ציוד הניסויים שתוארו כאן מומנו על ידי המחלקה לקרדיולוגיה בבית החולים לילדים בבוסטון ובבית ידי תרומות פילנתרופיות ממשפחת Haseotes. אנו מודים בני הזוג. פרנק מק&#39;גוון Huamei הוא לספק לנו חוויות מוקדמות עם המודל הזה, וכדי לינדזי תומסון לסיוע עם יצירות אמנות.

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

The authors have nothing to disclose.

מודל הלב עובד זה מאפשר הערכה של ביצועי חדרית עם שליטה מלאה של חדרית preload ו afterload, מתח החמצן של perfusate, כמו גם קצב הלב. בין יתר, הוא מתיר הערכה של השפעות שריר לב הפנימיות של תרופות אינוטרופיות עצמאיות של afterload ו preload, אשר בדרכים שאינן אפשריים באמצעות מודל vivo. בגלל המודל הזה מנצל perfusate גְבִישָׁן, הוא מתיר הערכה שריר הלב בלי התערבות המוגלובין, לפשט ניתוח ספקטרוסקופיות של מדינות אנרגיה שריר הלב, למשל. 14 במודל זה, אטריום ימין אינה cannulated כחלק המכשור שלנו, למרות שזה אפשרי כדי לעשות זאת. אנחנו בכוונה בוחרים שלא לעשות זאת על מנת להקל על הדגימה של זרימת סינוס כלילית להערכת צריכת חמצן של שריר לב. חשוב לציין, כי, בלב התקין עדיין מבצע עבודות לחצו ונפח במודל זה כפי שהוא שואב את השיתוףסינוס ronary לזרום לתוך צינורית עורק הריאה. מתן כמה preload החדר הימני משפר מיצוב של מחיצת האף חדרית ומשפר את ביצועי החדר השמאלי, והוא מהווה מרכיב חשוב של מודל זה. 15 ישנן מספר מלכודות ניסיון לדבר. הראשון הוא cannulation המדרדר הראשוני, שאמורה להתבצע דחופה (כלומר, תוך פחות מ -2 דקות) כדי למזער את תקופת איסכמיה. המיומנות החשובה ביותר כדי להתמחות הוא בידוד יעיל, הכנה וטיפול של האאורטה עולה. חשוב כי הגדם אבי העורקים לא יקוצצו קצר מדי, משאיר מקום מספיק עבור cannulation מעל שסתום אבי העורקים. עם זאת, חשוב גם כי גדם אב העורקים לא יהיה ארוך מדי, דבר שיכול לגרום torqueing של אב העורקים סביב הצינורית. כמו כן, חשוב כי צינורית האאורטה שורש האאורטה להיות כראוי גודל בהתאמה. אבי העורקים גדול יתר על המידה על צינורית קטנה יכולה גםלהוביל torqueing של שורש האאורטה על הצינורית. העורק הימני subclavian בדרך כלל לוקח מן האאורטה עולה כ 7 מ&quot;מ מעל שסתום אבי העורקים. זיהוי כלי brachiocephalic (כ 1 מ&quot;מ קוטר) במהלך דיסקציה הזמירה של האאורטה לשרת ציוני דרך חשובה ובאשר חתך-רוחב אב העורקים. זמירת האאורטה ממש מתחת ההמראה של העורק brachiocephalic הראשון רצויה. הכללה של כלי זה שורש האאורטה גזוז בדרך כלל מוביל לדליפת KHB, ואובדן לחץ שורש האאורטה במעברם למצב הלב עובד. היבט נוסף מאתגר מבחינה הטכנית של cannulation הוא cannulation פרוזדורי השמאל. למרות שזה אינו ריאלי cannulate תוספת פרוזדורי השמאל, מצאנו כי הצינורית לעתים קרובות נתקעה בתוך התוספת, לא עוברת בקלות לתוך הגוף של הפרוזדור השמאלי. לפיכך, אנו מעדיפים לבצע את החתך בגוף של הפרוזדור השמאלי, כ2 מ&quot;מ ינעל חריץ החדרים והעליות. חשוב למקם את צינורית פרוזדורי השמאל במישור של ממש לפני כניסה כדי למנוע קריעה של אטריום דקות קיר כאשר הבטיח הצינורית. מצאנו כי הגודל האידיאלי של חתך אטריום שמאל היה כ -3 מ&quot;מ. יצירה קטנה מדי של חתך עלולה גם להפוך את המיקום של צינורית פרוזדורים שמאל יותר קשה, ועלולה להוביל קריעה של הפרוזדור