There are no acknowledgments.

1. בניית מנגנון Langendorff (ראה איור 1) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש בצינורות 3/8 &quot;, לחבר את מאגר הלב למאגר הדם. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ודא שהצינור הזה עובר דרך משאבת הרים. הערה: זה עשוי לדרוש שימוש בשני 3/8 &quot;ל 1/4&quot; מחברים צינור כדי ליצור פיסת 1/4 &quot;צינורות לעבור את משאבת ההרים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את מאגר הדם לתנור / oxygenator עם צינורות 3/8 &quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בצינורות 3/8 &quot;כדי לחבר את המחמם / oxygenator לY-מחבר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להתחבר למשאבה צנטריפוגלית זרוע אחת של Y-מחבר, ולאחר מכן לחבר את המשאבה צנטריפוגלית לY-מחבר שני (עם כל 3/8 צינורות &quot;). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צרף חתיכה 3/8 &quot;צינורות הבטחת שסתום עצירת דימום לזרוע כלפי מעלה פונה, אשר תשמש גם כמלכודת בועה ואמצעי החדרה מתמר לחץ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צרף חתיכת צינור 3/8 &quot;לזרוע כלפי מטה. חלק זה יצרף לAOR<html> צינורית טיקים (כלומר קו afterload). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את הזרוע אחרת של Y-המחבר לזרימה של החדר מראש עומס באמצעות צינורות 3/8 &quot;. ודא צינור זה עובר דרך משאבת גלגלת שנייה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חיבור צינורות &quot;עודפים 3/8 ליצוא של החדר הזה. חלק זה יצרף לאטריום השמאל (כלומר קו preload). </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את מיכל החמצן ומכשירי חימום לחימום / oxygenator. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הצמד את הקו הולך מY-המחבר לתא מראש העומס, כקו זה לא יהיה בשימוש עד הלב להכניס למצב עבודה. </li></ol> 2. לחץ בנפח צנתר הכנה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמבט מים 37 מעלות צלזיוס, לחמם בקבוק של תמיסת מלח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> משרים את מתמר קטטר מוליכות PV ולחץ במלח החם לפחות 30 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את מערכות איסוף הנתונים, ומאפשר גם לחימום לפחות 30 דקות. </li></ol>ייתכנו &quot;&gt; 3. מכין את מנגנון Langendorff <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את בלון החמצן, מכשירי חימום, משאבת הרים מחבר בין שני מאגרי המים, ומשאבה צנטריפוגלית. מנגנון החימום צריך להיות מוגדר לטמפרטורת גוף החיה (~ 36 מעלות צלזיוס). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשטוף את הדם על פי הוראות יצרן. מהירויות לשטוף איטיות יותר מומלצות להסרה מלאה יותר של חומרי פסולת מהדם (למשל, אלקטרוליטים עודפים, החומר תאי lysed). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שהדם הוא שטף, לבדוק את רמת המטוקריט לפני hemodilution. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מחדש את תאי דם האדומים נשטפו עם מלח רגיל לריכוז רצוי המטוקריט (מומלץ: 20-25%) ולהוסיף אותו למתקן Langendorff. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התאם את המהירויות של שתי משאבות כדי להתחיל את זרימת דם דרך מערכת (למעט תא preload). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק את ה-pH ואלקטרוליטים של תערובת הדם ולהתאים עד פיסיולוגי למינים בשימוש. הערה: כדי למנוע מזיק בהשטף של סידן על reperfusion, רמות סידן במנגנון Langendorff צריכה תחילה להישמר נמוכות (0.3-0.5 מילימול / ליטר). <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אם יש ירידה בהמטוקריט עם גידול מקביל באשלגן, לבדוק לקטט דהידרוגנז והמוגלובין פלזמה בחינם כדי לשלול המוליזה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> במקרה המוליזה מתרחשת, להבטיח את כל הקשרים הדוקים ואין אזורים של sheering המובן מאליו. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צרף את הקטטר מילר לתוך חריץ הלחץ המשני של מערכת PowerLab. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כייל את מתמר הלחץ בהתאם להוראות יצרן. </li></ol> 4. הכנת הלב לקובץ מצורף למכשיר Langendorff הערה: לב נעצר כראוי צריך לשמש עבור כל ניסויים בבעלי חיים גדולים הכוללים מערכת לב מבודדת. חוסר מעצר cardioplegic יכול להזיק ללב כזה שזה לא יהיה לייצר עבודה למדידה. Celsior, או באוניברסיטות נמוכות אשלגןsity ויסקונסין פתרון (UW) מומלץ, שכן לא רק שפתרונות אלה דומים לאלו בשימוש קליני, אך אשלגן הנמוך של הפתרון עוזר מונע היפרקלמיה ואילו במעגל. נפח של תמיסת cardioplegic יהיה תלוי בגודל לב, עם 1 ליטר מספיק ללבם חזירי. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להסיר במהירות את הלב מיכל האחסון, לשפוך את כל פתרון אחסון בחדרים, כתם יבש ולשקול. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי לסייע לשמור על טמפרטורת שריר הלב קרה עד הלב מוכן לLangendorff, להחזיר את הלב למכל אחסון ולכוון אותו כך שאב העורקים פונים מעלה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנס צינורית 3/8 &quot;לאב העורקים ובטוח עם רוכסן, עניבה. </li></ol> 5. חיבור הלב לLangendorff <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להקטין את המשאבה צנטריפוגלית לטפטוף איטי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לטפטף הדם לתוך אב העורקים עד שהוא מלא בדם ובאופן מוחלט דה שודר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לצרף את ג אב העורקים בזהירותannula לצינורות של אב העורקים בLangendorff. רשום לעצמך פעם קובץ מצורף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנס את מתמר לחץ המכויל דרך שסתום עצירת הדימום [DS1] לתוך אב העורקים ילידים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בגין מדידות לחץ ולהתאים את מהירות משאבה צנטריפוגלית עד שלחץ reperfusion הרצוי. הערה: לחץ עשוי לשנות את שינויי התנגדות כליליים כ. לכן, לפקח על לחץ של אב העורקים בשיתוף פעולה הדוק, במיוחד בתקופת reperfusion הראשוני. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדל את הטמפרטורה על טמפרטורת intramyocardial יחידת ההתחממות נמדדה ב 37 ° C. הערה: לא יהיה עיכוב בין ההתאמות שבוצעו ביחידה להתחממות ולשינויים בטמפרטורות intramyocardial. לכן, שינויים בטמפרטורה צריכים להיעשות בהדרגה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השג בסיס מדגם (ט = 0) ממאגר דם הוורידים למדידת pH, אלקטרוליטים, ומדידות ביוכימיים אחרות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנס בדיקה טמפרטורה למחץ ולפקח על טמפרטורת שריר הלב. ירידת טמפרטורה של יחידת ההתחממותאם טמפרטורת שריר הלב עולה מעל 39 ° C. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קח דגימות דם כל 15 דקות, כדי להתאים את הפרמטרים הפיזיולוגיים כרצוי לצורך הניסוי. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף כ 1 מילימול של סידן לפתרון הדם כל 5 דקות, כדי להבטיח כי סידן היוני הוא&gt; 0.8 מילימול / ליטר לפני תחילתו של מצב עבודה. </li></ol></li></ol> 6. לשים הלב לעבודת מצב <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנס צינורית בגודל מתאימה אל המבואה / עורק ריאה השמאלית. ניתן לעשות זאת גם עם תפר תיק מיתרים או רוכסן, עניבה כמתאימה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סגור כל חורים בפרוזדור השמאלי, שעלולה לדלוף, כגון מקורות אחרים ריאתי וריד עם תפר או סיכות, לפי צורך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התאם את הגובה של חדר preload כך שגובה העמודה נותן את לחץ preload הרצוי. הערה: בהנחת שהצפיפות של תערובת דם / גבישן שווה לצפיפות של מים, 1 מ&quot;מ כספית = 1.36 סנטימטר של המרחק משסתום אב העורקים לחלק העליון שלרמת הדם במאגר preload (למשל, 15 מ&quot;מ כספית = 20.4 סנטימטר). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Unclamp צינורות הולכים לתא preload ולהתחיל לאט משאבת ההרים preload, המאפשר לתא preload וצינורות preload כדי למלא לגמרי עם דם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שהצינור preload הוא לגמרי דה שודר, למלא לאט אטריום השמאל וצינורית עם דם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מבלי לאפשר לאוויר להיכנס למערכת, לחבר את צינורות preload לצינורית פרוזדורי השמאל. </li></ol> 7. קבלת לחץ בנפח חדרית Recordings (PV) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עקוב אחר ההוראות של היצרן ללחץ וכיול קובט Rho לרכישת מערכות נתונים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח תפר תיק מיתרים באמצעות תפר 3-0 פוליפרופילן בחדר השמאלי איפקס (LV). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות מחט G 16, לעשות חתך דקירה בתוך ארנק המיתרים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנס קטטר מוליכות PV לתוך חתך הפסגה. הערה: מיקום קטטר האידיאלי יהיה DEPבסופו על שיש את כל אלקטרודות החישה בתוך LV ושתי אלקטרודות עירור מחוץ LV. להבטיח כי בעלי חיים וקטטר בגודל כראוי נבחרו (ראה דיון). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על לחצן &quot;התחל&quot; בפינה ימנית העליונה כדי להתחיל נתונים הקלטה ולקבוע כמה מגזרי נפח פעילות. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אם כל המגזרים אינם פעילים, להתאים את מיקום הצנתר עד שכל מגזרי פעילות. הערה: פיתול קל של קטטר עשוי להיות נחוץ כדי לייעל את מורפולוגיה לולאה </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אם לא מצליח להשיג אותות בכל המגזרים, להתאים את המיקום של אלקטרודות עירור ואלקטרודות חישה לפי הוראות יצרן. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פעם אחת את התצורה הרצויה מתקבלת, בצע את הוראות היצרן עבור נפח וכיול אלפא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש בקטטר מכויל כראוי, להשיג לפחות 30 שניות של נתונים בלחץ בנפח בסיסיים. הערה: לולאות לחץ בנפח אלה יספקו נפח depenשקע מדידות של תפקוד לב (לדוגמא, תפוקת לב, נפח פעימה). <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שלולאות מספיק מתקבלות, להמשיך לשלב הבא מבלי לעצור את הקלטת נתונים, כדי לקבל נתונים בלחץ בנפח חסימה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחסום את צינור preload באמצעות מהדק צינורות לאט. הערה: לולאות לחץ בנפח צריכה להתחיל להיות יותר קטן ולהעביר למטה ושמאלה. זה נקרא &quot;ללכת&quot;. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השג 10-15 שניות של ההליכה במורד, ואז לשחרר את מהדק הצינור, כדי לאפשר preload להזין מחדש את אטריום השמאל. הערה: לולאות לחץ בנפח אלה יספקו מדידות עצמאיות נפח של תפקוד לב (למשל, לטעון מראש עבודת שבץ recruitable, יחסים ללחץ בנפח הסיסטולי סוף). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להפסיק הקלטת נתונים על ידי לחיצה על הכפתור &quot;עצור&quot; בפינה ימנית העליונה של המסך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חכה לפחות 5 דקות לפני חזרהחסימה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלבים 7.7 ו7.8 להשיג מדידות לשכפל. </li></ol>

