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1. Aufbau der Langendorff-Apparat (siehe Abbildung 1) <ol><li> Mit 3/8 &quot;Schlauch, schließen Sie das Herz Reservoir zu dem Blutreservoir. <ol><li> Stellen Sie sicher, dass dieser Schlauch geht durch eine Rollenpumpe. HINWEIS: Dies kann erfordern, mit zwei 3/8 &quot;bis 1/4&quot; Schlauchverbinder, ein Stück von 1/4 &quot;Schlauch durch die Rollenpumpe gehen erstellen. </li><li> Verbinden Sie das Blutreservoir zu Heizung / Oxygenator mit 3/8 &quot;-Schläuche. </li><li> Verwenden Sie 3/8 &quot;-Schläuche, um die Heizung / Oxygenator zu einem Y-Anschluss verbinden. </li><li> Schließen Sie einen Arm des Y-Stecker an den Kreiselpumpe, dann verbinden Sie die Kreiselpumpe zu einer zweiten Y-Verbinder (alle mit 3/8 &quot;-Rohr). </li><li> Bringen Sie ein Stück 3/8 &quot;Schlauch Befestigen eines hämostatischen Ventils, um den nach oben gerichteten Arm, der sowohl als Blasenfalle und Mittel zum Einführen des Druckwandlers dienen. </li><li> Bringen Sie ein Stück 3/8 &quot;Schlauch mit dem nach unten Arm. Dieser Teil wird auf der aor befestigen<html> tic Kanüle (dh die Nachlast Linie). </li><li> Das andere Arm des Y-Verbinders mit dem Zulauf der Vorspannung Kammer mit 3/8 &quot;-Schlauch. Stellen Sie sicher, dieser Schlauch geht durch eine zweite Rollenpumpe. </li><li> Verbinden überschüssige 3/8 &quot;Schlauch zum Abfluss von dieser Kammer. Dieser Teil wird in den linken Vorhof zu befestigen (dh die Vorspannung Linie). </li></ol></li><li> Schließen Sie den Sauerstofftank und Heizvorrichtung zur Heizung / Oxygenator. </li><li> Klemmen Sie die Linie, die von der Y-Stecker an den Pre-Ladekammer, da diese Linie nicht verwendet werden, bis das Herz in den Arbeitsmodus versetzt werden kann. </li></ol> 2. Druck-Volumen-Katheter Vorbereitung <ol><li> In einem 37 ° C Wasserbad erwärmen eine Flasche Kochsalzlösung. </li><li> Einweichen des PV Leitfähigkeit Katheter und Druckwandler in der warmen Salzlösung für mindestens 30 min. </li><li> Schalten Sie den Datenerfassungssystemen, so dass sowohl das Aufwärmen für mindestens 30 min. </li></ol>tle &quot;&gt; 3. Vorbereitung der Langendorff-Apparat <ol><li> Schalten Sie den Sauerstofftank, Erhitzungsvorrichtung, Walzenpumpe, die die beiden Reservoirs und Kreiselpumpe. Die Heizgeräte sollten, um die Körpertemperatur des Tieres (~ 36 ° C) eingestellt werden. </li><li> Gemäß den Anweisungen des Herstellers waschen das Blut. Langsamer Waschgeschwindigkeiten für mehr vollständige Entfernung der Abfallprodukte aus dem Blut (zB überschüssige Elektrolyte, lysiert Zellmaterial) empfohlen. </li><li> Sobald das Blut gewaschen wird, überprüfen Hämatokritwert vor der Blutverdünnung. </li><li> Rekonstituieren die gewaschenen roten Blutzellen mit normaler Kochsalzlösung für die gewünschten Hämatokrit-Konzentration (empfohlen: 20 bis 25%) und zu der Langendorff-Apparatur. </li><li> Anpassen der Geschwindigkeiten der zwei Pumpen, den Blutfluss durch das System (mit Ausnahme der Speicherkammer) beginnen. </li><li> Prüfen Sie den pH-Wert und Elektrolyte der Blut-Gemisch und anpassen, bis physiologische für die verwendeten Arten. HINWEIS: Um zu verhindern, in schädlichenFluss von Calcium nach Reperfusion, sollten die Kalziumspiegel am Langendorff-Apparatur zunächst niedrig gehalten werden (0,3-0,5 mmol / L). <ol><li> Wenn es eine Abnahme der Hämatokrit bei gleichzeitiger Erhöhung der Kalium, überprüfen Lactat-Dehydrogenase-und Plasma-Hämoglobin, um auszuschließen, Hämolyse. </li><li> Bei Hämolyse auftritt, sicherzustellen, dass alle Anschlüsse dicht sind und es gibt keine von offensichtlich Scher. </li></ol></li><li> Befestigen Sie die Millar-Katheter in die Sekundärdruckschlitz des PowerLab System. </li><li> Kalibrieren der Druckwandler nach den Anweisungen des Herstellers. </li></ol> 4. Vorbereitung des Herz zur Befestigung an der Langendorff-Apparat HINWEIS: Ein richtig verhaftet Herz sollte für alle großen Tierversuche mit einer isolierten Herzsystem verwendet werden. Mangel an kardioplegischen Stillstand kann das Herz schädigen, so dass es nicht messbare Arbeit zu produzieren. Celsior, oder Low-Kalium-Univernicht nur diese Lösungen ähnlich denen klinisch verwendet, aber die niedrige Kalium der Lösung hilft verhindert Hyperkaliämie, während auf der Leiter sität von Wisconsin (UW)-Lösung wird empfohlen, da. Volumen der Kardioplegielösung auf Herzgröße ab, mit 1 Liter reicht für Schweine-Herzen. <ol><li> Entfernen Sie schnell das Herz aus dem Vorratsbehälter, gießen Sie keine Speicherlösung in den Ventrikeln, trocken tupfen und wiegen. </li><li> Zu helfen, eine kalte myokardialen Temperatur, bis das Herz ist bereit für die Langendorff, kehren das Herz, Lagerbehälter und richten es so, dass Aorta nach oben zeigt. </li><li> Legen Sie eine 3/8 &quot;-Kanüle in die Aorta und mit einem Kabelbinder. </li></ol> 5. Anbringen des Herz an die Langendorff <ol><li> Verringern der Kreiselpumpe auf ein langsames Einblasen. </li><li> Trickle das Blut in die Aorta bis sie mit Blut gefüllt und vollständig entlüftet. </li><li> Vorsichtig mit Aorten-cAnellierung an der Aorten-Schläuche auf dem Langendorff. Notieren