Name: modified technique for the use of neonatal murine hearts in the langendorff preparation
Uploaded: 2022-03-04T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Modified Technique for the Use of Neonatal Murine Hearts in the Langendorff Preparation at JoVE.com

NIH/NINDS R01NS112706 (R.L.)

Institutional Animal Care and Use Committee of Columbia University Medical Center's godkendelser blev opnået for alle beskrevne metoder. Vildtype C57Bl/6 hanner efter fødslen 10 mus blev anvendt til undersøgelsen.
1. Fremstilling af Langendorff-apparater
<ol><li>For at minimere kompleksiteten skal du anvende ikke-recirkulerende iltet perfusat i Langendorff-apparatet (se Materialetabel) via konstant flow eller konstant tryk.<ol>
<li>Krebs-Henselei...

<ol>
	<li>Bell, R., Mocanu, M., Yellon, D. <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 (6), 940-950 (2011).</li><li>Skrzypiec-Spring, M., Grotthus, B., Szel&#261;g, 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 (2), 113-126 (2007).</li><li>Olejnickova, V., Novakova, M., Provaznik, I. <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+models:+Cardiovascular+system+studies+and+technological+advances.">Isolated heart models: Cardiovascular system studies and technological advances.</a> Medical and Biological Engineering and Computing. 53 (7), 669-678 (2015).</li><li>D&#246;ring, H. <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+perfused+heart+according+to+Langendorff+technique--function--application.">The isolated perfused heart according to Langendorff technique--function--application.</a> Physiologia Bohemoslovaca. 39 (6), 481-504 (1990).</li><li>Liao, R., Podesser, B., Lim, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+continuing+evolution+of+the+Langendorff+and+ejecting+murine+heart:+New+advances+in+cardiac+phenotyping.">The continuing evolution of the Langendorff and ejecting murine heart: New advances in cardiac phenotyping.</a> American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 303 (2), 156-167 (2012).</li><li>Barajas, M., Yim, P., Gallos, G., Levy, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+isolated+retrograde-perfused+newborn+mouse+heart+preparation.">An isolated retrograde-perfused newborn mouse heart preparation.</a> MethodsX. 7, 101058 (2020).</li><li>De Leiris, J., Harding, D., Pestre, S. <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+perfused+rat+heart:+A+model+for+studying+myocardial+hypoxia+or+ischaemia.">The isolated perfused rat heart: A model for studying myocardial hypoxia or ischaemia.</a> Basic Research in Cardiology. 79 (3), 313-321 (1984).</li><li>Liaw, 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=Postnatal+shifts+in+ischemic+tolerance+and+cell+survival+signaling+in+murine+myocardium.">Postnatal shifts in ischemic tolerance and cell survival signaling in murine myocardium.</a> American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 305 (10), 1171-1181 (2013).</li><li>Chaudhary, K., 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=Differential+effects+of+soluble+epoxide+hydrolase+inhibition+and+CYP2J2+overexpression+on+postischemic+cardiac+function+in+aged+mice.">Differential effects of soluble epoxide hydrolase inhibition and CYP2J2 overexpression on postischemic cardiac function in aged mice.</a> Prostaglandins and Other Lipid Mediators. 104, 8-17 (2013).</li><li>Dutta, S., Sengupta, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Men+and+mice:+Relating+their+ages.">Men and mice: Relating their ages.</a> Life Sciences. 152, 244-248 (2016).</li><li>Onay-Besikci, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regulation+of+cardiac+energy+metabolism+in+newborn.">Regulation of cardiac energy metabolism in newborn.</a> Molecular and Cellular Biochemistry. 287 (1), 1-11 (2006).</li><li>Milani-Nejad, N., Janssen, P. M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Small+and+large+animal+models+in+cardiac+contraction+research:+Advantages+and+disadvantages.">Small and large animal models in cardiac contraction research: Advantages and disadvantages.</a> Pharmacology and Therapeutics. 141 (3), 235-249 (2014).</li><li>Kaese, S., Verheule, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiac+electrophysiology+in+mice:+A+matter+of+size.">Cardiac electrophysiology in mice: A matter of size.