Tutti gli animali hanno ricevuto cure umanitarie in conformità con le linee guida del National Health and Medical Research Council (Australia). Tutte le procedure sugli animali sono state approvate dal Comitato Etico Animale del Garvan Institute of Medical Research (Sydney, Australia).
1. Preparazione del tampone Krebs-Henseleit (KH)
- Preparare 2 L di una soluzione madre 20x di tampone KH contenente 2,36 M NaCl, 0,094 M KCl, 0,024 M MgSO4, 0,024 M KH2PO4. Aliquotare in provette da 50 mL e conservare a -20 °C.
- Prima dell'esperimento, preparare due fiasche Erlenmyer da 2 L di 1x tampone KH contenente 1900 mL di acqua deionizzata, 100 mL di 20x tampone KH di riserva, 4,20 g di NaHCO3 (25 mM) e 3,96 g di glucosio (11 mM).
- Porre i palloni tampone in un bagno d'acqua a 37 °C e gasare la soluzione con carbogeno (95% di ossigeno, 5% di anidride carbonica, portata impostata a 2 L/min) tramite pietre porose (filtro di ingresso slip-on) per 5 minuti, quindi aggiungere 2,8 mL di 1 M CaCl2 (1,4 mM). Continuare a far bollire la soluzione per almeno 1 ora prima dell'inizio dell'esperimento. L'uso di una pietra porosa favorisce un'aerazione uniforme del tampone.
- Mettere un piccolo volume (~50 mL) di tampone in un piatto rotondo di metallo a -20 °C per raffreddare e formare uno strato di tampone ghiacciato.
2. Preparazione del circuito di perfusione
- Assicurarsi che tutti i tubi e la vetreria siano puliti e non presentino crescita/contaminazione visibile.
- Impostare le altezze delle camere di vetro in modo che corrispondano alle pressioni di perfusione richieste basate su 1 cm H2O equivalenti a 1,36 mmHg: Langendorff-cuore 100 cm (circa 75 mmHg), precarico di lavoro da lato a cuore 15 cm (circa 11 mmHg), cuore-camera di postcarico 100 cm (circa 75 mmHg).
- Iniziare la circolazione dell'acqua calda intorno al circuito almeno 10 minuti prima della perfusione cardiaca.
- Posizionare i filtri in microfibra (1,2 μm) nei portafiltri e fissarli saldamente.
- Adescare il circuito con tampone KH, assicurandosi che tutta l'aria venga rimossa, e utilizzare un morsetto per tubi di controllo del flusso per regolare il flusso sul lato Langendorff (Figura 1A, B) a ~50 mL/min. Il flusso più lento facilita l'incannulamento aortico e impedisce che il cuore si stacchi prima della legatura. Posizionare un termometro all'interno del circuito tramite un connettore per tubi a forma di T per monitorare la temperatura del tampone a ~37 °C.
3. Configurazione del software Lab Chart (analisi dei dati)
- Assicurarsi che Powerlab (sistema di acquisizione dati) e il flussometro siano accesi e collegati al computer prima di aprire il software di analisi dei dati.
- Apri un nuovo file.
- Imposta la raccolta dei dati selezionando il menu a discesa Impostazioni e selezionando Impostazioni canale. Selezionare Pressione aortica, Flusso aortico e Frequenza cardiaca (Figura 2A).
- Configurare ciascun canale con le impostazioni mostrate nella Figura 2B.
4. Preparazione dell'animale per l'isolamento del cuore di ratto
NOTA: La metodologia per l'isolamento e la perfusione del cuore di ratto per cuori non DBD e non DCD per la conservazione statica a freddo è descritta di seguito. I metodi per la strumentazione cardiaca sul circuito di perfusione sono relativamente simili, indipendentemente dal metodo di donazione utilizzato. Le differenze nel protocollo per la donazione di cuore di ratto DBD e DCD si verificano principalmente dal momento in cui l'anestesia animale ha avuto effetto fino a quando il cuore viene asportato dall'animale.
- Pesare l'animale, assicurandosi che il suo peso sia di >330 g. L'intervallo di peso ideale per i ratti maschi è di 330-420 g.
- Somministrare un'iniezione intraperitoneale di ketamina (80 mg/kg) e xilazina (10 mg/kg). Garantire un adeguato piano chirurgico di anestesia basato sull'assenza di un riflesso del pedale (riflesso del pizzicamento delle dita) e del riflesso del battito delle palpebre.
- Posizionare l'animale in posizione supina, fissando gli arti con del nastro adesivo. Somministrare ossigeno all'animale attraverso un cono nasale.
- Avere il contenitore metallico per granita di ghiaccio tampone KH e un piccolo contenitore metallico con ghiaccio alla stazione di dissezione. Immergere una garza di 7,5 cm x 7,5 cm nel tampone KH e posizionarla sul contenitore con ghiaccio.
- Una volta confermato un adeguato piano chirurgico di anestesia, radere la pelle nel sito dell'incisione chirurgica e pulire la pelle con asettico come betadine o alcol al 70%. Praticare un'incisione laterale attraverso l'addome (laparotomia) e spostare lo stomaco e l'intestino lateralmente per consentire l'accesso alla vena renale sinistra. Iniettare 1500 UI di eparina e applicare pressione sul sito di iniezione fino a quando l'emorragia non si ferma. Attendere 1-2 minuti affinché l'eparina circoli prima di continuare con il recupero del cuore.