Befestigung Zeit. </li><li> Legen Sie die kalibrierten Druckwandler durch die Blutstillung Ventil [DS1] in die native Aorta. </li><li> Beginnen Druckmessungen und stellen Kreiselpumpendrehzahl, bis der gewünschte Druck erreicht Reperfusion. HINWEIS: Der Druck kann wie koronare Widerstand ändert. Daher überwachen Aortendruck eng, vor allem während der ersten Reperfusion. </li><li> Temperatur erhöhen auf Wärmeeinheit intramyokardialen Temperatur wird bei 37 ° C gemessen HINWEIS: Es wird eine Verzögerung zwischen Anpassungen Wärmegerät und Veränderungen in intramyokardialen Temperaturen hergestellt wird. Daher sollte die Temperatur schrittweise Änderungen vorgenommen werden. </li><li> Besorgen Sie sich eine Grundlinie (T = 0) Probe aus dem venösen Blutreservoir auf pH, Elektrolyte und anderen biochemischen Messungen messen. </li><li> Legen Temperaturfühler in Septum und überwachen Herzmuskeltemperatur. Verringern Temperatur von Wärmeeinheitwenn myokardialen Temperatur über 39 ° C steigt </li><li> Nehmen Blutproben alle 15 Minuten, die Anpassung der physiologischen Parameter wie für das Experiment gewünscht. <ol><li> Zirka 1 mmol Calcium zu der Blutlösung alle 5 Minuten, so dass Calciumionen ist&gt; 0,8 mmol / L vor der Einleitung des Arbeitsmodus. </li></ol></li></ol> 6. Putting das Herz in Arbeitsmodus <ol><li> Legen Sie eine entsprechend dimensionierte Kanüle in den linken Vorhof / Lungenvenen. Dies kann entweder mit einer Tabaksbeutelnaht oder Kabelbinder nach Bedarf durchgeführt werden. </li><li> Schließen Sie alle Löcher in den linken Vorhof, die auslaufen können, wie andere Lungenvenen Ursprünge mit Naht oder Klammern, wie gebraucht. </li><li> Einstellen der Höhe der Speicherkammer, so dass die Säulenhöhe ergibt die gewünschte Vorspanndruck. HINWEIS: Angenommen, die Dichte von Blut / kristalloiden Mischung gleich der Dichte von Wasser, 1 mmHg = 1,36 cm von der Entfernung von der Aortenklappe an die Spitze istder Blutspiegel im Reservoir Vorspannung (zB 15 mmHg = 20,4 cm). </li><li> Ausspannen Schlauch geht der Vorspannung Kammer und langsam beginnen die Vorspannung Rollenpumpe, so dass der Speicherkammer und Vorspannung Schlauch vollständig mit Blut füllen. </li><li> Sobald die Vorspannung Schlauch vollständig entlüftet, langsam füllen den linken Vorhof und die Kanüle mit Blut. </li><li> Ohne dass keine Luft in das System gelangen, schließen Sie die Federvorspannung Schlauch an der linken Vorhofkanüle. </li></ol> 7. Beziehen ventrikuläre Druck-Volumen (PV)-Aufnahmen <ol><li> Befolgen Sie die Anweisungen des Herstellers für die Druck-und Rho Küvette Kalibrierung für den Datenerfassungssystemen. </li><li> Legen Sie eine Tabaksbeutelnaht mit einem 3:0-Polypropylennaht an der linksventrikulären (LV) Spitze. </li><li> Mit einer 16 G-Nadel, machen Sie eine Stichinzision in der Tabaksbeutel. </li><li> Legen Sie die PV-Leitwert Katheter in die apikal Einschnitt. HINWEIS: Ideal Katheterplatzierung wird dependen mit allen Messelektroden in der LV und zwei Anregungselektroden außerhalb des LV. Stellen Sie sicher, dass ein Tier in der richtigen Größe und der Katheter ausgewählt wurden (siehe Diskussion). </li><li> Drücken Sie die Schaltfläche &quot;Start&quot; in der oberen rechten Ecke, um die Aufnahme von Daten zu beginnen und zu bestimmen, wie viele Volumensegmenten aktiv sind. <ol><li> Wenn alle Segmente sind nicht aktiv, stellen Sie die Position des Katheters bis alle Segmente aktiv sind. HINWEIS: leichte Verdrehung des Katheters notwendig sein, um die Morphologie zu optimieren Schleife </li><li> Wenn nicht in der Lage, Signale in allen Segmenten zu erhalten, stellen Sie die Lage der Anregungselektroden und Messelektroden nach den Herstelleranweisungen. </li></ol></li><li> Sobald die gewünschte Konfiguration erhalten, folgen Sie die Anweisungen des Herstellers für Volumen-und Alpha-Kalibrierung. </li><li> Mit einem Katheter richtig kalibriert, erhalten mindestens 30 sec von Baseline-Druck-Volumen-Daten. HINWEIS: Diese Druck-Volumen-Loops werden Volumen DEPEN bietendent Messungen der Herzfunktion (z. B. Herzminutenvolumen, Herzschlagvolumen). <ol><li> Sobald genügend Schleifen erhalten werden, mit dem nächsten Schritt weiter, ohne anzuhalten die Datenerfassung, so Okklusion Druck-Volumen-Daten zu erhalten. </li></ol></li><li> Verschließen Sie die Vorspannung Schlauch langsam mit einer Schlauchklemme. HINWEIS: Die Druck-Volumen-Schleifen beginnen soll kleiner werden und herunterschalten und nach links. Dies wird als &quot;walk down&quot;. <ol><li> Erhalten 10-15 sec der Spaziergang, dann die Schlauchklemme für Vorspannung ermöglichen, den linken Vorhof erneut eingeben. HINWEIS: Diese Druck-Volumen-Loops werden Volumen unabhängige Messungen der Herzfunktion (z. B. des Vorspannung rekrutierbar Schlagarbeit, Ende systolischen Druck-Volumen-Beziehung). </li><li> Beenden Sie die Aufnahme, indem Sie Daten auf die Schaltfläche &quot;Stop&quot; in der oberen rechten Ecke des Bildschirms. </li><li> Warten Sie mindestens 5 Minuten vor der Wiederholung derOkklusion. </li></ol></li><li> Wiederholen Sie die Schritte 7.7 und 7.8 zu Wiederholungsmessungen zu erhalten. </li></ol>

