Roedor de Trabajo Modelo del corazón para el estudio sobre los resultados de miocardio y el consumo de oxígeno

Resumen

Los modelos de corazón de trabajo aislados se pueden utilizar para medir el efecto de las condiciones de carga, la frecuencia cardíaca y los medicamentos sobre el rendimiento miocárdico y el consumo de oxígeno. Describimos métodos para la preparación de un modelo de trabajo de corazón izquierdo en roedores que permite estudiar el rendimiento sistólico y diastólico y el consumo de oxígeno en diversas condiciones.

Resumen

Se han utilizado modelos de corazón de trabajo aislados para comprender los efectos de las condiciones de carga, la frecuencia cardíaca y los medicamentos en el rendimiento miocárdico de formas que no se pueden lograr in vivo. Por ejemplo, los medicamentos inotrópicos comúnmente también afectan la precarga y la poscarga, lo que impide las evaluaciones independientes de la carga de sus efectos miocárdicos in vivo. Además, este modelo permite la toma de muestras de efluentes del seno coronario sin contaminación por retorno venoso sistémico, lo que permite evaluar el consumo de oxígeno miocárdico. Además, el advenimiento de los catéteres miniaturizados de presión-volumen ha permitido la cuantificación precisa de marcadores de rendimiento sistólico y diastólico. Describimos un modelo en el que se puede estudiar el ventrículo izquierdo mientras se realiza un trabajo de volumen y presión en condiciones controladas.

En esta técnica, el corazón y los pulmones de una rata Sprague-Dawley (peso 300-500 g) se extraen en bloque bajo anestesia general. La aorta se diseca libre y se canulada para la perfusión retrógrada con tampón Krebs oxigenado. Se ligan las arterias y venas pulmonares y se extraen los pulmones de la preparación. A continuación, se incide la aurícula izquierda y se canulla mediante una cánula venosa separada, unida a un bloque de precarga. Una vez que se determina que está libre de fugas, el corazón izquierdo se carga y se detiene la perfusión retrógrada, creando el modelo de corazón funcional. La arteria pulmonar se incide y se canulada para la recolección del efluente coronario y la determinación del consumo de oxígeno miocárdico. Se coloca un catéter de presión-volumen en el ventrículo izquierdo, ya sea retrógrado o mediante punción apical. Si se desea, se pueden colocar cables de estimulación auricular para un control más preciso de la frecuencia cardíaca. Este modelo permite un control preciso de la precarga (mediante un bloqueo de presión auricular izquierdo), la poscarga (mediante un bloque de poscarga), la frecuencia cardíaca (mediante cables de estimulación) y la tensión de oxígeno (mediante mezclas de oxígeno dentro de la perfusión).

Introducción

El estudio de órganos aislados permite el control de las condiciones fisiológicas más allá de lo que es posible en vivo. Preparaciones de corazón ex vivo fueron descritos por primera vez por Otto Langendorff, ¹ que describe un modelo aislado con perfusión retrógrada. Posteriormente, otros describen el modelo "de trabajo del corazón", en el que el miocardio realiza tanto el trabajo de presión y volumen. ² Dichas preparaciones han sido instrumentales en la elucidación de los mecanismos de acción infarto de miocardio, ^{3, 4-6} metabolismo y efectos de los medicamentos cardiotónicos. ^{7- 9}

El uso de medicamentos que aumentan la contractilidad miocárdica es común en pacientes críticamente enfermos. Sin embargo, se dispone de la comparación de los efectos relativos de estos medicamentos sobre la contractilidad y el consumo miocárdico de oxígeno, los datos que pueden ser útiles en el tratamiento de pacientes con signos clínicos de insuficiencia cardíaca de en el postoperatorio pocos datos. ¹⁰ Sin embargo, como la mayoría de los medicamentos cardiotónicos afectan no sólo el miocardio, sino también la resistencia arteriolar, la capacitancia venosa ^11, y la tasa metabólica de un paciente, ¹² ex vivo modelos de corazón aisladas siguen siendo los medios óptimos por el que estudiar los efectos de tales medicamentos en el miocardio adecuada.

Se describe el uso de un modelo ex vivo para el estudio independiente de la carga de medicamentos inotrópicos sobre la función del miocardio y consumo de oxígeno. Corazones de ratas Sprague Dawley se canularon utilizando una ventricular izquierda de trabajo modelo de corazón y perfundidos usando un perfusado Krebs Henseleit modificado. se controlaron las presiones auriculares izquierda y la aorta. catéteres de impedancia de presión-volumen se colocaron en el ventrículo izquierdo a través de la punción apical para la monitorización continua de la función sistólica y diastólica. El consumo de oxígeno se mide continuamente la diferencia indexada en el contenido de oxígeno entre la aurícula izquierda perfuscomió y el efluente de la arteria pulmonar. Los medicamentos a ensayar se infunde en el bloque de la aurícula izquierda, y cambios en el rendimiento cardiaco y el oxígeno metabolismo se midieron y se compararon con una línea de base inmediatamente anterior.

