前维沃·兰根多夫注入心脏的心电生理学研究

心血管故障是全世界死亡的主要原因。我们在这里展示的孤立的心脏模型可以作为人类心脏动力学的实验窗口。这种方法结合了经典的电生理学研究与跨膜电压和细胞间钙的同步光学映射，以评估心脏的状态。

这种方法可以应用于疾病建模、药理学和毒理学研究。例如，我们的重点领域之一是描述玻璃尺寸器对心脏电生理学的影响。尽管这种方法在技术上比使用较小动物模型的协议更具挑战性，但总体而言，一旦所有部分都到位，该协议就相对简单。

很难用文本来描述成像和灌注系统的所有组件，因此，此过程的可视化演示将有助于重现成功的制备。将心脏与上升的大干管隔离完后，将切除的器官插入冰冷的心绞痛中，并使用一对海管抓住大干的壁。将容器滑到连接到连接到一升冰冷的心痛介质的管子上的带肋管上，悬浮在心脏上方约 95 厘米处。

让液体充满大母，直到容器溢出，以防止任何气泡进入血管，并使用脐带固定大血管到管。将血小板系上，以承受心脏的重量，因为它挂在管上，以进一步固定组织，并允许冷介质逆行，使心脏在70毫米的汞的恒定压力下受到重力的影响。将声音传输到 37 摄氏度的兰根多夫系统，无需将空气引入管中。

并允许正常的鼻窦节律冲洗任何剩余血液和心痛的血管。在出现可震性心律失常时，将外部桨放在心脏的顶点和底部以除颤器官，在五焦耳处进行单次冲击，并在五焦耳增量中增加，直到达到50焦耳、心向或不可休克的节奏。然后，用至少一升改良的 Krebs-Henseleit 介质冲洗心脏，无需再循环即可去除任何残留的血液和心痛。

当介质穿过心脏时，关闭循环循环以再循环香水。要在整个研究过程中记录到心电图的标准引线，请将 29 量针电极连接到顶点附近的心室，并在右中庭中连接另一个电极。将差分生物增压器的正负输入分别连接到顶点和右中庭，并在右心房上连接一个双极刺激电极和第二个双极刺激电极，用于起搏目的。

使用电生理学刺激器对心脏进行步速，初始电流设置为舒张阈值的两倍，脉冲宽度为一毫秒。要确定起搏阈值，请应用一系列一到两毫安的刺激脉冲，其脉冲宽度为一毫秒，且具有定义的起搏周期长度，以确保一致的刺激响应。使用 S1、S1 或 S1、S2 起搏列车执行额外的刺激起搏。

逐步将 S2 起搏周期长度缩短 10 毫秒，直到起搏无法捕获。然后，逐步到倒数第二个起搏周期长度，并在一毫秒间隔内减少循环长度，以确定在捕获丢失之前最精确的起搏周期长度。要建立心室有效耐火期，请使用左心室的刺激电极确定最短的 S1、S2 间隔，S2 过早节拍启动心室去极化。

要定义温克巴赫循环长度，请使用右中庭上的刺激电极找到最短的 S1，S1 间隔，其中一对一的间歇传导通过正常传导通路传播。要定义鼻窦节点恢复时间，请使用右中庭上的刺激电极应用S1、S1起搏列车，测量起搏列车最后一次脉冲与自发中心节点中庭活动恢复之间的时间延迟。要建立心室节点有效耐火期，请使用右心庭上的刺激电极。

查找最短的 S1，S2 耦合间隔，在该间隔下，过早心房刺激后跟一个 Hisbundle 电位，该电位引起 QRS 复合物，表示心室去极化。对于跨膜电压和细胞内钙的光学映射，首先缓慢地将新准备的电压染料近到大音管中加入五毫升，然后缓慢添加新鲜准备的钙染料。接下来，将映像硬件定位到适当的视野，然后将摄像机连接到工作站。

使用所选软件获取图像，曝光时间为 5 到 2 毫秒。并借助软件执行图像对齐，该软件可以拆分和覆盖所需的区域，并显示灰度减法或伪颜色添加到任何高光错位。最小化环境照明后，测试 LED 灯，以确保由传感器井深决定的均匀和最大的史诗般的照明。

然后，使用位于左心室的刺激电极，在鼻窦节律、心室颤动或动态起搏期间对肌卡，从 350 毫秒的起搏周期长度开始，并减少 10 到 50 毫秒以生成恢复曲线。要在整个实验中确认获得质量光信号，请打开视频文件，选择感兴趣的区域，并绘制一段时间内平均荧光。在实验结束时，将心脏从系统中取出并排空。

然后，用纯净水冲洗系统管和室。对于日常维护，根据需要定期使用洗涤剂溶液冲洗系统。在这些具有代表性的研究中，如证明，手术是在完好无损的模型上进行的，其大小从2.5公斤到10.5公斤的体重和18至137克的心脏重量不等。

将分离的心脏转移到兰根多夫系统后，心率在大约10分钟的除颤内稳定到每分钟70次左右，并在研究期间保持不变。通常测量每分钟约 184 毫升的平均流量。使用含有机械未coupler的加热介质后，每分钟可减速至70毫升。

铅两个心电图可以在鼻窦节律期间或响应外部起搏以量化电生理参数期间记录。光学映射实验也可以在鼻窦节律和自发心室颤动期间进行。染料加载心脏的代表性图像可以获得相应的光学作用电位。

钙瞬变可以从两个感兴趣的区域收集在史诗表面。此外，在光学映射实验中可以使用动态史诗起搏来使内在心率的任何细微差异正常化。原始信号可用于描述作用潜力钙瞬态耦合时间、激活和持续时间，以及电和钙恢复。

重要的是避免气泡进入大母，尽量减少从动物转移到系统的时间，并支持更大的心脏。电生理学和光信号数据采集后可以分析。此外，在组织学、免疫控制或基因表达分析研究之后，心脏可以保留下来。

我们利用这项技术来描述青少年心脏发育，并检查环境暴露对心脏生理学的影响。用于最大程度降低运动的机械解耦合器和用于处理白化泡沫的防泡沫化学品都是有毒的，因此使用适当的个人防护设备是绝对必要的。