Abstract
منذ بدء العمل به في أواخر القرن ال 19، وLangendorff معزولة جهاز نضح القلب، والتطور اللاحق للنموذج قلب العمل، كانت أدوات لا تقدر بثمن لدراسة وظيفة القلب والأوعية الدموية وأمراض 1-15. على الرغم من أن إعداد القلب Langendorff يمكن استخدامها لأي قلب الثدييات، معظم الدراسات التي تنطوي على استخدام هذا الجهاز النماذج الحيوانية الصغيرة (مثل الجرذان والفئران، والأرانب) ويرجع ذلك إلى تزايد تعقيد نظم للثدييات أكبر 1،3،11. واحد صعوبة كبيرة في ضمان ثابت ضغط التروية التاجية أكثر من مجموعة واسعة من الأحجام القلب المختلفة - عنصرا أساسيا في أي تجربة استخدام هذا الجهاز 1،11. عن طريق استبدال العمود حمولة تلوية الهيدروستاتيكي الكلاسيكية مع مضخة طرد مركزي، والعمل Langendorff جهاز القلب هو موضح أدناه يسمح لسهولة التكيف وتنظيم محكم من الضغوط نضح، وهذا يعني نفس مجموعة المتابعة يمكن استخدامها لمختلف مسكوكةق أو أحجام القلب. وعلاوة على ذلك، يمكن لهذا التكوين أيضا التبديل بسهولة بين الضغط المستمر أو تدفق مستمر خلال ضخه، اعتمادا على تفضيلات المستخدم. الطبيعة المفتوحة لهذا الإعداد، على الرغم مما تنظيم درجة الحرارة أكثر صعوبة من تصاميم أخرى، ويسمح لجمع البيانات من السهل الضغط حجم النفايات السائلة والبطين.
Introduction
لقد حان بكثير من فهمنا لعلم الأحياء وعلم وظائف القلب الأساسية من التجارب التي استخدمت معزولة، إلى الوراء، perfused قلب Langendorff ونظم القلب تعمل معزولة. لا تزال تستخدم على نطاق واسع هذه النظم التجريبية اليوم لتوسيع معرفتنا القلب والأوعية الدموية من المواضيع الهامة، بما في ذلك الضرر نقص التروية، ضخه 2، 4 شروط مسبقة، العلاج بالخلايا القائمة على عضلة القلب التالفة 5،7، آثار القلب المخدرات 6،9، والحفاظ على طعم خيفي القلب تقنيات 8،15-18.
في حين أن كلا نظم القلب معزولة يمكن استخدامها لأي نوع من الثدييات، وأنها تستخدم في المقام الأول على الثدييات الصغيرة، مثل خنزير غينيا، الفئران، أو أرنب 3،12،13. النماذج الحيوانية الكبيرة، مثل الخنازير والبشر، وتوفير المزيد من البيانات ذات الصلة سريريا، ولكن أقل كثيرا ما تستخدم بسبب ارتفاع التكلفة، وتقلب البيولوجية أكبر، كميات أكبر من الحلول نضح الدم، وبيكإيه قطعة من المعدات 1،12-15. وعلاوة على ذلك، وجمع البيانات هو أكثر صعوبة، وخاصة بالنسبة للقلوب العمل معزولة 1،3،12-15. نتيجة لهذه التعقيدات، ونادرا ما تستخدم النماذج القلب معزولة سريريا ذات الصلة، مما يعوق بشدة تقدم البحوث متعدية القلب والأوعية الدموية.
في محاولة لحل هذه التعقيدات، تم تعديل إعداد القلب يعمل معزولة لخلق نظام التي يمكن تكييفها بسهولة إلى قلوب من مختلف الأنواع، بما في ذلك الإنسان، إما تحت الضغط المستمر أو شروط Langendorff تدفق مستمر. تم استبدال غرفة الامتثال حمولة تلوية مع مضخة طرد مركزي لتبسيط عملية ضبط ضغط التروية في وضع Langendorff وحمولة تلوية في طريقة العمل. بدلا من المغلقة، خزان لاحتواء تغلف القلب، وهذا النظام يستخدم غرفة مفتوحة لجعل جمع البيانات أسهل، من خلال تمكين استخدام نهج transapical للتصرف القسطرة. Moreovإيه، هذا التصميم المفتوح يسمح بالوصول لتقييم تخطيط صدى القلب للقلب، فضلا عن توسيع المعلمات الفسيولوجية التي يمكن قياسها خلال هذه التجارب. وهذه التحسينات على أمل تشجيع الآخرين على استخدام هذا النظام للبحوث متعدية الحيوانات الكبيرة.