Protocolo

Este protocolo se lleva a cabo bajo un protocolo actual con comité de cuidado de los animales y el uso de la institución.

1. Preparación para el Estudio

1. Encienda el baño de agua para calentar el depósito tampón de Krebs-Henseleit (KHB) (ajustado a 42 ° C).
2. Preparar 16 l de KHB que contiene (en mM) 128 NaCl, 5,7 KCl, 1,3 MgSO _4, 25 NaHCO _3, 2,7 CaCl _2, 0,53 EDTA, 0,54 NaCl ₃ H ₃ O _3, y 10,8 dextrosa. ¹³ Las masas de sustrato son las siguientes : 27.584 g de NaCl, 1,58 g de KCl, 0,578 g de _MgSO4, 8.401 g _{de NaHCO3,} 1,47 g _{de CaCl2,} 0,744 g de EDTA, 0,22 g de NaCl ₃ H ₃ O _3, y 7.208 g de dextrosa.
   Nota: estos componentes pueden ser almacenados en tubos cónicos en forma de polvo para su constitución en el día de la experimentación.
   1. Filtro 4 L de agua desionizada a través de un filtro de 0,22 micras.
   2. Añadir 3,7 L de esta agua a un 4 Lcubilete. Añadir todos los componentes a excepción de CaCl ₂ al agua.
   3. Disolver el CaCl ₂ en los restantes 300 ml de agua usando un vaso de precipitados separado.
   4. Oxigenar la solución con 95% O _2/5% de CO ₂ a 1 L / min (LPM) durante 5 min. Esto corrige el pH a 7,40 y mejora la disolución de _CaCl2.
   5. Añadir la CaCl ₂ para el resto de la KHB.
   6. Añadir la KHB completado a un depósito y circular a través de todos los tubos durante 30 min. Asegúrese de que el sistema está libre de burbujas macroscópicas. De compuestos oxigenados con un 95% de _O2 / 5% de CO ₂ a 0,5 LPM.
      NOTA: KaJaB se puede almacenar durante la noche en el refrigerador durante no más de 1 - 2 días, llevó de nuevo a temperatura ambiente y se volvió a filtrar para su uso. No vuelva a utilizar KaJaB entre los experimentos.
   7. Preparar 2 x 50 ml vasos limpios con KHB enfriado con hielo y colocarlos en un cubo de hielo cerca de la estación de disección. Asegúrese de que el KaJaB es fría como el hielo (en lugar de frío) antes de ex plantar el corazón.
   8. Coloque el micro catéter de presión-volumen (PV) en una jeringa de 10 ml lleno de KHB filtrada para 30 min antes de la calibración, según las instrucciones del fabricante.
      NOTA: La temperatura del KaJaB usa para remojar la sonda PV debe ser lo más cercano a 37 ° C como sea posible.
3. Preparar la anestesia y de la estación de disección para el animal.
   1. Asegúrese de isoflurano adecuada en el depósito. Elaborar 500 U de heparina en una jeringa de 1 ml; colocar una aguja de calibre 26 (1/2 ") en esta jeringa. Preparar una máscara para anestesiar al animal.
4. Ajuste la presión de perfusión aórtica bloque de 80 mmHg y la aurícula izquierda (LA) la presión de perfusión bloque de 10 mmHg. tanto el bloque aórtica abierta y el bloque de Los Ángeles para dejar que se caliente KaJaB a gotear. Cuando esté listo para diseccionar el animal, abrir el bloque de la aorta para permitir un lento goteo constante de KHB a cabo.
5. Calibrar el catéter PV de acuerdo con las instrucciones del fabricante.

"> 2. Preparación de los animales y disección

NOTA: Para obtener los mejores resultados, asegúrese de animales es entre 300 y 500 g; se ha encontrado que un peso animal entre 425-450 g es ideal para nuestro sistema.

