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.. Langendorff Aparatı Binası (Bkz: Şekil 1) <ol><li> 3/8 &quot;tüp kullanılarak, kan haznesine kalp rezervuar bağlayın. <ol><li> Bu boru bir roller pompa geçer emin olun. NOT: Bu roller pompa geçmesi için 1/4 &quot;boru bir parça oluşturmak için iki 3/8 boru konnektörleri&quot; 1/4 &quot;kullanarak gerektirebilir. </li><li> 3/8 &quot;tüp ısıtıcı / oksitleyici kan haznesini bağlayın. </li><li> Y-konnektörüne ısıtıcı / oxygenatör bağlamak için 3/8 &quot;boru kullanın. </li><li> Santrifüj pompa Y-konnektörü bir kolunu bağlayın, sonra (3/8 &quot;boru ile) ikinci bir Y-konnektörüne santrifüj pompa bağlayın. </li><li> Bir kabarcık tuzak ve basınç dönüştürücü sokma aracı olarak hem de hizmet verecek yukarı bakan kol, bir hemostaz valfi güvence tüp bir parça 3/8 &quot;takın. </li><li> Aşağı doğru kola 3/8 &quot;tüp bir parça takın. Bu kısım AOR eklenecektir<html> (afterload hattı yani) tic kanül. </li><li> 3/8 &quot;tüp ile ön yükleme odasının girişi için Y-bağlayıcının diğer kol bağlayın. Bu boru, ikinci bir silindir pompa geçer emin olun. </li><li> Bu haznenin çıkış için fazla 3/8 &quot;tüp bağlayın. Bu kısım (önyükleme hattı yani) sol atrium eklenecektir. </li></ol></li><li> Isıtıcı / oksijenatörde için oksijen tankı ve ısıtma cihazı bağlayın. </li><li> Kalp çalışma moduna koymak kadar bu hat kullanılacak olmayacak gibi, ön-yükleme odasına Y-konnektör gidiş hattını kelepçe. </li></ol> 2.. Basınç-Hacim Kateter Hazırlık <ol><li> Bir 37 ° C su banyosu içinde, tuzlu su çözeltisi, bir şişe sıcak. </li><li> En az 30 dakika boyunca ılık tuzlu su içinde iletkenlik PV kateter ve basınç sensörü bekletin. </li><li> Her ikisi de en az 30 dakika boyunca ısınma için izin veren, veri toplama sistemleri açın. </li></ol>&gt; 3 tle &quot;. Langendorff Aparatı hazırlanması <ol><li> Oksijen tankı, ısıtma cihazları, iki rezervuar bağlayan roller pompa ve santrifüj pompa açın. Isıtma aygıtı, hayvanın vücut sıcaklığı (~ 36 ° C) olarak ayarlanmalıdır. </li><li> Üreticinin talimatlarına uygun olarak kan yıkayın. Yavaş yıkama hızları kan (örneğin, aşırı elektrolitler, parçalanmış hücresel materyal) atık ürünlerin daha fazla tamamen kaldırılması için tavsiye edilir. </li><li> Kan yıkanır sonra, hematokrit düzeyi öncesinde hemodilüsyon kontrol edin. </li><li> İstenen hematokrit konsantrasyonda (önerilen:% 20-25) için normal tuzlu su ile yıkandı, kırmızı kan hücreleri sulandırın ve Langendorff aparatına ekleyin. </li><li> (Ön yükleme bölmesi hariç), sistem boyunca kan akışını başlatmak için, iki pompa hızı ayarlayın. </li><li> Kan karışımın pH ve elektrolitler kontrol ve kullanılan türler için fizyolojik kadar ayarlayın. NOT: Giriş zararlı önlemek içinreperfüzyon sırasında kalsiyum akısı, Langendorff aparatı üzerinde kalsiyum seviyeleri başlangıçta (0.3-0.5 mmol / L) düşük tutulmalıdır. <ol><li> Potasyum eşzamanlı artış ile hematokrit bir azalma varsa, laktat dehidrogenaz ve hemolizini ekarte etmek için plazma serbest hemoglobin kontrol edin. </li><li> Durumda hemoliz, meydana gelen tüm bağlantıları sıkı