Name: rodent working heart model for the study of myocardial performance and oxygen consumption
Uploaded: 2016-08-16T14:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 43 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Rodent Working Heart Model for the Study of Myocardial Performance and Oxygen Consumption at JoVE.com

ekipman ve burada tarif edilen deneyler Kardiyoloji, Boston Çocuk Hastanesi Bölümü tarafından ve Haseotes aileden hayırsever bağışları ile finanse edilmiştir. Biz Dr minnettarız. Frank McGowan ve bu model ile erken deneyimler bize sağlamış Huamei O, ve Lindsay Thomson sanat eserleri ile yardım için.

Bu protokol, kurumun hayvan bakımı ve kullanımı komitesi altında mevcut protokol altında yapılır. İnceleme 1. Hazırlık <ol><li> (42 ° C olarak ayarlanmış) Krebs-Henseleit tamponu (KHB) rezervuar ısı su banyosu açın. </li><li> 128 NaCl, 5.7 KCl (mM olarak) KHB 16 L, 1.3 MgSO 4 aşağıdaki gibi alt-tabaka kitleler 2.7 CaCl2, 0,53 EDTA, 0.54 NAC 3H 3 O 3 ve 10.8 dekstroz. 13 25 NaHCO 3, hazırlanması : 27,584 gr NaCl, 1.58 g KCI, 0.578 gr MgSO 4, 8.401 g NaHCO 3, 1.47 g CaCl2, 0.744 g EDTA, 0.22 g NAC 3H 3 O 3 ve 7,208 g dekstroz. Not: Bu bileşenler Deney gününde oluşumu için toz haline getirilmiş, konik tüplerde depolanabilir. <ol><li> 0.22 mikron filtre içinden deiyonize su 4 L filtre. </li><li> 4 L bu suyun 3.7 L eklemebeher. Suya CaCI2 dışındaki tüm bileşenleri ekleme. </li><li> Ayrı bir kabta kullanılarak suyun geri kalan 300 ml CaCl2 eritin. </li><li> 5 dakika boyunca, 1 L / dak (LPM)% 95 O 2/5% CO2 ile çözelti oksijen. Bu 7,40 pH&#39;ı düzeltir ve CaCl 2 çözülmesini artırır. </li><li> KHB kalanına CaCl2 ekleyin. </li><li> bir rezervuara tamamlanmış KHB ilave edin ve 30 dakika boyunca her boru içinden dolaşmaktadır. Sistem makroskopik kabarcıkların serbest olduğundan emin olun. 0.5 LPM de% 95 O 2 /% 5 CO 2 ile oxygenate. Not: KHB fazla 1 buzdolabında gece boyunca depolanabilir -, 2 gün yeniden süzüldü kullanım için oda sıcaklığına geri getirildi. deneyler arasında KHB tekrar kullanmayın. </li><li> buz gibi soğuk KHB ile 2 x 50 mL temiz beher hazırlayın ve diseksiyon istasyonu yakınında bir kova buz koyun. KHB buz (yerine soğutulmuş dışında) eski önce olduğundan emin olun<html> kalbi dikim. </li><li> üreticinin talimatlarına göre ön kalibrasyon, 30 dakika için, süzüldü KHB ile dolu bir 10 ml şırınga mikro basınç hacmi (PV) kateter yerleştirin. NOT: KHB Sıcaklık PV kateter mümkün olduğunca 37 ° C kadar yakın olmalıdır emmek için kullanılır. </li></ol></li><li> hayvan anestezi ve diseksiyon istasyonunu hazırlayın. <ol><li> rezervuar yeterli izofluran emin olun. 1 ml şırınga içinde heparin 500 U hazırlayın; . Bu şırınga 26 gauge (1/2 &quot;) iğne yerleştirin hayvan anestezi için bir maske hazırlayın. </li></ol></li><li> 80 mmHg aort blok perfüzyon basıncı ve 10 mmHg sol atrium (LA) blok perfüzyon basıncını ayarlayın. Açık aort blok ve LA blok hem de sıcak KHB dışarı damla için izin vermek. hazır hayvan incelemek için zaman dışarı KHB sürekli yavaş damla izin aort bloğunu açmak. </li><li> üreticinin talimatlarına göre PV kateteri ayarlayın. </li></ol>&quot;&gt; 2. Hayvan Hazırlama ve Diseksiyon NOT: En iyi sonucu elde etmek için, sağlamak hayvan 300 ila 500 g; Bu 425 450 g arasında bir hayvan ağırlığı sistemimiz için ideal olduğunu bulduk. <ol><li> Hayvan bilinçsiz kadar - (2% 1) bir oda kullanarak izofluran hayvan anestezisi. diseksiyon istasyonuna hayvan aktarın ve Hayvansal izofluran ve oksijen ile anestezi maskesi yerleştirin. sedasyon düzeyini değerlendirmek için ayak tutam gerçekleştirin. anestezi altında iken kuruluğunu önlemek için gözleri veteriner merhem sürün. </li><li> heparin, karın boşluğunda 500 adet intraperitoneal enjekte edilir. Heparin absorbe edilmesi için 10 dakika bekleyin. toraks görselleştirme geliştirmek için bant ile hayvanın bacaklarda sabitleyin. </li><li> kalp diseksiyonu. <ol><li> Bir kez ayak tutam hiçbir yanıt sağlamak, t eğrisi ardından periton boşluğuna kesilirken makas kullanmak sonra forseps ile karın boşluğundan uzak cildi kaldırın veO kaburgaların arka açısına geri diyafram. </li><li> Diyafram görünür sonra, toraks girmesi için izin öncesinde kesim yönünü takip diyaframın ön yüzeyi boyunca kesilmiş küçük bir makas kullanarak. Aksillaya bilateral aksiller hat boyunca her kesim uzatın. NOT: Sonraki adımlar diyafram kesilir kez havalandırma tehlikeye olacak verimli beri yapılmalıdır. </li><li> forseps kullanarak kılıç şeklinde süreçten öne göğüs kafesi geri çekin. perikard ve plevra İnsizyon. </li><li> Diyaframın hemen üstünde inferior vena kava (IVC) ve aort belirlemek ve blok öne künt forseps kullanılarak tr bunları geri çekin. </li><li> Geniş, eğri makas kullanarak, hızla en blok göğüs dışarı kalp ve akciğerler çekerek, IVC ve aort boyunca bir kesi yapmak. toraks kalp ve akciğerler kaldırmak için sefalad yemek borusu, soluk borusu, brakiyosefalik arterler ve venler kesin. THY tüketimdoku bu blok ile mikrofon doku. çıkan aort proksimal bölümünü kesmek için özen gösterin. </li><li> Hemen buz soğukluğunda KHB kalp ve akciğerleri sokmak ve aşama 1 &#39;de tarif edildiği gibi, daha önce ayarlanmış Langendorff cihazı, hareket. </li></ol></li></ol> 3. Aort Kanülasyonunda <ol style="margin-left: 40px;"><li> Düz çanak kalp-akciğer kompleksi yerleştirin ve timus ve deneyci ve masa karşı karşıya akciğerlerde arka yönü bakan büyük damarların ile kalbi yönlendirmek. timus iki lob ayrı çekin ve aorta brakiosefalik arterlerin kalkışı belirlemek. <ol><li> yemeğin kenarına aorta asmak ve yaklaşık 5 mm aort kapağının üstünde küçük bir makas, sağ subklavyen arter kalkış sadece proksimal kullanarak aort transect. NOT: Kesi temiz yuvarlak daire verim gerekir - kesitte aorta. Off-açı ise (yani, geniş oval)veya eksik istenen sonucu elde etmek için kesme tekrarlayın. Bu etkili aort kanülasyon kolaylaştıracaktır. </li></ol></li><li> Aort her iki tarafında eğri forseps 2 çift kullanılarak, (yavaş KHB damlayan olmalıdır) aortik kanül üzerinden aort kılavuz. kanül ucu altında 2 mm - aort kapak 1 oturmak gerekir. <ol><li> Aort kanülasyon sonra yerine aorta tutmak için aort dik forseps yeniden konumlandırmak. Alternatif olarak, bu modeli tamamlamak için tek bir deneyci sağlayan yerinde kalp akciğer kompleksi tutun aort karşısında küçük bir kelepçe yerleştirin. </li></ol></li><li> Bir asistan sadece forseps altında bir ipek 4-0 dikiş geçmek ve kanül etrafında döngü ve önünde ve kalbin arkasında hem birden çok kez bağlama, yerine kravat var. Tam retrograd aort akışını başlatmak için tam kanül açın. şiddetle dövmek kalbi gözlemleyin. Kalp (~ 200 BPM) hızla atmaya başlayacak vermezse ve şiddetle,: NOTkravat veya kanül koroner arterlerin birini veya her ikisini kapatılmasıy olabilir. Bu şüpheleniliyorsa, kravat çıkarın ve koroner arterlerde onu uzak konumlandırmak. Kalp yayılmakta ve dövmek değilse, kanül aort kapak üzerinde olabilir. Koroner arter sızıntıları (aort kökünden KHB