</a> Frontiers in Physiology. 3 (345), 00345 (2012).</li><li>Tan, C., Lewandowski, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+transitional+heart:+From+early+embryonic+and+fetal+development+to+neonatal+life.">The transitional heart: From early embryonic and fetal development to neonatal life.</a> Fetal Diagnosis and Therapy. 47 (5), 373-386 (2020).</li><li>Zhang, P., Lv, J., Li, Y., Zhang, L., Xiao, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neonatal+lipopolysaccharide+exposure+gender-dependently+increases+heart+susceptibility+to+ischemia/reperfusion+injury+in+male+rats.">Neonatal lipopolysaccharide exposure gender-dependently increases heart susceptibility to ischemia/reperfusion injury in male rats.</a> International Journal of Medical Sciences. 14 (11), 1163 (2017).</li><li>Ziyatdinova, 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=Effect+of+If+Current+Blockade+on+Newborn+Rat+Heart+Isolated+According+to+Langendorff.">Effect of If Current Blockade on Newborn Rat Heart Isolated According to Langendorff.</a> Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 167 (4), 424-427 (2019).</li><li>Teng, B., Tilley, S., Ledent, C., Mustafa, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+assessment+of+coronary+flow+and+cardiac+function+after+bolus+adenosine+injection+in+adenosine+receptor+knockout+mice.">In vivo assessment of coronary flow and cardiac function after bolus adenosine injection in adenosine receptor knockout mice.</a> Physiological reports. 4 (11), 12818 (2016).</li><li>Xu, W., 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=Lethal+cardiomyopathy+in+mice+lacking+transferrin+receptor+in+the+heart.">Lethal cardiomyopathy in mice lacking transferrin receptor in the heart.</a> Cell Reports. 13 (3), 533-545 (2015).</li><li>Gargiulo, 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=Mice+anesthesia,+analgesia,+and+care,+Part+I:+Anesthetic+considerations+in+preclinical+research.">Mice anesthesia, analgesia, and care, Part I: Anesthetic considerations in preclinical research.</a> Institute for Laboratory Animal Research. 53 (1), 55-69 (2012).</li><li>Gargiulo, 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=Mice+anesthesia,+analgesia,+and+care,+Part+I:+Anesthetic+considerations+in+preclinical+research.">Mice anesthesia, analgesia, and care, Part I: Anesthetic considerations in preclinical research.</a> ILAR Journal. 53 (1), 55-69 (2012).</li><li>Erhardt, W., Hebestedt, A., Aschenbrenner, G., Pichotka, B., Bl&#252;mel, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparative+study+with+various+anesthetics+in+mice+(pentobarbitone,+ketamine-xylazine,+carfentanyl-etomidate).">A comparative study with various anesthetics in mice (pentobarbitone, ketamine-xylazine, carfentanyl-etomidate).</a> Research in Experimental Medicine. 184 (3), 159-169 (1984).</li><li>Janssen, B., 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=Effects+of+anesthetics+on+systemic+hemodynamics+in+mice.">Effects of anesthetics on systemic hemodynamics in mice.</a> American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 287 (4), 1618-1624 (2004).</li><li>Zuurbier, C., Koeman, A., Houten, S., Hollmann, M., Florijn, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimizing+anesthetic+regimen+for+surgery+in+mice+through+minimization+of+hemodynamic,+metabolic,+and+inflammatory+perturbations.">Optimizing anesthetic regimen for surgery in mice through minimization of hemodynamic, metabolic, and inflammatory perturbations.</a> Experimental Biology and Medicine. 239 (6), 737-746 (2014).</li><li>Hard, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thymectomy+in+the+neonatal+rat.">Thymectomy in the neonatal rat.</a> Laboratory Animals. 9 (2), 105-110 (1975).</li><li>Sun, Z., Ambrosi, E., Bricalli, A., Ielmini, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Logic+computing+with+stateful+neural+networks+of+resistive+switches.">Logic computing with stateful neural networks of resistive switches.</a> Advanced Materials. 30 (38), 1802554 (2018).</li><li>Clancy, B., Finlay, B., Darlington, R., Anand, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extrapolating+brain+development+from+experimental+species+to+humans.">Extrapolating brain development from experimental species to humans.</a> Neurotoxicology. 28 (5), 931-937 (2007).