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 Centers godkjenninger ble innhentet for alle metoder som er beskrevet. Wild-type C57Bl/6 mannlig barseldag 10 mus ble brukt til studien.
1. Forberedelse av Langendorff apparat
<ol><li>For å minimere kompleksiteten, bruk ikke-resirkulerende oksygenert perfusat i Langendorff-apparatet (se Materialtabellen) via konstant strømning eller konstant trykk.<ol>
<li>Bruk Krebs-Hensel...

<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 nåværende arbeidet beskriver vellykket aortakanokulasjon og retrograd perfusjon i det isolerte nyfødte musehjertet. Viktigst, det tillater forskere å overvinne barrierene som ung murine alder og liten hjertestørrelse tidligere presenterte8. Selv om den ikke er kompleks i design, krever tilnærmingen en betydelig grad av teknisk dyktighet. Viktige skritt som uunngåelig vil utfordre selv de mest teknisk dyktige etterforskerne, vil være kanylering av aorta og sikring av kanylen på plass. ...

Ex-vivo hjertepreparater har vært en stift av fysiologiske, patofysiologiske og farmakologiske studier i over et århundre. Oskar Langendorff, som stammer fra Elias Cyons arbeid på 1860-tallet, tilpasset den isolerte froskemodellen for retrograd perfusjon, og presset aortaroten for å gi koronarstrøm med et oksygenert perfusat1. Ved hjelp av sin tilpasning var Langendorff i stand til å demonstrere en sammenheng mellom koronarsirkulasjon og mekanisk funksjon2. Den tidligere vivo retrograde perfused hjerte, senere eponymously kalt Langendorff teknikken, har forblitt en hjørnestein i fysiologiske undersøkelser, utnytte sin enkelhet til kraftig å studere det isolerte hjertet i fravær av potensielle confounders. Langendorff-preparatet er ytterligere modifisert slik at hjertet kan kaste ut (det såkalte "arbeidshjertet") og la perfusatet resirkulere3. De primære fysiologiske endepunktene av interesse har imidlertid vært uendret. Slike endepunkter inkluderer mål på kontraktil funksjon, elektrisk ledning, hjertemetabolisme og koronarmotstand4.
For å evaluere hjertefunksjon i sin opprinnelige frosk hjerte forberedelse, Langendorff målte spenningen generert av ventrikulær sammentrekning i langsgående aksen ved hjelp av en sutur forbundet mellom hjertets apex og en kraft svinger. 5 Isometrisk sammentrekning ble kvantifisert på denne måten med basal spenning påført hjertet i fravær av ventrikulær fylling. Raffinering av tilnærmingen har ført til væskefylte ballonger plassert i venstre ventrikel via venstre atrium for å evaluere myokardytelsen under isovolumisk sammentrekning6. For å vurdere hjerterytme og hjertefrekvens, kan overflateledninger plasseres på hjertets poler for å gjøre det mulig for etterforskere å registrere elektrokardiogrammet. Imidlertid kan relativ bradykardi forventes, gitt den obligatoriske denervasjonen. Ekstrinsisk pacing kan tjene til å overvinne dette og eliminere hjertefrekvensvariabilitet mellom eksperimenter1. Et annet utfallsmål, myokardmetabolisme, kan vurderes ved å måle oksygen- og metabolsk substratinnhold i koronarperfusat og avløpsmiddel og beregne forskjellen mellom dem7. Laktat kvantifisering i koronaravløpet kan hjelpe til med å karakterisere perioder med anaerob metabolisme som det ses med hypoksi, hypoperfusjon, iskemirefusjon eller metabolske perturbasjoner7.
Langendorffs opprinnelige arbeid gjorde det mulig å studere det tidligere vivopattedyrhjertet, ved hjelp av katter som hovedemne5. Evalueringen av det isolerte rottehjertet ble populært på midten av 1900-tallet med Howard Morgan, som detaljerte rottemodellen "arbeidshjerte" i 19675. Bruken av mus begynte for bare 25 år siden på grunn av den tekniske kompleksiteten, vevsskjørheten og relativt liten murinhjertestørrelse. Til tross for utfordringene forbundet med musstudie, har de lavere kostnadene og enkel genetisk manipulasjon økt appellen og etterspørselen etter slike murine ex-vivo-preparater. Dessverre har anvendelsen av teknikken vært begrenset til voksne dyr, med unge 4 uker gamle mus som de yngste fagene som brukes til ex-vivo-studie til ganske nylig 8,9. Mens ungdomsmus er "relativt umodne" sammenlignet med voksne, er deres nytte som for utviklingsbiologistudier begrenset fordi de stort sett har avventet fra fødselsdammen og snart vil begynne puberteten10. Ungdomstiden skjer langt utover postnatalovergangen i myokardsubstratutnyttelse fra glukose og laktat til fettsyrer11. Dermed har de fleste opplysninger om de metabolske endringene i neonatalhjertet historisk vært et resultat av eks-vivo-arbeid i større arter som kaniner og marsvin11.
Faktisk eksisterer alternative tilnærminger til Langendorff-forberedelsen. Disse inkluderer in vitro-eksperimentering, som mangler hele organfunksjonelle data og kontekst, eller in vivo-studier. Dette kan være teknisk utfordrende og komplisert ved å forvirre variabler som kardiovaskulære og respiratoriske effekter av et nødvendig bedøvelsesmiddel, påvirkning av nevrohumoral inngang, konsekvensene av kjernetemperatur, dyrets ernæringsmessige status og substrattilgjengelighet12,13. Fordi Langendorff-tilnærmingen tillater studiet av det isolerte perfused hjertet på en eks-vivo måte på en mer kontrollert måte i fravær av slike confounders, har det vært og fortsetter å bli ansett som et kraftig undersøkelsesverktøy. Derfor gir teknikken som presenteres her forskere en eksperimentell tilnærming for ex-vivo-studien av det nyfødte murinhjertet og begrenser tiden til reperfusjon.
Å undersøke hjertet i utviklingsperioder er en viktig vurdering gitt de omfattende biokjemiske, fysiologiske og anatomiske overgangene som oppstår under hjerteinfarkt. Endringer fra anaerob metabolisme til oksidativ fosforylering, endringer i substratutnyttelse og progresjon fra celleproliferasjon til hypertrofi er dynamiske prosesser som unikt forekommer i det umodne hjertet 11,14. Et annet kritisk aspekt ved det utviklende hjertet er at stressfaktorer som oppstår i nødvendige perioder, kan gi økt respons i det nyfødte hjertet og endre fremtidig følsomhet for fornærmelser i voksen alder15. Selv om tidligere arbeid har brukt nyfødte rotter, lam og kaniner til å studere Langendorff-perfused neonatal hjerte, er fremskritt som tillater musbruk nødvendig gitt betydningen av denne arten til utviklingsbiologisk forskning16. For å løse dette behovet ble den første murine Langendorff-perfused nyfødte hjertemodellen ved hjelp av 10-dagers gamle dyr nylig etablert6. Presentert her er en metode for å muliggjøre vellykket aortakaninering og etablere retrograd perfusjon av det isolerte nyfødte murinhjertet. Denne tilnærmingen kan brukes til farmakologi, iskemireperfusjon eller metabolismestudier med fokus på hele organfunksjon eller kan tilpasses for isolering av 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

