Name: an isolated working heart system for large animal models
Uploaded: 2014-06-11T14:30:00
Duration: 9 min 45 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about An Isolated Working Heart System for Large Animal Models at JoVE.com

There are no acknowledgments.

En. Bygge Langendorff Apparatus (Se figur 1) <ol><li> Ved hjelp av 3/8 &quot;rør, kobler hjerte reservoaret til blodbeholderen. <ol><li> Sørg for at denne slangen går gjennom en berg-pumpe. MERK: Dette kan kreve bruk av to 3/8 &quot;til 1/4&quot; rør-kontaktene for å opprette en del av 1/4 &quot;rør til å gå gjennom valsepumpen. </li><li> Koble blod reservoar til varmeapparat / oxygenator med 3/8 &quot;slange. </li><li> Bruk 3/8 &quot;slange for å koble varmeapparatet / oxygenator til en Y-kobling. </li><li> Koble den ene arm av Y-kontakten til sentrifugalpumpe, deretter koble sentrifugalpumpe til en andre Y-kontakt (alle med 3/8 &quot;slanger). </li><li> Fest et stykke 3/8 &quot;rør sikre en hemostaseventil til den oppadvendte arm, som vil tjene både som en boblefelle og midler for innsetting av trykkgiveren. </li><li> Fest et stykke av 3/8 &quot;rør til den nedadgående arm. Denne delen vil feste til aor<html> tic kanyle (dvs. afterload linje). </li><li> Sett den andre arm av Y-kobling til innstrømningen av den forspenning kammeret ved anvendelse av 3/8 &quot;rør. Sørg for denne slangen går gjennom en andre roller pumpe. </li><li> Koble skytende 3/8 &quot;rør til utløpet av dette kammer. Denne delen vil feste til venstre atrium (dvs. forspenn linje). </li></ol></li><li> Koble oksygentank og varmeapparater til varmeapparatet / oxygenator. </li><li> Klem linje som går fra Y-kontakten til pre-load kammer, som denne linjen ikke vil bli brukt til hjertet er satt i arbeidsmodus. </li></ol> 2. Pressure-Volume Kateter Forberedelse <ol><li> I en 37 ° C vannbad, oppvarmes en flaske med saltoppløsning. </li><li> Bløt PV konduktans kateteret og trykkgiver i den varme saltløsning i minst 30 min. </li><li> Slå på datainnsamling systemer, slik at både å varme opp i minst 30 min. </li></ol>tle &quot;&gt; 3. Klar Langendorff Apparatus <ol><li> Slå på oksygentank, varmeapparater, rullepumpe som forbinder de to reservoarene, og sentrifugalpumpe. Varmeapparatet bør settes til dyrets kroppstemperatur (~ 36 ° C). </li><li> Vask blodet i henhold til produsentens instruksjoner. Langsommere vaskehastigheter anbefales for mer fullstendig fjerning av avfallsstoffer fra blodet (f.eks overflødig elektrolytter, lysert cellemateriale). </li><li> Når blodet er vasket, sjekk hematokrit-nivå før hemodilution. </li><li> Rekonstituere vasket røde blodceller med fysiologisk saltvann for ønsket hematokrit konsentrasjon (anbefalt: 20-25%), og legge til Langendorff apparat. </li><li> Juster hastigheter på de to pumpene for å begynne blodstrømmen gjennom systemet (med unntak av forspennkammer). </li><li> Kontroller pH-verdien og elektrolyttnivået i blodblandingen og juster til fysiologisk for arten som benyttes. MERK: For å hindre skadelig ifluks av kalsium ved reperfusjon, bør kalsiumnivåene på Langendorff apparatur innledningsvis holdes lavt (0,3-0,5 mmol / L). <ol><li> Hvis det er en nedgang i hematokrit ved samtidig økning av kalium, kontrollerer laktatdehydrogenase og plasma fritt hemoglobin for å utelukke hemolyse. </li><li> I tilfelle hemolyse skjer, sikre at alle tilkoblinger er tette og det er ingen områder av åpen sheering. </li></ol></li><li> Fest Millar kateter inn i Sekundær Trykk sporet av PowerLab system. </li><li> Kalibrere trykkgiveren i henhold til produsentens instruksjoner. </li></ol> 4. Klar Hjerte for Vedlegg til Langendorff Apparatus MERK: Et riktig arrestert hjerte bør brukes for eventuelle store dyreforsøk som involverer en isolert hjerte system. Mangel på cardioplegic rest kan skade hjerte slik at den vil ikke produsere målbare arbeid. Celsior, eller lav-kalium University of Wisconsin (UW) oppløsning anbefales, da ikke bare er disse løsninger tilsvarende de som brukes klinisk, men den lave kalium av oppløsningen hjelper forhindrer hyperkalemi mens på kretsen. Volum av cardioplegic løsningen vil avhenge av hjerte størrelse, med 1 liter tilstrekkelig for svin hjerter. <ol><li> Raskt fjerne hjertet fra beholderen, helle ut noen lagringsløsning i ventriklene, blot tørr og veie. </li><li> For å opprettholde en kald hjerteinfarkt temperatur inntil hjertet er klar for Langendorff, tilbake hjertet til beholderen og innrette den slik at aorta er vendt oppover. </li><li> Sett inn en 3/8 &quot;kanyle inn i aorta og fest med en zip-tie. </li></ol> 5. Feste Hjerte til Langendorff <ol><li> Reduser sentrifugalpumpe til en langsom vedlikeholdslading. </li><li> Vedlikeholds blodet inn i aorta