השמאלי. אנו משתמשים מ&quot;מ ישר, 8, חתיכת משופעים של צינורות חמצן-חדיר (מ&quot;מ פנימי בקוטר 2.9) על בלוק פרוזדורי השמאל. מצאנו כי באמצעות זה, ולא צינורית עם קצה משופע, מוביל cannulation פרוזדורים העקבי ביותר ומקל את התהליך הבטיח לחסום פרוזדורי השמאל. לא משנה של הצינור בשימוש, חשוב להבטיח כי בסופו של הצינור אינו האפיל על ידי מחצה הפרוזדורים או שסתום צניפי (כפי שהוא מתואר לעיל, מצאנו כי עקיבת לחץ פרוזדורי השמאל הייתה מועילה REGA זהrd), כמו גם בתנועה עדינה של צינורית פרוזדורים יכול לשנות preload החדר השמאלי משמעותית ומדידות המודינמי שהתקבל. מאותה הסיבה, חשוב להבטיח כי הפרוזדור השמאלי לא להדליף בא לאחר פתיחת בלוק פרוזדורי השמאל. חשוב ללא תלות בסוג של צינורות בשימוש על מנת להבטיח כי הצינורות בתוך מערכת זו הוא חמצן בלתי חדיר על מנת להבטיח אספקת חמצן נאותה ללב. היבט נוסף מאתגר מבחינה טכנית של ההליך היה המיקום של קטטר בנפח הלחץ (PV). אנחנו בתחילה מועדף הנפקה מדרדרת של הקטטר דרך בלוק אב העורקים. למרות שהדבר אפשרי מבחינה טכנית, מצאנו אותו להיות הרבה יותר פשוט ומועיל למקם את הקטטר PV באמצעות לנקב transapical. יש להקפיד לפקח על המיקום של קטטר לאורך כל תקופת הניסוי, כמו בזמנים הקטטר עשוי לנוע פנימה או החוצה של החדר השמאלי. ניתן לעשות זאת על ידי ניטור pressuמחדש, שרטוטים נפחו לאורך זמן. לבסוף, יש להקפיד על מנת להבטיח כי פתרון KHB נוצר טרי עבור כל ניסוי. אפשר לשקול את המרכיבים של KHB ולאחסן אותם צינורות חרוטים בצורת אבקה מראש. ביום של ניסויים, עשויים להיות מעורבים אלה עם מים סטריליים, מסוננים, דו תחמוצת הפחמן / חמצן, ולאחר מכן סידן הוסיף לתערובת. כמו כן, חשוב לשטוף את המערכת עם חומר ניקוי אבקה פעיל אנזים כגון Tergazyme (או דומה) ולהחליף את מסנן perfusate בקביעות. מספר מגבלות של הכנה ניסיוני זה יצוין. ראשית, בדומה לכל הכנות Langendorff-perfused גְבִישָׁן, KHB ו perfusates asanguinous האחר יש חמצן נושאת ביחס קיבולת פחתה משמעותית לדם. אמנם זה הוא מתוגמל באופן חלקי באמצעות התרחבות כלילית ותזרים כלילית supraphysiologic, ההכנה היא לא לגמרי physiologiג מסיבה זו. שנית, בגלל התאימות כמעט האינסופית של חדר Windkessel בשימוש בכלי זה, לחצי סיסטולי ודיאסטולי הם רק מופרדים מינימאליים (ראה איור 2 א) וכך לחץ זלוף כלילית הוא הלא פיסיולוגי. זה תהא ניתנת לסתירה דגמים עתידיים על ידי שילוב מרכיב elastance לבלוק afterload. שלישית, כמו עם כל הכנות הלב המבודדות, בלב עובר תקופה מוגדרת (2 - 3 דקות) של איסכמיה חמה אשר עשוי ליצור פציעה או חוסר תפקוד שריר לב. מזעור פגיעה זו באמצעות תרגול של הטכניקה הוא בעל חשיבות עליונה לתוצאות נציג. יתר על כן, למרות צורך על צער בעלי חיים, הרדמה נשאפת עשויה לשמש מדכא שריר לב בשלב מוקדם של תהליך רה-פרפוזיה, למרות שזה צפוי כי האפקט הזה הוא בוטל מהר ככל הלב reperfused עם KHB. מערכת הלב עובד תיאר מאפשרת מגוון רחב של Physiolחקירות ogic רלוונטיות טיפול, מחקר והוראה חולים. עם כמה שינויים נוספים, המערכת יכולה לשמש גם כדי לדמות פיזיולוגיה חשובה רלוונטית מחלת לב מולדת, כוללים יתר לחץ דם ריאתי ופיזיולוגית חדר יחיד. ההגבלות כוללות שזה הכנה vivo לשעבר, כי הלב מתבצעת perfused ידי חיץ במקום דם תוכן גבוה-חמצן.