spreyler), aort kapak için kanül yakın ilerlemek Eğer (bir brakiyosefalik arter kanüle çıkan aort yerine ise bu fenomen oluşabilir). </li></ol> 4. Pulmoner Ven Tıkanıklığı ve Kanülasyonu için Pulmoner Arter hazırlanması NOT: Bu adımın amacı sol atriyal blok tüm hacim ve basınç sol kalp yapıları iletilir sağlamak için kapalı bir sol atriyum sistemi oluşturmaktır. Tamamen pulmoner venlerin tıkamak için başarısızlık önyükleme eksikliğine neden olabilir ve sonuçları tahrif veya dengesiz çalışma kalp hazırlık yaratabilir. <ol><li> th maruziyetini artırmak için timus kaldıre pulmoner arter (PA). </li><li> Kalbin arka yönü operatörü bakacak şekilde elle aort kanül döndürün. sağ akciğer giden damarları parçalara ayır. ayrıca bu gemileri belirginleştiren forseps kullanarak doğru akciğer dokusunun Askıya. orta-büyük cerrahi klipsler (veya sütür) kullanarak, tek bir klip ile sağ pulmoner arter ve ven ve bronşları tıkayan. klibe Sağ akciğer distalinden rezeke. NOT: pulmoner arter serbest diseksiyon zorluk nedeniyle, bizim uygulama bir kalpte modelinde yakındaki yapıları zarar vermeden kesilirken kolaylaşır pulmoner arter gerilmek için pulmoner venlerin tıkanması için olduğunu. </li><li> Sol akciğerinde adımı yineleyin 4.2. NOT: Potansiyel tuzaklar ve problem çözme: Her iki pulmoner arter tıkalı sonra, sağ atrium gözle görülür gerilmek ve kalp bradikardik hale gelebilir. sağ ventrikül basınçlı hale olmasıdır. Bu oluşmazsa, bu erik olasıdırkoroner damarlar tamamen tıkalı değildir ve bu ön yükleme kalp modunun çalışmak için yetersiz kalacaktır. Kalp, kalp (aşağıya bakınız) çalışmaya sol atrium (LA) kanülasyon sonrası kalp debisini ve teşebbüs geçişi sağlamak herhangi bir kalıntı sızıntı tıkamak için ek klipleri veya pulmoner ven kütükleri etrafında bir kravat yerleştirmeyi düşünün mümkün değilse. PA tıkanmış sonra, ancak, Adım 5 miyokard iskemisi en aza indirmek için hemen yapılmalıdır. Bazı araştırmacılar sağ ventrikül basıncını önlemek için önce pulmoner venlerin ligasyonu pulmoner arter insizyon unutmayın. </li><li> Pulmoner arteriyel kesi <ol><li> Kalbin ön yönü operatörü bakacak şekilde aort kanül döndürün. pulmoner arter tanımlayın. Yine, bu arter şişirilebilir. Küçük bir makas kullanarak enine insizyon pulmoner kapak üzerinde yaklaşık 3 mm yapmak. Not: Bu hemen basıncı rahatlatmak ve kalp hızı artabilir. olmakBu kanül, çıkarmak sol atriyal kanülasyon tamamlandıktan sonra pulmoner arter kanüle kolaydır neden olur. </li></ol></li></ol> 5. Sol Atriyal Kanülasyonunda <ol><li> Sol atrium operatörü bakacak şekilde aort kanül döndürün. yaklaşık 3 mm atriyoventriküler oluğa üstünde, sol atrium üst gövde 3 mm kesi - küçük makas kullanarak, 2 yapmak. <ol><li> mitral kapak düzlemine dik sol atriyal kanül yerleştirin ve atriyal septumun doğru işaret etti. </li><li> KHB akana kadar LA kanül açın. çalışma modunu geçiş aşağıdaki dolayı hipotermi miyokard disfonksiyonu önlemek için (olmayan ceketli boru otururken hızla soğuk olur) KHB dokunmak sıcak olduğundan emin olun. kanülasyon sırasında damlama hızına geçiş. </li></ol></li><li> , Karşı-çekiş tutun, sol atrium vücuda atriyal kanül eklemek için forseps kullanarak excessi kullanmak için özenatrium gözyaşı, hangi kuvvet ettik. NOT: atriyal duvarda herhangi bir gerginlik olmadan atrium ortasında oturur, böylece LA kanül yerleştirilmelidir. </li><li> sol atriyum vücut etrafında bir 4-0 ipek sütür geçirin ve kanül etrafında atrium bir mühür oluşturmak için bir düğüm. sol atrium arka yönü sütür dahil olmasını sağlamak için özen gösterin. Gerekirse ek sütür ekleyin. oldukça atriyal septum karşı daha atrium ortasında oturur, böylece 2 mm - mühürlü kez geri 1 kanül çekin. NOT: kalp çalışma modunu geçiş üzerine malperfused hale gelmesi en yaygın nedeni, LA kanül sol atriyal girişi tıkar atriyal septum, dayandığı olmasıdır. Kanül uygun konuma (Şekil 2E bakınız) olduğunda LA izleme genellikle uygun bir dalga ve v dalga göstermek için değişir. </li><li> sol atrium tam önyükü yönetmek için tamamen LA kanül vanasını açın. monitör(Koroner atık gelir) kalp damlama hızı. LA kanül açıkken damla oranı değişmez emin olun. Eğer varsa adım 6.4&#39;te anlatıldığı gibi bu sistemde bir sızıntı temsil eder, kanül etrafında atrium pekiştirmek. </li></ol> Çalışma Kalp Moduna 6. Pulmoner Arter kanülasyonu ve Geçiş <ol><li> miyokard oksijen tüketimini (ya da ilaç düzeyleri veya sitokinler olarak koroner atık içindeki diğer maddeleri) ölçülmesi durumunda, pulmoner arter önceki kesi içine 1/32 &quot;esnek boruyu takın. NOT: Oksijen tüketimi sol atriyal perfüzat ve pulmoner arter atık arasındaki oksijen içeriği fark olarak ölçülür 2. <ol><li> miyokard oksijen tüketiminde sürekli ölçümü için, sol atriyal ve koroner sinüs atık karşılaştırmak için bir in-line oksijen elektrodu kullanın. </li><li> dereceli bir silindire içinde (pulmoner arter ve kalp damlayan hem de) koroner sinüs atık toplamakkoroner akımın zamanlı ölçümü için inder. </li><li> Daha önce açıklandığı gibi miyokard oksijen tüketimini hesaplayın. 2 </li></ol></li><li> retrograd aort pompayı kapatarak kalp çalışma modunu geçiş. NOT: Bu yapıldığında, LA basıncı önceden Langendorff modunda retrograd pompaya direnç sağlayan pre-yük basıncı ve direnci şimdi ortalama arter basıncı oluşturarak, kalp debisi direnç sağlar hale gelir. ortalama arter basıncı ~ 80 mmHg altında reddederse, neden büyük olasılıkla ya ön yük veya miyokard fonksiyonu ile ilgilidir. Büyük olasılıkla sorun retrograd pompa yeniden başlattıktan sonra ayarlanabilir olmalıdır sol atriyal kanül vardır. </li></ol> Sol Ventriküler Basınç Hacim Kateterin 7. Yerleştirme NOT: PV kateter retrograd (aort kapaktan) ya da apikal ponksiyon yoluyla ya yerleştirilebilir. retrograd faydası pkonumumuzu daha tutarlı olup, apikal delme ve koroner yaralanma ya da ön yük kaybı beraberinde getirdiği risklerle ihtiyacı ortadan kaldırmaktadır. Ancak, retrograd yerleştirme bazen çok zor olabilir, bu yüzden burada hem teknikleri tarif eder. <ol><li> basınç volüm sistemine 1.4 Fransız basınç-volüm kateter takın. Üreticinin talimatlarına uygun olarak, sıcak KHB sistemi kalibre edin. dalga gerçek zamanlı görünür olduğundan emin olun. yerleştirme aşağıdaki onu yerinden olmayacak şekilde LV yüzeyine yakın kateter ve kabloları getirin. </li><li> retrograd yerleşim için, ayarlanabilir vanasını açın ve istikrarlı bir basınç ve hacim dalga tanımlanır kadar aort kapak üzerinde hafifçe PV kateteri beslenirler. aort kapağını zarar verebilir veya ventriküler apeks delebilecek aşırı güç kullanmaktan kaçının. NOT: Biz tüp ve PV kateter AV yaklaşım gitmek gerekir sarım sayısının uzunluğunu en aza indirmek için önemli olduğunu bulduk. Osistemi ile birlikte geliyor boru kesmek için yararlı olabilir. </li><li> apikal yerleşim için, LV bir apikal ponksiyon oluşturmak için 24 G anjiyo-kateter kullanın. koroner arter sol ön inen önlemek için emin olun. ventriküler ucundan aort kapak doğru iğne yöneltin. LV vücuda basınç-hacim kateteri