak-free, the left heart is loaded and retrograde perfusion stopped, creating the working heart model. The pulmonary artery is incised and cannulated for collection of coronary effluent and determination of myocardial oxygen consumption. A pressure-volume catheter is placed into the left ventricle either retrograde or through apical puncture. If desired, atrial pacing wires can be placed for more precise control of heart rate. This model allows for precise control of preload (using a left atrial pressure block), afterload (using an afterload block), heart rate (using pacing wires) and oxygen tension (using oxygen mixtures within the perfusate).

Isolated working heart models can be used to measure the effect of loading conditions, heart rate, and medications on myocardial performance and oxygen consumption. We describe methods for preparation of a rodent left heart working model that permits study of systolic and diastolic performance and oxygen consumption under various conditions.

מכרסם עבודת לב דגם לחקר ביצועי שריר לב ואת צריכת חמצן

Isolated working heart models have been used to understand the effects of loading conditions, heart rate and medications on myocardial performance in ways ...

Biology

Dissection Techniques and Histological Sampling of the Heart in Large Animal Models for Cardiovascular Diseases

The standard gross examination and sampling are key elements in the reproducibility and success of experimental studies of cardiovascular diseases carried out in large animals. Considering the complex anatomy of the heart, interspecies differences, and the types of compensatory and pathological reactions, consistent protocols are challenging to implement. The utilization of multiple dissection protocols is usually adapted to suit the prosector's experience, and personal preference continues to be a source of experimental and interobserver variability. Here, the aim is to present the main anatomical features and landmarks, dissection protocols, and histological sampling standards of the heart in some commonly used species (including dogs, pigs, ruminants, and cats) as models of cardiovascular diseases.
Two standard gross examination protocols are presented here. First, the inflow-outflow method, which follows the physiological blood flow direction through the heart and large vessels (frequently used in dogs, ruminants, and pigs), and second, the four-chamber dissection technique (exemplified in cats). Both techniques can be adapted to any species in certain experimental circumstances. The sampling protocols include all the areas of interest (sinoatrial node, ventricles, interventricular septum, atria, valves, and aorta), and if properly carried out, improve both the reproducibility and reliability of experimental studies.

Due to the complex anatomy, a consistently reproducible dissection and harvesting protocol for cardiac samples can be challenging to implement. This manuscript presents the key elements of some standard cardiac dissection protocols, highlighting both the gross examination approaches and the sampling sites commonly used for histopathologic examination.

טכניקות דיסקציה ודגימה היסטולוגית של הלב במודלים של בעלי חיים גדולים למחלות לב וכלי דם

The standard gross examination and sampling are key elements in the reproducibility and success of experimental studies of cardiovascular diseases carried ...

Large-Animal Model of Donation after Circulatory Death and Normothermic Regional Perfusion for Cardiac Assessment

The increase in demand for cardiac transplantation throughout the years has fueled interest in donation after circulatory death (DCD) to expand the organ donor pool. However, the DCD process is associated with the risk of cardiac tissue injury due to the inevitable period of warm ischemia. Normothermic regional perfusion (NRP) allows for an in situ organ assessment, allowing the procurement of hearts determined to be viable. Here, we describe a clinically relevant large-animal model of DCD followed by NRP. Circulatory death is established in anesthetized pigs by stopping mechanical ventilation. After a preset warm ischemia period, an extracorporeal membrane oxygenator (ECMO) is used for a NRP period lasting at least 30 min. During this reperfusion period, the model allows the collection of various myocardial biopsies and blood samples for initial cardiac evaluation. Once NRP is weaned, biochemical, hemodynamic, and echocardiographic assessments of cardiac function and metabolism can be performed before organ procurement. This protocol closely simulates the clinical scenario previously described for DCD and NRP in heart transplantation and has the potential to facilitate studies aimed at decreasing ischemia-reperfusion injury and enhance cardiac functional preservation and recovery.

The protocol describes a large-animal (porcine) model of donation after circulatory death, followed by thoracoabdominal normothermic regional perfusion that closely simulates the clinical scenario in heart transplantation, and has the potential to facilitate therapeutic studies and strategies.

מודל תרומה של בעלי חיים גדולים לאחר מוות במחזור הדם וזילוח אזורי נורממי להערכת לב

The increase in demand for cardiac transplantation throughout the years has fueled interest in donation after circulatory death (DCD) to expand the organ ...