<ol>
	<li>Skrzypiec-Spring, M., Grotthus, B., Szelag, A., Schulz, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolated+heart+perfusion+according+to+Langendorff---still+viable+in+the+new+millennium.">Isolated heart perfusion according to Langendorff---still viable in the new millennium.</a> Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 55, 113-126 (2007).</li><li>Cheung, P. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Matrix+metalloproteinase-2+contributes+to+ischemia-reperfusion+injury+in+the+heart.">Matrix metalloproteinase-2 contributes to ischemia-reperfusion injury in the heart.</a> Circulation. 101, 1833-1839 (2000).</li><li>Ytrehus, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+ischemic+heart--experimental+models.">The ischemic heart--experimental models.</a> Pharmacological Research: the Official Journal of the Italian Pharmacological Society. 42, 193-203 (2000).</li><li>Ferdinandy, P., Schulz, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nitric+oxide,+superoxide,+and+peroxynitrite+in+myocardial+ischaemia-reperfusion+injury+and+preconditioning.">Nitric oxide, superoxide, and peroxynitrite in myocardial ischaemia-reperfusion injury and preconditioning.</a> British Journal of Pharmacology. 138, 532-543 (2003).</li><li>Ohno, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transplantation+of+cryopreserved+muscle+cells+in+dilated+cardiomyopathy:+effects+on+left+ventricular+geometry+and+function.">Transplantation of cryopreserved muscle cells in dilated cardiomyopathy: effects on left ventricular geometry and function.</a> The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 126, 1537-1548 (2003).</li><li>Hamlin, R. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sensitivity+and+specificity+of+isolated+perfused+guinea+pig+heart+to+test+for+drug-induced+lengthening+of+QTc.">Sensitivity and specificity of isolated perfused guinea pig heart to test for drug-induced lengthening of QTc.</a> Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 49, 15-23 (2004).</li><li>Lee, M. S., Lill, M., Makkar, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stem+cell+transplantation+in+myocardial+infarction.">Stem cell transplantation in myocardial infarction.</a> Reviews in Cardiovascular Medicine. 5, 82-98 (2004).</li><li>Ryugo, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Myocardial+protective+effect+of+human+recombinant+hepatocyte+growth+factor+for+prolonged+heart+graft+preservation+in+rats.">Myocardial protective effect of human recombinant hepatocyte growth factor for prolonged heart graft preservation in rats.</a> Transplantation. 78, 1153-1158 (2004).</li><li>Valentin, J. P., Hoffmann, P., De Clerck, F., Hammond, T. G., Hondeghem, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+of+the+predictive+value+of+the+Langendorff+heart+model+(Screenit+system)+in+assessing+the+proarrhythmic+potential+of+drugs.">Review of the predictive value of the Langendorff heart model (Screenit system) in assessing the proarrhythmic potential of drugs.</a> Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 49, 171-181 (2004).</li><li>Southworth, R., Blackburn, S. C., Davey, K. A., Sharland, G. K., Garlick, P. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+low+oxygen-carrying+capacity+of+Krebs+buffer+causes+a+doubling+in+ventricular+wall+thickness+in+the+isolated+heart.">The low oxygen-carrying capacity of Krebs buffer causes a doubling in ventricular wall thickness in the isolated heart.</a> Canadian Journal of Physiology and Pharmacology. 83, 174-182 (2005).</li><li>Bell, R. M., Mocanu, M. M., Yellon, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Retrograde+heart+perfusion:+the+Langendorff+technique+of+isolated+heart+perfusion.">Retrograde heart perfusion: the Langendorff technique of isolated heart perfusion.</a> Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 50, 940-950 (2011).</li><li>Hearse, D. J., Sutherland, F. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+models+for+the+study+of+cardiovascular+function+and+disease.">Experimental models for the study of cardiovascular function and disease.</a> Pharmacological Research: the Official Journal of the Italian Pharmacological Society. 41, 597-603 (2000).</li><li>Sutherland, F. J., Hearse, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+isolated+blood+and+perfusion+fluid+perfused+heart.">The isolated blood and perfusion fluid perfused heart.</a> Pharmacological Research: the Official Journal of the Italian Pharmacological Society. 41, 613-627 (2000).</li><li>Hill, A. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+studies+of+human+hearts.">In vitro studies of human hearts.</a> Ann Thorac Surg. 79, 168-177 (2005).</li><li>Colah, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ex+vivo+perfusion+of+the+swine+heart+as+a+method+for+pre-transplant+assessment.">Ex vivo perfusion of the swine heart as a method for pre-transplant assessment.</a> Perfusion. 27, 408-413 (2012).</li><li>Ozeki, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heart+preservation+using+continuous+ex+vivo+perfusion+improves+viability+and+functional+recovery.">Heart preservation using continuous ex vivo perfusion improves viability and functional recovery.</a> Circ J. 71, 153-159 (2007).</li><li>Garbade, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional,+metabolic,+and+morphological+aspects+of+continuous,+normothermic+heart+preservation:+effects+of+different+preparation+and+perfusion+techniques.">Functional, metabolic, and morphological aspects of continuous, normothermic heart preservation: effects of different preparation and perfusion techniques.</a> Tissue engineering. Part C, Methods. 15, 275-283 (2009).</li><li>Poston, R. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimizing+donor+heart+outcome+after+prolonged+storage+with+endothelial+function+analysis+and+continuous+perfusion.">Optimizing donor heart outcome after prolonged storage with endothelial function analysis and continuous perfusion.</a> Ann Thorac Surg. 78, 1362-1370 (2004).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