</li><li>Hornig, M., Chian, D., Lipkin, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurotoxic+effects+of+postnatal+thimerosal+are+mouse+strain+dependent.">Neurotoxic effects of postnatal thimerosal are mouse strain dependent.</a> Molecular Psychiatry. 9 (9), 833-845 (2004).</li><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+&#252;berlebenden+S&#228;ugethierherzen.">Untersuchungen am &#252;berlebenden S&#228;ugethierherzen.</a> Archiv f&#252;r die gesamte Physiologie des Menschen und der Tiere. 61 (6), 291-332 (1895).</li><li>Edlund, A., Wennmalm, &. #. 1. 9. 7. ;. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxygen+consumption+in+rabbit+Langendorff+hearts+perfused+with+a+saline+medium.">Oxygen consumption in rabbit Langendorff hearts perfused with a saline medium.</a> Acta Physiologica Scandinavica. 113 (1), 117-122 (1981).</li><li>Kuzmiak-Glancy, S., Jaimes, R., Wengrowski, A., Kay, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxygen+demand+of+perfused+heart+preparations:+How+electromechanical+function+and+inadequate+oxygenation+affect+physiology+and+optical+measurements.">Oxygen demand of perfused heart preparations: How electromechanical function and inadequate oxygenation affect physiology and optical measurements.</a> Experimental Physiology. 100 (6), 603-616 (2015).</li><li>Wiesmann, F., 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=Developmental+changes+of+cardiac+function+and+mass+assessed+with+MRI+in+neonatal,+juvenile,+and+adult+mice.">Developmental changes of cardiac function and mass assessed with MRI in neonatal, juvenile, and adult mice.</a> American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 278 (2), 652-657 (2000).</li><li>Le, V., Kovacs, A., Wagenseil, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+left+ventricular+pressure+in+late+embryonic+and+neonatal+mice.">Measuring left ventricular pressure in late embryonic and neonatal mice.</a> Journal of visualized experiments. (60), e3756 (2012).</li><li>Bednarczyk, 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=Incorporating+dynamic+assessment+of+fluid+responsiveness+into+goal-directed+therapy:+A+systematic+review+and+meta-analysis.">Incorporating dynamic assessment of fluid responsiveness into goal-directed therapy: A systematic review and meta-analysis.</a> Critical Care Medicine. 45 (9), 1538 (2017).</li><li>Louch, W., Sheehan, K., Wolska, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methods+in+cardiomyocyte+isolation,+culture,+and+gene+transfer.">Methods in cardiomyocyte isolation, culture, and gene transfer.</a> Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 51 (3), 288-298 (2011).</li><li>Ackers-Johnson, M., Foo, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Langendorff-free+isolation+and+propagation+of+adult+mouse+cardiomyocytes.">Langendorff-free isolation and propagation of adult mouse cardiomyocytes.</a> Methods in Molecular Biology. 1940, 193-204 (2019).</li><li>Peng, Y., Buller, C., Charpie, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+N-acetylcysteine+on+neonatal+cardiomyocyte+ischemia-reperfusion+injury.">Impact of N-acetylcysteine on neonatal cardiomyocyte ischemia-reperfusion injury.</a> Pediatric Research. 70 (1), 61-66 (2011).</li><li>Jarmakani, J., Nakazawa, M., Nagatomo, T., Langer, G. <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+hypoxia+on+mechanical+function+in+the+neonatal+mammalian+heart.">Effect of hypoxia on mechanical function in the neonatal mammalian heart.</a> American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 235 (5), 469-474 (1978).</li><li>Podesser, B., Hausleithner, V., Wollenek, G., Seitelberger, R., Wolner, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Langendorff+and+ischemia+in+immature+and+neonatal+myocardia:+Two+essential+key-words+in+Today's+cardiothoracic+research.">Langendorff and ischemia in immature and neonatal myocardia: Two essential key-words in Today's cardiothoracic research.</a> Acta Chirurgica Austriaca. 25 (6), 434-437 (1993).</li><li>Popescu, 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=Getting+an+early+start+in+understanding+perinatal+asphyxia+impact+on+the+cardiovascular+system.">Getting an early start in understanding perinatal asphyxia impact on the cardiovascular system.</a> Frontiers in Pediatrics. 8, 68 (2020).</li></ol>