<ol>
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The authors have nothing to disclose.

Der Langendorff-Herz isoliert Perfusionsapparatur und Arbeitsherzmodell haben, einige der grundlegenden Entdeckungen in der Herz-Physiologie, Pathologie und Pharmakologie geführt. Dieses Modell Vielseitigkeit ermöglicht seine Verwendung mit einer Vielzahl von Spezies unter einer Vielzahl von normalen und pathologischen Bedingungen 1-18. Jedoch die isoliert Herzmodell ist nicht allgemein für große Säugetiere, insbesondere menschlichen Herzen, zum Teil aufgrund der erhöhten Komplexität der Vorrichtung sowohl Konstruktions-und Datensammlung. Daher ist die hier vorgestellte Protokoll zeigt ein Versuch, diese Komplexität, die in einem relativ reproduzierbar mittels Studium isolierten Schweineherzen Ergebnisse zu verbessern. Eine entscheidende Komponente unserer Einrichtung ist der Ersatz der arteriellen Compliance / Nachlast Kammer mit einer Kreiselpumpe. Dieser Austausch ermöglicht die verbesserte Kontrolle der koronaren Perfusion Druck und Nachlast in Langendorff-Herz-und Arbeitsweisen, Gebieten zuVely ermöglicht dieses Set-up leicht, die Herzen in verschiedenen Größen und Arten angepasst werden. Zum Beispiel in diesem Entwurf, Schweine Herzen sind bei 40-45 mmHg Reperfusion, während die Herzen der Menschen sind bei 60-65 mmHg reperfundiert. Diese Druckänderung wird einfach durch eine entsprechende Einstellung der Kreiselpumpe erreicht; Keine Komponente des Systems muss physisch angepasst werden. Außerdem platzieren einen Druckwandler innerhalb der Aortenwurzel Wurzeldruck überwachen ermöglicht eine einfache Übergang zwischen konstanten und konstanten Druck während der Langendorff-Modus. Obwohl diese Änderung entfernt die klassischen Compliance-Kammer, die Kreiselpumpe, indem die bidirektionale Strömung auftritt, auf das Druckgefälle basieren, können als Ausgleichskammer dienen. Mit der Systole und ausgeworfen Schlagvolumen dient retrograde Strömung über der Pumpe zum Nachlast Druck zu verringern, die Replikation der Aorta Elastizität. Die offene Konstruktion dieser Vorrichtung ist ebenfalls wichtig. Nachdem das Herz hängen in einem offenen einrea, anstelle eines halb geschlossenen Kammer oder Trichter, ermöglicht eine einfachere Instrumentierung für Druck-Volumen-Messungen. Das offene Design ermöglicht die Verwendung eines transapikal Einschnitt für LV Katheterplatzierung, die Vermeidung der transvalvulären Ansatz. Die transvalvulären Ansatz ist technisch schwierig und erfordert in der Regel Durchleuchtung für die richtige Platzierung. Darüber hinaus kann dieser Ansatz auch induzieren Klappeninsuffizienz. Durch die Verwendung der transapikal Ansatz, wir sicher und leicht zu platzieren den Katheter in die linke Herzkammer und eliminiert die zusätzlichen Kosten und Unannehmlichkeiten der Durchleuchtung. Das offene Design bietet auch einen einfachen Zugang für die Echokardiographie und Abwassersammlung, baut die funktionellen und biochemischen Parameter, die während der auf diesem System bewertet werden können. Die offene Bauweise und erleichtert die Datenerfassung, lässt das myokardiale Temperaturregelung erschwert. Die Aufrechterhaltung physiologischer Temperatur ist einer der bekannten Probleme mit einem LangendorffHerz-oder Arbeitssystem 1,3,11,13. Der Langendorff-System enthält in der Regel eine Wärmekammer, die pflegen eine richtige Temperatur hilft, aber diese Kammer macht auch Einfügen einer ventrikulären Druck-Volumen-Katheter schwieriger. Um die untere Temperaturregelung der offenen Bauweise zu beheben, wurde ein Oxygenator / Wärmetauscher nach dem Reservoir gegeben. Der minimale Abstand zwischen dem Wärmetauscher und der Aorten-Kanüle reduziert den Wärmeverlust und die Myokard-Temperaturfühler sorgt für Normothermie. Die Verwendung von Doppelmantelrohr oder externen Wärmequellen können auch verwendet werden, um mit Temperaturregelung beitragen. Ein weiteres einzigartiges Element dieses Protokoll ist das Waschen der Eigenblut des Schweins untersucht und Neugründung mit normaler Kochsalzlösung. Obwohl die Verwendung von Vollblut Perfusaten oder roten Blutkörperchen mit kristalloiden Puffer ergänzt ist nicht ungewöhnlich, mit Ausgaben vorhanden tut es. Ersteres erfordert in der Regel eine Spendertier, das subst fügtantial Kosten für den Versuch, während die letzteren können Immunogenität Probleme haben, da es in der Regel aus Rinderblut 1,11-13 abgeleitet. Durch Waschen Eigenblut des ursprünglichen Schweine, das Protokoll erfordert nur einen einzigen Tier-und Immunogenität Fragen werden abgetragen. Auch der Waschvorgang entfernt die meisten der Elektrolyte, dh sie können einfach per experimentellen Parameter manipuliert werden. Schließlich, mit Hilfe eines Bluterhaltungsgerät entfernt die meisten Proteine ​​in Blut, der sowohl ein Vorteil und Nachteil dieses Verfahrens ist. Der Vorteil ist, dass jeder Koagulation und immunologische / infektiöse Proteine ​​werden entfernt, die Verringerung der Wahrscheinlichkeit von Blutgerinnseln oder Verschmutzung. Der Nachteil ist, dass diese Mischung eine geringe onkotischen Druck, der myokardialen Ödems und möglicherweise Verlust der Herzfunktion über die Zeit führen kann. Dieses Problem kann gelöst werden, jedoch durch den Zusatz von Albumin oder einem anderen Kolloid. Sicherstellen, dass eine in der richtigen Größe einimal und Katheter wurden ausgewählt, ist genauso wichtig wie mit dem richtigen Arbeitsgerät Herzen. Idealerweise wird der Katheter mit allen Abtastelektroden in der Herzkammerraum angeordnet ist, mit zwei Erregungselektroden (dh die am proximalen Elektroden) außerhalb des Kammerraums. Wenn ventrikuläre Höhle des Tiers zu klein ist, oder der Abstand zwischen den Elektroden zu groß ist, dann werden alle Segmente nicht in der LV Raum passen. Während die Lage der Anregungselektroden kann eingestellt werden, kann ein kleiner Hohlraum LV auch dazu führen, dass der Katheter Biegung oder Krümmung, so dass die Datenerfassung schwierig. Daher ist für die funktionelle Analyse von großen Tierherzen, ein Tiergröße von mindestens 60 kg empfohlen. Mit einem Tier dieser Größe ermöglicht Elektrodenabstand von 7 mm in der Regel für die vollständige Einführung des Katheters. Im Ergebnis dieses Manuskript beschreibt ein isoliertes System, das Herz arbeitet Perfusion Druckregelung vereinfacht, Daten-colwahl, und die allgemeine Gestaltung, während Sie Temperaturregelung nur etwas schwieriger. Diese Modifikationen der isolierten Arbeits Herz wird hoffentlich ermöglichen, für die verstärkte Nutzung mit großen Säugetierherzen, einschließlich Menschen, Förderung unseres Verständnisses der Herzpathologie und damit mehr klinisch relevanten Behandlungsmöglichkeiten zu entdecken.