Bruken av ex-vivo retrograde perfused hjerte har lenge vært en hjørnestein i iskemi-reperfusjonsundersøkelse siden utviklingen av Oskar Langendorff for over et århundre siden. Selv om denne teknikken har blitt brukt på mus de siste 25 årene, har bruken i denne arten vært begrenset til voksne dyr. Utvikling av en vellykket metode for konsekvent kanylering av neonatal murine aorta ville tillate systematisk studie av isolert retrograd perfundert hjerte i en kritisk periode med hjerteutvikling i en genetisk modifiserbar og lavkostnads art. Modifikasjon av Langendorff-preparatet muliggjør cannulation og etablering av reperfusjon i neonatal murinhjerte mens du minimerer iskemisk tid. Optimalisering krever en to-person teknikk for å tillate vellykket kanylering av den nyfødte musen aorta ved hjelp av et dissekerende mikroskop og en modifisert kommersielt tilgjengelig nål. Bruken av denne tilnærmingen vil på en pålitelig måte etablere retrograd perfusjon innen 3 min. Fordi skjørheten til neonatal musehjerte og ventrikulær hulromstørrelse forhindrer direkte måling av intraventrikulært trykk generert ved hjelp av en ballong, er bruk av en krafttransduser forbundet med en sutur til toppen av venstre ventrikel for å kvantifisere langsgående kontraktilspenning nødvendig. Denne metoden gjør det mulig for etterforskere å lykkes med å etablere en isolert konstantstrøm retrograd-perfused nyfødt murin hjerteforberedelse, slik at studiet av utviklingsmessig hjertebiologi på en eks-vivo måte . Viktigst, denne modellen vil være et kraftig verktøy for å undersøke de fysiologiske og farmakologiske responsene på iskemi-reperfusjon i neonatalhjertet.