1. Anestesiar al animal en una cámara utilizando isoflurano (1-2%) hasta que el animal está inconsciente. Transferir el animal a la estación de disección y colocar la máscara de anestesia con isoflurano y oxígeno en el animal. Realizar pizca dedo del pie para evaluar el nivel de sedación. Aplique un ungüento veterinario en los ojos para evitar la sequedad, mientras que bajo anestesia.
2. Inyectar heparina, 500 unidades intraperitoneal en la cavidad abdominal. Permita 10 minutos para la heparina que se absorba. Fije las extremidades del animal con cinta para mejorar la visualización del tórax.
3. La disección del corazón.
   1. Una vez asegurando que no hay respuesta a una pizca dedo del pie, levantar la piel fuera de la cavidad abdominal con una pinza y luego usar las tijeras para incidir en la cavidad peritoneal, siguiendo la curva de la tque el diafragma de nuevo a el ángulo posterior de las costillas.
   2. Una vez que el diafragma es visible, el uso de pequeñas tijeras, cortados a lo largo de la superficie anterior de la membrana siguiendo la dirección de los cortes antes de permitir la entrada en el tórax. Extender cada corte a lo largo de la línea axilar bilateral a la axila.
      NOTA: Los siguientes pasos se deben realizar de manera eficiente ya que la ventilación se verá comprometida una vez que se realiza una incisión del diafragma.
   3. Retraer la caja torácica anterior de la apófisis xifoides el uso de fórceps. Incisión en el pericardio y la pleura.
   4. Identificar la vena cava inferior (VCI) y la aorta justo por encima del diafragma y retractarse en bloque anterior utilizando pinzas romas.
   5. Con unas tijeras grandes, abombados, rápidamente hacer una incisión a través de la vena cava inferior y la aorta, tirando el corazón y los pulmones fuera del tórax en bloque. Cortar el esófago, la tráquea, las arterias y las venas braquiocefálica cefálicos para quitar el corazón y los pulmones desde el tórax. Escindir el thytejido de micro con este bloque de tejido. Tenga cuidado de no cortar la parte proximal de la aorta ascendente.
   6. Inmediatamente sumerja el corazón y los pulmones en KHB enfriado con hielo y pasar al aparato de Langendorff, configurado previamente como se describe en el paso 1.

3. La canulación aórtica

1. Coloque el complejo de corazón-pulmón en un plato plano y orientar el corazón con el timo y los grandes vasos que se enfrenta el experimentador y la cara posterior de los pulmones frente a la mesa. Separar los dos lóbulos del timo e identificar el despegue de las arterias braquiocefálica de la aorta.
   1. Coloque la aorta por encima del borde del plato y seccionar la aorta utilizando unas tijeras pequeñas de aproximadamente 5 mm por encima de la válvula aórtica, justo proximal al despegue de la arteria subclavia derecha.
      NOTA: La incisión debe producir un círculo alrededor de limpia - la aorta en la sección transversal. Si es fuera de ángulo (es decir, una amplia ovalada)o incompleta, repetir el corte para lograr el resultado deseado. Esto facilitará la canulación aórtica eficiente.
2. Uso de 2 pares de pinzas curvas a ambos lados de la aorta, guiar a la aorta a través de la cánula aórtica (que debe ser goteando lentamente con KHB). La válvula aórtica debe sentarse 1 - 2 mm por debajo de la punta de la cánula.
   1. Después de la canulación de la aorta, vuelva a colocar las pinzas de forma perpendicular por la aorta para mantener la aorta en su lugar. Como alternativa, coloque una pequeña pinza a través de la aorta para mantener el complejo de corazón-pulmón en su lugar, lo que permite un solo experimentador para completar este modelo.
3. Tiene un asistente pasar una sutura de seda 4-0 justo debajo de la pinza y la corbata en su lugar, un bucle alrededor de la cánula y atar varias veces tanto por delante y por detrás del corazón. Abra la cánula completamente para comenzar completo flujo aórtico retrógrado. Observe que el corazón lata con fuerza.
   NOTA: Si el corazón no empieza a latir rápidamente (~ 200 BPM) y vigorosamente, laatar o cánula puede ser ocluir una o ambas de las arterias coronarias. Si esto se sospecha, quitar la corbata y cambiarlo de posición de las arterias coronarias. Si el corazón se dilata y no se anda, la cánula puede ser a través de la válvula aórtica. Si las fugas de la arteria coronaria (sprays KHB de la raíz aórtica), el avance de la cánula más cerca de la válvula aórtica (este fenómeno puede ocurrir si una arteria braquiocefálica es canular en lugar de la aorta ascendente).

4. pulmonar oclusión de la vena y la preparación de la arteria pulmonar para la canalización

NOTA: La finalidad de este paso es crear un sistema de la aurícula izquierda cerrada para asegurar que todo el volumen y la presión del bloque de la aurícula izquierda se transmite a las estructuras del corazón izquierdo. El fracaso para ocluir completamente las venas pulmonares podría resultar en deficiencia de precarga y puede falsificar los resultados o crear una preparación de corazón de trabajo inestable.