olmasını sağlamak ve bariz saydamlaştırılması hiçbir alanlar vardır gelmez. </li></ol></li><li> PowerLab sisteminin ikincil Basınç yuvaya Millar kateter takın. </li><li> Üreticinin talimatlarına uygun olarak basınç sensörü kalibre edin. </li></ol> 4.. Langendorff Cihazlar için Ek için Kalp hazırlanması Not: Uygun şekilde duran kalp bir izole edilmiş kalp sistemin de dahil olduğu herhangi bir büyük hayvan deneyleri için kullanılmalıdır. Kardioplejik tutuklama eksikliği kalbi gibi o ölçülebilir iş üretmek değil zarar verebilir. Celsior veya düşük potasyum UniverWisconsin verilen yoğunluk (UW) çözeltisi olarak tavsiye edilmektedir, bu çözüm sadece klinik kullanılanlara benzer, ama çözeltinin düşük potasyum devresi sırasında hiperkalemi engeller yardımcı olur. Kardiyoplejik solüsyon hacmi domuz kalpleri için yeterli 1 litre ile, kalp boyutuna bağlı olacaktır. <ol><li> Çabuk ventriküllerinde herhangi bir depolama çözümü dökmek kuru kurulayın ve tartmak, saklama kabından kalp kaldırmak. </li><li> Kalp Langendorff&#39;a için hazır olana kadar, soğuk miyokard ısısını korumaya yardımcı saklama kabına kalp dönmek ve böylece aort yukarı bakacak onu yönlendirmek. </li><li> Aort içine bir 3/8 &quot;kanül takın ve bir zip-kravat ile sabitleyin. </li></ol> 5.. Langendorff&#39;a için Kalp takılması <ol><li> Yavaş damlama santrifüj pompa azaltın. </li><li> Kanla dolu ve tamamen de-yayınlanan kadar aort içine kan damlama. </li><li> Dikkatle aort c takmakLangendorff üzerinde aort boru için annula. Bağlanma süresi not edin. </li><li> Yerli aort içine hemostaz valfi [DS1] ile kalibre edilmiş basınç dönüştürücü takın. </li><li> Basınç ölçümleri başlayın ve istenilen reperfüzyon basıncı elde edilinceye kadar santrifüj pompa hızını ayarlayabilirsiniz. NOT: Basınç olarak koroner direnç değişiklikleri değişebilir. Bu nedenle, özellikle ilk reperfüzyon esnasında, yakından aort basıncı izler. </li><li> Isıtma ünitesi intramiyokardiyal sıcaklığına sıcaklığını artırmak 37 ° C&#39;de ölçülür NOT: ısınma ünitesi ve intramiyokardiyal sıcaklıklardaki değişiklikler yapılan ayarlamalar arasında bir gecikme olacaktır. Bu nedenle, sıcaklık değişiklikleri aşamalı olarak yapılmalıdır. </li><li> PH, elektrolitler ve diğer biyokimyasal ölçümler ölçmek için venöz kan haznesinden bir temel (T = 0) bir numunesi elde edilir. </li><li> Septum içine sıcaklık probu yerleştirin ve miyokard sıcaklığını izlemek. Isınma ünitesi sıcaklığını azaltınmiyokard ısısı 39 ° C&#39;nin üzerine çıkarsa </li><li> Deney için arzu edildiği gibi fizyolojik parametrelerini ayarlayarak, kan numuneleri her 15 dakikada al. <ol><li> Iyonik kalsiyum önce çalışma modunun başlamasından&gt; 0.8 mmol / L sağlamak, her 5 dakika kan çözeltisine, yaklaşık olarak 1 mmol kalsiyum ekleyin. </li></ol></li></ol> 6.. Çalışma Modu içine Kalp koymak <ol><li> Sol atrium / pulmoner vene uygun büyüklükte bir kanül takın. Bu uygun bir purse-string sütür veya zip-kravat biriyle yapılabilir. </li><li> Gerektiği gibi diğer pulmoner ven sütür ile kökenleri veya zımba gibi akabilir, sol atrium herhangi bir delik, kapatın. </li><li> Kolon