מנגנון Langendorff המבודד זלוף לב ומודל לב עובד הובילו לכמה מהתגליות הבסיסיות ביותר בפיזיולוגיה של לב, פתולוגיה ופרמקולוגיה. הרבגוניות של מודל זה מאפשרת את השימוש בו עם מגוון רחב של מינים תחת מגוון רחב של תנאים נורמלים ופתולוגיים 1-18. עם זאת, מודל הלב מבודד אינו משמש בדרך כלל ליונקים גדולים, במיוחד לב אנושי, בחלקו בשל המורכבות מוגברות של שניהם עיצוב מכשירים ואיסוף נתונים. לכן, הפרוטוקול שהוצג במסמך זה מדגים ניסיון לשפר את המורכבויות האלה, כי התוצאות באמצעים יחסית לשחזור של לימוד לבבות חזיריים מבודדים. מרכיב חיוני של ההתקנה שלנו הוא החלפת קאמרית העמידה העורק / afterload עם משאבה צנטריפוגלית. החלפה זו מאפשרת שליטה משופרת של הלחץ כלילי זלוף וafterload בLangendorff ומצבי לב עובדים, respectively, מאפשר הגדרה זו כדי להתאים בקלות ללבם של גדלים ומינים שונים. לדוגמא, בעיצוב הזה, לבבות חזיריים הם reperfused ב40-45 מ&quot;מ כספית, ואילו לבבות אנושיים reperfused ב60-65 מ&quot;מ כספית. שינוי בלחץ זו מושגת רק על ידי התאמת ההגדרות של המשאבה צנטריפוגלית; אין מרכיב של המערכת צריך להיות מותאם באופן פיזי. יתר על כן, הצבת מתמר לחץ בתוך שורש אב העורקים כדי לפקח על לחצי שורש מאפשרת מעבר קל בין זרם בלתי פוסק ולחץ מתמיד במצב Langendorff. למרות שינוי זה מסיר קאמרי הקלאסי ציות, משאבת צנטריפוגלי, כך שהוא מאפשר זרימה דו כיוונית מתרחשת מבוססת על הפרש לחצים, יכול לשמש כחדר תאימות. עם התכווצות ונפלט נפח פעימה, זרימה מדרדר על פני המשאבה משמשת להפחתת לחץ afterload, משכפלות את הגמישות של אב העורקים. העיצוב הפתוח של מנגנון זה הוא גם חשוב. לאחר שהלב תלוי בפתוחפלילית, במקום תא מוקף חצי או משפך, מאפשר למכשור קל יותר למדידות לחץ בנפח. העיצוב הפתוח מאפשר שימוש בחתך transapical עבור מיקום צנתר LV, הימנעותה של גישת transvalvular. גישת transvalvular היא יותר קשה מבחינה טכנית, ודורשת בדרך כלל שיקוף למיקום נכון. יתר על כן, גישה זו יכולה גם לגרום לאי ספיקה מסתמית. על ידי שימוש בגישת transapical, אנו בבטחה ובקלות למקם את הצנתר בתוך החדר השמאלי תוך ביטול את העלות ואי נוחות של שיקוף נוסף. העיצוב הפתוח גם מאפשר גישה קלה לאקו ואיסוף שפכים, מרחיב עוד יותר את הפרמטרים תפקודיים וביוכימיים שניתן להעריך בזמן שעל מערכת זו. העיצוב הפתוח, תוך הקלת איסוף נתונים, עושה את ויסות טמפרטורת שריר הלב קשה יותר. שמירה על הטמפרטורה פיזיולוגית היא אחת הבעיות המוכרות בLangendorffאו עובד מערכת לב 1,3,11,13. מערכת Langendorff בדרך כלל מכילה תא תרמי, המסייע לשמור על טמפרטורה נכונה, אבל החדר הזה גם עושה החדרת קטטר לחץ בנפח חדרית קשה יותר. כדי לפתור את ויסות הטמפרטורה הנחותה של העיצוב הפתוח, מחליף oxygenator / חום הוצב לאחר המאגר. השטח המינימלי בין מחליף החום וצינורית אב העורקים מפחית את אובדן חום, ובדיקת טמפרטורת שריר הלב מבטיחה טמפרטורה נורמלית. גם השימוש בצינורות במעייל או מקורות חימום חיצוניים יכולים לשמש כדי לעזור עם בקרת טמפרטורה. עוד אלמנט ייחודי של פרוטוקול זה הוא שטיפת הדם עצמי של החזיר תחת מחקר ושחזר אותו עם מלח רגיל. אמנם, השימוש בשני perfusates כל הדם או תאי דם אדומים מוגבר עם מאגרי גבישן אין זה נדיר, שהיא עושה בהווה עם בעיות. לשעבר דורש בדרך כלל בעלי חיים תורמים, אשר מוסיף substעלויות antial לניסוי, ואילו השני יכול להיות בעיות immunogenicity, שכן הוא בדרך כלל נגזר מ1,11-13 דם שור. על ידי שטיפת הדם של החזיר המקורי, הפרוטוקול מחייב רק חיה אחת וסוגיות immunogenicity הם מלוטשים. כמו כן, תהליך השטיפה מסיר את רוב אלקטרוליטים, כלומר הם יכולים להשפיע בקלות לכל הפרמטרים הניסיוניים. לבסוף, באמצעות יחידת שימור דם מסיר את רוב החלבונים בתוך הדם, שהוא גם יתרון וחסרון של תהליך זה. היתרון הוא שכל קרישה וחלבונים חיסוניים / זיהומיות יוסרו, ומקטינים את הסיכוי לקרישים או זיהום. החסרון הוא שיש לו את תערובת לחץ oncotic נמוך, מה שיכול להוביל לבצקת בשריר הלב ואולי אובדן של תפקוד לב לאורך זמן. בעיה זו ניתן לטפל, עם זאת, באמצעות התוספת של אלבומין או קולואיד אחר. הבטחה כי גודל כראויimal וקטטר שנבחרו הוא חשוב כמו שימוש במנגנון לב עבודה התקין. באופן אידיאלי, קטטר יוצב עם כל אלקטרודות החישה בתוך החלל של החדר, עם שתי אלקטרודות עירור (כלומר אלקטרודות הפרוקסימלי ביותר) מחוץ לחלל החדר. אם חלל חדרו של בעל החיים הוא קטן מדי, או את המרווח בין האלקטרודות הוא גדול מדי, ואז כל המגזרים לא יהיו כשירים בתוך המרחב LV. אמנם המיקום של האלקטרודות העירור יכול להיות מותאם, חלל LV קטן יכול גם הוא לגרום לקטטר כדי לכופף או עקום, מה שהופך את איסוף הנתונים קשה. לכן, לניתוח תפקודי של לב של בעלי חיים גדולים, בגודל של בעלי חיים של לפחות 60 קילוגרם מומלץ. עם בעלי חיים בגודל זה, מרווח בין האלקטרודה של 7 מ&quot;מ בדרך כלל מאפשר להחדרת הקטטר מלאה. לסיכום, כתב היד הזה מתאר מערכת מבודדת עובדת לב שמפשטת ויסות לחץ זלוף, col נתוניםבחירה מקדימה, ועיצוב כללי, תוך בקרת טמפרטורה רק מעט יותר קשה. שינויים אלה אל הלב עובד הבודד בתקווה לאפשר לשימוש עם לב של יונקים גדולים, כולל בני אדם הגדיל אותו, לקדם את ההבנה של הפתולוגיה הלב ומאפשר אפשרויות טיפול יותר קליני רלוונטיות להתגלות.