ilerlemek. en kısa sürede LV basınç ve hacim dalga tanımlanır olarak kateter ilerleyen durdurun. </li><li> basınç-hacim kateter yerleştirildikten sonra, kalbin etrafında pozisyona su ceketi taşıyın. bant küçük bir parça ile su ceketi duvarına kateter sabitleyin. </li><li> önceden herhangi bir ölçüm ya da müdahaleler başlamadan istikrarın en azından bir 30 dakika süre sağlamak. </li></ol> İlaç 8. İnfüzyon <ol><li> (İsteğe bağlı) standart ilaç pompası kullanılarak sol atriyal blok içine ilaçlar (örneğin, dopamin) infüze. NOT: Biz whol göre dozda ilaçlar varbir bütün kalp debisi akış eşdeğer beri e hayvan vücut ağırlığı atriyal blok geçer; Bu, in vivo olarak olduğu gibi, sadece bu küçük bir kısmı, koroner dolaşıma geçer. Seçenek olarak ise, Perfüzat bir ikinci grubu bir ilaç önceden belirlenmiş konsantrasyonuna sahip oluşturulur ve kalp serpmek için kullanılabilir. NOT: Bizim protokolde, her infüzyon son 10 dakika boyunca fizyolojik veri toplama ve hemen önceki 10 dakika başlangıca karşılaştırarak, bir 12 dakikalık bir süre boyunca ilaçları aşılamak. </li></ol> 9. Fizyolojik manipülasyonları <ol><li> kalp atım hızı <ol><li> (İsteğe bağlı) sütür iki pace telleri sağ atriyal duvara ve geçici kalp pili cihaza takın. NOT: Bu hassas (yerli sinüs oranının üzerinde) kalp hızı kontrol ve kalp hızı ve bir kardiyotonik ilaç bağımsız kontraktilite arasındaki ilişkinin bir anlayış verir. </li></ol></li><li> preload <ol><li> değiştirmekSol atriyal blok besleyen sütunun yüksekliğini değiştirerek preload (sol ventrikül diyastol sonu hacmi olarak tanımlanır). </li></ol></li><li> Kan basıncı <ol><li> H-51 üzerindeki basınç valfleri kullanılarak kan basıncı (bu modelde afterload&#39;ı temel belirleyicisi) işleyin. </li></ol></li><li> Koroner oksijen içeriği <ol><li> Çeşitli gaz karışımlarında doymuş KHB ile kalbi perfüze ile miyokard hipoksi değişen derecelerde başarmak. gaz ve KHB arasındaki dengeyi sağlamak için ayrı ceketli rezervuarlar (kendi gaz karışımı ile her biri) kullanarak bunu. </li><li> distal koroner arter bağlanarak sütür ile koroner iskemi başarmak. NOT: Çalışma kalp modunda proksimal koroner arterlerin ligasyonu ölümcül miyokard disfonksiyonu neden olabilir. </li><li> veya kesintiye uğratarak zaman belirli bir süre için retrograd perfüzyon geciktirerek küresel koroner iskemiyi neden olur. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Langendorff, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Untersuchungen+am+uberlebenden+saugethierherzen+[investigations+on+the+surviving+mammalian+heart.">Untersuchungen am uberlebenden saugethierherzen [investigations on the surviving mammalian heart.</a> Arch Ges Physiol. 61, 291-332 (1895).</li><li>Neely, J. R., Liebermeister, H., Battersby, E. J., Morgan, H. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+pressure+development+on+oxygen+consumption+by+isolated+rat+heart.">Effect of pressure development on oxygen consumption by isolated rat heart.</a> Am J Physiol. 212 (4), 804-814 (1967).</li><li>Friehs, I., Cao-Danh, H., 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=Adenosine+prevents+protein+kinase+C+activation+during+hypothermic+ischemia.">Adenosine prevents protein kinase C activation during hypothermic ischemia.</a> Circ. 96 (9 Suppl), 221-226 (1997).</li><li>Aoyagi, T., Higa, J. K., Aoyagi, H., Yorichika, N., Shimada, B. K., Matsui, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiac+mTOR+rescues+the+detrimental+effects+of+diet-induced+obesity+in+the+heart+after+ischemia-reperfusion.">Cardiac mTOR rescues the detrimental effects of diet-induced obesity in the heart after ischemia-reperfusion.</a> Am J Physio. Heart Circ Physiol. 308 (12), H1530-H1539 (2015).</li><li>Kitahori, K., He, H., 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=Development+of+left+ventricular+diastolic+dysfunction+with+preservation+of+ejection+fraction+during+progression+of+infant+right+ventricular+hypertrophy.">Development of left ventricular diastolic dysfunction with preservation of ejection fraction during progression of infant right ventricular hypertrophy.</a> Circ Heart Fail. 2 (6), 599-607 (2009).</li><li>Cowan, D. B., Noria, 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=Lipopolysaccharide+internalization+activates+endotoxin-dependent+signal+transduction+in+cardiomyocytes.">Lipopolysaccharide internalization activates endotoxin-dependent signal transduction in cardiomyocytes.</a> Circ Res. 88 (5), 491-498 (2001).</li><li>Broadley, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+analysis+of+the+coronary+vascular+responses+to+catecholamines,+using+a+modified+Langendorff+heart+preparation.">An analysis of the coronary vascular responses to catecholamines, using a modified Langendorff heart preparation.</a> Br J Pharmacol. 40 (4), 617-629 (1970).</li><li>Schmidt, H. D., Hoppe, H., Heidenreich, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+effects+of+dopamine,+orciprenaline+and+norepinephrine+on+the+right+and+left+ventricle+of+isolated+canine+hearts.">Direct effects of dopamine, orciprenaline and norepinephrine on the right and left ventricle of isolated canine hearts.</a> Cardiol. 64 (3), 133-148 (1979).</li><li>Fawaz, G., Tutunjini, 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+effect+of+adrenaline+and+noradrenaline+on+the+metabolism+and+performance+of+the+isolated+dog+heart.">The effect of adrenaline and noradrenaline on the metabolism and performance of the isolated dog heart.</a> Br J Pharm Chemother. 15, 389-395 (1960).</li><li>Allen, L. A., Fonarow, G. C., 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=Hospital+variation+in+intravenous+inotrope+use+for+patients+hospitalized+with+heart+failure:+insights+from+Get+With+The+Guidelines.">Hospital variation in intravenous inotrope use for patients hospitalized with heart failure: insights from Get With The Guidelines.</a> Circ Heart Fail. 7 (2), 251-260 (2014).</li><li>Furnival, C. M., Linden, R. J., Snow, H. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+inotropic+and+chronotropic+effects+of+catecholamines+on+the+dog+heart.">The inotropic and chronotropic effects of catecholamines on the dog heart.</a> J Physiol. 214 (1), 15-28 (1971).</li><li>Li, J., Li, 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=Adverse+effects+of+dopamine+on+systemic+hemodynamic+status+and+oxygen+transport+in+neonates+after+the+Norwood+procedure.">Adverse effects of dopamine on systemic hemodynamic status and oxygen transport in neonates after the Norwood procedure.</a> J Am Coll Cardiol. 48 (9), 1859-1864 (2006).</li><li>Gillis, A. M., Kulisz, E., Mathison, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiac+electrophysiological+variables+in+blood-perfused+and+buffer-perfused,+isolated,+working+rabbit+heart.">Cardiac electrophysiological variables in blood-perfused and buffer-perfused, isolated, working rabbit heart.</a> Am J Physiol. 271 (2 Pt 2), H784-H789 (1996).