Protocol
1. بناء جهاز Langendorff (انظر الشكل 1)
- باستخدام 3/8 "أنابيب، وربط الخزان القلب إلى خزان الدم.
- تأكد من أن هذا الأنبوب يمر عبر مضخة الأسطوانة. ملاحظة: قد يتطلب هذا باستخدام اثنين 3/8 "إلى 1/4" وصلات أنابيب لخلق قطعة من 1/4 "أنابيب للذهاب من خلال مضخة الأسطوانة.
- ربط خزان الدم إلى سخان / مكساج مع 3/8 "أنابيب.
- استخدام 3/8 "أنابيب لتوصيل سخان / مكساج إلى Y-الموصل.
- ربط ذراع واحدة من Y-موصل إلى مضخة طرد مركزي، ثم ربط مضخة طرد مركزي إلى الثانية Y-موصل (مع كل 3/8 "أنابيب).
- نعلق قطعة 3/8 "أنابيب تأمين صمام الإرقاء إلى الذراع التي تواجه التصاعدي، والذي سيكون بمثابة حد سواء فخ فقاعة وسيلة لإدخال محول الضغط.
- نعلق قطعة من 3/8 "أنابيب إلى ذراع الهبوط. هذا الجزء سوف نعلق على منطقة المسؤولية قنية التشنج (أي خط حمولة تلوية).
- ربط الذراع الأخرى من Y-موصل إلى تدفق غرفة ما قبل الحمل باستخدام 3/8 "أنابيب. ضمان هذا الأنبوب يمر عبر مضخة الأسطوانة الثانية.
- ربط الزائدة 3/8 "أنابيب لتدفق هذه القاعة. هذا الجزء سوف نعلق على الأذين الأيسر (أي خط التحميل المسبق).
- ربط خزان الأكسجين وأجهزة التدفئة إلى سخان / مكساج.
- المشبك خط الانتقال من Y-موصل إلى غرفة ما قبل الحمل، كما لن يتم استخدام هذا الخط حتى يتم وضع القلب في وضع العمل.
2. الضغط وحجم القسطرة إعداد
- في 37 ° C حمام الماء، تدفئة زجاجة من محلول ملحي.
- نقع PV تصرف القسطرة والضغط على المفاتيح في المياه المالحة الدافئة لمدة 30 دقيقة على الأقل.
- بدوره على نظم الحصول على البيانات، والسماح لكلا الاحماء لمدة 30 دقيقة على الأقل.
- بدوره على خزان الأكسجين، وأجهزة التدفئة، ومضخة الأسطوانة ربط الخزانات اثنين، ومضخة طرد مركزي. يجب تعيين جهاز التدفئة لدرجة حرارة جسم الحيوان (~ 36 درجة مئوية).
- غسل الدم وفقا لتعليمات الشركة الصانعة. ويوصى بسرعة أبطأ غسل لإزالة أكثر اكتمالا من الفضلات من الدم (على سبيل المثال، الشوارد الزائدة، والمواد الخلوية هي lysed).
- مرة واحدة يتم غسل الدم، وفحص مستوى الهيماتوكريت قبل تخفيف الدم.
- إعادة تشكيل خلايا الدم الحمراء غسلها بمحلول ملحي طبيعي للتركيز المطلوب الهيماتوكريت (مستحسن: 20-25٪) وإضافة إلى جهاز Langendorff.
- ضبط سرعات من المضخات اثنين لبدء تدفق الدم من خلال نظام (باستثناء غرفة والتحميل المسبق).
- تحقق من درجة الحموضة والشوارد من خليط الدم وضبط حتى الفسيولوجية للأنواع المستخدمة. ملاحظة: لمنع الضارة فيتدفق الكالسيوم عند ضخه، يجب في البداية أن تبقى مستويات الكالسيوم على الجهاز Langendorff منخفضة (0.3-0.5 مليمول / لتر).
- إذا كان هناك انخفاض في الهيماتوكريت مع زيادة متزامنة في البوتاسيوم، والتحقق من نازعة اكتات والبلازما حرة الهيموجلوبين لاستبعاد انحلال الدم.
- في حال لم يحدث انحلال الدم، وضمان كافة الاتصالات ضيقة وليس هناك أي مجالات ثائقية واضحة.
- نعلق القسطرة ميلار في فتحة الضغط الثانوية من نظام PowerLab.
- معايرة محول الضغط وفقا لتعليمات الشركة الصانعة.
