2024年6月14日
本文展示了通过在Langendorff灌注过程中采用低于生理水平(60–80 mmHg)的灌注压力(30–35 mmHg),可实现小鼠心脏移植物在不丧失功能的情况下延长灌注时间(达4小时)的可行性。
本研究旨在突出Langendorff灌注作为一种研究工具所具有的动态性与广泛应用前景,及其在心血管疾病研究中的巨大实用价值。同时强调了根据实验需求,对流量、压力、灌注液和温度等不同灌注参数进行优化调整的重要性。本方案为当前Langendorff灌注的常规方法提供了一种替代性策略。
这表明,使用低于常规的灌注压力(例如 30 至 35 毫米汞柱,而非通常的 60 至 80 毫米汞柱)可能对某些类型的实验有益,并可提高相关研究的整体科学结果。该方案通过消除依赖于技术本身的功能丧失,增强了 Langendorff 灌注作为心血管研究技术的重要性。此外,该方案有望引发关于临床灌注心脏移植物(如用于移植保存的心脏)最佳灌注实践的讨论。
首先,在确认反射消失后,将已麻醉的大鼠从麻醉舱中取出。将其置于手术区域,并通过面罩持续给予3%异氟烷。进行足趾夹捏测试后,经由动物的阴茎静脉注射30单位肝素。
将大鼠整个腹部和上胸部区域的毛发剃除,然后清除手术区域的毛发碎屑。用胶带固定每一只肢体,以防止手术过程中动物移动。
现在在下腹部皮肤上做一条水平正中切口,以暴露腹肌。然后通过腹肌做第二条水平正中切口,以暴露内脏器官。接下来,暴露胸骨。
用止血钳固定并向上牵拉以暴露肝脏和门静脉。使用16号血管造影导管,将导管插入门静脉,并将含有肝素化生理盐水的60毫升注射器连接至血管造影导管。然后在下腔静脉和腹主动脉处做切口以进行排气。
通过门静脉将全部生理盐水冲洗通过。随后,在膈肌上做一水平切口,接着在胸骨两侧的肋骨近端做切口,以暴露胸腔。将心脏从胸腔中取出,并立即置于含有冰上生理盐水的培养皿中。
然后辨认主动脉弓,用止血钳夹住,并清除残留的结缔组织以暴露降主动脉。使用解剖显微剪刀,在降主动脉壁上做一水平切口,切至管壁半周,插入14号血管造影导管。在套管上方用缝线固定导管,并松开止血钳。
首先,将蠕动泵的流速设定为1.0毫升每分钟。在将分离的大鼠心脏和插管连接到系统之前,先称量其质量。将插管连接至系统的接头,并启动计时器。
当心脏完全收缩后,以每分钟0.2毫升的幅度逐步增加流量,同时监测压力。当达到目标压力或流量达到最低3.5毫升/分钟时,停止增加流量。对于30至35毫米汞柱之间的压力,将流量设定为4.5毫升/分钟。
然后启动腺苷注射泵。使用鲁尔锁接头将导管连接至压力传感器,并将整个装置固定在夹具架上。随后,将一个小型乳胶气球连接到带有锥形尖端的球囊导管上。
使用连接在压力传感器顶端的注射器,向球囊导管和压力传感器内注入约 200 µL 生理盐水。然后借助血压计校准压力传感器。接下来,在左心房上方做一个小的横向切口。
通过回抽压力传感器顶部的注射器并将其插入左心室来放空气囊。随后,开始数据采集,并充气气囊直至舒张压显示为零毫米汞柱。心率与灌注压之间建立了明确的相关性。
值得注意的是,在整个研究过程中,除初始测量值外,高压心脏的心率均显著高于低压心脏。两组之间的左心室脉压(LVPP)存在显著差异,高压心脏在所有时间点的LVPP均具有统计学意义上的升高。随着时间推移,高压心脏功能呈进行性下降,在两小时后LVPP明显降低。
相反,低压心脏在整个灌注过程中左心室舒张末期压力(LVPP)保持稳定。与低压心脏相比,高压心脏表现出更优的心脏功能。
本文展示了一种通过在兰格多夫(Langendorff)灌注过程中采用较低灌注压力,实现小鼠心脏移植物更长灌注时间且不丧失功能的可行性。该研究强调了优化灌注参数对于提高心血管研究实验结果的重要性。
采用较低压力的延长版朗根多夫灌注技术,满足了临床前心血管研究中对可靠、长时间心脏移植物研究的关键需求。该方法通过最大限度减少技术诱导的移植物功能障碍,提高了实验结果的可预测性,并为药物测试、免疫学分析及移植物保存提供了转化连续性支持。该方案具有良好的适应性,可作为心血管创新相关多种研发流程中可重复使用的平台。
这种改良的朗根多夫(Langendorff)方案通过实现延长且无伪影的心脏灌注研究,可整合到从发现到临床前研究的连续过程中。