</li><li>Asfour, H., Wengrowski, A. M., Jaimes, R., Swift, L. M., Kay, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=NADH+fluorescence+imaging+of+isolated+biventricular+working+rabbit+hearts.">NADH fluorescence imaging of isolated biventricular working rabbit hearts.</a> J Vis Exp. (65), (2012).</li><li>Demmy, T. L., Magovern, G. J., Kao, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolated+biventricular+working+rat+heart+preparation.">Isolated biventricular working rat heart preparation.</a> Ann Thor Surg. 54 (5), 915-920 (1992).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Bu çalışma, kalp modeli ventriküler preload ve afterload, perfüzat oksijen basıncı yanı sıra, kalp hızının tam kontrolü ile ventriküler performans değerlendirmesini sağlar. Diğer faktörler arasında, bir in vivo model kullanılarak mümkün değildir yolları afterload&#39;u ve ön bağımsız inotropik ilaçların, içsel miyokard etkilerinin değerlendirilmesine olanak tanımaktadır. Bu model, bir kristaloid perfüzat kullanır, çünkü örneğin, miyokard enerji devletlerin spektroskopik analizi basitleştirilmesi, hemoglobin müdahalesi olmaksızın değerlendirmeyi miyokard izin verir. Bu modelde 14 mümkün olsa, sağ atrium, bizim enstrümantasyon parçası olarak kanül değil böyle yaparak. Biz kasıtlı olarak miyokard oksijen tüketimi değerlendirilmesi için koroner sinüs akışının örnekleme kolaylaştırmak için bunu seçtim. o co pompaları da önemlisi, olsa da, sağ kalp hala bu modelde basınç ve hacim çalışmaları gerçekleştirirronary sinüs pulmoner arter kanül içine akar. Bazı sağ ventrikül ön yükünü sağlayan ventriküler septum konumlandırma artırır ve sol ventrikül performansı artırır ve bu modelin önemli bir bileşenidir. 15 söz birkaç deneysel tuzaklar vardır. İlk iskemi süresini en aza indirmek için (en az 2 dakika içinde, yani) amaca uygun yapılmalıdır ilk retrograd kanülasyon vardır. master en önemli beceri çıkan aort verimli izolasyon, hazırlık ve işleme olduğunu. Aort güdük aort kapağının üstünde kanülasyon için yetersiz oda bırakarak, aşırı kısa kesilmiş değil önemlidir. Ancak, aort güdük kanül etrafında aortun torqueing neden olabilir, çok uzun olmayacak da önemlidir. Aort kanül ve aort kökü uygun boyut uyumlu olması da önemlidir. Küçük bir kanül üzerinde aşırı derecede büyük bir aort AyrıcaKanül aort kökünün torqueing yol açar. sağ subklavian arter genellikle yaklaşık 7 mm aort kapağının üstünde çıkan aortadan çıkartıyor. Diseksiyon sırasında Brakiyosefalik damarları (çapı yaklaşık 1 mm) belirlenmesi ve aort kırpma enine aort insizyon için önemli simge hizmet vermektedir. İlk brakiosefalik arter kalkış altında aorta Kırpma tavsiye edilir. kesilmiş aort kökünde bu geminin İçerme tipik çalışma kalp moduna geçiş üzerine aort kökü basınç KHB sızıntı ve kaybına yol açar. kanülasyon başka teknik açıdan zor yönü sol atriyal kanülasyon olduğunu. sol atriyal apendiks cannulate etmek mümkün olsa da, biz kanül sık sık apendiks içinde takılıyor ve sol atrium vücuda kolaylıkla geçmez bulundu. Böylece, yaklaşık olarak, sol atrium vücutta kesi yapmak için tercihatriyoventriküler oluğa üstün 2 mm. Kanülü sabitlerken İnce duvarlı atriyum yırtılmasını önlemek amacıyla sokulmadan önce uygun bir düzlemde sol atriyum kanül konumlandırmak için önemlidir. Biz sol atrium insizyon ideal boyutu yaklaşık olarak 3 mm olduğunu gördük. Bir kesi çok küçük oluşturma da sol atriyal kanül yerleştirme daha zor hale getirebilir ve sol atrium yırtılmasına yol açabilir. Sol atrial blok oksijen geçirmeyen boru (iç çap 2.9 mm) bir doğrusal, 8 mm, eğimli parça kullanın. Bir eğimli kenarı ile, yerine bir kanül kullanılarak, en tutarlı atriyal kanülasyon yol açar ve sol atriyum blok sabitleme işlemini kolaylaştırdığı bulunmuştur. Ne olursa olsun kullanılan boru, yukarıda tasvir edilen boru ucu (atriyal septum veya mitral kapak ile tıkalı olmadığından emin olmak için önemlidir, biz sol atriyal basınç izleme bu rega yararlı olduğunu ortaya koymuşturAtriyal kanül bile ince hareket rd), sol ventrikül ön yükünü ve elde edilen hemodinamik ölçümler değiştirebilir. Aynı sebepten dolayı, sol atrium sol atriyal blok açıldıktan sonra aşağıdaki sızıntı olmadığından emin olmak için önemlidir. Ne olursa olsun, bu sistem içinde boru kalp yeterli oksijen teslim edilmesini sağlamak için geçirimsiz oksijen sağlamak için kullanılır boru türü önemlidir. prosedürün bir başka teknik açıdan zor yönü basınç-hacim (PV) kateter yerleştirme oldu. Biz başlangıçta aort bloğun içinden kateter retrograd yerleştirme tercih. teknik olarak mümkün olsa da, biz bunu transapikal delinerek PV kateter yerleştirmek için çok daha basit ve uygun bulundu. zamanlarda kateter ya da sol ventrikül dışına taşımak olabilir Bakımı, deney süresince kateterin pozisyonunu izlemek için alınmalıdır. Bu pressu izleyerek yapılabiliryeniden ve zamanla hacim iz. Son olarak, bakım KHB çözüm, her deney için taze olarak oluşturulur emin olmak için dikkat edilmelidir. KHB bileşenlerini tarttın ve vaktinden toz haline getirilmiş konik tüpler bunları saklamak mümkündür. Deney gününde, bu steril, süzüldü, su, karbon dioksit / oksijen ve karışım ilave edilmiş ve ardından kalsiyum ile karıştırılabilir. Böyle Tergazyme (veya benzeri) gibi enzim aktif toz deterjanla sistemi yıkayın ve düzenli perfüzat filtreyi değiştirmek için de önemlidir. Bu deneysel hazırlanması çeşitli sınırlamalar dikkate alınmalıdır. İlk olarak, tüm crystalloid perfüze Langendorff hazırlıkları benzer, KHB ve diğer asanguinous guruplarına kan kapasite göreli taşıyan önemli ölçüde azalmış oksijen var. Bu kısmen, koroner damar genişlemesi ve suprafizyolojik koroner akım yoluyla telafi olmasına rağmen, hazırlık tamamen physiologi değilBu nedenle, C. Bu cihazda kullanılan Windkessel odasının neredeyse sonsuz uyum, sistolik ve diyastolik basınçları sadece minimal ayrılır çünkü İkincisi, (Şekil 2A) ve dolayısıyla koroner perfüzyon basıncı olmayan fizyolojik olduğunu. Bu afterload bloğuna bir elastisite bileşeni içeren gelecekteki modellerinde aşılabilir. miyokard yaralanma veya disfonksiyonu yaratacağı- sıcak iskemi - (3 dk 2) Üçüncü olarak, tüm izole kalp preparatları ile olduğu gibi, kalp bir süreyi uğrar. tekniği uygulama ile bu yaralanma en aza indirme temsilcisi sonuçları için son derece önem taşımaktadır. kalp KHB ile reperfüzyon gibi bu etkisi hızla kaldırılmış olduğu tahmin edilmektedir ancak daha fazla, hayvan hakları için gerekli olsa da, inhale anestetikler, erken reperfüzyon süreci miyokardiyal bastıncı olarak hizmet edebilir. açıklanan çalışma, kalp sistemi Physiol geniş bir yelpazede sağlarhasta bakımı, araştırma ve öğretim ile ilgili ogic araştırmalar. Bir kaç ek değişikliklerle, sistem aynı zamanda pulmoner hipertansiyon ve tek ventrikül fizyolojisi de dahil olmak üzere konjenital kalp hastalığı ile ilgili önemli fizyoloji, simüle etmek için de kullanılabilir. Sınırlamalar kalp yerine daha yüksek oksijen içeriği kan tampon ile perfüze ediliyor o, bir ex vivo hazırlık olduğunu içerir.