inntil den er fylt med blod og fullstendig de-luftes. </li><li> Feste nøye aortic cannula til aorta rør på Langendorff. Noter vedlegg tid. </li><li> Sett kalibrert trykkgiver gjennom hemostaseventil [DS1] inn i mors aorta. </li><li> Begynn trykkmålinger og justere sentrifugalpumpe hastighet inntil reperfusjon ønskede trykk er oppnådd. MERK: Trykk kan endres etter hvert som koronar motstand endringer. Derfor overvåke aortatrykket nøye, spesielt under første reperfusjon. </li><li> Øk temperaturen på oppvarmingsenheten intramyocardial temperaturen måles ved 37 ° C. MERK: Det vil være en forsinkelse mellom justeringer som er gjort til oppvarming enhet og endringer i intramyocardial temperaturer. Derfor bør temperaturendringer foretas trinnvis. </li><li> Skaffer en utgangsverdi (T = 0) prøve fra venøst ​​blod reservoaret for å måle pH, elektrolytter og andre biokjemiske målinger. </li><li> Sett temperatur sonde inn septum og overvåke myocardial temperatur. Reduser temperaturen oppvarming enhethvis hjerteinfarkt temperaturen stiger over 39 ° C. </li><li> Ta blodprøver hver 15 min, justering av fysiologiske parametere som ønsket for forsøket. <ol><li> Til omtrent 1 mmol av kalsium i blodet løsningen hvert 5. min, slik at ionisk kalsium&gt; 0,8 mmol / L før initiering av arbeidsmodus. </li></ol></li></ol> 6. Putting the Heart i arbeidsmodus <ol><li> Sett en passe stor kanyle inn i venstre atrium / lunge vene. Dette kan gjøres enten med en veske-streng sutur eller zip-tie når det er hensiktsmessig. </li><li> Lukk eventuelle hull i venstre atrium som kan lekke, slik som andre lungevene opprinnelse med sutur eller stifter etter behov. </li><li> Juster høyde av forspennkammeret slik at høyden på kolonnen gir den ønskede forbelastning trykk. MERK: Antar densiteten av blod / krystalloid blandingen er lik tettheten av vann, 1 mmHg = 1,36 cm i avstand fra aorta ventil til toppenblodnivået i reservoar forspenningen (f. eks, 15 mm Hg = 20,4 cm). </li><li> Unclamp slangen kommer til å forspennkammeret og langsomt begynne å forspennrullepumpe, slik at forspenningen kammeret og forspennrøret blir helt full, med blod. </li><li> Når forspenn slangen er fullstendig de luftes, sakte fylle venstre atrium og kanyle med blod. </li><li> Uten at noe luft kommer inn i systemet, kobler forspenn slangen til venstre atrial kanyle. </li></ol> 7. Innhenting Ventrikulær Pressure-Volume (PV) Recordings <ol><li> Følg produsentens instruksjoner for press og Rho kyvette kalibrering for datainnsamling systemer. </li><li> Plasser en veske-streng sutur ved hjelp av en 3-0 polypropylen sutur ved venstre ventrikkel (LV) apex. </li><li> Ved hjelp av en 16 G nål, gjør et stikk innsnitt i vesken-strengen. </li><li> Sett PV konduktans kateter inn i apikale snitt. MERK: Ideal kateteriseringen vil depende på å ha alle føle elektroder innenfor LV og to eksitasjon elektroder utenfor LV. Sørg for at en riktig størrelse dyr og kateter er valgt (se diskusjon). </li><li> Trykk på &quot;Start&quot;-knappen i øvre høyre hjørne for å starte opptak av data og finne ut hvor mange volumsegmentene er aktive. <ol><li> Hvis alle segmentene er ikke aktive, juster kateteret stilling til alle segmenter er aktive. MERK: Svakt vridning av kateteret kan være nødvendig for å optimalisere sløyfe-morfologi </li><li> Hvis ikke kan få signaler i alle segmenter, justere plasseringen av eksitasjon elektroder og sensing elektroder per produsentens instruksjoner. </li></ol></li><li> Når ønsket konfigurasjon er oppnådd, følg produsentens instruksjoner for volum og alfa kalibrering. </li><li> Ved hjelp av en riktig kalibrert kateter, få minst 30 sek med baseline press av store datamengder. MERK: Disse trykk volum sløyfer vil gi volum avhengighetbulke målinger av hjertefunksjon (f.eks, minuttvolum, slagvolum). <ol><li> Så snart tilstrekkelige løkker er oppnådd, fortsetter til neste trinn uten å stoppe dataregistrering, slik at det oppnås okklusjon trykk-volumdata. </li></ol></li><li> Okkluderer forspenn røret sakte ved hjelp av en slange klemme. MERK: De press-volum sløyfer bør begynne å bli mindre og gire ned og til venstre. Dette kalles &quot;gå ned&quot;. <ol><li> Skaffe 10-15 sek på turen ned, og slipp slangen klemme for å tillate forspenning å oppgi venstre atrium. MERK: Disse trykk volum sløyfer vil gi volum uavhengige målinger av hjertefunksjon (f.eks, preload recruitable slag arbeid, end systolisk trykk-volum forholdet). </li><li> Stopp opptak data ved å trykke på &quot;Stopp&quot;-knappen øverst i høyre hjørne av skjermen. </li><li> Vent i minst 5 minutter før gjentattokklusjon. </li></ol></li><li> Gjenta trinn 7.7 og 7.8 for å få replikatmålinger. </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.