Det nuværende arbejde beskriver vellykket aorta cannulation og retrograd perfusion i det isolerede nyfødte musehjerte. Det er vigtigt, at det giver forskere mulighed for at overvinde de barrierer, som ung murine alder og lille hjertestørrelse tidligere præsenterede8. Selvom det ikke er komplekst i design, kræver tilgangen en betydelig grad af teknisk dygtighed. Nøgletrin, der uundgåeligt vil udfordre selv de mest teknisk dygtige efterforskere, vil være kannulering af aorta og sikring af ka...

Ex-vivo hjertepræparater har været en fast bestanddel af fysiologiske, patofysiologiske og farmakologiske undersøgelser i over et århundrede. Oskar Langendorff stammer fra Elias Cyons arbejde i 1860'erne og tilpassede den isolerede frømodel til retrograd perfusion og satte aortaroden under tryk for at give koronarstrøm med et iltet perfusat1. Ved hjælp af sin tilpasning kunne Langendorff påvise en sammenhæng mellem koronarcirkulation og mekanisk funktion2. Det ex-vivo retrograde perfunderede hjerte, senere eponymously døbt Langendorff-teknikken, er forblevet en hjørnesten i fysiologisk undersøgelse, der udnytter sin enkelhed til kraftigt at studere det isolerede hjerte i mangel af potentielle confounders. Langendorff-præparatet er blevet ændret yderligere for at tillade hjertet at skubbe ud (det såkaldte "arbejdende hjerte") og tillade perfusatet at recirkulere3. De primære fysiologiske endepunkter af interesse er imidlertid forblevet uændrede. Sådanne endepunkter omfatter mål for kontraktil funktion, elektrisk ledning, hjertemetabolisme og koronar resistens4.
For at evaluere hjertefunktionen i sit oprindelige frøhjertepræparat målte Langendorff spændingen genereret af ventrikulær sammentrækning i længdeaksen ved hjælp af en sutur forbundet mellem hjertets spids og en krafttransducer. 5 Isometrisk sammentrækning blev kvantificeret på denne måde med basalspænding påført hjertet i fravær af ventrikulær påfyldning. Forfining af tilgangen har ført til væskefyldte balloner placeret i venstre ventrikel via venstre atrium for at evaluere myokardieydelse under isovolumisk sammentrækning6. For at vurdere hjerterytmen og hjertefrekvensen kan overfladeledninger placeres på hjertets poler for at gøre det muligt for efterforskere at registrere elektrokardiogrammet. Imidlertid kan relativ bradykardi forventes i betragtning af den obligatoriske denervation. Ydre tempo kan tjene til at overvinde dette og eliminere pulsvariation mellem eksperimenter1. Et andet resultatmål, myokardiemetabolisme, kan vurderes ved at måle indholdet af ilt og metabolisk substrat i koronar perfusat og spildevand og beregne forskellen mellem dem7. Lactatkvantificering i koronar spildevand kan hjælpe med at karakterisere perioder med anaerob metabolisme, som det ses med hypoxi, hypoperfusion, iskæmi-reperfusion eller metaboliske forstyrrelser7.
Langendorffs oprindelige arbejde muliggjorde studiet af det tidligere pattedyrs hjerte med katte som det primære emne5. Evaluering af det isolerede rottehjerte blev populær i midten af 1900-tallet hos Howard Morgan, der detaljerede rottemodellen 'arbejdshjerte' i 19675. Brugen af mus begyndte kun for 25 år siden på grund af den tekniske kompleksitet, vævssvaghed og relativt lille murin hjertestørrelse. På trods af de udfordringer, der er forbundet med museundersøgelse, har de lavere omkostninger og lethed ved genetisk manipulation øget appellen og efterspørgslen efter sådanne murine ex-vivo-præparater. Desværre har anvendelsen af teknikken været begrænset til voksne dyr, hvor unge 4 uger gamle mus er de yngste forsøgspersoner, der blev brugt til ex-vivo-undersøgelse indtil for ganske nylig 8,9. Mens unge mus er "relativt umodne" sammenlignet med voksne, er deres anvendelighed som emner for udviklingsbiologiske studier begrænset, fordi de stort set er fravænnet fra deres fødselsdæmning og snart vil begynde puberteten10. Ungdomsårene forekommer langt ud over den postnatale overgang i myokardie substratudnyttelse fra glucose og lactat til fedtsyrer11. Således er de fleste oplysninger om de metaboliske ændringer i det neonatale hjerte historisk resultatet af ex-vivo-arbejde i større arter som kaniner og marsvin11.
Der findes faktisk alternative tilgange til Langendorff-præparatet. Disse omfatter in vitro-forsøg, som mangler hele organets funktionelle data og kontekst, eller in vivo-undersøgelser. Dette kan være teknisk udfordrende og kompliceret ved at forvirre variabler såsom kardiovaskulære og respiratoriske virkninger af et nødvendigt bedøvelsesmiddel, indflydelsen af neurohumoral input, konsekvenserne af kernetemperatur, dyrets ernæringsstatus og substrattilgængelighed12,13. Fordi Langendorff-tilgangen tillader undersøgelse af det isolerede perfunderede hjerte på en ex-vivo-måde på en mere kontrolleret måde i mangel af sådanne confoundere, har det været og betragtes fortsat som et kraftfuldt undersøgelsesværktøj. Derfor giver teknikken, der præsenteres her, forskere en eksperimentel tilgang til ex-vivo-undersøgelsen af det nyfødte murine hjerte og begrænser tiden til reperfusion.