İzole organların çalışma in vivo mümkün olanın ötesine fizyolojik koşullar kontrolüne izin verir. Ex vivo kalp hazırlıkları ilk retrograd perfüzyon ile izole edilmiş bir modeli tarif Otto Langendorff&#39;a, 1 ile tarif edildi. Daha sonra, diğerleri myokard hem basınç hem de iş hacmi gerçekleştiren hangi &quot;çalışma kalp&quot; modelini tarif. 2 tür hazırlıklar miyokard etki mekanizmalarını, 3 miyokard metabolizması, 4-6 ve kardiyotonik ilaçların etkilerini durulaştırmada vesile olmuştur. 7- 9 miyokard kasılma artırmak ilaç kullanımı kritik hastalarda sık görülür. Ancak, az veri ameliyat sonrası ortamda kalp yetmezliğinin klinik bulguları olan hastaların bakımı yararlı olabilir kontraktilite ve miyokard oksijen tüketimi, veriler üzerinde bu ilaçların göreceli etkilerini karşılaştıran mevcuttur. 10 Ancak, çoğu cardiotonic ilaçlar sadece miyokard değil, aynı zamanda arterioler direnç, venöz kapasitans 11 ve hastanın metabolik hızı, 12, ex vivo izole kalp modellerinde bu tür ilaçların etkilerini incelemek için optimal bir araç olmaya devam etkiler çünkü miyokard uygun. Bu miyokard fonksiyonu ve oksijen tüketimi inotropik ilaçlara yük bağımsız çalışma için bir eks vivo modeli kullanımını tarif eder. Sprague Dawley sıçanların kalpleri, kalp çalışma modeli bir sol ventrikül kullanılarak kanüle ve modifiye Krebs Henseleit perfüzyon kullanılarak perfüze edildi. Aort ve sol atriyal basınç kontrol altına alındı. Basınç-hacim empedans kateterler sistolik ve diyastolik fonksiyon sürekli izlenmesi için apikal ponksiyon yoluyla sol ventrikül içine yerleştirildi. Oksijen tüketimi sürekli olarak sol atriyal perfus arasındaki oksijen içeriği endeksli fark olarak ölçüldüyedik ve pulmoner arter atık. İlaçlar, sol atriyum blok infüze edildi, test edilecek ve kardiyak performansı ve oksijen metabolizması değişiklikleri hemen önceki başlangıç ​​ile ölçüldü ve karşılaştırıldı.