המחקר של איברים מבודדים מאפשר שליטת תנאים פיסיולוגיים מעבר למה שאפשרי vivo. הכנות לב-גופיים תוארו לראשונה על ידי אוטו Langendorff, 1 שתאר מודל מבודד עם זלוף המדרדר. בהמשך לכך, אחרים תיארו את מודל &quot;עבודה שבלב&quot;, שבו שריר הלב מבצעת גם עבודה לחץ ונפח. 2 ההכנות כזה כבר סייעה הבהרת מנגנוני הפעולה של שריר הלב, 3 מטבוליזם בשריר הלב, 4-6 ואפקטים של תרופות cardiotonic. 7- 9 השימוש בתרופות משפר התכווצות שריר לב שכיח בחולים אנושים. עם זאת, כמה נתונים זמינים השוואת ההשפעה היחסית של תרופות אלה על התכווצות וצריכת החמצן של שריר הלב, נתונים אשר עשויים להיות שימושיים בטיפול בחולים עם סימנים קליניים של אי ספיקת לב של בקביעת לאחר הניתוח. 10 עם זאת, כי רוב תרופות cardiotonic משפיעות לא רק על שריר לב, אלא גם התנגדות arteriolar, קיבול ורידי 11, וכן את קצב חילוף החומרים של מטופל, 12 לשעבר vivo מודלי לב מבודדים להישאר האמצעים האופטימליים שבאמצעותו כדי לחקור את ההשפעות של תרופות כאלה על שריר לב נכון. אנו מתארים את השימוש של מודל vivo לשעבר לחקר עצמאי מטעני תרופות אינוטרופיות על תפקוד שריר לב וצריכת חמצן. לבבות של חולדות ספראג Dawley היו cannulated באמצעות חדר שמאלי עובד מודל לב perfused באמצעות perfusate קרבס Henseleit שונה. לחצי פרוזדורי אב עורקים ושמאל נשלטו. לחץ-נפח צנתרים עכבה הונחו לתוך החדר השמאלי באמצעות לנקב apical לניטור רציף של תפקוד סיסטולי ודיאסטולי. צריכת החמצן נמדדה ברציפות כהפרש הצמוד תכולת החמצן בין perfus פרוזדורים שמאלאכול קולחי עורק הריאה. תרופות להיבדק היו חדורות לבלוק פרוזדורי השמאל, ושינויים ביצועים לב ואת חילוף חומרים של חמצן נמדדו ולעומת בסיס שקדם מייד.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="685">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:276px;">Sodium bicarbonate</td>
			<td style="width:132px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:116px;">S5761</td>
			<td style="width:161px;">8.401 g/4 L</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Ethylenediaminetetraacetic acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>E6758</td>
			<td>0.744 g/4 L</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Potassium chloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P9333</td>
			<td>1.580 g/4 L</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Magnesium sulfate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>M7506</td>
			<td>0.578 g/4 L</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sodium pyruvate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P2256</td>
			<td>0.220 g/ 4 L</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sodium chloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S3014</td>
			<td>27.584 g/4 L</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Dextrose</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>D9434</td>
			<td>7.208 g/4 L</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Calcium chloride dihydrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C7902</td>
			<td>1.470 g/4 L</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Biventricular working heart model</td>
			<td>Harvard Apparatus</td>
			<td>IH-51</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Pressure volume catheter</td>
			<td>Millar, Inc</td>
			<td>SPR-944-1</td>
			<td>6 mm spacing catheter used</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">LabChart Pro 8</td>
			<td>AD Instruments</td>
			<td>Version 8.1</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

rodent working heart model for the study of myocardial performance and oxygen consumption