yüksekliği istenen önyükleme basıncını verir şekilde önyükleme odanın yüksekliğini ayarlayın. Not: kan / kristalloid karışımının yoğunluğu varsayarsak suyun yoğunluğu, 1 mmHg = en için aort arasındaki mesafe 1.36 cm eşittirönyükleme rezervuar (örneğin, 15 mmHg = 20.4 cm) &#39;de kan seviyesi. </li><li> Önyükleme odasına giden boru çözülme ve yavaş yavaş önyükleme odası ve önyük tüp kan ile tamamen doldurmak için izin, önyükleme roller pompa başlar. </li><li> Önyükleme hortumunun tamamen de-yayınlanan sonra, yavaş yavaş kan ile sol atrium ve kanül doldurun. </li><li> Sisteme girmek için herhangi bir hava izin vermeden, sol atriyal kanül önyükleme boru bağlayın. </li></ol> 7. Ventriküler basınç-hacim (PV) Kayıtlar Alınması <ol><li> Veri toplama sistemleri için basınç ve Rho küvet kalibrasyon için üreticinin yönergelerini izleyin. </li><li> Sol ventrikül (LV) apeks de 3-0 polipropilen sütür kullanarak bir çanta-string sütür yerleştirin. </li><li> 16 G iğne kullanılarak, çanta-dize içinde bir bıçak kesi yapmak. </li><li> Apikal kesi içine PV iletkenlik kateter yerleştirin. NOT: İdeal kateter yerleştirme dep olacaktüm algılama LV içindeki elektrotlar ve LV dışında iki uyarım elektrotlara sahip sona. Uygun büyüklükte hayvan ve kateter (Tartışma) seçilmiştir emin olun. </li><li> Kayıt verileri başlayacak ve aktif kaç hacim kesimleri belirlemek için sağ üst köşedeki basın &quot;Başlat&quot; düğmesini. <ol><li> Tüm bölümler aktif değil iseniz tüm kesimleri aktif kadar, kateter konumunu ayarlayın. NOT: kateter hafif bir büküm döngü morfolojisi optimize etmek için gerekli olabilir </li><li> Uyarma elektrotlar ve üreticinin talimatlarına göre algılama elektrot konumunu ayarlamak, tüm segmentlerde sinyalleri elde etmek mümkün değilse. </li></ol></li><li> İstenilen konfigürasyonu elde edildikten sonra, hacim ve alfa kalibrasyon için üreticinin yönergelerini izleyin. </li><li> Düzgün kalibre kateter kullanarak, bazal basınç-hacim verilerin en az 30 sn edinin. NOT: Bu basınç-volüm eğrileri bağımlı hacmi sağlayacakkalp fonksiyonu (örn., kardiyak output, strok hacmi) ölçümlerini göçük. <ol><li> Yeterli döngüler elde edildikten sonra tıkanıklığı basınç-hacim verileri elde etmek için, veri kayıt durdurma bir sonraki aşamaya devam edin. </li></ol></li><li> Yavaş yavaş bir boru kelepçesi kullanılarak önyükleme tüpünü tıkamak. NOT: basınç-hacim döngüler küçülür ve aşağı ve sola kaydırmak için başlamalıdır. Bu &quot;aşağı yürümek&quot; denir. <ol><li> Aşağı yürüyüş 10-15 saniye edinin, sonra sol atrium yeniden girmek için önyükü sağlamak için boru kelepçesini. NOT: Bu basınç-volüm eğrileri (örneğin, askere almalarla inme çalışmalarını sonu sistolik basınç-hacim ilişkisi preload) kardiyak fonksiyon hacmi bağımsız ölçümler sağlayacaktır. </li><li> Ekranın sağ üst köşesinde &quot;Stop&quot; düğmesine basarak kayıt verilerini durdurun. </li><li> Tekrarlamadan önce en az 5 dakika bekleyintıkanmasıdır. </li></ol></li><li> Tekrar tekrarlanan ölçümler elde etmek için 7,7 ve 7.8 adımları. </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.