1. Retire el timo para mejorar la exposición de THarteria pulmonar e (PA).
2. girar manualmente la cánula aórtica de modo que la cara posterior del corazón está orientada hacia el operador. Diseccionar los vasos que llegan al pulmón derecho. Suspender el tejido pulmonar derecha utilizando fórceps para delimitar más estos vasos. El uso de clips quirúrgicos tamaño medio-grande (o de sutura), ocluir la arteria pulmonar derecha y la vena y el bronquio con un solo clip. Resecar el pulmón derecho distal al clip.
   NOTA: Debido a la dificultad en la disección de la arteria pulmonar libre, nuestra práctica es para ocluir las venas pulmonares para distender la arteria pulmonar, lo que es más fácil hacer una incisión sin dañar las estructuras cercanas en un modelo de corazón que late.
3. Repita el paso 4.2 en el pulmón izquierdo.
   NOTA: peligros potenciales y la resolución de problemas: Una vez que se ocluyen ambas arterias pulmonares, la aurícula derecha visiblemente cierta dilatación y el corazón puede llegar a ser bradicardia. Esto es porque el ventrículo derecho se convierte en presión. Si esto no ocurre, es probable que el pulmonary venas no están completamente ocluida, y que la precarga serán insuficientes para el modo de trabajo del corazón. Si el corazón no es capaz de mantener el gasto cardíaco después de la canulación de la aurícula izquierda (LA) y el intento de transición al corazón (véase más adelante) de trabajo, considerar la colocación de clips adicionales o un lazo alrededor de los tocones de las venas pulmonares para ocluir cualquier fuga residual. Una vez que las áreas protegidas se ocluyen, sin embargo, el paso 5 debe realizarse inmediatamente para minimizar la isquemia miocárdica. Tenga en cuenta que algunos investigadores incise la arteria pulmonar antes de la ligadura de las venas pulmonares para evitar la presurización del ventrículo derecho.
4. incisión arterial pulmonar
   1. Girar la cánula aórtica de modo que la cara anterior del corazón se enfrenta el operador. Identificar la arteria pulmonar. Una vez más, esta arteria puede ser distendido. Utilizando unas tijeras pequeñas hacen una incisión transversal de aproximadamente 3 mm por encima de la válvula pulmonar.
      NOTA: Esta inmediato a aliviar la presión y el ritmo cardíaco puede aumentar. Serporque esta cánula es fácil de desplazar, canular la arteria pulmonar después de la canulación de la aurícula izquierda es completa.

5. La canulación de la aurícula izquierda

1. Girar la cánula aórtica de modo que la aurícula izquierda se enfrenta el operador. El uso de las tijeras pequeñas, hacer un 2 - 3 mm incisión en el cuerpo superior de la aurícula izquierda, a unos 3 mm por encima del surco auriculoventricular.
   1. Coloque la cánula de la aurícula izquierda perpendicular al plano de la válvula mitral y apuntando hacia el tabique auricular.
   2. Abra la cánula hasta que fluye LA KaJaB. Asegúrese de que el KaJaB es caliente al tacto (que se enfríe rápidamente cuando se sienta en cualquier tubo no con camisa) con el fin de evitar la disfunción miocárdica debido a la hipotermia después de la transición al modo de trabajo. La transición a un ritmo de goteo durante la canulación.
2. El uso de pinzas para sostener contra-tracción, insertar la cánula en el cuerpo fibrilación de la aurícula izquierda, teniendo cuidado de no utilizar excessive la fuerza, que puede rasgar el atrio.
   NOTA: La cánula LA debe colocarse de manera que se encuentra en medio de la aurícula sin ninguna tensión en la pared atrial.
3. Pasar una sutura de seda 4-0 alrededor del cuerpo de la aurícula izquierda y haga un nudo para crear un sello del atrio alrededor de la cánula. Tener cuidado para asegurarse de que la cara posterior de la aurícula izquierda está incluido en la sutura. Añadir suturas adicionales según sea necesario. Una vez sellados, tire de la cánula de un 1 - 2 mm, de modo que se sienta en el medio del atrio en vez de contra el tabique auricular.
   NOTA: La razón más común que el corazón se malperfused en la transición al modo de trabajo del corazón es que la cánula LA colinda con el tabique auricular, que ocluye entrada de la aurícula izquierda. El trazado LA cambia a menudo para demostrar una adecuada una ola de onda y v cuando la cánula está en la posición correcta (ver Figura 2E).
4. Abra la válvula de cánula LA completo para administrar la carga previa completa de la aurícula izquierda. Supervisar elritmo de goteo desde el corazón (que viene del efluente coronario). Asegúrese de que el ritmo de goteo no cambia cuando la cánula LA está abierto. Si lo hace, atar el atrio alrededor de la cánula como se describe en el paso 6.4, ya que esto representa una fuga en el sistema.

6. canulación de la arteria pulmonar y la transición al modo de trabajo del corazón