4. إعداد القلب لمرفق لجهاز Langendorff
ملاحظة: يجب استخدام القلب اعتقلت صحيح لأي التجارب على الحيوانات الكبيرة التي تنطوي على نظام القلب معزولة. يمكن عدم القبض شلل القلب يضر القلب الذي مثل أنها لن تنتج عمل قابلة للقياس. Celsior، أو انخفاض البوتاسيوم اجلامعةSITY ويسكونسن ينصح (UW) الحل، وليس فقط هي هذه الحلول مماثلة لتلك المستخدمة سريريا، ولكن انخفاض البوتاسيوم من الحل يساعد يمنع فرط بوتاسيوم الدم بينما كان في الدائرة. سوف حجم حل شلل القلب تعتمد على حجم القلب، مع 1 لتر كافية لقلوب الخنازير.
- بسرعة إزالة القلب من تخزين الحاويات، من اجل الخروج بأي حل التخزين في البطينين، وصمة عار الجافة وتزن.
- للمساعدة في الحفاظ على درجة حرارة عضلة القلب البارد حتى قلب مستعدة لLangendorff، والعودة إلى قلب حاوية تخزين وتوجيهه بحيث الشريان الأورطي تواجه صعودا.
- إدراج 3/8 "قنية في الشريان الأورطي وتأمين مع الرمز التعادل.
5. إرفاق القلب إلى Langendorff
- خفض مضخة طرد مركزي الى حد كبير بطيئة.
- هزيلة الدم في الشريان الأورطي حتى يتم ملأها الدم وإزالة تماما بثت.
- نعلق بعناية ج الأبهرannula إلى أنابيب الأبهر على Langendorff. جعل علما من الزمن المرفق.
- إدراج محول الضغط معايرة من خلال صمام الإرقاء [DS1] في الشريان الأورطي الأصلية.
- تبدأ قياسات الضغط وضبط الطرد المركزي سرعة المضخة حتى يتحقق المطلوب الضغط ضخه. ملاحظة: الضغط قد تتغير تغييرات المقاومة التاجية كما. وبالتالي، مراقبة ضغط الأبهر عن كثب، وخصوصا خلال ضخه الأولي.
- زيادة درجة الحرارة على حدة الاحترار درجة الحرارة داخل عضلة القلب ويقاس عند 37 درجة مئوية. ملاحظة: سيكون هناك تأخير بين التعديلات التي أدخلت على حدة الاحترار والتغيرات في درجات الحرارة داخل عضلة القلب. لذلك، ينبغي بذل التغيرات في درجات الحرارة تدريجيا.
- الحصول على خط الأساس (T = 0) عينة من خزان الدم الوريدي لقياس درجة الحموضة، والشوارد، والقياسات البيوكيميائية الأخرى.
- إدراج التحقيق في درجة الحرارة إلى الحاجز ومراقبة درجة حرارة عضلة القلب. انخفاض درجة الحرارة وحدة الاحترارإذا كانت درجة حرارة عضلة القلب يرتفع فوق 39 درجة مئوية.
- أخذ عينات الدم كل 15 دقيقة، وتعديل المعلمات الفسيولوجية كما تريد للتجربة.
- إضافة ما يقرب من 1 مليمول من الكالسيوم في حل الدم كل 5 دقائق، وضمان أن الأيونية الكالسيوم هو> 0.8 مليمول / لتر قبل الشروع في وضع العمل.
6. وضع القلب في طريقة العمل
- إدراج قنية بحجم مناسب في الأذين / الوريد الرئوي الأيسر. ويمكن أن يتم هذا إما مع خياطة محفظة سلسلة أو الرمز البريدي التعادل حسب الاقتضاء.
- إغلاق أي ثقوب في الأذين الأيسر والتي قد تسرب، مثل غيرها من أصول الوريد الرئوي مع خياطة أو مشابك حسب الحاجة.
- ضبط ارتفاع للغرفة والتحميل المسبق مثل أن ارتفاع عمود يعطي ضغط التحميل المسبق المطلوب. ملاحظة: على افتراض كثافة الخليط الدم / بلوراني تساوي كثافة الماء، 1 مم زئبق = 1.36 سم من المسافة من الصمام الأبهري إلى أعلىمستوى الدم في الخزان التحميل المسبق (على سبيل المثال، 15 مم زئبق = 20.4 سم).
- Unclamp أنابيب يذهب إلى غرفة التحميل المسبق وتبدأ ببطء التحميل المسبق مضخة الأسطوانة، والسماح للغرفة التحميل المسبق والتحميل المسبق أنابيب لملء تماما مع الدم.
- بمجرد إزالة تماما بثت-أنابيب التحميل المسبق، وملء ببطء الأذين الأيسر وقنية مع الدم.
- دون السماح لأي الهواء للدخول إلى النظام، وربط أنابيب التحميل المسبق للقنية الأذين الأيسر.