Den Langendorff isolerte hjerte perfusjon apparater og arbeider hjerte modellen har ført til noen av de mest grunnleggende funn i hjertefysiologi, patologi og farmakologi. Denne modellen allsidighet gjør det mulig for sitt bruk med en rekke arter under en rekke normale og patologiske tilstander 1-18. Imidlertid er den isolerte hjertemodellen ikke vanligvis anvendes for store pattedyr, spesielt menneskehjerter, delvis på grunn av den økte kompleksitet både innretningsutformingen og datainnsamling. Derfor er den protokoll som presenteres her viser et forsøk på å forbedre disse komplikasjoner som resulterer i en relativt reproduserbar måte å studere isolerte svin hjerter. En viktig del av vår oppsettet er utskifting av arteriell compliance / afterload kammer med en sentrifugalpumpe. Denne utvekslingen gir mulighet for økt kontroll av koronar perfusjon trykket og afterload i Langendorff og arbeidshjerte moduser henholdsvis, lar dette oppsettet for å være lett tilpasses hjerter av forskjellige størrelser og arter. For eksempel, i denne utformingen, er svin hjerter reperfusert ved 40-45 mmHg, mens humane hjerter reperfusert ved 60-65 mm Hg. Denne endringen i trykket oppnås bare ved å justere innstillingene for sentrifugalpumpe; ingen komponent i systemet må være fysisk justert. Videre, å plassere en trykkgiver i aortaroten å overvåke liggende trykk muliggjør enkel overgang mellom konstant strøm og konstant trykk i løpet av Langendorff-modus. Selv om denne endring fjerner den klassiske samsvar kammeret, sentrifugalpumpen, ved å tillate toveis strømning finner sted på bakgrunn av trykkgradienten, kan tjene som en compliance kammer. Med systole og kastet ut slagvolum, retrograd flyt over pumpen tjener til å redusere afterload trykket, replikere aorta elastisitet. Den åpne utformingen av denne anordningen er også viktig. Etter å ha hjertet henger i en åpen enrea, i stedet for en delvis lukket kammer eller trakt, gir enklere instrumentering for trykk-volum-målinger. Den åpne designen gjør bruk av en transapical snittet for LV kateteriseringen, unngå av transvalvular tilnærming. Den transvalvular tilnærmingen er mer teknisk vanskelig, og krever vanligvis gjennomlysning for riktig plassering. Videre kan denne tilnærmingen også indusere valvulær insuffisiens. Som bruker transapical tilnærming, vi trygt og enkelt plassere kateteret i venstre ventrikkel, mens de eliminerer ekstra kostnader og ulemper av gjennomlysning. Den åpne designen gir også enkel tilgang for ekkokardiografi og avløps samling, ytterligere utvide de funksjonelle og biokjemiske parametere som kan vurderes når du er på dette systemet. Den åpne designen, mens tilrettelegging datainnsamling, gjør hjerteinfarkt temperaturregulering vanskeligere. Opprettholde fysiologisk temperatur er en av de kjente problemene med en Langendorffeller arbeider hjerte system 1,3,11,13. Den Langendorff-systemet inneholder typisk en termisk kammeret som bidrar til å opprettholde en riktig temperatur, men dette kammer også gjør innsetting av et ventrikulært trykk-volum kateter vanskeligere. For å løse dårligere temperaturregulering av den åpne konstruksjonen, ble en oxygenator / varmeveksler plassert etter reservoaret. Den minimale avstand mellom varmeveksleren og den aortiske kanylen reduserer varmetapet, og myokardisk temperatursonde sikrer normothermia. Bruken av rør med kappe eller ytre oppvarmingskilder kan også brukes til å hjelpe til med temperatur-kontroll. Et annet unikt element av denne protokollen er å vaske den autologe blod av grisen som studeres og rekonstituere den med vanlig saltvann. Selv om bruk av enten fullblod perfusates eller røde blodceller utvidet med krystalloide buffere er ikke uvanlig, gjør det til stede med problemer. Den tidligere vanligvis krever en donor dyr, som legger substantial kostnader til forsøket, mens den sistnevnte kan ha immunogenisitet problemer, siden det vanligvis er avledet fra bovint blod 1,11-13. Ved å vaske den opprinnelige gris eget blod, protokollen krever bare et enkelt dyr og immunogenisitet problemene er ablateres. Dessuten fjerner vaskeprosessen meste av elektrolytter, som betyr at de lett kan manipuleres per eksperimentelle parametre. Til slutt, ved hjelp av en blodkonserverings enhet fjerner det meste av proteinene i blodet, noe som både er en fordel, og ulempen ved denne prosessen. Fordelen er at en koagulering og immunologiske / infeksiøse proteiner er fjernet, redusere sannsynligheten for klumper eller forurensning. Ulempen er at denne blanding har et lavt kolloidosmotiske trykk, noe som kan føre til myokardialt ødem og eventuelt tap av hjertefunksjonen over tid. Dette problemet kan løses imidlertid ved tilsetning av albumin eller et annet kolloid. Sikre at en riktig størrelse enimal og kateter er valgt ut er like viktig som å bruke riktig arbeidshjerteapparat. Ideelt sett vil kateteret plasseres med alle føle elektroder inne i ventrikkel plass, med to eksitasjon elektroder (dvs. de mest proksimale elektroder) utenfor ventrikkel plass. Hvis dyrets ventrikulære hulrom er for lite, eller at avstanden mellom elektrodene er for stor, så vil alle segmentene vil ikke passe inn i LV plass. Selv om plasseringen av magnetisering elektrodene kan reguleres, kan en liten LV hulrom også føre kateteret til å bøye eller kurve, slik at datainnsamlingen vanskelig. Derfor, for funksjonell analyse av store dyrehjerter, er en dyrestørrelse på minst 60 kg anbefalt. Med et dyr av denne størrelse, elektrodeavstand på 7 mm gir vanligvis for fullstendig innsetting av kateteret. I konklusjonen, beskriver en isolert Hjertet system som forenkler perfusjon trykkregulering, data col dette manuskriptetlection, og generelle design, samtidig som temperaturkontroll bare litt vanskeligere. Disse modifikasjoner på den isolerte Hjertet vil forhåpentligvis gi rom for den økte bruken med store pattedyr hjerter, inkludert mennesker, fremme vår forståelse av hjertestans patologi og muliggjør mer klinisk relevante behandlingsalternativer for å bli oppdaget.