1. Si la medición del consumo de oxígeno del miocardio (u otras sustancias en los efluentes coronaria, tales como los niveles de fármaco o citoquinas), inserte 1/32 "tubo flexible en la incisión previa en la arteria pulmonar.
   NOTA: El consumo de oxígeno se mide como la diferencia en el contenido de oxígeno entre perfundido de la aurícula izquierda y el efluente de la arteria pulmonar ^2.
   1. Para la medición continua del consumo miocárdico de oxígeno, utilizar un electrodo de oxígeno en línea para comparar la aurícula izquierda y el efluente del seno coronario.
   2. Recoger el efluente del seno coronario (tanto de la arteria pulmonar y el goteo del corazón) en un cil graduadainder para la cuantificación temporizada de flujo coronario.
   3. Calcular el consumo de oxígeno del miocardio, como se describe anteriormente. ²
2. La transición al modo de trabajo del corazón apagando la bomba aórtica retrógrada.
   NOTA: Cuando se hace esto, la presión de LA se convierte en la presión de pre-carga y la resistencia que se proporciona previamente la resistencia a la bomba retrógrada en el modo de Langendorff ahora proporciona resistencia al gasto cardiaco, la creación de una presión arterial media. Si la presión arterial media desciende por debajo de ~ 80 mm Hg, la causa está probablemente relacionado con cualquiera de precarga o la función miocárdica. El problema más probable es que la cánula de la aurícula izquierda, el cual deberá ajustarse después de reiniciar la bomba retrógrada.

7. inserción del catéter volumen de la presión ventricular izquierda

NOTA: El catéter PV puede ser colocada ya sea retrógrada (a través de la válvula aórtica) o por medio de punción apical. El beneficio de retrógrada es que pOSICIÓN es más consistente y que evita la necesidad de punción apical y los riesgos concomitantes de la lesión coronaria o la pérdida de la precarga. Sin embargo, la colocación retrógrada a veces puede ser muy difícil, así que describir ambas técnicas en el presente documento.

1. Adjuntar un catéter de presión-volumen 1,4 francesa para el sistema de bucle presión-volumen. Calibrar el sistema en caliente KHB de acuerdo con las instrucciones del fabricante. Asegúrese de que la forma de onda es visible en tiempo real. Llevar el catéter y cables cerca de la superficie de la LV de modo que no se desprenda que después de la colocación.
2. Para la colocación retrógrada, abra la válvula ajustable y alimentar el catéter PV suavemente a través de la válvula aórtica hasta que se identifiquen una presión estable y forma de onda de volumen. Evitar el uso excesivo de la fuerza que puede dañar la válvula aórtica o la punción de la punta del ventrículo.
   NOTA: Se ha encontrado que es importante para reducir al mínimo la longitud del tubo y el número de vueltas que el catéter PV debe navegar a acercarse a la AV. Esopuede ser útil para reducir la tubería que viene con el sistema.
3. Para la colocación apical, use un angio-catéter 24 G para crear una punción apical en el VI. Asegúrese de evitar la descendente anterior de la arteria coronaria. Dirigir la aguja hacia la válvula aórtica desde el vértice del ventrículo. Avanzar el catéter de presión-volumen en el cuerpo de la LV. Deja de avanzar el catéter tan pronto como se identifica la forma de onda de presión y el volumen del VI.
4. Una vez que el catéter de presión-volumen está en su lugar, mover la camisa de agua en su posición alrededor del corazón. Asegurar el catéter a la pared de la camisa de agua con un pequeño trozo de cinta.
5. Asegurar como mínimo un período de 30 min de la estabilidad antes de comenzar cualquier medición o intervenciones.

8. La infusión de medicación

1. (Opcional) Infundir medicamentos (por ejemplo, la dopamina) en el bloque de la aurícula izquierda utilizando una bomba de medicación estándar.
   NOTA: Tenemos medicamentos dosificados de acuerdo con la whole peso corporal del animal puesto que el flujo equivalente a un gasto cardíaco conjunto pasa a través del bloque de la fibrilación; sólo una pequeña porción de este pasa a través de la circulación coronaria, como lo hace en vivo. Alternativamente, un segundo conjunto de perfusión se puede crear con una concentración preestablecida de la medicación y se utiliza para perfundir el corazón.
   NOTA: En nuestro protocolo, se infunde medicamentos durante un período de 12 min, la recogida de datos fisiológicos durante la 10 min final de cada uno de infusión y comparándolo con un 10 min de línea de base inmediatamente anterior.

9. Las manipulaciones fisiológicas

1. Ritmo cardiaco
   1. (Opcional) sutura de dos electrodos de estimulación en la pared de la aurícula derecha y se unen a un dispositivo de estimulación temporal.
      NOTA: Esto permite un control preciso de la frecuencia cardíaca (por encima de la frecuencia sinusal nativo) y una comprensión de la relación entre la frecuencia cardiaca y la contractilidad independiente de un medicamento cardiotónico.
2. precarga
   1. variar laprecarga (definido como el volumen diastólico final del ventrículo izquierdo) mediante la variación de la altura de la columna de la alimentación del bloque de la aurícula izquierda.
3. Presión sanguínea
   1. Manipular la presión de la sangre (el principal determinante de la poscarga en este modelo) usando las válvulas de presión en la IH-51.
4. contenido de oxígeno coronaria
   1. Lograr diferentes grados de hipoxia miocárdica mediante perfusión del corazón con KaJaB saturada en diversas mezclas de gases. Para ello debe utilizar depósitos encamisados ​​separados (cada uno con su propia mezcla de gases) para asegurar el equilibrio entre el gas y KaJaB.
   2. Lograr la isquemia coronaria mediante sutura ligadura de una arteria coronaria distal.
      NOTA: La ligadura de las arterias coronarias proximales en el modo de trabajo del corazón puede dar lugar a disfunción miocárdica letal.
   3. Inducir la isquemia coronaria mundial al interrumpir o retrasar la perfusión retrógrada durante un período de tiempo definido.