P10 mus ble brukt til å modellere et tidspunkt i menneskelig barndom 26,27. Femten isolerte C57Bl/6 nyfødte musehjerter ble høstet og kanylert med hell. Hjerter ble perfundert med en kontinuerlig strøm på 2,5 ml min-1 av oppvarmet oksygenert KHB. Metabolske parametere, inkludert glukoseekstraksjon, oksygenforbruk, laktatproduksjon og fysiologiske parametere som hjertefrekvens, perfusjonstrykk og koronarresistens, ble målt. Overflateelektroder ble...

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 nåværende protokollen beskriver aortakaninering og retrograd perfusjon av eks-vivo neonatal murinhjerte. En to-person strategi, ved hjelp av et dissekerende mikroskop og en stump liten gauge nål, tillater pålitelig kanylering. Kvantifisering av langsgående kontraktilspenning oppnås ved hjelp av en krafttransduser koblet til toppen av venstre ventrikel.

Modifisert teknikk for bruk av neonatal murine hjerter i Langendorff forberedelse

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

Denne tilnærmingen etablerer pålitelig retrograd perfusjon av neonatal ex vivo musehjerte på under tre minutter. Dermed reduseres den yngste mulige studiealderen fra flere uker til 10 barseldager. Denne isolerte retrograd perfused modellen tillater studiet av neonatal hjerte i en kritisk periode med hjerteutvikling i en genetisk modifiserbar og lav pris art.Mens denne modellen gir seg til studiet av fysiologiske og farmakologiske responser på iskemi-reperfusjon i neonatalhjertet. Det kan også brukes til kardiomyocyttisolasjon. For å fremstille den nyfødte musen aorta kanyle bruke skarp saks for å kutte av spissen og stumpe enden av en 26 gauge rustfritt stål nål, pass på ikke å krympe eller begrense diameteren på nål lumen.Deretter glatter du ut skjærekanten for å fjerne eventuelle burrs ved å skrape den stumpe enden forsiktig på laboratoriebenken ved hjelp av en til-og-fro-bevegelse. Deretter fester du den fabrikkerte kanylen til Langendorff-apparatet og vurderer strømning og motstand. Mål strømningshastigheten gjennom kanylen ved å samle inn og måle bufferantallet over ett minutts intervall.For å kvantifisere trykkforskjellen over kanylen mens Krebs-Heneseleit-bufferen strømmer, måler du trykket i systemet med og uten kanylen festet. Beregn deretter kanylemotstanden ved hjelp av følgende formel. Deretter fjerner du 26 gauge kanylen fra Langendorff-apparatet og fester et høytrykksrør til kanyleringsstedet på apparatet.Fest deretter aortakanylen til den distale enden av slangen og luft slangen og kanylen med oksygenert buffer, og sørg for at alle bobler fjernes. For å forhindre dannelse av koronarmikrotrombi, administrer en intraperitoneal injeksjon av heparin til en 10 dager gammel musepupp ved hjelp av en 26 gauge nål på en milliliter sprøyte. La det være flere minutter før heparinet sirkulerer før du fortsetter med injeksjonen av bedøvelse.Deretter plasserer du den bedøvede musen i liggende stilling og sikrer lemmer umiddelbart ved tap av bevissthet. Begynn å høste så snart dyret ikke reagerer på tåklemme når dyret puster spontant under den første disseksjonen. Ved hjelp av rett dissekering av saks gjør et tverrgående subksiphoid snitt over dyrenes bredde som utsetter bukhulen.Be en assistent om å gripe xiphoid-prosessen med tang, klipp deretter ribbeina bilateralt langs midtaksillærlinjen i cephalad retning og reflektere brystbenet og ribbeina kranialt for å avsløre thoracic organene. Etter å ha identifisert membranen overlegent, oppstyr den fremre delen helt. Identifiser den infradiafragmatiske dårligere vena cava over leveren og transekter den med en buet Iris saks mens du opprettholder lite interiør i cephalad spenning på det proksimale segmentet med Iris tang.Klipp deretter bakre langs ryggradens indre overflate ved hjelp av buet Iris saks mens du trekker den dårligere vena cava opp og ut av thoracic hulrommet. Når hjertet mobiliseres, vinkler du saksen fremre og kutter de store karene overlegent for å fjerne hjertet og lungene helt. Senk straks prøven i iskald Krebs-Henseleit buffer eller saltvann.Hjertet skal slutte å slå i løpet av sekunder. Legg et stykke papirhåndkle på bunnen av en grunn Petri-tallerken for å gi friksjon for å stabilisere hjertet under kannasjon. Fukt papirhåndkleet med iskald Krebs-Henseleit-buffer for å hindre at hjertet holder seg til det.Plasser den tilberedte Petri-retten under dissekeringsmikroskopet og juster fokuset. Plasser nå aortakanylen festet til høytrykksforlengelsesslangen under dissekeringsmikroskopet, sammen med en 5-0 silke sutur løst bundet rundt