חלק גדול מההבנה של ביולוגיה לב בסיסית ופיזיולוגיה שלנו הגיע מניסויים שמנוצלים, הלב המבודד-perfused מדרדר Langendorff ומערכות לב עובדות המבודדות. מערכות ניסיוניות אלה עדיין נמצאים בשימוש נרחב היום כדי להרחיב את הידע של הלב וכלי הדם שלנו בנושאים חשובים, ובם איסכמיה reperfusion פציעה 2, נפשית מראש 4 טיפול, תא המבוסס על שריר הלב פגוע 5,7, את ההשפעות של תרופות לב 6,9, ושימור של שתל לב טכניקות 8,15-18. בעוד שני מערכות לב מבודדות יכולות לשמש לכל מיני יונקים, הם משמשים בעיקר על יונקים קטנים, כגון שפן ניסיונות, חולדה, או ארנבת 3,12,13 כ. דגמים גדולים יותר של בעלי חיים, כגון חזירים ובני אדם, לספק נתונים יותר קליני רלוונטיים, אך בתדירות נמוכה יותר בשימוש בשל עלות גבוהה יותר, שונות ביולוגיות גדולות יותר, נפח גדול יותר של פתרונות זלוף הדם, וbiggאה חתיכות של ציוד 1,12-15. יתר על כן, איסוף הנתונים הוא קשה יותר, במיוחד ללבם עובד מבודד 1,3,12-15. כתוצאה ממורכבויות אלה, מודלים לב מבודדים קליני רלוונטיים נמצאים בשימוש לעתים רחוקות, באופן חמור פוגע בהתקדמות של מחקר translational לב וכלי דם. בניסיון לפתור את המורכבויות האלה, הכנת הלב עובדת המבודדת שונה כדי ליצור מערכת שניתן להתאים בקלות ללבם של מינים שונים, כולל בני אדם, תחת לחץ או קבוע או תנאי הזרימה Langendorff קבועים. קאמרי עמידת afterload הוחלף במשאבה צנטריפוגלית כדי לפשט את התהליך של התאמת לחץ זלוף במצב Langendorff וafterload במצב עבודה. במקום מאגר סגור, במעייל כדי להכיל את הלב, מערכת זו משתמשת בתא פתוח כדי להפוך את איסוף הנתונים לקל יותר, כך שהיא מאפשרת שימוש בגישת transapical לצנתור מוליכות. Moreovאה, עיצוב פתוח זו מאפשר גישה להערכת אקו הלב, מרחיב עוד יותר את הפרמטרים הפיזיולוגיים הניתנים למדידה בניסויים אלה. שיפורים אלה יהיו בתקווה לעודד אחרים להשתמש במערכת זו למחקר translational בעלי החיים גדול.