Resultados

Un diagrama esquemático de un corazón completamente instrumentado en perfusión retrógrada (Figura 1A) y en la izquierda del corazón de trabajo ventricular (Figura 1B). Aórtica típica, la aurícula izquierda y la presión ventricular izquierda y volumen trazados se muestran en la Figura 2A -. D La presión típica de fin de diástole es de aproximadamente 3 - 5 mmHg en este modelo, y la presión sistólica máxima es de aproximadamente 100 mmHg Figura 2E demuestra el cambio. en la izquierda de rastreo de la aurícula cuando la cánula lA se mueve lejos del tabique auricular durante la colocación y el posicionamiento de la cánula. En estos experimentos, la presión aórtica se fijó en 90 mmHg, y LA presión se establece en 10 mmHg.

Para probar los efectos de las catecolaminas, cada parámetro fisiológico (derivados principalmente del catéter de presión-volumen y el software asociado) se comparó con la inmediatamente anterior período de línea de base. En el ejemplo mostrado, la dopamina se infundió a 15 mg / kg / min en el bloque de la aurícula izquierda. Aunque la presión diastólica final es idéntico en las dos condiciones (dada la presión de la aurícula fija en este modelo), el volumen diastólico final del ventrículo izquierdo disminuye en 2,5%, y el volumen telesistólico ventricular izquierdo disminuye en 4,9%, produciendo un volumen sistólico aumentado (Figura 3A). En comparación con infusiones de placebo, a la izquierda de trabajo sistólico ventricular, identificado como el área dentro de la curva de presión-volumen, aumentó en un 32% durante el tratamiento con dopamina (Figura 3B, P <0,001, prueba de la t, n = 10 por grupo). Esto se asoció con un mayor aumento en el infarto de consumo de oxígeno en relación con infusiones de placebo (Figura 3C). De esta manera, la potencia y de la energía costos relativos de diferentes medicamentos cardiotónicos y las dosis se pueden comparar entre sí independientes de sus efectos sobre las condiciones de carga.

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Figura 1: Diagrama de flujo en un corazón con instrumentación completa en retrógrado de perfusión y Modo de trabajo del corazón (Panel A: el modo de Langendorff; Grupo B:.. El modo de trabajo del corazón En el modo retrógrado, KaJaB se infunde a una presión de ajuste de perfusión en la raíz aórtica. este modo se utiliza para recuperar el miocardio tras el tiempo de isquemia y durante la instrumentación. En el modo de trabajo del corazón, perfusado fluye a través del corazón izquierdo antes de la perfusión de la circulación coronaria. En este modo, el miocardio debe generar su propia presión de perfusión. por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2: Presión Representante y Volumen trazados obtenidos durante las mediciones de línea de base. (A) Presión de la raíz aórtica, (B) presión auricular izquierda, (C) la presión del ventrículo izquierdo y (D) se muestran a la izquierda trazados volumen ventricular durante una medición inicial. El volumen sistólico, trabajo sistólico, el gasto cardíaco, tau, y otros parámetros se pueden calcular y visualizar en tiempo real por el software automáticamente. Un trazado romo de la aurícula izquierda (E) asociado a un gasto cardíaco pobre en el modo de trabajo del corazón puede ser un indicio de que la cánula está mal posicionado en la aurícula izquierda. Tenga en cuenta que el destacado v de la onda en el trazado de la presión de la aurícula izquierda, excelentemente ubicado, es común, probablemente debido a una disminución de la distensibilidad de la aurícula izquierda en el animal totalmente instrumentado. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 3: efecto de la dopamina. De la presión-volumen Curva resultados de infusión de dopamina en un desplazamiento hacia la izquierda en la curva PV (A), incluyendo un aumento del volumen sistólico, disminución del volumen de fin sistólica, en comparación con las mediciones de referencia. Tenga en cuenta que la forma de algunos componentes de estas curvas PV difieren de las que normalmente se mide in vivo (véase la Figura 4), ​​debido a la ausencia de arterial y elastancia venosa. (B) En relación con una línea de base inmediatamente precedente, trabajo sistólico aumentó significativamente más durante las infusiones de la dopamina que el placebo (**, P = 0,0017, prueba t), al igual que el consumo de oxígeno del miocardio (*, p = 0,013, prueba t, C). El uso de este modelo, el consumo miocárdico de oxígeno promedio al inicio del estudio fue de 0,22 ± 0,02 mmol O ₂ / gramo de tejido / minuto, utilizando un dissolv estimadoed contenido de oxígeno de 165 mmol / L en solución salina a 40 ° C. Tales medidas pueden ser usadas para comparar el consumo miocárdico de oxígeno de varios medicamentos. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 4: Análisis de bucles de presión-volumen. El bucle presión-volumen teórico muestra describe el ciclo cardíaco normal Tras el cierre de la válvula aórtica (AV) (1), se produce la contracción isovolémica (1 - 2). Como la presión ventricular disminuye por debajo de la presión auricular. La duración de esta fase está representada por Tau. La válvula mitral (MV), entonces se abre simultáneamente con la sístole auricular, llenando el ventrículo (2-3). Sístole comienza entonces con contracti isovolémicaen (3-4) hasta que la presión ventricular excede la presión arterial diastólica, momento en que se abre el AV. El volumen sistólico es la diferencia entre las líneas 1 - 2 y 3 -. 4 trabajo sistólico es el área dentro de la 1 - 2 - 3 -. Curva 4 Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Discusión