Viel von unserem Verständnis der grundlegenden Herz Biologie und Physiologie wurde von Experimenten, die die isolierten, retrograd perfundierten Langendorff-Herz und die isolierten Arbeits Herz Systemen verwendet zu kommen. Diese experimentellen Systeme sind noch heute weit verbreitet, um unsere Kenntnisse der Herz-Kreislauf wichtige Themen, einschließlich Ischämie-Reperfusionsschaden 2 erstrecken, Präkonditionierung 4, Zell-basierte Therapie bei beschädigten Herzmuskel 5,7, die kardialen Wirkungen von Medikamenten, 6,9 und Herztransplantaterhaltung Techniken 8,15-18. Während die beiden isolierten Herzsysteme können für alle Säugetierarten verwendet werden, werden sie vor allem von kleinen Säugetieren, wie Meerschweinchen, Ratten oder Kaninchen verwendet, 3,12,13. Größere Tiermodellen, wie Schweine und Menschen, bieten mehr klinisch relevanten Daten, aber weniger häufig wegen der höheren Kosten, höhere biologische Variabilität, größere Volumina von Blut-Perfusion Lösungen und Wintergerste verwendeter Teile der Ausrüstung 1,12-15. Darüber hinaus ist die Datenerhebung schwieriger, vor allem für isolierte Arbeits Herzen 1,3,12-15. Als Ergebnis dieser Komplexitäten sind klinisch relevanten isolierten Herz Modelle nur selten verwendet, die Fortschritte der Herz-Kreislauf translationale Forschung stark behindern. In einem Versuch, diese Komplexität zu beheben, wurde die isolierte Arbeits Herz Vorbereitung modifiziert, um ein System, das einfach zu Herzen in verschiedenen Arten, einschließlich des Menschen entweder unter konstanten Druck oder konstanten Langendorff-Bedingungen angepasst werden können, zu erstellen. Die Nachlast Ausgleichkammer wurde mit einer Kreiselpumpe ersetzt, um den Prozess der Anpassung Perfusionsdruck in Langendorff-Modus und Nachlast im Arbeitsmodus zu vereinfachen. Statt eines geschlossenen, doppelwandige Behälter, um das Herz enthält, verwendet dieses System eine offene Kammer, um die Datenerfassung zu erleichtern, indem der Einsatz von transapikalen Ansatz für die Leitfähigkeit Katheterisierung. Moreover diese offene Konstruktion ermöglicht den Zugang für echokardiographische Beurteilung des Herzens, ferner die Verbreiterung der physiologische Parameter, die bei diesen Experimenten gemessen werden kann. Diese Verbesserungen werden hoffentlich andere zu ermutigen, dieses System für die Großtier translationale Forschung zu verwenden.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="809">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">PowerLab 16/35 with LabChart Pro</td>
			<td style="width:147px;">ADInstruments</td>
			<td style="width:128px;">PL3516/P</td>
			<td style="width:319px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">MPVS Ultra Pressure-Volume Unit</td>
			<td style="width:147px;">ADInstruments</td>
			<td style="width:128px;">880-0168</td>
			<td style="width:319px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Ventri-Cath Catheter (5F, 12E, 7mm, DField, Straight, 122cm)</td>
			<td style="width:147px;">Millar</td>
			<td style="width:128px;">VENTRI-CATH-507s</td>
			<td style="width:319px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Pressure Catheter (3.5F, Single, Straight, 100cm, Ny, Non Repairable)</td>
			<td style="width:147px;">Millar</td>
			<td style="width:128px;">SPR-524</td>
			<td style="width:319px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">PV Extension Cable (10ft)</td>
			<td style="width:147px;">ADInstruments</td>
			<td style="width:128px;">CEC-10PV</td>
			<td style="width:319px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Catheter Interface Cable (10ft)</td>
			<td style="width:147px;">ADInstruments</td>
			<td style="width:128px;">PEC-10D</td>
			<td style="width:319px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Rho Calibration Cuvette</td>
			<td style="width:147px;">ADInstruments</td>
			<td style="width:128px;">910-1060</td>
			<td style="width:319px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">MPVS Ultra BNC Cable Pack</td>
			<td style="width:147px;">ADInstruments</td>
			<td style="width:128px;">880-0172</td>
			<td style="width:319px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Autotransfusion system</td>
			<td style="width:147px;">Sorin</td>
			<td style="width:128px;">7320000</td>
			<td style="width:319px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Bowl Set with Low Volume (135 ml) Centrifuge Bowl</td>
			<td style="width:147px;">Sorin</td>
			<td style="width:128px;">7135100</td>
			<td style="width:319px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Oxygenator/Heat Exchanger</td>
			<td style="width:147px;">Terumo</td>
			<td style="width:128px;">3CXSX18RX</td>
			<td style="width:319px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Perivascular flow probe</td>
			<td style="width:147px;">Transonic Systems</td>
			<td style="width:128px;">PAU Series</td>
			<td style="width:319px;">Size of flow probe will depend on animal size; for 60 kg pig, recommend 20 or 24 mm probe</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Perivascular flowmeter module</td>
			<td style="width:147px;">Transonic Systems</td>
			<td style="width:128px;">TS420</td>
			<td style="width:319px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Myocardial temerpature sensor</td>
			<td style="width:147px;">Smiths Medical</td>
			<td style="width:128px;">MTS-40015</td>
			<td style="width:319px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">16 G 1&#34; Regular needle</td>
			<td style="width:147px;">BD Inc.</td>
			<td style="width:128px;">305197</td>
			<td style="width:319px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">4-0 polypropylene suture (double-arm)</td>
			<td style="width:147px;">Ethicon</td>
			<td style="width:128px;">8526H</td>
			<td style="width:319px;">For purse-string stitches</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">2-0 polypropylene suture (single-arm)</td>
			<td style="width:147px;">Ethicon</td>
			<td style="width:128px;">8833H</td>
			<td style="width:319px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Cable ties</td>
			<td style="width:147px;">ULINE</td>
			<td style="width:128px;">S-1021</td>
			<td style="width:319px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Cable tie gun</td>
			<td style="width:147px;">ULINE</td>
			<td style="width:128px;">H-241</td>
			<td style="width:319px;"></td>
		</tr>
		<tr height="62">
			<td height="62" style="height:62px;">Clear, Flexible PVC Tubing</td>
			<td style="width:147px;">VWR International</td>
			<td style="width:128px;">89068</td>
			<td style="width:319px;">Inner diameter depends on cannulas, pumps and other equipment used; most commonly use 1/4&#34;, 3/8&#34; tubing&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Straight Tubing Connectors</td>
			<td style="width:147px;">VWR International</td>
			<td>46600</td>
			<td style="width:319px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Y-Shaped Tubing Connectors</td>
			<td style="width:147px;">Thermo Scientific</td>
			<td style="width:128px;">6152</td>
			<td style="width:319px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Jacketed Bubble Trap</td>
			<td style="width:147px;">Radnoti</td>
			<td style="width:128px;">14040</td>
			<td style="width:319px;">For preload chamber</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Centrifugal pump</td>
			<td style="width:147px;">Maquet</td>
			<td style="width:128px;">70105</td>
			<td style="width:319px;">The centrifugal pump and roller pumps were obtained used from perfusion department after clinical use.</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Roller pumps</td>
			<td style="width:147px;">Maquet</td>
			<td style="width:128px;">HL-20</td>
			<td style="width:319px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Hemostasis Valve</td>
			<td style="width:147px;">Merit Medical</td>
			<td style="width:128px;">MAP150</td>
			<td style="width:319px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Blood gas analyzer</td>
			<td style="width:147px;">Instrumentation Laboratory</td>
			<td style="width:128px;">570001000</td>
			<td style="width:319px;"></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