<table><tbody><tr><td>Sodium bicarbonate</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S5761</td><td>8.401 g/4 L</td></tr><tr><td>Ethylenediaminetetraacetic acid</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>E6758</td><td>0.744 g/4 L</td></tr><tr><td>Potassium chloride</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P9333</td><td>1.580 g/4 L</td></tr><tr><td>Magnesium sulfate</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M7506</td><td>0.578 g/4 L</td></tr><tr><td>Sodium pyruvate</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P2256</td><td>0.220 g/ 4 L</td></tr><tr><td>Sodium chloride</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S3014</td><td>27.584 g/4 L</td></tr><tr><td>Dextrose</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D9434</td><td>7.208 g/4 L</td></tr><tr><td>Calcium chloride dihydrate</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>C7902</td><td>1.470 g/4 L</td></tr><tr><td>Biventricular working heart model</td><td>Harvard Apparatus</td><td>IH-51</td><td></td></tr><tr><td>Pressure volume catheter</td><td>Millar, Inc</td><td>SPR-944-1</td><td>6 mm spacing catheter used</td></tr><tr><td>LabChart Pro 8</td><td>AD Instruments</td><td>Version 8.1</td><td></td></tr></tbody></table>

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).

Retrograd perfüzyon (Şekil 1A) ve sol ventrikül çalışma kalp (Şekil 1B) bir tam instrumented kalp şematik. Tipik uç diastolik basınç yaklaşık 3 D - -. Tipik aort, sol atrium ve sol ventrikül basınç ve hacim iz Şekil 2A gösterilmiştir bu modelde 5 mmHg ve sistolik basınç yaklaşık 100 mmHg Şekil 2E değişimini göstermektedir. LA kanül yerleştirilmesi ve kanül konumlandırma sırasında uzak atriyal septum taşınır atriyal izlemeyi bıraktı. Bu deneylerde, aort basıncı 90 mmHg olarak belirlendi ve LA basıncı 10 mmHg olarak ayarlandı. katekolaminlerin etkilerini test etmek için, (basınç-hacim kateter ve ilgili yazılım öncelikle elde edilir), her fizyolojik parametre, hemen önceki ile karşılaştırılmıştır<html> bazal dönemi. Gösterilen örnekte, dopamin sol atriyum bloğuna 15 ug / kg / dk infüzyon. diyastol sonu basıncı (bu modelde sabit atriyal basınç verilmiş) iki koşula özdeş olmasına rağmen, sol ventrikül diyastol sonu hacmi% 2.5 oranında azalır ve sol ventrikül sistol sonu hacmi artan bir strok hacmini veren,% 4,9 oranında azalır (Şekil 3A). Plasebo infüzyon ile karşılaştırıldığında, sol dopamin tedavisi sırasında% 32 artarak basınç-volüm eğrisi içinde alan olarak tanımlanan ventrikül atım iş, (Şekil 3B, p &lt;0.001, t testi, n = 10 grup başına). Bu plasebo infüzyon (Şekil 3C) miyokard oksijen tüketimi nispetle daha büyük bir artış ile ilişkili bulunmuştur. Bu şekilde, farklı bir kardiyotonik ilaçlar ve doz göreli gücü ve enerji maliyetleri bir yükleme koşullarına etkileri başka bir bağımsız karşılaştırılabilir. içerik &quot;fo: keep-together.within-page =&quot; 1 &quot;&gt; <img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/54149/54149fig1.jpg" /> Şekil 1: Retrograd Perfüzyonunun ve Çalışma Kalp Mode (Panel A bir tam Enstrümanlı Heart Akış Şeması: Langendorff modu; Panel B:.. Çalışma kalp modu retrograd modunda, KHB aort kökü içine bir dizi perfüzyon basıncında demlenir. Bu mod iskemik süre takip ve enstrümantasyon sırasında miyokard kurtarmak için kullanılmaktadır. kalp modunda çalışırken, perfüzyon koroner dolaşımı perfüze önce sol kalp akar. Bu modda, miyokard kendi perfüzyon basıncını oluşturmanız gerekir. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54149/54149fig1large.jpg" target="_blank">görüntülemek için tıklayınız Bu rakamın daha büyük bir versiyonu.</a> <img alt="şekil 2" src="/files/ftp_upload/54149/54149fig2.jpg" /> FŞEKIL 2: Temsilci Basınç ve Hacim iz Temel Ölçümler sırasında elde edildi. (A) Aort kök basıncı, (B) bazal ölçümü sırasında sol ventrikül hacmi iz görüntülenir (C) sol ventrikül basıncı ve (D) atriyal basınç, sol. İnme hacmi, inme çalışmaları, kardiyak output, tau ve diğer parametreler otomatik olarak hesaplanır ve yazılım tarafından gerçek zamanlı olarak gösterilebilir. Çalışma kalp modunda kötü kardiyak çıkışı ile ilişkili bir körleşmiş sol atriyal izleme (E) kanül sol atriyuma değiştirdiği olduğu bir ipucu olabilir. Iyi yerleştirilmiş sol atriyal basınç izleme belirgin v dalga nedeniyle tamamen aletli hayvanda bir azalma sol atriyal uyum, ortak olası olduğunu unutmayın. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54149/54149fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> Şekil 3:. Artan strok hacmine dahil PV eğrisi (A), bir sola kayma Basınç Hacim Eğrisi Dopamin infüzyon sonuçlarına Dopamin Etkisi, bazal ölçümleri ile karşılaştırıldığında, sistolik hacim sona azalmıştır. Hemen önceki taban çizgisine bu PV eğrileri bazı komponentlerinin şekli tipik olarak, in vivo olarak ölçülen farklı olduğunu arteryel ve venöz elastansı yokluğunda (Şekil 4 e bakınız). (B) ile karşılaştırıldığında, atım iş infüzyon sırasında önemli ölçüde daha yüksek plaseboya göre dopaminin (**, p = 0.0017, t-testi), miyokard oksijen tüketimini yaptığı gibi (*, p = 0.013, t-testi, C). Bu modeli kullanarak, başlangıçta ortalama miyokard oksijen tüketimi tahmini dissolv kullanarak, 0.22 ± 0.02 mmol O 2 / gram doku / dakika oldu40 ° C de 165 umol tuzlu su içinde / L ed oksijen muhtevası Bu tür ölçümler çeşitli ilaçların miyokard oksijen tüketimini karşılaştırmak için kullanılır. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54149/54149fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 4," src="/files/ftp_upload/54149/54149fig4.jpg" /> Şekil 4: Basınç Hacim Döngü Analizi. Gösterilen Teorik Basınç Hacim Döngüsü Normal Kalp Döngüsü açıklar (1), izovolemik kasılma meydana aort kapak (AV) kapatılması (1-2) ardından. Ventriküler basınç gibi atriyal basıncın altına düşer. Bu aşamanın süresi, Tau ile temsil edilmektedir. Mitral kapak (MV) sonra ventrikül (- 3 2) doldurma, atriyal sistol ile eş açılır. Sistol daha sonra izovolemik contracti ile başlar(3 - 4) Bu zamana kadar ventriküler basınç AV açar hangi zaman diyastolik arter basıncı, aşıyor. 2 ve 3 - - atım hacmi hatları 1 arasındaki farktır. 2 - - 3 - 4 Zamanlı çalışma 1 içinde alandır. 4 eğrisinin <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54149/54149fig4large.jpg" target="_blank">bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Rodent Working Heart Model for the Study of Myocardial Performance and Oxygen Consumption at JoVE.com