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

סכימטי של לב המאובזרת באופן מלא זלוף מדרדר (איור 1 א) ו בלב עובד של החדר השמאלי (איור 1B). אבי העורקים אופיינית, פרוזדורים ימין ועל הלחץ של החדר השמאלי, השרטוטים נפח מוצגים באיור 2A -. D הלחץ הדיאסטולי סוף הטיפוסי הוא כ 3 - 5 מ&quot;מ כספית במודל זה, ואת הלחץ הסיסטולי השיא הוא כ 100 מ&quot;מ כספית איור 2E מדגים את השינוי. וביד שמאל העקיבה פרוזדורים כאשר צינורית LA הוא התרחק מחצה פרוזדורים במהלך ההשמה ומיצוב של צינורית. בניסויים אלה, הלחץ אבי העורקים נקבע ל 90 מ&quot;מ כספית, ולחץ LA נקבע ל -10 מ&quot;מ כספית. כדי לבדוק את ההשפעות של קטכולאמינים, כל פרמטר פיזיולוגי (נבעה בעיקר קטטר לחץ-נפח התוכנה הנלווית) הושווה שקדמו<html> תקופת המחקר. בדוגמה המוצגת, דופמין היה חדור ב 15 מיקרוגרם / ק&quot;ג / דקה לבלוק פרוזדורים שמאל. למרות הלחץ בסוף הדיאסטולי הוא זהה בשני תנאים (לנוכח לחץ הפרוזדורים הקבוע במודל זה), נפח דיאסטולי בסוף החדר השמאלי יורד ב -2.5%, ואת הנפח סיסטולי סוף חדר השמאל יורד ב -4.9% והניב נפח פעימה גדל (איור 3 א). בהשוואה חליטות פלצבו, העבודה חדרית שבץ שמאל, המזוהה כאזור בתוך העקומה לחץ-נפח, עלה ב -32% במהלך הטיפול עם דופאמין (איור 3B, P &lt;0.001, מבחן t, n = 10 בכל קבוצה). זה היה קשור עם עליה גדולה יותר ביחס צריכת החמצן של שריר הלב כדי חליטות פלצבו (איור 3 ג). בדרך זו, את עלויות עצמה ואנרגיה היחסיות של תרופות ומינונים cardiotonic שונות ניתן להשוות אחד עצמאית אחרת השפיעו על תנאי טעינה. התוכן &quot;FO: keep-together.within-page =&quot; 1 &quot;&gt; <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/54149/54149fig1.jpg" /> איור 1: תרשים של זרימה בתוך לב instrumented מלא ב מדרדר זלוף ועבודת לב מצב (לוח א &#39;: מצב Langendorff; לוח ב&#39;:.. מצב לב עובד במצב מדרדר, KHB הוא החדיר בלחץ זלוף סט לתוך שורש האאורטה. מצב זה מנוצל כדי לשחזר את שריר הלב לאחר זמן איסכמי ובמהלך המכשור. בעבודת מצב לב, perfusate זורם דרך הלב השמאלי לפני המרוססת במחזור כלילית. במצב זה, שריר הלב חייב ליצור לחץ זלוף משלה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54149/54149fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן לצפייה גרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/54149/54149fig2.jpg" /> F<html> igure 2: לחץ ונפח נציג העתקים שהושגו במהלך המדידות Baseline. (א) לחץ שורש אבי העורקים, (ב) עזב לחץ פרוזדורים, (C) לחץ חדרית שמאלה (D) עזב העתקים נפח חדרית במהלך המדידה הבסיסית מוצגים. נפח פעימה, עבודת שבץ, תפוקת לב, טאו, ופרמטרים נוספים ניתן לחשב באופן אוטומטי ומוצגים בזמן אמת על ידי התוכנה. מעקב אחר פרוזדורי שמאל קהה (E) קשור תפוקת לב עניה במצב לב עובד יכול להיות רמז כי הצינורית malpositioned ב אטריום השמאל. ראוי לציין, כי הגל נ הבולט עקיבת לחץ הפרוזדורים שמאל ממוקמת היטב נפוץ, ככל הנראה תוצאה של ציות פרוזדורים שמאל ירד חית instrumented המלא. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54149/54149fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> &quot;Jove_content&quot; FO: keep-together.within-page = &quot;1&quot;&gt; <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/54149/54149fig3.jpg" /> איור 3:. השפעת הדופמין על לחץ-נפח Curve תוצאות עירוי הדופמין תזוזה שמאלה בעקום PV (א), לרבות נפח הפעימה גדל, ירד בסופו של נפח הסיסטולי, לעומת מדידות הבסיס. ראוי לציין, כי הצורה של כמה מרכיבים של עקומות PV אלה שונים מאלה בדרך כלל נמדדים vivo (ראה איור 4) בשל העדר של עורקי elastance ורידים. (ב) ביחס קו בסיס שקדם מייד, עבודת השבץ גדלה באופן משמעותי יותר במהלך חליטות הדופמין בהשוואה לפלצבו (**, P = 0.0017, t-test), וכך גם צריכת החמצן של שריר הלב (*, P = 0.013, t-test, C). באמצעות מודל זה, צריכת החמצן של שריר הלב הממוצע בתחילת המחקר היה 0.22 ± 0.02 מילימול O 2 / גרם רקמה / דקה, באמצעות dissolv מוערךתכולת חמצן ed של 165 μmol / L מלוח ב 40 ° C. ניתן להשתמש מדידות כאלה להשוות את צריכת החמצן של שריר הלב של תרופות שונות. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54149/54149fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 4" src="/files/ftp_upload/54149/54149fig4.jpg" /> איור 4: ניתוח של לולאות לנפח בלחץ. The Loop לחץ-הנפח התיאורטי מוצג מתאר את מחזור הלב הרגיל בעקבות מסתם אאורטלי (AV) סגר (1), התכווצות isovolemic מתרחשת (1 - 2). כמו לחץ חדרית יורד מתחת ללחץ פרוזדורים. משך שלב זה מיוצג על ידי טאו. שסתום צניפי (MV) ואז פותח בעת ובעונה אחת עם התכווצות פרוזדורים, ממלא את החדר (2 - 3). התכווצות ואז מתחילה עם contracti isovolemicעל (3 - 4) עד שהלחץ חדרית עולה לחץ הדם הדיאסטולי, שאז AV נפתח. נפח פעימת ההבדל בין קווי 1 - 2 ו -3 -. 4 עבודת שבץ היא האזור בתוך 1 - 2 - 3 -. עקום 4 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54149/54149fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a>