<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

מאז השקתו בסוף המאה ה 19, מנגנון Langendorff המבודד זלוף לב, והפיתוח הבא של מודל הלב עובד, היו כלים רב ערך לחקר תפקוד ובמחלות לב וכלי דם 1-15. למרות הכנת לב Langendorff יכולה לשמש לכל לב של יונקים, רוב המחקרים שכלל מנגנון זה משתמשים במודלים של בעלי חיים קטנים (למשל, עכבר, חולדה, וארנבת) בשל המורכבות הגוברות של מערכות ליונקים גדולים 1,3,11. קושי העיקרי הוא להבטיח לחץ זלוף כלילי קבוע על פני טווח של גדלי לב שונים - מרכיב מרכזי של כל ניסוי ניצול מכשיר זה 1,11. על ידי החלפת עמודת afterload ההידרוסטטי הקלאסית עם משאבה צנטריפוגלית, מנגנון הלב עובד Langendorff המתוארת להלן מאפשר התאמה קלה ורגולציה הדוקה של לחץ זלוף, כלומר את אותה ההגדרה יכולה לשמש למצלצלים שוניםים או גדלי לב. יתר על כן, תצורה זו יכולה גם לעבור בצורה חלקה בין לחץ קבוע או זרימה קבועה במהלך reperfusion, בהתאם להעדפות של המשתמש. האופי הפתוח של הגדרה זו, למרות מה שהופך את ויסות טמפרטורה קשה יותר מעיצובים אחרים, מאפשר לאיסוף קל של נתונים בלחץ בנפח שפכים וחדרים.

איור 1 הוא ציור סכמטי של המעגל, כוללים מיקום קטטר שהציע. האלמנטים החשובים של מנגנון זה כוללים את הפעולות הבאות: השימוש במשאבה צנטריפוגלית לשלוט afterload; מיקום של קטטר לחץ (קו כחול כהה) בשורש אב העורקים כדי לפקח על לחץ זלוף; ומיקום של קטטר לחץ בנפח (PV) (הקו כחול בהיר) transapically. למרות שמופיעים הקשרים בדמות להיות חיבורים ישרים, מחברים &quot;Y&quot; מומלצים, במיוחד עבור קו preload. איור 2 מציג את הנתונים המתקבלים ממתמר הלחץ הממוקם בשורש אב העורקים של לב חזירי במהלך reperfusion על המעגל, שהוא באופן עקבי בין 40-42 מ&quot;מ כספית במשך 20 דקות. שינויים בהתנגדות כלילית יכולים לגרום לתנודות בלחץ זלוף (איור 3). וריאציות אלה יכולים להיות קלות והדרגתיים, ומתקנים אותם<html> האני לאורך הזמן (איור 3 א). עם זאת, במקרים מסוימים שינויים אלה יכולים להיות פתאומיים ודורשים התאמה של הזרימה דרך המשאבה צנטריפוגלית כדי לשמור על הלחץ הרצוי reperfusion (3 ב איור). מכיוון ששינויים יכולים להתרחש, נדרש ניטור של לחץ שורש אב העורקים במהלך reperfusion. על ידי ניצול חתך דקירת transapical, ניתן להשיג בקלות נתונים בלחץ בנפח על מערכת לב המבודדת. בניסוי זה, לב חזירי שאוחסן בתמיסת שימור (4 מעלות צלזיוס) קרה במשך שעה 2 היה בשימוש. לאחר ההיכרות ראשונית של הקטטר PV, הלולאות היו באיכות ירודה (איור 4 א), עם מספר אזורים מוצלב ולא רכיבי מחזור לב ניכרים. עם זאת, עם מניפולציה מינימאלית של הצנתר בתוך החדר, מורפולוגיה הלולאה השתפרה באופן דרמטי (איור 4), המאפשרת למדידות כדי להתקבל. ve_content &quot;&gt; למרות אופטימיזציה של מיקום צנתר, הלולאות שנרכשו על vivo המעגל לשעבר (איור 5, שורה העליונה) עשויות להיות שונה ממורפולוגיה in vivo הלולאות (איור 5, בשורה תחתונה). שינויים אלה