an isolated working heart system for large animal models

Seit seiner Einführung im späten 19. Jahrhundert, der Langendorff-Herz isoliert Perfusionsapparatur, und die weitere Entwicklung der Arbeitsherzmodell, waren von unschätzbarem Wert Tools für die Untersuchung Herz-Kreislauf-Funktion und Krankheit 15.01. Obwohl die Langendorff-Herz Vorbereitung kann für jede Säugetier Herzen verwendet werden, die meisten Studien, die dieses Gerät verwenden kleine Tiermodellen (z. B. Maus, Ratte und Kaninchen) aufgrund der erhöhten Komplexität der Systeme für größere Säugetiere 1,3,11. Eine der größten Schwierigkeiten ist die Gewährleistung eines konstanten koronare Perfusionsdruck über einen Bereich von verschiedenen Herzgrößen - eine Schlüsselkomponente jeder Versuch Nutzung dieses Gerät 1,11. Durch das Ersetzen der klassischen hydrostatischen Nachlast Spalte mit einer Kreiselpumpe ermöglicht die unten beschrieben Langendorff-Herz Arbeitsgerät für die einfache Anpassung und strenge Regulierung der Durchblutung Druck, was bedeutet, das gleiche Set-up kann für verschiedene Holzarten verwendet werdens oder Herz Größen. Darüber hinaus kann diese Konfiguration auch nahtlos zwischen konstanten Druck oder konstanten Strömung während der Reperfusion zu schalten, je nach den Präferenzen des Benutzers. Der offene Charakter dieser Einrichtung, so dass trotz Temperaturregelung schwieriger als andere Designs, ermöglicht eine einfache Sammlung von Abwasser und ventrikulären Druck-Volumen-Daten.

