Name: an isolated working heart system for large animal models
Uploaded: 2014-06-11T14:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 45 s
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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>

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

an isolated working heart system for large animal models

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

30.6K 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

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 ...

Forschung

Medizin

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 Pre-Clinical Porcine Model of Orthotopic Heart Transplantation

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

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

Ein präklinisches Porcine-Modell der orthotopischen Herztransplantation

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

Pre-clinical Model of Cardiac Donation after Circulatory Death

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

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

Präklinisches Modell der Herzspende nach Kreislauftod

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.

Optokardiographie und Elektrophysiologie Studien an Ex Vivo Langendorff-perfundierten Herzen

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;

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 ...

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

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

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

Nagetier Arbeits Herz Modell für die Untersuchung der myokardialen Leistung und Sauerstoffverbrauch

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

Biologie

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

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

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

Dissektionstechniken und histologische Probenahme des Herzens in Großtiermodellen für Herz-Kreislauf-Erkrankungen

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

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

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

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

Großtiermodell der Spende nach Kreislauftod und normothermer regionaler Perfusion zur kardialen Beurteilung

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