Mye av vår forståelse av grunnleggende hjerte-biologi og fysiologi er kommet fra eksperimenter som utnyttet den isolerte, retrograde-perfundert Langendorff hjerte og de isolerte arbeids hjerte-systemer. Disse eksperimentelle systemer er fortsatt mye brukt i dag for å utvide vårt hjerte kunnskap om viktige emner, inkludert iskemi-reperfusjon skade 2, prekondisjonering 4, cellebasert terapi for skadet myokard 5,7, de kardiale virkninger av rusmidler 6,9, og hjerte allograft bevaring teknikker 8,15-18. Mens begge isolerte hjerte-systemer kan brukes for alle pattedyrarter, er de først og fremst anvendes på små pattedyr, slik som marsvin, rotte eller kanin 3,12,13. Større dyremodeller, slik som gris og menneske, gi mer klinisk relevante data, men er sjeldnere brukt på grunn av høyere kostnader, større biologisk variasjon, større mengder blod perfusjon oppløsninger, og biggeh deler av utstyret 1,12-15. Videre er datainnsamling mer vanskelig, spesielt for isolerte arbeids hjerter 1,3,12-15. Som et resultat av denne kompleksiteten, er klinisk-relevante isolerte hjerte modeller sjelden brukt, store begrensninger fremdriften av hjerte-translasjonell forskning. I et forsøk på å løse disse kompleksiteten, ble den isolerte Hjertet forberedelse endret for å opprette et system som enkelt kan tilpasses hjerter av ulike arter, inkludert mennesker, enten under konstant press eller konstant flyt Langendorff forhold. Den afterload samsvar kammeret ble erstattet med en sentrifugalpumpe for å forenkle prosessen med å justere perfusjon trykket i Langendorff modus og afterload i arbeidsmodus. I stedet for en lukket, med kappe reservoar for å inneholde hjertet, benytter dette systemet et åpent kammer for å gjøre datainnsamlingen enklere, ved å muliggjøre bruken av transapical tilnærming for konduktans kateterisering. Moreoveh, kan dette åpne konstruksjonen tilgang for ekkokardiografivurdering av hjertet, ytterligere utvide de fysiologiske parametere som kan måles i løpet av disse eksperimentene. Disse forbedringene vil forhåpentligvis oppmuntre andre til å bruke dette systemet for stort dyr translasjonell forskning.