למורפולוגיה לולאה צפויים בשל לאורינטציה שונה של הלב על המעגל בהשוואה לבעלי חיים שבכיבה, כמו גם את חוסר אנטומיים הקבצים המצורפים נמצאים בתוך החי (כגון קרום הלב). יתר על כן, השימוש בחוטי צעדה כדי לעזור לווסת את קצב לב ( אתר מומלץ מצורף: מחץ interventricular) מציג זרם חשמלי חיצוני, שמוביל את הקוצים לראות בחלק הימני התחתון של הלולאות לשעבר vivo עם זאת, כל עוד הלולאות האלה עדיין כוללות את מרכיבי מחזור הלב, הם עדיין יכולים להניב נתונים לפרשנות.. טבלה 1 פרמטרים הפונקציונליים המרובים המתקבלים מלולאות לחץ בנפח אלה באמצעות קטטר PV.<html> אחסון סטטי קר להניח שנגרם נזק מהותי ללב, מה שעוזר להסביר חלק מהשינויים בערכים שהתקבלו במעגל בהשוואה למדידות ב-vivo. חלק מהשונות במשתנים התלויים העומס הוא גם בשל סיכוי ההבדלים בpreload בין המעגל והחי. <img alt="איור 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51671/51671fig1highres.jpg" width="500" /> איור 1. תרשים של מנגנון. <img alt="איור 2" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51671/51671fig2highres.jpg" width="500" /> איור 2. מדידות לחץ שורש האאורטה נציג במהלך reperfusion. <html> &quot;Width =&quot; g3highres.jpg 500 &quot;/&gt; איור 3. דוגמאות לשינויים בלחץ שורש אב העורקים שעלולים להתרחש במהלך reperfusion. שינויים אלה יכולים להיות הדרגתיים ותיקון עצמי (), או פתאומיים ודורשים שינויים בהגדרות במשאבה צנטריפוגלית (ב &#39;). <img alt="איור 4" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51671/51671fig4highres.jpg" width="500" /> איור 4. לולאות לחץ בנפח הושגו על החדרה ראשונית של הקטטר transapically () ואחרי המניפולציה קטין קטטר (ב &#39;). שימו לב לשיפור של מורפולוגיה הלולאה, לפיה מוצלב הלולאה מתבטלת ואלמנטים של מחזור הלב הם לזיהוי . הקוצים בחלק הימני התחתון של שני הקבוצות של לולאות הם עקב השימוש בקוצב, אשר מציג אות חשמלית חיצונית. <img alt="&lt;/ Html">&quot;איור 5&quot; עבור: תוכן width = &quot;5in&quot; רוחב src = &quot;/ files/ftp_upload/51671/51671fig5highres.jpg&quot; = &quot;500&quot; /&gt; איור 5. מדידות לחץ בנפח נציג לקחו על vivo המעגל לשעבר (שורה העליונה), עם מדידות in vivo (בשורה תחתונה) להשוואה. שוב, ניתן לראות קוצים קוצבים בפינה הימנית התחתונה של שני הקבוצות של לולאות לשעבר vivo. <img alt="טבלת 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51671/51671table1.jpg" width="500" /> טבלת 1 פרמטרים פונקציונליים המתקבלים ללב חזירי in vivo (בעמודה שמאלית) ועל מנגנון הלב לעבוד לאחר 2 שעות של אחסון קר (עמודה ימנית) CO:.. תפוקת לב; E: elastance עורקים; EDPVR: לסיים את קשר לחץ בנפח הדיאסטולי; EDV: בסופו של נפח הדיאסטולי; ESPVR: לסיים את קשר לחץ בנפח הסיסטולי; PRSW: עבודת שבץ Preload-recruitable; PVA:אזור לחץ בנפח; SV:; נפח פעימה SW: עבודת שבץ.