Langendorff izole kalp perfüzyon cihaz ve çalışma modeli kalp kardiyak fizyoloji, patoloji, farmakoloji ve en temel keşiflerin bazı yol açmıştır. Bu model, çok yönlülük, normal ve patolojik koşullar 1-18 arasında çeşitli altında türlerin çeşitli kullanımı için izin verir. Bununla birlikte, izole edilmiş kalp modeli yaygın nedeniyle Cihaz tasarımı ve veri toplama hem de artan karmaşıklığı, kısmen, özellikle insan kalpler, büyük memeliler için kullanılmaz. Bu nedenle, burada sunulan protokol izole domuz kalpleri okuyan nispeten tekrarlanabilir yollarla sonuçlanan bu karmaşıklığı artırmak için bir girişim gösterir. Bizim kurulum çok önemli bir bileşeni, bir santrifüj pompa ile arteriyel uyum / afterload odasının yerine geçer. Bu değişim Langendorff&#39;a yılında koroner perfüzyon basıncı ve afterload gelişmiş denetim ve çalışma kalp modları, saygımdan sağlarvely, bu set-up kolayca farklı boyutlarda ve türlerin kalplerine adapte olmasını sağlar. İnsan kalpleri 60-65 mmHg reperfiize ise Örneğin, bu tasarım, domuz kalpler, 40-45 mmHg reperjüz edilir. Bu basınç değişim santrifüj pompa ayarlarını basitçe elde edilir; Sistemin herhangi bir bileşen, fiziksel olarak ayarlanması gerekmektedir. Ayrıca, kök basınçlarını izlemek için aort kökü içinde bir basınç dönüştürücü yerleştirerek Langendorff modunda sabit debi ve sabit basınç arasında kolay geçiş sağlar. Bu değişiklik, iki yönlü akış basınç gradyanı üzerine dayalı olarak ortaya sağlayarak klasik uyum odası, santrifüj pompa, ortadan kaldırmasına rağmen, bir uyum odası olarak hizmet edebilir. Sistol ve dışarı atım hacmi ile, pompa genelinde retrograd akım aort elastikiyeti kopyalayan, afterload baskıyı azaltmak için hizmet vermektedir. Bu düzeneğin açık tasarımı da önemlidir. Kalp açık bir a asılı olmasırea, bunun yerine bir yarı kapalı bir bölme veya huni, basınç-hacim ölçümleri için daha kolay enstrümantasyon sağlar. Açık tasarım transvalvular yaklaşımının kaçınarak, LV kateter yerleştirme için bir transapikal kesi kullanımı sağlar. Transvalvuler yaklaşım daha teknik olarak zordur ve genellikle uygun yerleştirme için floroskopi gerektirir. Ayrıca, bu yaklaşım aynı zamanda kapak yetersizliği neden olabilir. Ekstra maliyet ve floroskopi rahatsızlık ortadan kaldırırken transapikal yaklaşım kullanılarak, güvenli bir şekilde ve kolayca sol ventrikül içindeki kateter yerleştirebilir. Açık tasarımı daha da bu sistem üzerinde iken değerlendirilebilir işlevsel ve biyokimyasal parametreler genişleyen, ekokardiyografi ve atık toplama için kolay erişim tanıyor. Açık tasarım, veri toplama kolaylaştırmak iken, miyokard sıcaklık ayarı daha zor hale geliyor. Fizyolojik ısısını korumak bir Langendorff&#39;a ile bilinen konulardan biridirveya kalp sistemini 1,3,11,13 çalışıyor. Langendorff sistemi tipik olarak uygun bir sıcaklıkta muhafaza yardımcı olan bir ısı hücresi içermektedir, ancak bu bölme, aynı zamanda, bir ventriküler basınç-hacim kateter sokma daha zor hale getirir. Açık tasarım alt sıcaklık regülasyonu gidermek için, bir oksijenatöre / ısı değiştirici rezervuar sonra yerleştirildi. Isı eşanjörü ve aortik kanül arasındaki minimum boşluk ısı kaybını azaltır ve miyokardiyal sıcaklık probu normotermi sağlar. Ceketli bir boru ya da harici ısı kaynaklarının kullanımı da sıcaklık kontrolüne yardımcı olmak için kullanılabilir. Bu protokolün bir diğer eşsiz eleman çalışma kapsamında domuz otolog kan yıkama ve normal fizyolojik serum ile reconstituting edilir. Kristaloid tamponlar ile güçlendirilmiş tam kan Perfüzatlar veya kırmızı kan hücrelerinin ya kullanımı nadir değildir, olmasına rağmen, sorunları ile mevcut yapar. Eski genellikle mad ekleyen bir donör hayvan gerektirirDeneyden antial maliyetleri, genellikle sığır kan 1,11-13 türetilmiştir yana ikincisi, immünojenisite sorunları olabilir iken. Orijinal domuzun kendi kanını yıkayarak, protokolü sadece tek bir hayvan gerektirir ve bağışıklık sorunları ablasyona. Ayrıca, yıkama işlemi kolayca deney parametreleri göre manipüle edilebilir, yani elektrolit çoğunu çıkarır. Son olarak, kan koruma birimi kullanılarak, bu sürecin bir avantajı, ve her ikisi de dezavantaj olan, kan içinde proteinlerin çoğunu çıkarır. Avantajı, herhangi bir pıhtılaşma ve immünolojik / bulaşıcı proteinleri pıhtı ya da bulaşma olasılığını azaltarak, kaldırılır olmasıdır. Dezavantajı ise bu karışım miyokardiyal ödem ve zaman içinde muhtemelen kalp fonksiyonunun kaybına yol için bir düşük onkotik basınca sahip olmasıdır. Bu sorun, albümin ya da başka bir koloit eklenmesiyle Bununla birlikte, ele alınabilir. Uygun büyüklükte sağlanması birsimal ve kateter uygun çalışma kalp cihazı kullanmak kadar önemli olduğunu seçilmiştir. İdeal olarak, kateter ventriküler alanı dışında, iki uyarma elektrot (yani en yakın elektrotlar) ile, ventriküler boşluk içindeki tüm algılama elektrotlar yerleştirilir. Hayvanın ventriküler boşluk çok küçük ya da elektrotlar arasındaki mesafe çok büyük olursa, o zaman bütün segmentler LV alanı içinde uygun değildir. Uyarma elektrot konumu ayarlanabilir birlikte, küçük bir boşluk LV da kateter viraj ya da eğri, veri toplama zor hale neden olabilir. Bu nedenle, büyük hayvan yürekleri fonksiyonel analizi için, en az 60 kg&#39;lık bir hayvan boyutu tavsiye edilir. Bu büyüklükteki bir hayvana ile 7 mm elektrot aralığı genellikle kateterin tam takılmasını sağlar. Sonuç olarak, bu el yazması perfüzyon basıncı regülasyonu kolaylaştıran izole bir çalışma kalp sistemi, veri col açıklarbiriktirme ve genel tasarımı, sadece biraz daha zor sıcaklık kontrolü yaparken. İzole çalışma kalbine bu değişiklikler umarım kardiyak patoloji anlayışımızı sürdürmek ve keşfedilmeyi daha fazla klinik ile ilgili tedavi seçenekleri sağlayan, insan dahil büyük memeli kalpleri ile artan kullanımı için izin verir.