7. الحصول البطيني الضغط والحجم (PV) تسجيلات
- اتبع تعليمات الشركة المصنعة للضغط ورو كفيت المعايرة للأنظمة الحصول على البيانات.
- وضع خياطة محفظة سلسلة باستخدام خياطة 3-0 البولي بروبلين في البطين الأيسر (LV) قمة.
- باستخدام إبرة G 16، وجعل شق طعنة داخل محفظة-سلسلة.
- إدراج PV تصرف قسطرة في شق القمي. ملاحظة: سوف التنسيب القسطرة مثالية DEPتنتهي في وجود جميع الأقطاب الاستشعار داخل LV وقطبين الإثارة خارج LV. تأكد من أن حيوان الحجم بشكل صحيح والقسطرة تم اختيارها (انظر مناقشة).
- اضغط على زر "ابدأ" في الزاوية اليمنى العليا لبدء تسجيل البيانات وتحديد كيفية العديد من قطاعات حجم نشطة.
- إذا كان كل قطاعات ليست نشطة، وضبط الموقف حتى القسطرة جميع قطاعات نشطة. ملاحظة: التواء طفيف من القسطرة قد تكون ضرورية لتحسين حلقة التشكل
- اذا لم يتمكن من الحصول على إشارات في جميع القطاعات، وضبط موقع أقطاب الإثارة والأقطاب الاستشعار فقا لتعليمات الشركة المصنعة.
- مرة واحدة يتم الحصول على التكوين المطلوب، اتبع إرشادات الشركة المصنعة للحجم وألفا المعايرة.
- باستخدام القسطرة معايرة بشكل صحيح، يجب الحصول على الأقل 30 ثانية من البيانات الضغط حجم خط الأساس. ملاحظة: ستكون هذه الحلقات الضغط حجم توفير حجم depenدنت قياسات وظيفة القلب (على سبيل المثال، خرج القلب، وحجم المخ).
- مرة واحدة يتم الحصول على ما يكفي من الحلقات، انتقل إلى الخطوة التالية دون وقف تسجيل البيانات، وذلك للحصول على بيانات ضغط حجم الانسداد.
- تسد أنبوب التحميل المسبق ببطء باستخدام المشبك الأنابيب. ملاحظة: يجب أن الحلقات الضغط حجم تبدأ لتصبح أصغر والتحول إلى أسفل وإلى اليسار. وهذا ما يسمى في "السير".
- الحصول على 10-15 ثانية من السير، ثم حرر المشبك أنابيب للسماح التحميل المسبق لإعادة إدخال الأذين الأيسر. ملاحظة: ستكون هذه الحلقات الضغط حجم توفير قياسات حجم مستقلة عن وظيفة القلب (على سبيل المثال، التحميل المسبق العمل السكتة الدماغية recruitable، نهاية الانقباضي العلاقة حجم الضغط).
- إيقاف تسجيل البيانات عن طريق الضغط على زر "إيقاف" في الزاوية العلوية اليمنى من الشاشة.
- انتظر 5 دقائق على الأقل قبل تكرارانسداد.
- كرر الخطوات من 7.7 و 7.8 للحصول على قياسات تكرار.
Representative Results
الرقم 1 هو الرسم التخطيطي للدارة، بما في ذلك اقترح وضع القسطرة. وتشمل العناصر الهامة لهذا الجهاز ما يلي: استخدام مضخة الطرد المركزي للسيطرة على حمولة تلوية؛ وضع قسطرة الضغط (خط أزرق غامق) في جذر الأبهر لمراقبة ضغط التروية؛ ووضع الضغط الحجم (PV) القسطرة (الخط الأزرق الفاتح) transapically. على الرغم من أن تظهر التوصيلات في الشكل أن تكون الاتصالات على التوالي، وينصح الموصلات "Y"، وخاصة للخط التحميل المسبق.
ويبين الشكل 2 بيانات تم الحصول عليها من محول الضغط التي يتم وضعها في جذر الأبهر من قلب الخنزير أثناء ضخه في الدائرة، والتي هي على الدوام بين 40-42 ملم زئبقي لأكثر من 20 دقيقة. التغييرات في المقاومة التاجي يمكن أن يسبب تقلبات في ضغط التروية (الشكل 3). ويمكن لهذه الاختلافات تكون طفيفة وتدريجية، تصحيحها الأنفس على مر الزمن (الشكل 3A). ومع ذلك، في بعض الحالات يمكن أن تكون هذه الاختلافات مفاجئة وتتطلب تعديل تدفق من خلال مضخة طرد مركزي للحفاظ على الضغط المطلوب ضخه (الشكل 3B). لأنه لا يمكن أن يحدث تغييرات، مطلوب رصد ضغط جذر الأبهر أثناء ضخه.