Undersøgelse af hjertet i udviklingsperioder er en vigtig overvejelse i betragtning af de vidtrækkende biokemiske, fysiologiske og anatomiske overgange, der opstår under myokardiemodning. Skift fra anaerob metabolisme til oxidativ phosphorylering, ændringer i substratudnyttelse og progression fra celleproliferation til hypertrofi er dynamiske processer, der unikt forekommer i det umodne hjerte11,14. Et andet kritisk aspekt af det udviklende hjerte er, at stressfaktorer, der opstår i nødvendige perioder, kan producere øgede reaktioner i det nyfødte hjerte og ændre fremtidig modtagelighed for fornærmelser i voksenalderen15. Selvom tidligere arbejde har brugt nyfødte rotter, lam og kaniner til at studere Langendorff-perfunderet neonatalt hjerte, er fremskridt, der tillader musbrug, nødvendige i betragtning af denne arts betydning for udviklingsbiologisk forskning16. For at imødekomme dette behov blev den første murine Langendorff-perfunderede nyfødte hjertemodel ved hjælp af 10 dage gamle dyr for nylig etableret6. Præsenteret her er en metode til at muliggøre vellykket aorta cannulation og etablere retrograd perfusion af det isolerede nyfødte murine hjerte. Denne tilgang kan anvendes til farmakologi, iskæmi-reperfusion eller metabolismeundersøgelser med fokus på hele organfunktionen eller kan tilpasses til isolering af kardiomyocytter.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Rodent Langendorff Apparatus</td>
			<td>Radnoti</td>
			<td>130102EZ</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>24 G catheter</td>
			<td>BD</td>
			<td>381511</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>26 G needle on 1 mL syringe combo</td>
			<td>BD</td>
			<td>309597</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>26 G steel needle</td>
			<td>BD</td>
			<td>305111</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5-0 Silk Suture</td>
			<td>Ethicon</td>
			<td>S1173</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bio Amp</td>
			<td>ADInstruments</td>
			<td>FE135</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bio Cable</td>
			<td>ADInstruments</td>
			<td>MLA1515</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CaCl2</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C4901-100G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Circulating heating water Bath</td>
			<td>Haake</td>
			<td>DC10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>curved iris scissor</td>
			<td>Medline</td>
			<td>MDS10033Z</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>dissecting microscope</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>SMZ-2B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>find spring scissors</td>
			<td>Kent</td>
			<td>INS600127</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Force Transducer</td>
			<td>ADInstruments</td>
			<td>MLT1030/D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>glucose</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>G8270-100G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heparin</td>
			<td>Sagent</td>
			<td>400-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High pressure tubing</td>
			<td>Edwards Lifesciences</td>
			<td>50P184</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>iris dressing forceps</td>
			<td>Kent</td>
			<td>INS650915-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Jeweler-style curved fine forceps</td>
			<td>Miltex</td>
			<td>17-307-MLTX</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KCl</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P3911-25G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KH2PO4</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P0662-25G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MgSO4</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>M7506-500G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaCl</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S9888-25G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaHCO3</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S6014-25G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Roller Pump</td>
			<td>Gilson</td>
			<td>Minipuls 3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>straight dissecting scissors</td>
			<td>Kent</td>
			<td>INS600393-G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Temporary cardiac pacing wire</td>
			<td>Ethicon</td>
			<td>TPW30</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wide Range Force Transducer</td>
			<td>ADInstruments</td>
			<td>MLT1030/A</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