Temel kalp biyoloji ve fizyoloji anlayışımızın çok izole, retrograd perfüze Langendorff kalp ve izole çalışma kalp sistemleri kullanılmaktadır deneylerden geldi. Bu deneysel sistemler hala yaygın hasarlı miyokard 5,7 4, hücre tabanlı tedavi önşartlama, iskemi-reperfüzyon hasarı 2 dahil olmak üzere önemli konularda, bizim kardiyovasküler bilgisini genişletmek için bugün kullanılan, uyuşturucu 6,9, ve kardiyak allogreft koruma kardiyak etkileri teknikleri 8,15-18. Izole edilmiş kalp sistemlerinin her ikisi de herhangi bir memeli türleri için de kullanılabilir olsa da, esas olarak kobay, sıçan, veya tavşan gibi küçük 3,12,13 memelilerde kullanılır. Böyle domuzlar ve insanlar gibi büyük hayvan modelleri, daha fazla klinik ile ilgili veri sağlamak, ama daha az sıklıkla nedeniyle yüksek maliyet, daha yüksek biyolojik değişkenlik, kan perfüzyon çözümleri daha büyük hacimli ve bigg için kullanılırekipman 1,12-15 adet er. Ayrıca, veri toplama özellikle çalışmakta olan kalplerin 1,3,12-15 için, daha zordur. Bu karmaşık bir sonucu olarak, klinik olarak uygun izole edilmiş kalp modelleri nadiren ciddi kardiyovasküler translasyonel araştırma ilerlemesini engellemektedir, kullanılır. Bu karmaşıklığı gidermek amacıyla, izole çalışan kalp hazırlık kolaylıkla sabit basınç veya sabit akış Langendorff koşullar altında ya, insan da dahil olmak üzere farklı türlerin kalpleri, adapte edilebilir bir sistem oluşturmak için güncellenmiştir. Afterload uyum odası çalışma modunda Langendorff modu ve afterload perfüzyon basıncını ayarlama işlemini kolaylaştırmak için bir santrifüj pompa ile değiştirildi. Bunun yerine kalp içeren bir kapalı, gömlekli bir rezervuar, bu sistem iletkenlik kateterizasyon için transapikal yaklaşımının kullanılmasına olanak sağlayarak, veri toplama kolaylaştırmak için açık bir bölmeyi kullanır. Moreover, bu açık tasarım ayrıca bu deneyler sırasında ölçülebilir fizyolojik parametrelerini genişletilmesi, kalbin ekokardiyografik değerlendirilmesi için erişim sağlar. Bu gelişmeler, umarım büyük hayvan yorumsal araştırmalar için bu sistemi kullanmak için başkalarını teşvik edecektir.