من خلال الاستفادة من طعنة شق transapical والبيانات ضغط الحجم ويمكن الحصول بسهولة على نظام القلب معزولة. في هذه التجربة، وكان يستخدم في القلب الخنازير التي تم تخزينها في مكان بارد (4 ° C) حل المحافظة لمدة 2 ساعة. عند إدخال الأولي للقسطرة PV، وكانت الحلقات من نوعية رديئة (الشكل 4A)، مع مناطق متعددة من كروس وأي مكونات دورة القلب واضحة. ومع ذلك، مع الحد الأدنى من التلاعب من القسطرة داخل البطين، وتحسين مورفولوجية حلقة بشكل كبير (الشكل 4B)، مما يسمح للقياسات التي يمكن الحصول عليها.
ve_content "> وعلى الرغم من الموقف الأمثل القسطرة، الحلقات حصلت على فيفو السابقين الدائرة (الشكل 5، الصف العلوي) قد يكون لها التشكل مختلفة من الجسم الحي في حلقات (الشكل 5، الصف السفلي). هذه التغييرات إلى حلقة التشكل هي الأرجح بسبب إلى التوجه مختلفة من القلب على حلبة مقارنة في حيوان ضعيف، فضلا عن عدم وجود المرفقات التشريحية وجدت داخل الحيوانات الحية (مثل التامور). وعلاوة على ذلك، فإن استخدام الأسلاك سرعة لتساعد على تنظيم معدل ضربات القلب ( الموصى بها موقع المرفق: الحاجز بين البطينين) يدخل تيار كهربائي خارجي، مما أدى إلى ارتفاع ينظر في الجزء الأيمن السفلي من خارج الحي الحلقات ومع ذلك، ما دامت هذه الحلقات لا تزال تحتوي مكونات دورة القلب، فإنها لا تزال تسفر البيانات للتفسير. الجدول 1 قوائم المعلمات وظيفية متعددة تم الحصول عليها من هذه الحلقات ضغط الصوت باستخدام القسطرة PV. و تخزين ساكنة باردة المرجح ان تسبب بعض الأضرار الجوهرية إلى القلب، مما يساعد على تفسير بعض التغييرات في القيم التي تم الحصول عليها على حلبة مقارنة القياسات في الجسم الحي. بعض التباين داخل المتغيرات التابعة الحمل هو أيضا لوجود خلافات المرجح في التحميل المسبق بين الدائرة والحيوانات الحية.
الرقم 1. مخطط من الجهاز.
الرقم 2. قياسات ضغط جذر الأبهر الممثل أثناء ضخه.
g3highres.jpg "العرض =" 500 "/>
الشكل 3. أمثلة التغييرات الجذرية للضغط الأبهر التي قد تحدث أثناء ضخه. ويمكن لهذه التغييرات أن تكون تدريجية والتصحيح الذاتي (أ)، أو مفاجئة وتتطلب تغييرات على إعدادات على مضخة الطرد المركزي (B).
الشكل 4. حلقات الضغط الحجم الحصول على الإدراج الأولي للقسطرة transapically (A) وبعد التلاعب القسطرة طفيفة (B). ملاحظة تحسين مورفولوجية حلقة، حيث يتم القضاء على انتقال حلقة وعناصر دورة القلب يمكن التعرف . المسامير في الجزء الأيمن السفلي من كلتا المجموعتين من الحلقات هي نتيجة لاستخدام محدد السرعة، والذي يقدم إشارة كهربائية خارجي.
"الشكل 5" FO: محتوى العرض = "5IN" سرك = "/ files/ftp_upload/51671/51671fig5highres.jpg" العرض = "500" />
الرقم 5. قياسات الضغط حجم الممثل المتخذة بشأن فيفو السابقين الدائرة (الصف العلوي)، مع القياسات في الجسم الحي (الصف السفلي) للمقارنة. مرة أخرى، يمكن أن ينظر المسامير محدد السرعة في أسفل اليمين من كلتا المجموعتين من خارج الحي الحلقات.
الجدول 1 المعلمات الوظيفية التي تم الحصول عليها لقلب الخنزير في الجسم الحي (العمود الأيسر) وعلى جهاز القلب عمل بعد 2 ساعة من التخزين البارد (العمود الأيمن) ثاني أكسيد الكربون:. النتاج القلبي؛ E ل: مرانية الشرايين؛ EDPVR: إنهاء الانبساطي العلاقة حجم الضغط؛ EDV: إنهاء حجم الانبساطي؛ ESPVR: إنهاء الانقباضي العلاقة حجم الضغط؛ PRSW: العمل السكتة الدماغية التحميل المسبق-recruitable؛ PVA:منطقة الضغط حجم؛ SV: حجم المخ؛ SW: العمل السكتة الدماغية.