modified technique for the use of neonatal murine hearts in the langendorff preparation

Brugen af det ex-vivo retrograde perfunderede hjerte har længe været en hjørnesten i iskæmi-reperfusionsundersøgelse siden dets udvikling af Oskar Langendorff for over et århundrede siden. Selvom denne teknik er blevet anvendt på mus i løbet af de sidste 25 år, har dens anvendelse i denne art været begrænset til voksne dyr. Udvikling af en vellykket metode til konsekvent at cannulate den neonatale murine aorta ville muliggøre systematisk undersøgelse af det isolerede retrograde perfunderede hjerte i en kritisk periode med hjerteudvikling i en genetisk modificerbar og billig art. Modifikation af Langendorff-præparatet muliggør kannulation og etablering af reperfusion i det neonatale murinehjerte, samtidig med at iskæmisk tid minimeres. Optimering kræver en to-personers teknik for at muliggøre vellykket kannulering af den nyfødte mus aorta ved hjælp af et dissekeringsmikroskop og en modificeret kommercielt tilgængelig nål. Anvendelsen af denne fremgangsmåde vil pålideligt etablere retrograd perfusion inden for 3 minutter. Fordi skrøbeligheden af neonatal musehjerte og ventrikulær hulrumsstørrelse forhindrer direkte måling af intraventrikulært tryk genereret ved hjælp af en ballon, er det nødvendigt at anvende en krafttransducer forbundet med en sutur til toppen af venstre ventrikel for at kvantificere langsgående kontraktilspænding. Denne metode gør det muligt for efterforskere med succes at etablere et isoleret retrograd-perfunderet nyfødt murinhjertepræparat med konstant flow, hvilket muliggør undersøgelse af udviklingshjertebiologi på en ex-vivo-måde . Det er vigtigt, at denne model vil være et kraftfuldt værktøj til at undersøge de fysiologiske og farmakologiske reaktioner på iskæmi-reperfusion i det neonatale hjerte.

P10 mus blev brugt til at modellere et tidspunkt i menneskets barndom 26,27. Femten isolerede C57Bl/6 nyfødte musehjerter blev høstet og kannuleret med succes. Hjerter blev perfunderet med en kontinuerlig strøm på 2,5 ml min-1 opvarmet iltet KHB. Metaboliske parametre, herunder glukoseekstraktion, iltforbrug, laktatproduktion og fysiologiske parametre såsom puls, perfusionstryk og koronar resistens, blev målt. Overfladeelektroder blev brugt til a...

Watch this Scientific Journal Video about Modified Technique for the Use of Neonatal Murine Hearts in the Langendorff Preparation at JoVE.com

Modified Technique for the Use of Neonatal Murine Hearts in the Langendorff Preparation

Den nuværende protokol beskriver aorta cannulation og retrograd perfusion af ex-vivo neonatal murine hjerte. En to-personers strategi ved hjælp af et dissekeringsmikroskop og en stump lille målernål tillader pålidelig kannulation. Kvantificering af langsgående kontraktilspænding opnås ved anvendelse af en krafttransducer forbundet med toppen af venstre ventrikel.

Modificeret teknik til brug af neonatale murinhjerter i Langendorff-præparatet

The use of the ex-vivo retrograde perfused heart has long been a cornerstone of ischemia-reperfusion investigation since its development by Oskar ...