<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

19. yüzyıl sonundan yılında tanıtılmasından bu yana, Langendorff izole kalp perfüzyon cihazı ve çalışma kalp modelinin sonraki gelişme, kardiyovasküler fonksiyonu ve hastalık 1-15 eğitim için çok değerli araçlar olmuştur. Kalp Langendorff hazırlanması herhangi bir memeli kalp için kullanılabilir, ancak bu cihaz ile ilgili bir çok çalışma nedeniyle büyük memelilerde 1,3,11 için sistemlerin artan karmaşıklığı küçük hayvan modellerinde (örneğin, fare, sıçan, tavşan) kullanır. Bu cihaz 1,11 kullanan herhangi bir denemenin önemli bir bileşeni - bir büyük güçlük farklı kalp boyutta bir dizi üzerinde sabit koroner perfüzyon basıncı sağlamaktır. Bir santrifüj pompa ile klasik hidrostatik afterload sütun yerine, aşağıda açıklanan Langendorff çalışan kalp cihazı aynı set-up çeşitli madenî için kullanılabileceği anlamına gelir, kolay ayarlama ve perfüzyon basınçları sıkı düzenlenmesi için izin verirs veya kalp boyutları. Ayrıca, bu yapılandırma da sorunsuz kullanıcının tercihlerine bağlı olarak, reperfüzyon sırasında sabit basınç veya sabit akış arasında geçiş yapabilirsiniz. Bu kurulum açık doğası, diğer tasarımlara göre sıcaklık ayarı daha zor hale rağmen, atık ve ventriküler basınç-hacim kolay veri toplama için izin verir.