Discussion
أدت Langendorff معزولة جهاز نضح القلب والعمل نموذج القلب إلى بعض الاكتشافات الأساسية في علم وظائف الأعضاء القلب، وعلم الأمراض، وعلم الصيدلة. براعة هذا النموذج يسمح للاستخدام مع مجموعة متنوعة من الأنواع في إطار مجموعة من الظروف العادية والمرضية 1-18. ومع ذلك، لا يتم استخدام نموذج القلب معزولة عادة عن الثدييات الكبيرة، وخاصة قلوب البشر، ويرجع ذلك جزئيا إلى تزايد تعقيد كل من تصميم الجهاز وجمع البيانات. وبالتالي، فإن بروتوكول الواردة في هذه الوثيقة يدل على محاولة لتحسين هذه التعقيدات التي تؤدي إلى وسيلة استنساخه نسبيا من دراسة قلوب الخنازير المعزولة.
وثمة عنصر حاسم من الإعداد لدينا هو استبدال غرفة الامتثال الشرياني / حمولة تلوية مع مضخة طرد مركزي. يسمح هذا التبادل لتعزيز السيطرة على ضغط التروية التاجية وحمولة تلوية في Langendorff والعمل سائط القلب، respectively، ويسمح هذا الإعداد إلى أن تتكيف بسهولة مع قلوب من الأحجام والأنواع المختلفة. على سبيل المثال، في هذا التصميم، ويتم إشباعها قلوب الخنازير في 40-45 ملم زئبقي، بينما يتم إشباعها قلوب البشر في 60-65 مم زئبق. ويتحقق هذا التغيير في الضغط ببساطة عن طريق ضبط إعدادات مضخة طرد مركزي؛ لا مكونات النظام يحتاج إلى تعديل جسديا. علاوة على ذلك، وضع محول الضغط داخل جذر الأبهر لمراقبة الضغوط الجذرية يتيح الانتقال السهل بين التدفق المستمر والضغط المستمر أثناء وضع Langendorff. على الرغم من أن هذا التغيير يزيل غرفة الامتثال الكلاسيكية، ومضخة طرد مركزي، من خلال السماح للتدفق ثنائي الاتجاه يحدث على أساس التدرج الضغط، قد تكون بمثابة غرفة الامتثال. مع انقباض وطرد حجم السكتة الدماغية، وتدفق إلى الوراء عبر مضخة تعمل على تقليل ضغط حمولة تلوية، والتي تحاكي مرونة الأبهر.
تصميم مفتوحة من هذا الجهاز المهم أيضا. بعد أن قلب شنقا في أحد المفتوحةالجرمية، بدلا من غرفة شبه مغلق أو قمع، ويسمح لأسهل الأجهزة للقياس الضغط الحجم. تصميم مفتوحة تتيح استخدام شق transapical لLV القسطرة التنسيب، وتجنب النهج transvalvular. النهج transvalvular هو أكثر صعوبة من الناحية الفنية، وعادة ما يتطلب التنظير لتحديد المكان المناسب. وعلاوة على ذلك، يمكن لهذا النهج أيضا لحث قصور الصمامات. باستخدام نهج transapical، ونحن بأمان وسهولة وضع القسطرة داخل البطين الأيسر في حين القضاء على التكاليف الإضافية والإزعاج من التنظير. تصميم مفتوحة أيضا يتيح سهولة الوصول لضربات القلب وجمع النفايات السائلة، وزيادة توسيع المعلمات الوظيفية والكيميائية الحيوية التي يمكن تقييمها في حين على هذا النظام.
تصميم مفتوحة، مع تسهيل جمع البيانات، لا تجعل تنظيم درجة الحرارة عضلة القلب أكثر صعوبة. الحفاظ على درجة حرارة الفسيولوجية هي واحدة من المشكلات المعروفة مع Langendorffأو يعملون نظام القلب 1،3،11،13. نظام Langendorff عادة ما تحتوي على غرفة الحرارية التي تساعد على الحفاظ على درجة حرارة مناسبة، ولكن هذا أيضا يجعل الغرفة الإدراج من البطين ضغط حجم القسطرة أكثر صعوبة. لحل تنظيم درجة الحرارة أدنى من التصميم المفتوح، وضعت على مبادل مكساج / الحرارة بعد الخزان. والحد الأدنى من الفضاء بين المبادل الحراري وقنية الأبهر يقلل من فقدان الحرارة، والتحقيق في درجة الحرارة عضلة القلب يضمن سوائية الحرارة. ويمكن أيضا استخدام الأنابيب أو تغلف مصادر التدفئة الخارجية أن تستخدم للمساعدة في التحكم في درجة الحرارة.