Este modelo de corazón de trabajo permite la evaluación del rendimiento ventricular con un control total de la precarga y la poscarga ventricular, la tensión de oxígeno del perfundido, así como la frecuencia cardíaca. Entre otros factores, que permite la evaluación de los efectos de miocardio intrínsecas de medicamentos inotrópicos independientes de la poscarga y la precarga, los cuales maneras que no son posibles utilizando un modelo in vivo. Debido a que este modelo utiliza un perfundido cristaloide, que permite la evaluación del miocardio sin la interferencia de la hemoglobina, lo que simplifica el análisis espectroscópico de estados de energía del miocardio, por ejemplo. ¹⁴ En este modelo, la aurícula derecha no se canula como parte de nuestra instrumentación, aunque es posible para hacerlo. Elegimos intencionalmente no hacerlo con el fin de facilitar la toma de muestras de flujo del seno coronario para la evaluación del consumo de oxígeno del miocardio. Es importante destacar, sin embargo, el lado derecho del corazón todavía se realiza el trabajo de presión y el volumen en este modelo, ya que las bombas de la coseno corona- fluyen dentro de la cánula de la arteria pulmonar. Proporcionar algunos precarga del ventrículo derecho mejora el posicionamiento del tabique ventricular y mejora el rendimiento del ventrículo izquierdo, y es un componente importante de este modelo. ¹⁵

Hay varias trampas experimentales para mencionar. La primera es la canulación retrógrada inicial, que debe realizarse convenientemente (es decir, en menos de 2 min) para reducir al mínimo el período de isquemia. La habilidad más importante maestro es el aislamiento eficiente, preparación y manipulación de la aorta ascendente. Es importante que el muñón aórtico no ser cortado excesivamente corta, dejando espacio suficiente para la canulación encima de la válvula aórtica. Sin embargo, también es importante que el muñón aórtico no sea demasiado largo, que puede causar torqueing de la aorta alrededor de la cánula. También es importante que la cánula aorta y la raíz aórtica ser adecuadamente tamaño compatible. Un excesivamente grande aorta en una pequeña cánula también puedeconducir a torqueing de la raíz aórtica en la cánula. La arteria subclavia derecha normalmente despega de la aorta ascendente aproximadamente 7 mm por encima de la válvula aórtica. La identificación de los vasos braquiocefálicos (aproximadamente 1 mm de diámetro) durante la disección y el recorte de la aorta sirven como puntos de referencia importantes para la incisión de la aorta transversal. Recorte de la aorta justo por debajo del despegue de la primera arteria innominada es aconsejable. La inclusión de este buque de la raíz aórtica recortado por lo general conduce a una fuga de KaJaB, y la pérdida de presión de la raíz aórtica en la transición al modo de trabajo del corazón.

Otro aspecto técnicamente difícil de canulación es la canulación de la aurícula izquierda. Aunque es factible para canular la orejuela auricular izquierda, se encontró que la cánula con frecuencia se atasca dentro del apéndice, y no pasa fácilmente en el cuerpo de la aurícula izquierda. Por lo tanto, preferimos hacer la incisión en el cuerpo de la aurícula izquierda, aproximadamente2 mm superiores a la ranura auriculoventricular. Es importante la posición de la cánula de la aurícula izquierda en el plano correcto antes de la inserción con el fin de evitar que se rompa el atrio de pared delgada cuando se asegura la cánula.