Denne tilgang etablerer pålideligt retrograd perfusion af det neonatale ex vivo musehjerte på under tre minutter. Således reduceres den yngste mulige studiealder fra flere uger til 10 postnatale dage. Denne isolerede retrograde perfunderede model giver mulighed for undersøgelse af det neonatale hjerte i en kritisk periode med hjerteudvikling i en genetisk modificerbar og billig art.Mens denne model egner sig til undersøgelse af fysiologiske og farmakologiske reaktioner på iskæmi-reperfusion i det neonatale hjerte. Det kunne også bruges til kardiomyocytisolering. For at fremstille den nyfødte mus aortakanyle skal du bruge skarpe sakse til at afskære spidsen og stumpe enden af en 26 gauge rustfri stålnål, idet du skal passe på ikke at krympe eller begrænse diameteren af nålens lumen.Glat derefter den afskårne kant for at fjerne eventuelle grater ved forsigtigt at skrabe den stumpede ende på laboratoriebænkens top ved hjælp af en frem og tilbage bevægelse. Fastgør derefter den fremstillede kanyle til Langendorff-apparatet og vurder flow og modstand. Mål strømningshastigheder gennem kanylen ved at indsamle og måle buffermængden over et minuts interval.For at kvantificere trykforskellen over kanylen, mens Krebs-Heneseleit-bufferen flyder, måles trykket i systemet med og uden kanylen fastgjort. Beregn derefter kanylemodstanden ved hjælp af følgende formel. Fjern derefter kanylen med 26 gauge fra Langendorff-apparatet, og fastgør en højtryksrør til kannulationsstedet på apparatet.Fastgør derefter aortakanylen til den distale ende af slangen og de luft slangen og kanylen med iltet buffer, hvilket sikrer, at alle bobler fjernes. For at forhindre dannelse af koronar mikrotrombi skal du administrere en intraperitoneal injektion af heparin til en 10 dage gammel musepuppe ved hjælp af en 26 gauge nål på en milliliter sprøjte. Tillad flere minutter for heparin at cirkulere, før du fortsætter med injektionen af ethvert bedøvelsesmiddel.Placer derefter den bedøvede mus i liggende stilling og sikre lemmer umiddelbart efter bevidsthedstab. Begynd at høste, så snart dyret ikke reagerer på tåspidser, da dyret trækker vejret spontant under den første dissektion. Brug af lige dissekeringssaks gør et tværgående subxiphoid snit over dyrets bredde, der udsætter bughulen.Bed en assistent om at forstå xiphoid-processen med tang, og skær derefter brystkassen bilateralt langs den midterste aksillære linje i cephalad retning og reflekter brystbenet og ribbenene kranialt for at udsætte thoraxorganerne. Efter at have identificeret membranen overlegent, skal du skære den forreste del fuldstændigt. Identificer den infradiafrafragmatiske ringere vena cava over leveren og transekt den med en buet Iris saks, mens du opretholder et let indre i cephalad spænding på det proksimale segment med Iris pincet.Skær derefter bagud langs rygsøjlens indre overflade ved hjælp af buet Iris saks, mens du trækker den ringere vena cava op og ud af brysthulen. Når hjertet mobiliseres, vinkles saksen anteriort og skærer de store kar overlegent for helt at fjerne hjertet og lungerne. Nedsænk straks prøven i iskold Krebs-Henseleit buffer eller saltvand.Hjertet skal stoppe med at slå inden for få sekunder. Læg et stykke køkkenrulle i bunden af en lav petriskål for at give friktion for at stabilisere hjertet under kannulation. Fugt køkkenrullen med iskold Krebs-Henseleit buffer for at forhindre hjertet i at klæbe til det.Placer den tilberedte petriskål under dissekeringsmikroskopet og juster fokus. Placer nu aortakanylen, der er fastgjort til højtryksforlængerslangen, under dissekeringsmikroskopet sammen med en 5-0 silkesutur løst bundet rundt om navet. Efter at have placeret de udskårne thoraxorganer i petriskålen, skal du identificere thymus ved dens hvide glans og to lapper og orientere prøven, så thymus er anterior og overlegen.Dernæst adskiller du ved hjælp af tang direkte loberne af thymus, der udsætter de store kar. Identificer derefter aorta ved at lokalisere kendetegnende forgreningstræk ved aortabuen og transekt den bare proximal til den subklaviske arteriestart ved hjælp af fine skarpe sakse. Tag nu forsigtigt fat i den transektionerede aorta ved hjælp af fine buede pincet i juvelerstil og kan forsigtigt aorta med en 26 gauge stump nål, idet du sørger for ikke at beskadige aortaklappen.Brug fine buede tang til at gribe aorta omkring kanylen og initiere retrograd perfusion for at begrænse den iskæmiske tid. Bed assistenten om at gribe fat i enderne af den løst bundne sutur og forsigtigt fange aorta omkring kanylen. Cinch suturen over eller under de fine buede tang, stram derefter suturen og bekræft tilstrækkeligheden af koronarstrømmen.Frakobl højtryksslangen fra Langendorff-apparatet, tag fat i kanylens nav, og frakobl den stumpe nål fra højtryksforlængerrøret. Fastgør derefter hurtigt kanylens nav til apparatet. Når hjertet er hængt på Langendorff-apparatet i den sædvanlige position, bekræftes en tilstrækkelig perfusion.Trim forsigtigt af lungen, thymus og overskydende væv. Skær derefter højre atrium for at tillade koronar sinus spildevand at dryppe frit. Lav en lille knude i slutningen af en 5-0 silkesutur, gennembor derefter et lille stykke paraffinfilm med nålen og skub paraffinen til den knyttede ende.Før forsigtigt nålen gennem ventriklens spids og træk suturen gennem hjertet, indtil paraffinfilmen er tæt mod ventriklens laterale væg. Før nålen gennem åbningen af langendorff-apparatets vandfyldte varmekappe, så hjertet kan indkapsles og opvarmes. Fastgør derefter nålen til krafttransduceren, så du undgår koronar sinusdryp.Juster suturen for at påføre en til to gram basalspænding som angivet ved den diastoliske spænding eller nadir intention sporing. Placer derefter overfladeelektroder på hjertets overlegne og ringere poler for at registrere elektrokardiogrammet. Til sidst prøves koronar sinus spildevand til analyse ved hjælp af et 24 gauge intravenøst kateter.Overfladeelektroder blev brugt til at optage et kontinuerligt elektrokardiogram, hvilket gjorde det muligt at bestemme iboende hastighed og rytme. Alle de tilstrækkeligt perfunderede hjerter slår spontant i sinusrytme. Denne perfusionsstrategi opfyldte det nyfødte musehjertes metaboliske behov i betragtning af den ubetydelige laktatproduktion og lave procent iltudvinding og glukoseforbrug.Fysiologiske variable midler, ligesom den gennemsnitlige denervaterede indre puls og gennemsnitlige observerede aortaperfusionstryk blev også registreret og beregnet. Nogle ekskluderende kriterier såsom den tid, der kræves for at initiere reperfusion, arytmivarighed og aortaperfusionstryk, skal overvejes for at sikre konsistens af neonatalpræparatet. Efter etablering af perfusion kan intervention såsom lægemiddelafgivelse, induktion af iskæmi-reperfusionsskade, ændringer af metabolitter eller levering af enzymatiske midler til kardiomyocytisolering forekomme.