عنصر فريد آخر من هذا البروتوكول هو غسل الدم الذاتي من الخنازير قيد الدراسة وإعادة تشكيل ذلك مع ملحي عادي. وعلى الرغم من استخدام إما perfusates الدم الكامل أو خلايا الدم الحمراء مع زيادة مخازن بلوراني ليس من غير المألوف، فإنه لا الحاضر مع القضايا. السابق وعادة ما يتطلب حيوان المانحة، وهو ما يضيف SUBSTتكاليف antial إلى التجربة، في حين أن الأخيرة يمكن أن يكون القضايا المناعية، لأنه عادة ما يشتق من الأبقار 1،11-13 الدم. عن طريق غسل دم خنزير الأصلي نفسه، وبروتوكول يتطلب سوى حيوان واحد، وذاب القضايا المناعية. أيضا، فإن عملية الغسيل يزيل معظم الشوارد، وهذا يعني أنها يمكن التلاعب بها بسهولة في المعلمات التجريبية. أخيرا، وذلك باستخدام وحدة حفظ الدم يزيل معظم البروتينات داخل الدم، والتي هي على حد سواء ميزة وعيب هذه العملية. ميزة هي أن أي التخثر والمناعية / البروتينات المعدية تتم إزالة، وخفض احتمالات الجلطات أو التلوث. والعيب هو أن هذا الخليط لديه ضغط منخفض الجرمي، والتي يمكن أن تؤدي إلى وذمة عضلة القلب وربما فقدان وظيفة القلب مع مرور الوقت. ويمكن معالجة هذه المسألة، ولكن، من خلال إضافة الزلال أو الغروانية آخر.
ضمان أن الحجم بشكل صحيح وتم اختيارها امال والقسطرة لا يقل أهمية عن استخدام جهاز القلب العمل المناسبة. من الناحية المثالية، سيتم وضع القسطرة مع جميع الأقطاب الاستشعار داخل الفضاء البطين، مع اثنين من أقطاب الإثارة (أي الأقطاب معظم الداني) خارج مساحة البطين. إذا البطين تجويف الحيوان صغير جدا، أو التباعد بين الأقطاب هو كبير جدا، وبعد ذلك سوف جميع قطاعات لا يصلح داخل الفضاء LV. في حين أن موقع الأقطاب الإثارة يمكن تعديلها، ويمكن تجويف LV الصغيرة أيضا أن يسبب القسطرة لثني أو منحنى، مما يجعل من الصعب جمع البيانات. وبالتالي، لتحليل وظيفي من قلوب الحيوانات الكبيرة، فمن المستحسن لحجم الحيوان لا تقل عن 60 كجم. مع حيوان من هذا الحجم، والمباعدة بين القطب 7 مم وعادة ما يسمح للالإدراج كاملة من القسطرة.
في الختام، توضح هذه المخطوطة لنظام العمل القلب المعزولة التي يبسط تنظيم ضغط التروية، عمود البياناتفصل من الكتاب المقدس، والتصميم العام، في حين جعل التحكم في درجة الحرارة قليلا فقط أكثر صعوبة. وهذه التعديلات إلى قلب العمل معزولة تسمح نأمل لزيادة استخدامه مع قلوب الثدييات الكبيرة، بما في ذلك البشر، وتعزيز فهمنا للأمراض القلبية وتمكين خيارات العلاج أكثر ذات الصلة سريريا من يكتشفها.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| PowerLab 16/35 with LabChart Pro | ADInstruments | PL3516/P | |
| MPVS Ultra Pressure-Volume Unit | ADInstruments | 880-0168 | |
| Ventri-Cath Catheter (5F, 12E, 7 mm, DField, Straight, 122 cm) | Millar | VENTRI-CATH-507s | |
| Pressure Catheter (3.5F, Single, Straight, 100 cm, Ny, Non Repairable) | Millar | SPR-524 | |
| PV Extension Cable (10 ft) | ADInstruments | CEC-10PV | |
| Catheter Interface Cable (10 ft) | ADInstruments | PEC-10D | |
| Rho Calibration Cuvette | ADInstruments | 910-1060 | |
| MPVS Ultra BNC Cable Pack | ADInstruments | 880-0172 | |
| Autotransfusion system | Sorin | 7320000 | |
| Bowl Set with Low Volume (135 ml) Centrifuge Bowl | Sorin | 7135100 | |
| Oxygenator/Heat Exchanger | Terumo | 3CXSX18RX | |
| Perivascular flow probe | Transonic Systems | PAU Series | Size of flow probe will depend on animal size; for 60 kg pig, recommend 20 or 24 mm probe |
| Perivascular flowmeter module | Transonic Systems | TS420 | |
| Myocardial temerpature sensor | Smiths Medical | MTS-40015 | |
| 16 G 1" Regular needle | BD Inc. | 305197 | |
| 4-0 polypropylene suture (double-arm) | Ethicon | 8526H | For purse-string stitches |
| 2-0 polypropylene suture (single-arm) | Ethicon | 8833H | |
| Cable ties | ULINE | S-1021 | |
| Cable tie gun | ULINE | H-241 | |
| Clear, Flexible PVC Tubing | VWR International | 89068 | Inner diameter depends on cannulas, pumps and other equipment used; most commonly use 1/4", 3/8" tubing |
| Straight Tubing Connectors | VWR International | 46600 | |