Watch this Scientific Journal Video about An Isolated Working Heart System for Large Animal Models at JoVE.com

An Isolated Working Heart System for Large Animal Models

Most studies involving the Langendorff apparatus use small animal models due to the increased complexity of systems for larger mammals. We describe a Langendorff system for large animal models that allows for use across a range of species, including humans, and relatively easy data acquisition.

מערכת העבודה לב מבודדת למודלים בבעלי חיים גדולים

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

an-isolated-working-heart-system-for-large-animal-models

Research

JoVE Journal

Medicine

30.5K Views.  Duke University Medical Center. Most studies involving the Langendorff apparatus use small animal models due to the increased complexity of systems for larger mammals. We describe a Langendorff system for large animal models that allows for use across a range of species, including humans, and relatively easy data acquisition.

Video: An Isolated Working Heart System for Large Animal Models

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.

שימוש במודל של בעלי חיים אלח דם להערכת טיפולים צמחים רומן

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

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 Fluorescence הדמיה של Biventricular מבודדת עבודה לבבות ארנב

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.

מודל הלב הפוכה עבור אוסף transstate Interstitial מן הלב עכברוש מבודד

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.

מודל איסכמיה לב כרונית של החזירים באמצעות μ Ameroid

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.

הערכה של קרישה בפלסמה על רקמת הכבד במודל חיה גדולה 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.

אינדוקציה ופנוטיפינג של אי ספיקת לב ימנית חריפה במודל בעלי חיים גדול של יתר לחץ דם ריאתי תרומבואמבולי כרוני

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.

רומן פרעורית הגישה לפריסה של 3D הודפס שתלים היצרות כלילית בתוך מודלים החזירים של מחלת לב איסכמי

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;

חצי מינימלי שיטה פולשנית כדי לגרום אוטם שריר הלב בחולדות הערכה של תפקוד הלב על ידי מערכת לב עבודה מבודדת

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.

מודל בעלי חיים גדולים להערכת יעילות הטיפול הגנטי בלב איסכמי

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.

טכניקות הכנת רקמות להדמיית טומוגרפיה ממוחשבת מיקרו משופרת ניגודיות של מודלים לבביים של יונקים גדולים עם מחלות כרוניות

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