Research

JoVE Journal

Medicine

NADH Fluorescence Imaging of Isolated Biventricular Working Rabbit Hearts

NADH fluorescensimagografi af Isoleret Biventricular Arbejde kaninhjerter

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

Murine Cervical Heart Transplantation Model Using a Modified Cuff Technique

Muse Livmoderhalskræft Heart transplantation model ved hjælp af en modificeret Cuff Teknik

Mouse models are of special interest in research since a wide variety of monoclonal antibodies and commercially defined inbred and knockout strains are ...

Intramyocardial Cell Delivery: Observations in Murine Hearts

Intramyocardial Cell Levering: Observationer i murine Hjerter

Previous studies showed that cell delivery promotes cardiac function amelioration by release of cytokines and factors that increase cardiac tissue ...

Induction and Assessment of Ischemia-reperfusion Injury in Langendorff-perfused Rat Hearts

Induktion og vurdering af iskæmi-reperfusion skade i Langendorff-perfusionerede rottehjerter

The biochemical events surrounding ischemia reperfusion injury in the acute setting are of great importance to furthering novel treatment options for ...

Neonatal Murine Cochlear Explant Technique as an In Vitro Screening Tool in Hearing Research

Neonatal Murine Cochlear Explant Technique as an In Vitro Screening Tool in Hearing Research

Neonatal Murine Cochlear Explant Technique som en<em&gt; In Vitro</em&gt; Screening Tool i Hearing Research

While there have been remarkable advances in hearing research over the past few decades, there is still no cure for Sensorineural Hearing Loss (SNHL), a ...

Optocardiography and Electrophysiology Studies of Ex Vivo Langendorff-perfused Hearts

Optokardiografi og Elektrofysiologi studier af ex vivo Langendorff-perfbrugte hjerter

Small animal models are most commonly used in cardiovascular research due to the availability of genetically modified species and lower cost compared to ...

Advanced Cardiac Rhythm Management by Applying Optogenetic Multi-Site Photostimulation in Murine Hearts

Avanceret hjerterytmestyring ved anvendelse af optogenetisk multi-site fotostimulation i Murine Hearts

Ventricular tachyarrhythmias are a major cause of mortality and morbidity worldwide. Electrical defibrillation using high-energy electric shocks is ...

Creating Radio-cephalic Arteriovenous Fistula in the Forearm with a Modified No-Touch Technique

Oprettelse af radiocephalic arteriovenøs fistel i underarmen med en modificeret No-Touch-teknik

Autologous arteriovenous fistula (AVF) is the primary and best option to obtain vascular access for hemodialysis treatment; other options are ...

A Modified Simple Method for Induction of Myocardial Infarction in Mice

En modificeret enkel metode til induktion af myokardieinfarkt hos mus

Myocardial infarction (MI) represents one of the leading causes of death. MI models are widely used for investigating the pathomechanisms of post-MI ...

Modified Posterior Vertebral Column Resection for Patients with Thoracolumbar Kyphotic Deformity

Modificeret posterior vertebral søjleresektion for patienter med thoracolumbal kyfotisk deformitet

Old compression vertebrae fracture or congenital kyphoscoliosis with abnormal vertebral body development and other diseases that invade the spine may ...