<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

Siden introduksjonen i slutten av 19-tallet, har den Langendorff isolert hjerte perfusjon apparat, og den påfølgende utvikling av arbeids hjertet modell, vært uvurderlig verktøy for å studere kardiovaskulær funksjon og sykdom 1-15. Selv om Langendorff hjerte preparatet kan anvendes for en hvilken som helst pattedyr hjertet, de fleste studier med denne anordningen å bruke små dyremodeller (for eksempel mus, rotte og kanin) på grunn av den økte kompleksitet av systemer for større pattedyr 1,3,11. En stor vanskelighet er å sikre en konstant koronar perfusjon trykket over et spekter av forskjellige hjerte størrelser - en viktig del av ethvert eksperiment utnytte denne enheten 1,11. Ved å erstatte den klassiske hydrostatisk afterload kolonne med en sentrifugalpumpe, er Langendorff Hjertet apparat som er beskrevet nedenfor, gjør det mulig for enkel justering og tett regulering av perfusjon trykk, betyr det samme oppsett kan benyttes for ulike species eller hjerte størrelser. Videre kan denne konfigurasjonen også sømløst bytte mellom konstant press eller konstant flyt under reperfusjon, avhengig av brukerens preferanser. Den åpne natur dette oppsettet, til tross for å lage temperaturregulering vanskeligere enn andre design, gjør det mulig for enkel innsamling av avløpsvann og ventrikulære trykket av store datamengder.