Fig. 1 ist eine schematische Zeichnung der Schaltung, einschließlich der vorgeschlagenen Katheters. Die wichtigsten Elemente dieses Gerätes gehören: Verwendung einer Kreiselpumpe zu Nachlast zu steuern; Platzierung eines Druckkatheter (dunkelblaue Linie) in der Aortenwurzel, um die Perfusion Druck zu überwachen; und die Platzierung des Druck-Volumen-(PV)-Katheter (hellblaue Linie) transapikal. Obwohl die Anschlüsse in der Abbildung scheinen gerade Verbindungen zu können, sind &quot;Y&quot;-Anschlüsse zu empfehlen, besonders für die Vorspannung Linie. Figur 2 zeigt die von dem Druckwandler, der in der Aortawurzel eines Schweineherzens während der Reperfusion in der Schaltung, die durchweg zwischen 40-42 mm Hg über 20 min gegeben wird erhaltenen Daten. Veränderungen in der koronaren Widerstands können Schwankungen in der Perfusionsdruck (Fig. 3) führen. Diese Variationen können nur behutsam zu sein, sie zu korrigieren<html> Selbst im Laufe der Zeit (Fig. 3a). Jedoch in einigen Fällen können diese Variationen abrupt und erfordern Anpassung der Strömung durch die Kreiselpumpe, um den gewünschten Druck Reperfusion (3b) erhalten. Da Änderungen auftreten können, ist die Überwachung der Aortenwurzel während der Reperfusion Druck erforderlich. Durch die Nutzung der transapikal Stichinzision können Druck-Volumen-Daten einfach auf den isolierten Herzsystem erhalten werden. In diesem Experiment wurde ein Schweineherz, die in kaltem (4 ° C) und Konservierungslösung für 2 Stunden gelagert worden war, verwendet. Bei der ersten Einführung der PV-Katheter, waren von schlechter Qualität (Abbildung 4a) die Schlaufen, mit mehreren Bereichen der Frequenzweiche und ohne erkennbaren Herzzyklus-Komponenten. Jedoch mit minimaler Manipulation des Katheters innerhalb der Herzkammer verbessert die Schleife Morphologie drastisch (Fig. 4b), was für die Messung zu erhalten. ve_content &quot;&gt; Trotz Optimierung der Katheterposition können die auf dem Ex-vivo-Schaltung (Abbildung 5, obere Reihe) erworben Schleifen eine andere Morphologie als die in-vivo-Schleifen (Abbildung 5, untere Reihe) haben. Diese Änderungen sind in einer Schleife Morphologie wahrscheinlich aufgrund die unterschiedliche Orientierung des Herzens auf der Leiter Vergleich zum in Rücken Tieres sowie das Fehlen der anatomischen Anlagen innerhalb eines lebenden Tiers gefunden (wie Perikard). Weiterhin ist die Verwendung von Schrittmacherleitungen zur Regulierung der Herzfrequenz ( empfohlene Befestigungsstelle: Scheidewand) stellt eine externe elektrische Strom, der zu den Spitzen in der unteren rechten Teil der Ex-vivo-Schleifen gesehen jedoch, wie lange diese noch Schlaufen verfügen über die Herzzyklus-Komponenten, sie noch interpretierbare Daten liefern können.. Tabelle 1 listet die von dieser Druck-Volumen-Schleifen unter Verwendung des PV-Katheter erhalten mehrere Funktionsparameter. Die<html> Kalt statische Speicher wahrscheinlich verursacht eine intrinsische Schädigungen des Herzens, die erklären einige der Änderungen in den auf der Leiter erhaltenen Werte im Vergleich zu den in-vivo-Messungen beiträgt. Einige der Variation innerhalb der lastabhängigen Variablen ist auch aufgrund der Unterschiede in der wahrscheinlich die Vorspannung zwischen dem Schaltkreis und dem lebenden Tier. <img alt="Figur 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51671/51671fig1highres.jpg" width="500" /> Abbildung 1. Diagramm der Vorrichtung. <img alt="Figur 2" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51671/51671fig2highres.jpg" width="500" /> Abbildung 2. Vertreter Aortenwurzel Druckmessungen während der Reperfusion. <html> g3highres.jpg &quot;width =&quot; 500 &quot;/&gt; 3. Beispiele von Änderungen Aortenwurzel Druck, der während der Reperfusion auftreten können. Diese Veränderungen können stufenweise und selbstkorrigierende (A) oder abrupt sein und erfordern Änderungen an den Einstellungen auf der Kreiselpumpe (B). <img alt="Fig. 4" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51671/51671fig4highres.jpg" width="500" /> 4. Druck-Volumen-Schleifen beim anfänglichen Einführen des Katheters transapikal (A) und nach kleinere Kathetermanipulation (B) erhalten. Hinweis zur Verbesserung der Morphologie der Schleife, wobei die Schleife Crossover eliminiert wird und die Elemente des Herzzyklus erkennbar . Die Spitzen in der unteren rechten Abschnitt der beiden Sätze von Schlaufen sind durch die Verwendung eines Schrittmachers, der einen äußeren elektrischen Signals führt. <img alt="&lt;/ Html">&quot;Abbildung 5&quot; fo: content-width = &quot;5in&quot; src = &quot;/ files/ftp_upload/51671/51671fig5highres.jpg&quot; width = &quot;500&quot; /&gt; Abbildung 5. Vertreter Druck-Volumen-Messungen am Ex-vivo-Schaltung (obere Reihe), mit der in vivo-Messungen (untere Reihe) zum Vergleich. Auch hier können Schrittmacher-Spikes in der rechten unteren Ecke der beiden Sätze von Ex-vivo-Loops zu sehen. <img alt="Tabelle 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51671/51671table1.jpg" width="500" /> Tabelle 1 Schweineherzens in vivo (linke Spalte) und auf der Arbeitsherzvorrichtung nach 2 h Lagerung in der Kälte (rechte Spalte) CO erhaltenen Funktionsparameter:.. Herzleistung; E a: arterielle Elastance; EDPVR: Ende diastolischen Druck-Volumen-Beziehung; EDV: Ende diastolische Volumen; ESPVR: Ende systolischen Druck-Volumen-Beziehung; PRSW: Preload-rekrutierbar Schlagarbeit; PVA:Druck-Volumen-Bereich; SV: Schlagvolumen; SW: Schlagarbeit.

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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.

Eine isolierte Arbeits Herz-System für Großtiermodelle

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

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Research

JoVE Journal

Medicine

30.5K Aufrufe.  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.