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

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 ...

rodent-working-heart-model-for-study-myocardial-performance-oxygen

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Biology

20.1K Görüntüleme.  Boston Children’s Hospital. 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.

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

Assessment of Cardiac Function and Energetics in Isolated Mouse Hearts Using 31P NMR Spectroscopy

Bioengineered mouse models have become powerful research tools in determining causal relationships between molecular alterations and models of cardiovascular disease. Although molecular biology is necessary in identifying key changes in the signaling pathway, it is not a surrogate for functional significance. While physiology can provide answers to the question of function, combining physiology with biochemical assessment of metabolites in the intact, beating heart allows for a complete picture of cardiac function and energetics. For years, our laboratory has utilized isolated heart perfusions combined with nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy to accomplish this task. Left ventricular function is assessed by Langendorff-mode isolated heart perfusions while cardiac energetics is measured by performing 31P magnetic resonance spectroscopy of the perfused hearts. With these techniques, indices of cardiac function in combination with levels of phosphocreatine and ATP can be measured simultaneously in beating hearts. Furthermore, these parameters can be monitored while physiologic or pathologic stressors are instituted. For example, ischemia/reperfusion or high workload challenge protocols can be adopted. The use of aortic banding or other models of cardiac pathology are apt as well. Regardless of the variants within the protocol, the functional and energetic significance of molecular modifications of transgenic mouse models can be adequately described, leading to new insights into the associated enzymatic and metabolic pathways. Therefore, 31P NMR spectroscopy in the isolated perfused heart is a valuable research technique in animal models of cardiovascular disease.

Assessment of Cardiac Function and Energetics in Isolated Mouse Hearts Using 31P NMR Spectroscopy

Langendorff-mode isolated heart perfusion, in conjunction with 31P NMR spectroscopy, combines the fields of biochemistry and physiology into one experiment. The protocol allows for the dynamic measurement of high energy phosphate content and turnover in the heart while concurrently monitoring physiologic function. When performed correctly, this is a valuable technique in the assessment of cardiac energetics.

Kalp Fonksiyonu ve Enerji Kullanımı İzole Fare Kalpler Değerlendirilmesi 31 P NMR Spektroskopisi

Bioengineered mouse models have become powerful research tools in determining causal relationships between molecular alterations and models of ...

Tıp

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 ...

An Isolated Working Heart System for Large Animal Models

Since its introduction in the late 19th century, the Langendorff isolated heart perfusion apparatus, and the subsequent development of the working heart model, have been invaluable tools for studying cardiovascular function and disease1-15. Although the Langendorff heart preparation can be used for any mammalian heart, most studies involving this apparatus use small animal models (e.g., mouse, rat, and rabbit) due to the increased complexity of systems for larger mammals1,3,11. One major difficulty is ensuring a constant coronary perfusion pressure over a range of different heart sizes &#8211; a key component of any experiment utilizing this device1,11. By replacing the classic hydrostatic afterload column with a centrifugal pump, the Langendorff working heart apparatus described below allows for easy adjustment and tight regulation of perfusion pressures, meaning the same set-up can be used for various species or heart sizes. Furthermore, this configuration can also seamlessly switch between constant pressure or constant flow during reperfusion, depending on the user&#8217;s preferences. The open nature of this setup, despite making temperature regulation more difficult than other designs, allows for easy collection of effluent and ventricular pressure-volume data.

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 ...

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 ...