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

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

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

מכרסם עבודת לב דגם לחקר ביצועי שריר לב ואת צריכת חמצן

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

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

Research

JoVE Journal

Biology

20.1K Views.  Boston Children’s Hospital. Isolated working heart models can be used to measure the effect of loading conditions, heart rate, and medications on myocardial performance and oxygen consumption. We describe methods for preparation of a rodent left heart working model that permits study of systolic and diastolic performance and oxygen consumption under various conditions.

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

Testing Visual Sensitivity to the Speed and Direction of Motion in Lizards

Testing visual sensitivity in any species provides basic information regarding behaviour, evolution, and ecology. However, testing specific features of the visual system provide more empirical evidence for functional applications. Investigation into the sensory system provides information about the sensory capacity, learning and memory ability, and establishes known baseline behaviour in which to gauge deviations (Burghardt, 1977). However, unlike mammalian or avian systems, testing for learning and memory in a reptile species is difficult. Furthermore, using an operant paradigm as a psychophysical measure of sensory ability is likewise as difficult. Historically, reptilian species have responded poorly to conditioning trials because of issues related to motivation, physiology, metabolism, and basic biological characteristics. Here, I demonstrate an operant paradigm used a novel model lizard species, the Jacky dragon (Amphibolurus muricatus) and describe how to test peripheral sensitivity to salient speed and motion characteristics. This method uses an innovative approach to assessing learning and sensory capacity in lizards. I employ the use of random-dot kinematograms (RDKs) to measure sensitivity to speed, and manipulate the level of signal strength by changing the proportion of dots moving in a coherent direction. RDKs do not represent a biologically meaningful stimulus, engages the visual system, and is a classic psychophysical tool used to measure sensitivity in humans and other animals. Here, RDKs are displayed to lizards using three video playback systems. Lizards are to select the direction (left or right) in which they perceive dots to be moving. Selection of the appropriate direction is reinforced by biologically important prey stimuli, simulated by computer-animated invertebrates.