Serie: An Isolated Working Heart System for Large Animal Models

Use of Animal Model of Sepsis to Evaluate Novel Herbal Therapies

Sepsis refers to a systemic inflammatory response syndrome resulting from a microbial infection. It has been routinely simulated in animals by several techniques, including infusion of exogenous bacterial toxin (endotoxemia) or bacteria (bacteremia), as well as surgical perforation of the cecum by cecal ligation and puncture (CLP)1-3. CLP allows bacteria spillage and fecal contamination of the peritoneal cavity, mimicking the human clinical disease of perforated appendicitis or diverticulitis. The severity of sepsis, as reflected by the eventual mortality rates, can be controlled surgically by varying the size of the needle used for cecal puncture2. In animals, CLP induces similar, biphasic hemodynamic cardiovascular, metabolic, and immunological responses as observed during the clinical course of human sepsis3. Thus, the CLP model is considered as one of the most clinically relevant models for experimental sepsis1-3.
Various animal models have been used to elucidate the intricate mechanisms underlying the pathogenesis of experimental sepsis. The lethal consequence of sepsis is attributable partly to an excessive accumulation of early cytokines (such as TNF, IL-1 and IFN-&gamma;)4-6 and late proinflammatory mediators (e.g., HMGB1)7. Compared with early proinflammatory cytokines, late-acting mediators have a wider therapeutic window for clinical applications. For instance, delayed administration of HMGB1-neutralizing antibodies beginning 24 hours after CLP, still rescued mice from lethality8,9, establishing HMGB1 as a late mediator of lethal sepsis. The discovery of HMGB1 as a late-acting mediator has initiated a new field of investigation for the development of sepsis therapies using Traditional Chinese Herbal Medicine. In this paper, we describe a procedure of CLP-induced sepsis, and its usage in screening herbal medicine for HMGB1-targeting therapies.

Sepsis refers to a systemic inflammatory response syndrome resulting from a microbial infection, and can be simulated by a surgical technique termed cecal ligation and puncture (CLP). Here we describe a method to use CLP-induced animal model to screen medicinal herbs for therapeutic agents.

Die Verwendung Tiermodell für Sepsis zu neuartigen Therapien zu beurteilen Herbal

Sepsis refers to a systemic inflammatory response syndrome resulting from a microbial infection. It has been routinely simulated in animals by several ...

Forschung

Medizin

NADH Fluorescence Imaging of Isolated Biventricular Working Rabbit Hearts

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

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

NADH Fluoreszenz-Imaging von isolierten biventrikulären Arbeiten Kaninchenherzen

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

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

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

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

Das invertierte Herzmodell für interstitielle Transudat-Sammlung aus dem isolierten Rattenherz

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

A Chronic Cardiac Ischemia Model in Swine Using an Ameroid Constrictor

Cardiovascular disease remains the number one cause of mortality in the United States. There are numerous approaches to treating these diseases, but regardless of the approach, an in vivo model is needed to test each treatment. The pig is one of the most used large animal models for cardiovascular disease. Its heart is very similar in anatomy and function to that of a human. The ameroid placement technique creates an ischemic area of the heart, which has many useful applications in studying myocardial infarction. This model has been used for surgical research, pharmaceutical studies, imaging techniques, and cell therapies.
There are several ways of inducing an ischemic area in the heart. Each has its advantages and disadvantages, but the placement of an ameroid constrictor remains the most widely used technique. The main advantages to using the ameroid are its prevalence in existing research, its availability in various sizes to accommodate the anatomy and size of the vessel to be constricted, the surgery is a relatively simple procedure, and the post-operative monitoring is minimal, since there are no external devices to maintain. This paper provides a detailed overview of the proper technique for the placement of the ameroid constrictor.

The purpose of this protocol is to demonstrate the placement of a delayed constricting device (an ameroid constrictor) around a coronary artery in a swine model. This device creates an ischemic area of the heart that is useful for studying new diagnostic imaging techniques and new methods of treatment.

Ein chronischer kardialer Ischämie-Modell bei Schweinen, die mit einem Ameroid Constrictor

Cardiovascular disease remains the number one cause of mortality in the United States. There are numerous approaches to treating these diseases, but ...

Assessment of Plasma Coagulation on Liver Tissue in a Large Animal Model In Vivo

Plasma coagulation as a form of electrocautery is used in liver surgery for decades to seal the large liver cut surface after major hepatectomy to prevent hemorrhages at a later stage. The exact effects of plasma coagulation on liver tissue are only poorly examined. In our porcine model, the coagulation effects can be examined close to the clinical application. A combined laser Doppler flowmeter and spectrophotometer documents microcirculation changes during coagulation at 8 mm tissue depth noninvasively, providing quantifiable information about hemostasis beyond the subjective clinical impression. The temperature at coagulation site is assessed with an infrared thermometer prior and post coagulation and with a thermographic camera during coagulation, a measurement of the gas beam temperature is not possible due to the upper threshold of the devices. The depth of coagulation is measured microscopically on hematoxylin/eosin stained sections after calibration with an object micrometer and gives an exact information about the power setting-coagulation depth-relation. The sealing effect is examined on the bile ducts as it is not possible for a plasma coagulator to seal larger blood vessels. Burst pressure experiments are carried out on explanted organs to rule out blood pressure related effects.

Assessment of Plasma Coagulation on Liver Tissue in a Large Animal Model In Vivo

Here we present a protocol to experimentally assess plasma coagulation in liver tissue in vivo. In a porcine model, microcirculation is examined by laser Doppler, coagulation depth is measured histologically, temperature at coagulation site by infrared thermometer and thermographic camera, and duct sealing effect is documented by burst pressure experiments.

Bewertung der Plasma Koagulation am Lebergewebe in einem großen Tiermodell In Vivo

Plasma coagulation as a form of electrocautery is used in liver surgery for decades to seal the large liver cut surface after major hepatectomy to prevent ...