A New Model of Heart Failure Post-Myocardial Infarction in the Rat

Ligation of the left anterior descending (LAD) coronary artery has been widely used to establish the rat model of heart failure (HF) post myocardial infarction (MI). However, the disadvantages of this model include high mortality rate after ligation and larger variations both in the infarct size and the degree of impaired cardiac function. In addition, a ventilator or exteriorization of the heart is indispensable for the previous models, which complicates the procedure during the ligation. In this study, we developed a reliable and reproducible model without the ventilator or exteriorization of the heart by ligating the LAD coronary artery. Four weeks after the procedure, we found that the serum concentrations of CK-MB, NT-proBNP, and Renin, which were used to assist diagnoses of MI and HF, were significantly higher in the MI group compared to the sham group. In contrast, the value of left ventricle ejection fraction (LVEF) in the MI group was obviously less than in the sham group. Furthermore, the infarct size and cardiac fibrosis area were individually confirmed and quantitatively analyzed by TTC staining and Masson's trichrome staining. Smaller variations were found in either infarct size or fibrosis area in the MI group, which helped to develop a reliable and reproducible model of HF post-MI. This new model of HF post-MI in the rat is vital for studying the potential mechanisms of MI and HF. This new method can be used to develop the new drug for treatment of MI and HF in rats by using pharmacological strategies.

We successfully developed a reliable and reproducible model of heart failure post-myocardial infarction in the rat without ventilation or exteriorization of the heart. This simplifies the procedure and benefits the further studies about the potential mechanisms behind the heart failure.

Ligation of the left anterior descending (LAD) coronary artery has been widely used to establish the rat model of heart failure (HF) post myocardial ...

Improved Rodent Model of Myocardial Ischemia and Reperfusion Injury

Myocardial ischemia and reperfusion injury (MIRI), induced by coronary heart disease (CHD), causes damage to the cardiomyocytes. Furthermore, evidence suggests that thrombolytic therapy or primary percutaneous coronary intervention (PPCI) does not prevent reperfusion injury. There is still no ideal animal model for MIRI. This study aims to improve the MIRI model in rats to make surgery easier and more feasible. A unique method for establishing MIRI is developed by using a soft tube during a key step of the ischemic period. To explore this method, thirty rats were randomly divided into three groups: sham group (n = 10); experimental model group (n = 10); and existing model group (n = 10). Findings of triphenyltetrazolium chloride staining, electrocardiography, and percent survival are compared to determine the accuracies and survival rates of the operations. Based on the study results, it has been concluded that the improved surgery method is associated with a higher survival rate, elevated ST-T segment, and larger infarct size, which is expected to mimic the pathology of MIRI better.

Myocardial ischemia-reperfusion model of rat heart is improved by using a self-made retractor, polyvinyl chloride tube, and a unique knotting method. Electrocardiogram, triphenyltetrazolium chloride and histological staining, and percent survival analysis results showed that the improved model group has higher success and survival rates than the already existing model group.

Miyokard İskemisi ve Reperfüzyon Hasarının Geliştirilmiş Kemirgen Modeli

Myocardial ischemia and reperfusion injury (MIRI), induced by coronary heart disease (CHD), causes damage to the cardiomyocytes. Furthermore, evidence ...

Methods for the Determination of Rates of Glucose and Fatty Acid Oxidation in the Isolated Working Rat Heart

The mammalian heart is a major consumer of ATP and requires a constant supply of energy substrates for contraction. Not surprisingly, alterations of myocardial metabolism have been linked to the development of contractile dysfunction and heart failure. Therefore, unraveling the link between metabolism and contraction should shed light on some of the mechanisms governing cardiac adaptation or maladaptation in disease states. The isolated working rat heart preparation can be used to follow, simultaneously and in real time, cardiac contractile function and flux of energy providing substrates into oxidative metabolic pathways. The present protocol aims to provide a detailed description of the methods used in the preparation and utilization of buffers for the quantitative measurement of the rates of oxidation for glucose and fatty acids, the main energy providing substrates of the heart. The methods used for sample analysis and data interpretation are also discussed. In brief, the technique is based on the supply of 14C- radiolabeled glucose and a 3H- radiolabeled long-chain fatty acid to an ex vivo beating heart via normothermic crystalloid perfusion. 14CO2 and 3H2O, end byproducts of the enzymatic reactions involved in the utilization of these energy providing substrates, are then quantitatively recovered from the coronary effluent. With knowledge of the specific activity of the radiolabeled substrates used, it is then possible to individually quantitate the flux of glucose and fatty acid in the oxidation pathways. Contractile function of the isolated heart can be determined in parallel with the appropriate recording equipment and directly correlated to metabolic flux values. The technique is extremely useful to study the metabolism/contraction relationship in response to various stress conditions such as alterations in pre and after load and ischemia, a drug or a circulating factor, or following the alteration in the expression of a gene product.

The following protocol describes the preparation and utilization of buffers for the quantitative measurement of rates of glucose and fatty acid oxidation in the isolated working rat heart. The methods used for sample analysis and data interpretation are also discussed.

İzole Çalışma Sıçan Kalp Glukoz ve Yağ Asidi Oksidasyonu Oranlarının Belirlenmesine Yöntemleri

The mammalian heart is a major consumer of ATP and requires a constant supply of energy substrates for contraction. Not surprisingly, alterations of ...

Biyoloji

<meta charset="utf8"></head><body>Çalışan Bir Sıçan Kalbi Perfüzyon Modeli Kullanılarak Donör Kalp Korumasının Optimizasyonu

Using an Isolated Working Rat Heart Model to Test Donor Heart Preservation Strategies

Optimization of donor heart preservation solutions has played a key role in reducing ischemia-reperfusion injury in donor hearts during organ retrieval, transportation, and transplantation. Previous work from our laboratory showed that the addition of glyceryl trinitrate and erythropoietin to donor heart preservation solutions could significantly improve cardiac functional recovery after prolonged cold storage and in donation after circulatory death hearts. This supplementation protocol has been implemented in clinical use in transplant units around Australia, Belgium, and the United Kingdom. Here, we outline a protocol for testing supplementation strategies using an ex vivo isolated working rat heart (IWRH) perfusion circuit. Using this methodology, supplementation strategies can be tested in the context of prolonged cold static storage, donation after brain death, and donation after circulatory death donor heart preservation. Cardiac functional recovery, measured by aortic flow, coronary flow, cardiac output, pulse pressure, and heart rate, can be used to determine whether a particular preservation strategy can minimize ischemia-reperfusion injury of the donor heart.

<meta charset="utf8"></head><body>Yazar Spotlight: İzole Sıçan Kalbi Perfüzyon Çalışmaları Yoluyla Donör Kalp Korumasının Geliştirilmesi

We describe an ex vivo isolated working rat heart protocol to test donor heart preservation strategies. This paper describes the protocol for use in static cold storage of rodent donor hearts; however, the protocol can also be used for donor hearts obtained after donation after circulatory death and brain death.

Donör Kalp Koruma Stratejilerini Test Etmek için İzole Çalışan Bir Sıçan Kalbi Modeli Kullanma

Optimization of donor heart preservation solutions has played a key role in reducing ischemia-reperfusion injury in donor hearts during organ retrieval, ...