Figur 1 er en skjematisk tegning av kretsen, inklusive antydet innsetting av kateter. De viktigste elementene i dette apparatet omfatter følgende: bruk av en sentrifugalpumpe å kontrollere afterload; plassering av en trykk kateter (mørk blå linje) i aortaroten å overvåke perfusjon trykket; og plasseringen av trykk-volum (PV) kateter (lys blå linje) transapically. Selv om forbindelsene i figuren synes å være rette forbindelser, er &quot;Y&quot;-kontaktene anbefales, spesielt for forspenn linje. Figur 2 viser data fra en trykktransduser som er plassert i aorta roten av en svin hjertet under reperfusjon av kretsen, som er gjennomgående mellom 40-42 mmHg i over 20 min. Endringer i koronar resistens kan føre til svingninger i perfusjon trykk (figur 3). Disse variasjonene kan være små og gradvis, korrigere dem<html> selv over tid (Figur 3a). Men i noen tilfeller er disse variasjonene kan være brå og krever justering av strømningen gjennom sentrifugalpumpen for å opprettholde det ønskede trykket reperfusjon (fig. 3b). Siden endringer kan forekomme, blir overvåkingen av aortaroten trykket under reperfusjon nødvendig. Ved å utnytte den transapical dolke snitt, kan trykket av store datamengder lett skaffes på den isolerte hjerte system. I dette eksperimentet ble en porcine hjerte som var blitt lagret i kaldt (4 ° C) bevaring løsning i 2 timer anvendes. Ved første gangs innføring av PV kateter, sløyfene var av dårlig kvalitet (figur 4a), med flere områder av crossover og ingen merkbar hjertesykkelkomponenter. Imidlertid, med minimal manipulering av kateteret inne i ventrikkelen, løkken morfologi økt dramatisk (fig. 4b), slik at for målinger som skal oppnås. ve_content &quot;&gt; Til tross for optimalisering av kateterposisjon, kan sløyfene ervervet på ex vivo krets (Figur 5, øverste rad) har en annen morfologi enn in vivo sløyfer (Figur 5, nederste rad). Disse endringene i sløyfe morfologi skyldes mest sannsynlig den annen retning av hjertet på kretsen i forhold til i ryggleie dyr, så vel som mangelen på de anatomiske vedlegg innenfor et levende dyr (for eksempel perikardium). Videre, bruk av pacing ledninger for å bidra til å regulere puls ( anbefalt festested: interventricular septum) introduserer en ekstern elektrisk strøm, som fører til toppene sett i nedre høyre del av ex vivo looper Men så lenge disse løkkene fortsatt har hjertesyklusen komponenter, kan de likevel gi tolkbare data.. Tabell 1 viser de flere funksjonelle parametre som oppnås fra disse trykk-volum-løkker ved hjelp av PV kateteret. The<html> kald statisk lagring sannsynligvis forårsaket noen iboende skade på hjertet, noe som bidrar til å forklare noen av forandringene i verdiene oppnådd på kretsen i forhold til de in-vivo målinger. Noen av variasjonene i belastningen avhengige variabler er også på grunn av den sannsynlige forskjeller i forspenningen mellom kretsen og det levende dyr. <img alt="Figur 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51671/51671fig1highres.jpg" width="500" /> Fig. 1. Diagram av anordningen. <img alt="Fig. 2" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51671/51671fig2highres.jpg" width="500" /> Figur 2. Representative aorta roten trykkmålinger under reperfusjon. <html> g3highres.jpg &quot;width =&quot; 500 &quot;/&gt; Figur 3. Eksempler på endringer i aortarot press som kan oppstå under reperfusjon. Disse endringene kan skje gradvis og selvkorrigerende (A), eller brå og kreve endringer i innstillingene på sentrifugalpumpe (B). <img alt="Figur 4" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51671/51671fig4highres.jpg" width="500" /> Fig. 4. Trykk volum sløyfer fremstilt ved innledende innføring av kateteret transapically (A) og etter mindre håndtering av kateter (B). Legg merke til forbedring av sløyfen morfologi, hvorved løkken crossover elimineres, og elementene i hjertesyklusen er gjenkjennelige . Piggene i den nedre høyre del av begge sett av løkker er på grunn av bruk av en pacemaker, som introduserer en ytre elektrisk signal. <img alt="&lt;/ Html">&quot;Figur 5&quot; fo: content-width = &quot;5in&quot; src = &quot;/ files/ftp_upload/51671/51671fig5highres.jpg&quot; width = &quot;500&quot; /&gt; Figur 5. Representative trykk-volum målinger tatt på ex vivo krets (øverste rad), med in vivo-målinger (nederste rad) for sammenligning. Igjen, kan pacer toppene sees nederst til høyre i begge settene med ex vivo sløyfer. <img alt="Tabell 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51671/51671table1.jpg" width="500" /> Tabell 1. Funksjonelle parametere som oppnås for en porcine hjerte in vivo (venstre kolonne) og på arbeidshjerte anordningen etter 2 timer på kjølelager (høyre kolonne) CO:.. Cardiac output; E a: arteriell elastance; EDPVR: Slutt diastolisk trykk-volum forhold; EDV: endediastolisk volum; ESPVR: Slutt systolisk trykk-volum forhold; PRSW: Preload-recruitable slag arbeid; PVA:trykk-volum-området; SV: slagvolum; SV: hjerneslag arbeid.