Testing visual sensitivity in lizards using an operant conditioning paradigm that employs video playback of random-dot kinematograms and computer-generated invertebrates.

בדיקת רגישות חזותית על מהירות ועל כיוון התנועה של לטאות

Testing visual sensitivity in any species provides basic information regarding behaviour, evolution, and ecology. However, testing specific features of ...

Computer-Generated Animal Model Stimuli

Communication between animals is diverse and complex. Animals may communicate using auditory, seismic, chemosensory, electrical, or visual signals. In particular, understanding the constraints on visual signal design for communication has been of great interest. Traditional methods for investigating animal interactions have used basic observational techniques, staged encounters, or physical manipulation of morphology. Less intrusive methods have tried to simulate conspecifics using crude playback tools, such as mirrors, still images, or models. As technology has become more advanced, video playback has emerged as another tool in which to examine visual communication (Rosenthal, 2000). However, to move one step further, the application of computer-animation now allows researchers to specifically isolate critical components necessary to elicit social responses from conspecifics, and manipulate these features to control interactions. Here, I provide detail on how to create an animation using the Jacky dragon as a model, but this process may be adaptable for other species. In building the animation, I elected to use Lightwave  3D to alter object morphology, add texture, install bones, and provide comparable weight shading that prevents exaggerated movement. The animation is then matched to select motor patterns to replicate critical movement features. Finally, the sequence must rendered into an individual clip for presentation. Although there are other adaptable techniques, this particular method had been demonstrated to be effective in eliciting both conspicuous and social responses in staged interactions.

Computer-generated stimuli using the Jacky dragon as a model.

מחשב שנוצר מודל החיה גירויים

Communication between animals is diverse and complex. Animals may communicate using auditory, seismic, chemosensory, electrical, or visual signals. In ...

Visualizing the Beating Heart in Drosophila

The Drosophila heart has recently emerged as a good model system for examining the genetic, cellular, and molecular mechanisms underlying function in myogenic hearts. A key step in examining heart function in the fly is finding a way to access the heart in a manner that preserves its myogenic function while still allowing the beating heart organ to be observed and recorded. Two different methods for observing and recording the beating heart in both larva and adult Drosophila are described here. Our semi-intact preparation using adult flies allows clear visualization of the abdominal heart without interference from the pigmented cuticle and overlying fat bodies. To record larval heart beats it is necessary to immobilize the larva, which minimizes body wall movements thereby reducing heart movements that are not associated with myocardial contractions. Our methodologies produce stable adult and larval heart preparations that can beat for hours at rates of 1-3 Hz.

Visualizing the Beating Heart in Drosophila

Technique required for visualizing the beating heart in larval and adult Drosophila are presented. Each life stage requires a different methodology.

לדמיין את הלב הפועם תסיסנית</em

The Drosophila heart has recently emerged as a good model system for examining the genetic, cellular, and molecular mechanisms underlying function in ...