Induction and Phenotyping of Acute Right Heart Failure in a Large Animal Model of Chronic Thromboembolic Pulmonary Hypertension

The development of acute right heart failure (ARHF) in the context of chronic pulmonary hypertension (PH) is associated with poor short-term outcomes. The morphological and functional phenotyping of the right ventricle is of particular importance in the context of hemodynamic compromise in patients with ARHF. Here, we describe a method to induce ARHF in a previously described large animal model of chronic PH, and to phenotype, dynamically, right ventricular function using the gold standard method (i.e., pressure-volume PV loops) and with a non-invasive clinically available method (i.e., echocardiography). Chronic PH is first induced in pigs by left pulmonary artery ligation and right lower lobe embolism with biological glue once a week for 5 weeks. After 16 weeks, ARHF is induced by successive volume loading using saline followed by iterative pulmonary embolism until the ratio of the systolic pulmonary pressure over systemic pressure reaches 0.9 or until the systolic systemic pressure decreases below 90 mmHg. Hemodynamics are restored with dobutamine infusion (from 2.5 &#181;g/kg/min to 7.5 &#181;g/kg/min). PV-loops and echocardiography are performed during each condition. Each condition requires around 40 minutes for induction, hemodynamic stabilization and data acquisition. Out of 9 animals, 2 died immediately after pulmonary embolism and 7 completed the protocol, which illustrates the learning curve of the model. The model induced a 3-fold increase in mean pulmonary artery pressure. The PV-loop analysis showed that ventriculo-arterial coupling was preserved after volume loading, decreased after acute pulmonary embolism and was restored with dobutamine. Echocardiographic acquisitions allowed to quantify right ventricular parameters of morphology and function with good quality. We identified right ventricular ischemic lesions in the model. The model can be used to compare different treatments or to validate non-invasive parameters of right ventricular morphology and function in the context of ARHF.

We present a protocol to induce and phenotype an acute right heart failure in a large animal model with chronic pulmonary hypertension. This model can be used to test therapeutic interventions, to develop right heart metrics&#160;or to improve the understanding of acute right heart failure pathophysiology.

Induktion und Phänotypisierung der akuten Rechtsherzinsuffizienz in einem Großtiermodell der chronischen thromboembolischen pulmonalen Hypertonie

The development of acute right heart failure (ARHF) in the context of chronic pulmonary hypertension (PH) is associated with poor short-term outcomes. The ...

Novel Percutaneous Approach for Deployment of 3D Printed Coronary Stenosis Implants in Swine Models of Ischemic Heart Disease

Minimally invasive methods for creating models of focal coronary narrowing in large animals are challenging. Rapid prototyping using three-dimensionally (3D) printed coronary implants can be employed to percutaneously create a focal coronary stenosis. However, reliable delivery of the implants can be difficult without the use of ancillary equipment. We describe the use of a mother-and-child coronary guide catheter for stabilization of the implant and for effective delivery of the 3D printed implant to any desired location along the length of the coronary vessel. The focal coronary narrowing was confirmed under coronary cineangiography and the functional significance of the coronary stenosis was assessed using gadolinium-enhanced first-pass cardiac perfusion MRI. We showed that reliable delivery of 3D printed coronary implants in swine models (n = 11) of ischemic heart disease can be achieved through repurposing mother-and-child coronary guide catheters. Our technique simplifies the percutaneous delivery of coronary implants to create closed-chest swine models of focal coronary artery stenosis and can be performed expeditiously, with a low procedural failure rate.

We describe a novel, cost-effective, and efficient technique for percutaneous delivery of three-dimensionally printed coronary implants to create closed-chest swine models of ischemic heart disease. The implants were fixed in place using a mother-and-child extension catheter with high success rate.

Neuartiger perkutaner Ansatz für den Einsatz von 3D gedruckten koronaren Stenose-Implantaten in Schweinemodellen ischämischer Herzkrankheit

Minimally invasive methods for creating models of focal coronary narrowing in large animals are challenging. Rapid prototyping using three-dimensionally ...

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;

Semi-Minimal Invasive Methode zur Induzieren von Myokardinfarkt bei Ratten und der Beurteilung der Herzfunktion durch ein isoliertes funktionierendes Herzsystem

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.

Großtiermodell zur Evaluierung der Wirksamkeit der Gentherapie beim ischämischen Herzen

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

Tissue Preparation Techniques for Contrast-Enhanced Micro Computed Tomography Imaging of Large Mammalian Cardiac Models with Chronic Disease

Structural remodeling is a common consequence of chronic pathological stresses imposed on the heart. Understanding the architectural and compositional properties of diseased tissue is critical to determine their interactions with arrhythmic behavior. Microscale tissue remodeling, below the clinical resolution, is emerging as an important source of lethal arrhythmia, with high prevalence in young adults. Challenges remain in obtaining high imaging contrast at sufficient microscale resolution for preclinical models, such as large mammalian whole hearts. Moreover, tissue composition-selective contrast enhancement for three-dimensional high-resolution imaging is still lacking. Non-destructive imaging using micro-computed tomography shows promise for high-resolution imaging. The objective was to alleviate sufferance from X-ray over attenuation in large biological samples. Hearts were extracted from healthy pigs (N = 2), and sheep (N = 2) with either induced chronic myocardial infarction and fibrotic scar formation or induced chronic atrial fibrillation. Excised hearts were perfused with: a saline solution supplemented with a calcium ion quenching agent and a vasodilator, ethanol in serial dehydration, and hexamethyldisilizane under vacuum. The latter reinforced the heart structure during air-drying for 1 week. Collagen-dominant tissue was selectively bound by an X-ray contrast-enhancing agent, phosphomolybdic acid. Tissue conformation was stable in air, permitting long-duration microcomputed tomography acquisitions to obtain high-resolution (isotropic 20.7 &#181;m) images. Optimal contrast agent loading by diffusion showed selective contrast enhancement of the epithelial layer and sub-endocardial Purkinje fibers in healthy pig ventricles. Atrial fibrillation (AF) hearts showed enhanced contrast accumulation in the posterior walls and appendages of the atria, attributed to greater collagen content. Myocardial infarction hearts showed increased contrast selectively in regions of cardiac fibrosis, which enabled the identification of interweaving surviving myocardial muscle fibers. Contrast-enhanced air-dried tissue preparations enabled microscale imaging of the intact large mammalian heart and selective contrast enhancement of underlying disease constituents.

Here, we present a protocol to obtain high resolution micro computed tomography images of healthy and pathological large mammalian whole hearts with collagen-selective contrast enhancement.

Gewebepräparationstechniken für die kontrastverstärkte Mikro-Computertomographie-Bildgebung von Herzmodellen großer Säugetiere mit chronischen Erkrankungen

Structural remodeling is a common consequence of chronic pathological stresses imposed on the heart. Understanding the architectural and compositional ...