Şekil 1, önerilen kateter yerleştirilmesi de dahil olmak devresinin şematik bir çizim vardır. Sonradan yükleme ile kontrol etmek için bir santrifüj pompanın kullanımı; Bu düzeneğin önemli unsurlar şunlardır perfüzyon basıncını izlemek için aort kökünde bir basınç kateter (koyu mavi çizgi) yerleştirilmesi; ve basınç-hacim (PV) kateter transapically (açık mavi çizgi) yerleştirme. Şekilde bağlantıları, düz bağlantı olduğu görülmektedir, ancak &quot;Y&quot; bağlantı, özellikle de ön yükleme hattı için, tavsiye edilir. Şekil 2, 20 dakika boyunca sürekli arasında 40-42 mmHg olan devre, üzerine reperfüzyon sırasında domuz kalbin aort kökü yerleştirilir basınç transdüktörü elde edilen verileri göstermektedir. Koroner direncindeki değişiklikler perfüzyon basıncı dalgalanmalara (Şekil 3) sebep olabilir. Bu varyasyonlar, onları düzelterek, küçük ve kademeli olabilir<html> zaman (Şekil 3a) üzerinde canlarından. Bununla birlikte, bazı durumlarda, bu varyasyonlar ani olabilir ve arzu edilen reperfüzyon basıncı (Şekil 3b) muhafaza edilmesi için santrifüj pompa aracılığıyla akış ayarlama gerektirebilir. Değişiklikler meydana olduğundan, reperfüzyon esnasında aortik kök basınç izlenmesi gereklidir. Transapikal bıçak kesisi kullanılarak, basınç-hacim verileri kolaylıkla izole kalp sistemi üzerinde elde edilebilir. Bu deneyde, 2 saat soğuk (4 ° C) muhafaza çözelti içinde saklanmış olan bir domuz kalbi kullanılmıştır. PV kateter ilk giriş üzerine, ilmekler çaprazlama ve fark edilebilir herhangi bir kardiyak döngü bileşenlerin birden fazla alanlarda, düşük kaliteli (Şekil 4a) arasında idi. Bununla birlikte, ventrikül içinden, kateterin en az manipülasyon ile, ilmek morfolojisi ölçümleri elde edilmesi için izin veren, (Şekil 4b) önemli ölçüde iyileşmiştir. kateter pozisyon optimizasyonu rağmen ve_content &quot;&gt;, ex vivo devresi (Şekil 5, üst satır) edinilen döngüler in vivo döngüler daha farklı bir morfoloji (Şekil 5, alt satır) olabilir. döngü morfolojiye Bu değişiklikler büyük olasılıkla nedeniyle hayvan sırt üstü yatırıldı, hem de (örneğin, perikard gibi) canlı bir hayvanda bulunan anatomik ekleri eksikliği göre devredeki kalbin farklı yönlendirmesine. Ayrıca, kalp atış hızını düzenlemeye yardımcı olmak için kalp pili tellerin kullanımı ( Önerilen eklenti sitesi: interventriküler septum) ex vivo döngüler sağ alt kısmında görülen ani yol açan bir dış elektrik akımı tanıttı Ancak, sürece bu döngü hala kalp döngüsü bileşenleri özellik olarak, onlar hala yorumlanabilir veriler sağlayabilir.. Tablo 1, PV kateter kullanılarak, bu basınç-hacim döngüler elde edilen çoklu işlevsel parametreleri.<html> Soğuk statik depolama olasılıkla in-vivo ölçümler ile karşılaştırıldığında devre elde değerlerindeki bazı değişiklikler açıklamaya yardımcı kalp, bazı içsel hasara neden oldu. Yük bağımlı değişkenler içinde varyasyon nedeniyle bazı devresi ve canlı hayvan arasındaki preload olası farklılıklar da. <img alt="Şekil 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51671/51671fig1highres.jpg" width="500" /> Aparatı 1. Diyagramı Şekil. <img alt="Şekil 2," fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51671/51671fig2highres.jpg" width="500" /> Reperfüzyon sırasında 2. Temsilcisi aort kökü basıncı ölçümleri Şekil. <html> g3highres.jpg &quot;width =&quot; 500 &quot;/&gt; Şekil 3.. Reperfüzyon sırasında oluşabilecek aort kökü basınç değişikliklere örnek. Bu değişiklikler kademeli ve kendini düzelten (A), veya ani olabilir ve santrifüj pompa (B) ayarlarında değişiklik gerektirebilir. <img alt="Şekil 4," fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51671/51671fig4highres.jpg" width="500" /> Transapically kateter ilk sokulması (A) üzerine ve minör kateter işleme (B) sonra elde edilen Şekil 4.. Basınç-hacim eğrileri. Döngü morfolojisi, burada ilmek geçit elimine edilir ve kardiyak döngünün elemanlarının yükselmeye dikkat tanınır . Döngülerin her iki seti sağ alt kısmında sivri bir dış elektrik sinyali getiren bir Şablonu, kullanımına bağlıdır. <img alt="&lt;/ Html">Fo &quot;Şekil 5&quot;: İçerik-width = src = &quot;/ files/ftp_upload/51671/51671fig5highres.jpg&quot; genişliği &quot;5in&quot; = &quot;500&quot; /&gt; Şekil 5. Temsilcisi basınç-volüm ölçümleri karşılaştırma için in vivo ölçümler (alt sıra) ile, ex vivo devresi (üst satır) alınır. Yine, kalp pili sivri ex vivo döngüler iki seti sağ alt görülebilir. <img alt="Tablo 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51671/51671table1.jpg" width="500" /> Tablo 1 soğuk hava deposu (sağ sütun) CO 2 saat sonra in vivo bir domuz kalp (sol sütun) ve çalışma kalp aparatı elde Fonksiyonel parametreler:.. Kardiyak çıkışı; E bir: arteriyel elastisite; EDPVR: diyastolik basınç-hacim ilişkisi bitir; EDV: diyastolik hacmini sonu; ESPVR: sistolik basınç-hacim ilişkisi bitir; PRSW: Önyükleme-askere almalarla inme iş; PVA:Basınç-hacim alanı; SV: atım hacmi; SW: inme çalışma.