navet. Etter å ha plassert de utskilte thoraxorganene i Petri-parabolen, identifiser thymus ved sin hvite glans og to lober og orienter prøven slik at tymusen er fremre og overlegen.Deretter skiller du tymusens lober direkte ved hjelp av tang som utsetter de store karene. Identifiser deretter aorta ved å finne særegne forgreningsegenskaper i aortabuen og transekter den bare proksimal til den subklavisanske arterieavrenningen ved hjelp av fin skarp saks. Ta tak i den transekterte aortaen forsiktig ved hjelp av finbuede tang i smykkestil og kanyler forsiktig aortaen med en 26 gauge stump nål, pass på at du ikke skader aortaventilen.Ved hjelp av fine buede tang, ta tak i aorta rundt kanylen og initier retrograd perfusjon for å begrense iskemisk tid. Be assistenten gripe endene av den løst bundet suturen og forsiktig fange aorta rundt kanylen. Legg suturen over eller under de fine buede tangene, stram deretter suturen og bekreft tilstrekkelig koronarstrøm.Koble høytrykksslangen fra Langendorff-apparatet, ta tak i kanylens nav og koble den stumpe nålen fra høytrykksforlengelsesslangen. Fest deretter raskt kanylens nav til apparatet. Når hjertet er hengt på Langendorff-apparatet i vanlig posisjon, bekreftes en tilstrekkelig perfusjon.Trim forsiktig av lungen, tymus og overflødig vev. Deretter insosierer du riktig atrium for å tillate koronar sinusavløp å dryppe fritt. Lag en liten knute på slutten av en 5-0 silke sutur, deretter pierce et lite stykke parafinfilm med nålen og skyv parafinen til den knutede enden.Pass nålen forsiktig gjennom toppen av ventrikelen og trekk suturen gjennom hjertet til parafinfilmen er tett mot ventrikelens laterale vegg. Før nålen gjennom åpningen av den vannfylte varmejakken på Langendorff-apparatet slik at hjertet kan omsluttes og varmes opp. Fest deretter nålen til krafttransduseren og unngå koronar sinus drypp.Juster suturen for å påføre en til to gram basalspenning som angitt av diastolisk spenning eller nadir intensjonssporing. Plasser deretter overflateelektroder på hjertets overlegne og dårligere poler for å registrere elektrokardiogrammet. Til slutt, prøv koronar sinusavløpsmiddelet for analyse ved hjelp av et 24 gauge intravenøst kateter.Overflateelektroder ble brukt til å registrere et kontinuerlig elektrokardiogram, som tillot å bestemme egenhastighet og rytme. Alle tilstrekkelig perfused hjerter slår spontant i sinus rytme. Denne perfusjonsstrategien oppfylte de metabolske behovene til det nyfødte musehjertet, gitt den ubetydelige laktatproduksjonen og lavt oksygenekstraksjons- og glukoseforbruk.Fysiologiske variable midler, som gjennomsnittlig denervated iboende hjertefrekvens og gjennomsnittlig observert aorta perfusjonstrykk ble også registrert og beregnet. Noen eksklusjonskriterier som tiden det tar å initiere reperfusjon, arytmivarighet og aortaperfusjonstrykk må vurderes for å sikre konsistens av neonatalpreparatet. Etter etablering av perfusjon kan intervensjon som legemiddellevering, induksjon av iskemi-reperfusjonsskade, endringer av metabolitter eller levering av enzymatiske midler for kardiomyocytisolasjon forekomme.

Research

JoVE Journal

Medicine

NADH Fluorescence Imaging of Isolated Biventricular Working Rabbit Hearts

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 ...

Murine Cervical Heart Transplantation Model Using a Modified Cuff Technique

Murint Cervical hjertetransplantasjon Model Ved hjelp av en modifisert Cuff Technique

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: Observasjoner i murine Hearts

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

Induksjon og vurdering av iskemi-reperfusjon Injury in Langendorff-perfuserte 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 Explanting Technique som en<em&gt; I Vitro</em&gt; Screening Tool in 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

Optocardiography og elektrofysiologi studier av ex vivo Langendorff-perfusert Hearts

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

Avansert hjerterytmehåndtering ved å bruke optogenetisk multi-site fotostimulering i murine hjerter

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

Opprette radio-cephalic arteriovenøs fistel i underarmen med en modifisert no-touch teknikk

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 modifisert enkel metode for induksjon av hjerteinfarkt 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

Modifisert reseksjon av posterior vertebral columna hos pasienter med thoracolumbar kyphotisk deformitet

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