LAD-Ligation: A Murine Model of Myocardial Infarction

Research models of infarction and myocardial ischemia are essential to investigate the acute and chronic pathobiological and pathophysiological processes in myocardial ischemia and to develop and optimize future treatment.
Two different methods of creating myocardial ischemia are performed in laboratory rodents. The first method is to create cryo infarction, a fast but inaccurate technique, where a cryo-pen is applied on the surface of the heart (1-3). Using this method the scientist can not guarantee that the cryo-scar leads to ischemia, also a vast myocardial injury is created that shows pathophysiological side effects that are not related to myocardial infarction. The second method is the permanent ligation of the left anterior descending artery (LAD). Here the LAD is ligated with one single stitch, forming an ischemia that can be seen almost immediately. By closing the LAD, no further blood flow is permitted in that area, while the surrounding myocardial tissue is nearly not affected. This surgical procedure imitates the pathobiological and pathophysiological aspects occurring in infarction-related myocardial ischemia.
The method introduced in this video demonstrates the surgical procedure of a mouse infarction model by ligating the LAD. This model is convenient for pathobiological and pathophysiological as well as immunobiological studies on cardiac infarction. The shown technique provides high accuracy and correlates well with histological sections.

This video demonstrates how to use a fast and reliable model to study pathobiological and pathophysiological processes of myocardial ischemia.

LAD-קשירת: מודל Murine של אוטם שריר הלב

Research models of infarction and myocardial ischemia are essential to investigate the acute and chronic pathobiological and pathophysiological processes ...

Principles of Rodent Surgery for the New Surgeon

For both scientific and animal welfare reasons, training in basic surgical concepts and techniques should be undertaken before ever seeking to perform surgery on a rodent. Students, post-doctoral scholars, and others interested in performing surgery on rodents as part of a research protocol may not have had formal surgical training as part of their required coursework. Surgery itself is a technical skill, and one that will improve with practice. The principles of aseptic technique, however, often remain unexplained or untaught. For most new surgeons, this vital information is presented in piecemeal fashion or learned on the job, neither of which is ideal. It may also make learning how to perform a particular surgery difficult, as the new surgeon is learning both a surgical technique and the principles of asepsis at the same time. This article summarizes and makes recommendations for basic surgical skills and techniques necessary for successful rodent surgery. This article is designed to supplement hands-on training by the user's institution.

Before attempting surgery, a new surgeon should have training in basic surgical techniques and concepts. This article will present basic surgical considerations with an emphasis on rodents.

עקרונות של ניתוח מכרסמים למנתח חדש

For both scientific and animal welfare reasons, training in basic surgical concepts and techniques should be undertaken before ever seeking to perform ...

Whole-mount Immunohistochemical Analysis for Embryonic Limb Skin Vasculature: a Model System to Study Vascular Branching Morphogenesis in Embryo

Whole-mount immunohistochemical analysis for imaging the entire vasculature is pivotal for understanding the cellular mechanisms of branching morphogenesis. We have developed the limb skin vasculature model to study vascular development in which a pre-existing primitive capillary plexus is reorganized into a hierarchically branched vascular network. Whole-mount confocal microscopy with multiple labelling allows for robust imaging of intact blood vessels as well as their cellular components including endothelial cells, pericytes and smooth muscle cells, using specific fluorescent markers. Advances in this limb skin vasculature model with genetic studies have improved understanding molecular mechanisms of vascular development and patterning. The limb skin vasculature model has been used to study how peripheral nerves provide a spatial template for the differentiation and patterning of arteries. This video article describes a simple and robust protocol to stain intact blood vessels with vascular specific antibodies and fluorescent secondary antibodies, which is applicable for vascularized embryonic organs where we are able to follow the process of vascular development.

We introduce a whole-mount immunohistochemistry and laser scanning confocal microscopy with multiple labelling for analyzing intricate vascular network formation in mouse embryonic limb skin.

Whole-mount עבור ניתוח immunohistochemical vasculature לימב עובריים עור: מערכת מודל לחקר המורפוגנזה מסעף דם בעובר

Whole-mount immunohistochemical analysis for imaging the entire vasculature is pivotal for understanding the cellular mechanisms of branching ...