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.

Büyük Hayvan Modelleri için bir İzole Çalışma Kalp Sistemi

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 Görüntüleme.  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.

İzole Biventriküler ve NADH Floresans Görüntüleme Tavşan Kalpler Çalışma

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

Tıp

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.

İzole edilen fare kalpten interstisyel transüdao toplanması için ters kalp modeli

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.

Ortootopik kalp transplantasyonunun klinik öncesi porcine modeli

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.

Dolaşım ölümünden sonra kardiyak bağış öncesi klinik model

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.

Ex Vivo Langendorff perfüzyonlu Kalplerin Optokardiyografi ve Elektrofizyoloji Çalışmaları

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;

Sıçanlarda Miyokard İnfarktüsü İndükleyen Yarı-Minimal İnvaziv Yöntem ve İzole Çalışan Kalp Sistemi Ile Kardiyak Fonksiyonun Değerlendirilmesi

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.

İskemik Kalpte Gen Tedavisinin Etkinliğini Değerlendirmek İçin Büyük Hayvan Modeli

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.

Miyokard Performans ve Oksijen Tüketimi İnceleme Kemirgen Çalışma Kalp Modeli

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

Biyoloji

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.

Diseksiyon Teknikleri ve Kardiyovasküler Hastalıklar için Büyük Hayvan Modellerinde Kalbin Histolojik Örneklemesi

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.

Dolaşım Ölümü Sonrası Büyük Hayvan Bağış Modeli ve Kardiyak Değerlendirme için Norannemik Bölgesel Perfüzyon

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