Se encontró que el tamaño ideal de la incisión aurícula izquierda fue de aproximadamente 3 mm. Creación demasiado pequeño de una incisión también puede hacer que la colocación de la cánula de la aurícula izquierda más difícil, y puede conducir a la rotura de la aurícula izquierda. Utilizamos un 8 mm, pieza recta, biselada del tubo impermeable al oxígeno (diámetro interior 2,9 mm) en el bloque de la aurícula izquierda. Hemos encontrado que el uso de este, en lugar de una cánula con un borde biselado, conduce a la canulación de la aurícula más consistente y facilita el proceso de asegurar el bloque de la aurícula izquierda. Independientemente de la tubería usada, es importante asegurarse de que el extremo de la tubería no está ocluida por el tabique atrial o la válvula mitral (como se representa anteriormente, se encontró que el trazado presión de la aurícula izquierda fue útil en este Regard), ya que incluso sutil movimiento de la cánula auricular puede alterar significativamente la precarga del ventrículo izquierdo y mediciones hemodinámicas resultantes. Por la misma razón, es importante asegurarse de que la aurícula izquierda no se escapa siguiente después de abrir el bloque de la aurícula izquierda. Es importante, independientemente del tipo de tubo usado para asegurar que el tubo dentro de este sistema es oxígeno impermeable para garantizar el suministro de oxígeno adecuado al corazón.

Otro aspecto desafío técnico del procedimiento fue la colocación del catéter de presión-volumen (PV). Inicialmente se favoreció una colocación retrógrada del catéter a través del bloque de la aorta. Aunque técnicamente factible, nos pareció que era mucho más simple y conveniente para colocar el catéter PV mediante punción transapical. Se debe tener cuidado para controlar la posición del catéter en toda la duración del experimento, ya que a veces el catéter puede entrar o salir del ventrículo izquierdo. Esto se puede hacer mediante la supervisión de la pressuRe y trazados de volumen en el tiempo.

Por último, se debe tener cuidado para asegurar que la solución KHB se crea nuevo para cada experimento. Es posible para pesar los componentes de KaJaB y almacenarlos en tubos cónicos en forma de polvo antes de tiempo. En el día de experimentación, estos se pueden mezclar con, agua estéril filtrada, dióxido de carbono / oxígeno, y luego de calcio añadido a la mezcla. También es importante para lavar el sistema con la enzima detergente en polvo activo, tal como Tergazyme (o similar) y sustituir el filtro de perfundido con regularidad.

Varias limitaciones de esta preparación experimental deben tenerse en cuenta. En primer lugar, al igual que todas las preparaciones de Langendorff perfundidos cristaloides-, KaJaB y otros perfundidos asanguinous tienen un oxígeno disminuido significativamente la capacidad de carga con respecto a la sangre. Aunque esto se compensó en parte a través de la vasodilatación coronaria y el flujo coronario suprafisiológicas, la preparación no es del todo physiologic por esta razón. En segundo lugar, debido a la casi infinita cumplimiento de la cámara de Windkessel utilizado en este instrumento, las presiones sistólica y diastólica están separados sólo mínimamente (véase la figura 2A) y por lo tanto la presión de perfusión coronaria es no fisiológica. Esto puede ser superado en modelos futuros mediante la incorporación de un componente de elastancia al bloque de la poscarga. En tercer lugar, como con todas las preparaciones de corazón aisladas, el corazón se somete a un período definido (2-3 min) de la isquemia caliente que es susceptible de crear la lesión miocárdica o disfunción. Reducción al mínimo de esta lesión través de la práctica de la técnica es de suma importancia para los resultados representativos. Además, aunque necesaria para el bienestar animal, anestésicos inhalados pueden servir como un supresor de miocardio precoz en el proceso de reperfusión, aunque se espera que este efecto se suprimió rápidamente como el corazón se reperfundido con KHB.

El sistema del corazón de trabajo descrito permite una amplia variedad de PhysiolOGIC investigaciones relevantes para la atención al paciente, investigación y enseñanza. Con algunas modificaciones adicionales, el sistema también puede ser utilizado para simular la fisiología importante relevante a la enfermedad cardíaca congénita, incluyendo la hipertensión pulmonar y la fisiología solo ventrículo. Las limitaciones incluyen que es una preparación ex vivo, que el corazón está siendo perfundido por un tampón en lugar de una sangre de contenido de mayor oxígeno.

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Bicarbonato de sodio	Sigma-Aldrich	S5761	8.401 g/4 L
Ácido etilendiaminotetraacético	Sigma-Aldrich	E6758	0.744 g/4 L
Cloruro de potasio	Sigma-Aldrich	P9333	1.580 g/4 L
Sulfato	de magnesio Sigma-Aldrich	M7506	0.578 g/4 L
Piruvato de sodio	Sigma-Aldrich	P2256	0,220 g/ 4 L
Cloruro de sodio	Sigma-Aldrich	S3014	27,584 g/4 L
Dextrosa	Sigma-Aldrich	D9434	7,208 g/4 L
Cloruro de calcio dihidratado	Sigma-Aldrich	C7902	1,470 g/4 L
Modelo de corazón de trabajo biventricular	Aparato Harvard	IH-51
Catéter de volumen de presión	Millar, Inc	SPR-944-1	Catéter espaciado de 6 mm utilizado
LabChart Pro 8	AD Instruments	Versión 8.1