| Y-Shaped Tubing Connectors | Thermo Scientific | 6152 | |
| Jacketed Bubble Trap | Radnoti | 14040 | For preload chamber |
| Centrifugal pump | Maquet | 70105 | The centrifugal pump and roller pumps were obtained used from perfusion department after clinical use. |
| Roller pumps | Maquet | HL-20 | |
| Hemostasis Valve | Merit Medical | MAP150 | |
| Blood gas analyzer | Instrumentation Laboratory | 570001000 |
References
- Skrzypiec-Spring, M., Grotthus, B., Szelag, A., Schulz, R. Isolated heart perfusion according to Langendorff---still viable in the new millennium. Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 55, 113-126 (2007).
- Cheung, P. Y., et al. Matrix metalloproteinase-2 contributes to ischemia-reperfusion injury in the heart. Circulation. 101, 1833-1839 (2000).
- Ytrehus, K.
- Ferdinandy, P., Schulz, R. Nitric oxide, superoxide, and peroxynitrite in myocardial ischaemia-reperfusion injury and preconditioning. British Journal of Pharmacology. 138, 532-543 (2003).
- Ohno, N., et al. Transplantation of cryopreserved muscle cells in dilated cardiomyopathy: effects on left ventricular geometry and function. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 126, 1537-1548 (2003).
- Hamlin, R. L., et al. Sensitivity and specificity of isolated perfused guinea pig heart to test for drug-induced lengthening of QTc. Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 49, 15-23 (2004).
- Lee, M. S., Lill, M., Makkar, R. R. Stem cell transplantation in myocardial infarction. Reviews in Cardiovascular Medicine. 5, 82-98 (2004).
- Ryugo, M., et al. Myocardial protective effect of human recombinant hepatocyte growth factor for prolonged heart graft preservation in rats. Transplantation. 78, 1153-1158 (2004).
- Valentin, J. P., Hoffmann, P., De Clerck, F., Hammond, T. G., Hondeghem, L. Review of the predictive value of the Langendorff heart model (Screenit system) in assessing the proarrhythmic potential of drugs. Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 49, 171-181 (2004).
- Southworth, R., Blackburn, S. C., Davey, K. A., Sharland, G. K., Garlick, P. B. The low oxygen-carrying capacity of Krebs buffer causes a doubling in ventricular wall thickness in the isolated heart. Canadian Journal of Physiology and Pharmacology. 83, 174-182 (2005).
- Bell, R. M., Mocanu, M. M., Yellon, D. M. Retrograde heart perfusion: the Langendorff technique of isolated heart perfusion. Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 50, 940-950 (2011).
- Hearse, D. J., Sutherland, F. J. Experimental models for the study of cardiovascular function and disease. Pharmacological Research: the Official Journal of the Italian Pharmacological Society. 41, 597-603 (2000).
- Sutherland, F. J., Hearse, D. J. The isolated blood and perfusion fluid perfused heart. Pharmacological Research: the Official Journal of the Italian Pharmacological Society. 41, 613-627 (2000).
- Hill, A. J., et al. In vitro studies of human hearts. Ann Thorac Surg. 79, 168-177 (2005).
- Colah, S., et al. Ex vivo perfusion of the swine heart as a method for pre-transplant assessment. Perfusion. 27, 408-413 (2012).
- Ozeki, T., et al. Heart preservation using continuous ex vivo perfusion improves viability and functional recovery. Circ J. 71, 153-159 (2007).
- Garbade, J., et al. Functional, metabolic, and morphological aspects of continuous, normothermic heart preservation: effects of different preparation and perfusion techniques. Tissue engineering. Part C, Methods. 15, 275-283 (2009).
- Poston, R. S., et al. Optimizing donor heart outcome after prolonged storage with endothelial function analysis and continuous perfusion. Ann Thorac Surg. 78, 1362-1370 (2004).