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 (Video) | JoVE

Et isolert Working Hjerte System for stort dyr modeller

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.

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

Research

JoVE Journal

Medicine

An Isolated Working Heart System for Large Animal Models

Use of Animal Model of Sepsis to Evaluate Novel Herbal Therapies

Use of Animal Model of Sepsis to Evaluate Novel Herbal Therapies (Video) | JoVE

Bruk av Animal Model of Sepsis å evaluere Novel urteterapi

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

NADH Fluorescence Imaging of Isolated Biventricular Working Rabbit Hearts (Video) | JoVE

NADH Fluorescens Imaging av isolerte Biventricular Arbeide 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 ...

Models of Bone Metastasis

Models of Bone Metastasis (Video) | JoVE

Modeller for Bone Metastase

Bone metastases are a common occurrence in several malignancies, including breast, prostate, and lung. Once established in bone, tumors are responsible ...

Step By Step: Microsurgical training method combining two nonliving animal models

Step By Step: Microsurgical training method combining two nonliving animal models (Video) | JoVE

Step By Step: Mikrotreningsmetode som kombinerer to nonliving dyremodeller

The learning of microsurgical techniques and the maintenance of microsurgical skills have been traditionally based on the use of living animals, mainly ...

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

The Inverted Heart Model for Interstitial Transudate Collection from the Isolated Rat Heart (Video) | JoVE

Den inverterte hjertemodellen for interstitial transudatsamling fra det isolerte rottehjertet

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

A Chronic Cardiac Ischemia Model in Swine Using an Ameroid Constrictor (Video) | JoVE

En kronisk hjertesvikt Ischemia modell i svin bruker en Ameroid Constrictor

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

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

Assessment of Plasma Coagulation on Liver Tissue in a Large Animal Model In Vivo (Video) | JoVE

Vurdering av Plasma koagulering på leveren vev i en stor dyremodell i 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

Induction and Phenotyping of Acute Right Heart Failure in a Large Animal Model of Chronic Thromboembolic Pulmonary Hypertension (Video) | JoVE

Induksjon og fenotyping av akutt høyre hjertesvikt i en stor dyremodell av kronisk tromboembolisk lungehypertensjon

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

Novel Percutaneous Approach for Deployment of 3D Printed Coronary Stenosis Implants in Swine Models of Ischemic Heart Disease (Video) | JoVE

Roman Perkutan Tilnærming for distribusjon av 3D trykt koronar Stenose implantater i Swine Modeller av iskemisk hjertesykdom

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

Semi-Minimal Invasive Method to Induce Myocardial Infarction in Rats and the Assessment of Cardiac Function by an Isolated Working Heart System (Video) | JoVE

Semi-Minimal Invasiv metode for å indusere hjerteinfarkt hos rotter og vurdering av hjertefunksjon av et isolert arbeidshjertesystem

Myocardial infarction (MI) remains the main contributor to morbidity and mortality worldwide. Therefore, research on this topic is mandatory. An easily ...