Genetic and Biochemical Approaches for In Vivo and In Vitro Assessment of Protein Oligomerization: The Ryanodine Receptor Case Study

Oligomerization is often a structural requirement for proteins to accomplish their specific cellular function. For instance, tetramerization of the ryanodine receptor (RyR) is necessary for the formation of a functional Ca2+ release channel pore. Here, we describe detailed protocols for the assessment of protein self-association, including yeast two-hybrid (Y2H), co-immunoprecipitation (co-IP) and chemical cross-linking assays. In the Y2H system, protein self-interaction is detected by &#946;-galactosidase assay in yeast co-expressing GAL4 bait and target fusions of the test protein. Protein self-interaction is further assessed by co-IP using HA- and cMyc-tagged fusions of the test protein co-expressed in mammalian HEK293 cells. The precise stoichiometry of the protein homo-oligomer is examined by cross-linking and SDS-PAGE analysis following expression in HEK293 cells. Using these different but complementary techniques, we have consistently observed the self-association of the RyR N-terminal domain and demonstrated its intrinsic ability to form tetramers. These methods can be applied to protein-protein interaction and homo-oligomerization studies of other mammalian integral membrane proteins.

Genetic and Biochemical Approaches for In Vivo and In Vitro Assessment of Protein Oligomerization: The Ryanodine Receptor Case Study

Oligomerization of the ryanodine receptor, a homo-tetrameric ion channel mediating Ca2+ release from intracellular stores, is critical for skeletal and cardiac muscle contraction. Here, we present complementary in vivo and in vitro methods to detect protein self-association and determine homo-oligomer stoichiometry.

גישות גנטיות ביוכימיים עבור<em&gt; In vivo</em&gt; ו<em&gt; במבחנה</em&gt; הערכת oligomerization חלבון: מקרה המבחן קולטן Ryanodine

Oligomerization is often a structural requirement for proteins to accomplish their specific cellular function. For instance, tetramerization of the ...

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

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

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

שיטות לקביעת המחירים של גלוקוז ו חומצות שומן חמצון שבלב עכברוש העבודה המבודד

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

Measurement of Oxygen Consumption Rates in Intact Caenorhabditis elegans

Optimal mitochondrial function is critical for healthy cellular activity, particularly in cells that have high energy demands like those in the nervous system and muscle. Consistent with this, mitochondrial dysfunction has been associated with a myriad of neurodegenerative diseases and aging in general. Caenorhabditis elegans have been a powerful model system for elucidating the many intricacies of mitochondrial function. Mitochondrial respiration is a strong indicator of mitochondrial function and recently developed respirometers offer a state-of-the-art platform to measure respiration in cells. In this protocol, we provide a technique to analyze live, intact C. elegans. This protocol spans a period of ~7 days and includes steps for (1) growing and synchronization of C. elegans, (2) preparation&#160;of compounds to be injected and hydration of probes, (3) drug loading and cartridge equilibration, (4) preparation of worm assay plate and assay run, and (5) post-experiment data analysis.

Measurement of Oxygen Consumption Rates in Intact Caenorhabditis elegans

Mitochondrial respiration is critical for organismal survival; therefore, oxygen consumption rate is an excellent indicator of mitochondrial health. In this protocol, we describe the use of a commercially available respirometer to measure basal and maximal oxygen consumption rates in live, intact, and freely-motile Caenorhabditis elegans.

מדידה של קצב הצריכה של חמצן בשלם Caenorhabditis elegans

Optimal mitochondrial function is critical for healthy cellular activity, particularly in cells that have high energy demands like those in the nervous ...

Intrathoracic Injection for the Study of Adult Zebrafish Heart

The adult zebrafish heart provides a powerful model in cardiac regeneration research. Although the strength of this system is based on transgenic approaches, a rapid delivery of exogenous factors provides a complementary technique in functional studies. Here, we present a method that relies on administration of a few microliters of solution into the pericardial cavity without causing myocardial damage. Intrathoracic (IT) injections can efficiently deliver proteins and chemical compounds directly onto the heart surface. The injected substances diffuse through the epicardium into the underlying cardiac tissues. Compared to intraperitoneal (IP) injections, the main advantage of intrathoracic injections is the focal administration of the tested factors on the target organ. The delivery of molecules directly into the pericardium is a suitable strategy for studies of cardiac preconditioning and regeneration in adult zebrafish.

This method relies on the injection of 0.5&#8722;3 &#956;L of solution into the thorax of adult zebrafish. The procedure efficiently delivers proteins and chemical compounds into the proximity of the zebrafish heart without damaging the organ. The approach is suitable for testing effects of exogenous factors on various tissues of the heart.

מכרסם עבודת לב דגם לחקר ביצועי שריר לב ואת צריכת חמצן

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video