- Aprire la cavità toracica tagliando la gabbia toracica su entrambi i lati e tagliando il diaframma. Tenere e sollevare con cautela il blocco cuore-polmone mentre si taglia lungo l'aorta discendente, assicurandosi che l'arco aortico rimanga intatto. Ciò consentirà di mantenere una lunghezza sufficiente dell'aorta per l'incannulamento.
- Il ratto viene soppresso mediante la rimozione del cuore e dei polmoni mentre è sotto anestesia. Immergere il blocco cuore-polmone nella fanghiglia di ghiaccio tampone KH per consentire al cuore di arrestarsi.
5. Incannulare il cuore sul circuito di perfusione cardiaca funzionante isolato
- Trasferire il blocco cuore-polmone in una garza con ghiaccio. Sezionare il grasso in eccesso intorno all'aorta, tagliare l'aorta in modo da lasciare una lunghezza di 3-5 mm per l'incannulamento e praticare una piccola incisione di ~1-2 mm nell'arteria polmonare. Ciò consentirà un percorso per l'effluente coronarico.
- Posizionare il blocco cuore-polmone tagliato (mentre è ancora sul ghiaccio) direttamente sotto le cannule. Regolare il flusso dal lato di Langendorff utilizzando un morsetto per tubi di controllo del flusso per facilitare l'incannulamento aortico. Incannulare con cura l'aorta sulla cannula sinistra, tenerla con una pinza nera e legarla con una sutura di seta 2-0.
- Aumentare il flusso dalla perfusione di Langendorff aprendo completamente il morsetto del tubo di controllo del flusso. Aprire il morsetto di postcarico. Assicurarsi che ci sia un flusso continuo dalla camera Langendorff. Inizia a monitorare l'attività cardiaca con il software.
NOTA: se il valore del flusso aortico sul display del flussometro è di <10 ml/min, assicurarsi che l'arteriotomia polmonare sia di dimensioni sufficienti. Un traccia/valore basso del flusso aortico potrebbe anche indicare che la cannula aortica è stata inserita troppo in profondità.
- Regolare il blocco cuore-polmone in modo che la superficie anteriore dei polmoni sia rivolta verso l'operatore. Legare il lobo polmonare sinistro con una sutura di seta 2-0 e tagliare il tessuto polmonare sinistro in eccesso. Legare i lobi polmonari rimanenti in una sola passata con una sutura di seta 2-0 e tagliare il tessuto. Ruota il cuore in modo che i polmoni legati siano rivolti verso la parte posteriore.
- Usando piccole forbici Vannas, tagliare un bordo di 2-3 mm dell'appendice atriale sinistra, assicurandosi di ottenere una piccola apertura negli atri. Incannulare con cura l'appendice atriale sinistra alla cannula sinistra, tenerla con una pinza nera e legarla con una sutura di seta 2-0. La Figura 3A mostra il posizionamento di entrambe le cannule.
- Regolare la camicia d'acqua della camera cardiaca in modo che il cuore si trovi al centro della camera.
- Aprire il trasduttore di pressione in aria e azzerare il trasduttore di pressione nel software selezionando il menu a discesa Pressione aortica > Bridge Amp > Zero. Fare clic su OK.
- Perfondere il cuore in modalità Langendorff per 10 min. Assicurarsi che il flusso aortico di Langendoff misuri tra 10 e 20 ml/min (ideale 20 ml/min).
- Prima di cambiare la modalità di lavoro, assicurarsi che la pietra porosa (filtro di ingresso slip-on) del serbatoio tampone Langendorff KH sia collocata nel serbatoio tampone KH funzionante.
- Passa il cuore in modalità di lavoro chiudendo il grande morsetto che porta alla cannula aortica e aprendo il flusso che porta all'appendice atriale sinistra. Aprire il rubinetto a tre direzioni che porta dal lavoro perfusare. Trasferire il tubo di ritorno comune (riportando il tampone KH al serbatoio) dal serbatoio di Langendorff al serbatoio di lavoro.
- Perfondere il cuore in modalità di lavoro per 15 min. I valori del flusso aortico devono idealmente essere di >30 mL/min al termine di 15 minuti di perfusione. Una volta che il cuore si è stabilizzato, inizia a registrare i dati nel software di analisi dei dati.
- Misurare l'effluente coronarico (flusso coronarico) a 1 min, 5 min, 10 min e 15 min.
NOTA: I valori di flusso coronarico devono essere compresi tra 10 e 20 mL/min. Un flusso coronarico superiore a 22 mL/min indica generalmente una perdita originata da un vaso polmonare slegato. La frequenza cardiaca dovrebbe essere compresa tra 200 e 300 bpm. Gli effluenti coronarici possono essere raccolti per l'analisi a valle dei marcatori di lesione tissutale (ad esempio, troponina-I, rilascio di lattato deidrogenasi).
6. Somministrazione di cardioplegia per la conservazione statica fredda del cuore
- Riempire la camera cardioplegica (posizionata a un'altezza di 60 cm per produrre una pressione di perfusione di circa 40 mmHg) con 50 ml di soluzione di conservazione cardiaca designata (con o senza supplementazione).
- Abbassare la camicia d'acqua e chiudere il rubinetto a tre vie sul lato della modalità di lavoro.
- Arrestare il flusso verso la cannula atriale sinistra chiudendo il morsetto.
- Aprire il flusso alla cannula aortica.
- Chiudere la pinza dal lato Langendoff e sul postcarico.
- Aprire la pinza dalla linea di cardioplegia ed eliminare 15 ml di cardioplegia dalla linea di pressione. Chiudere il rubinetto in corrispondenza della linea di pressione.
- Consentire al cuore di essere lavato con la cardioplegia attraverso la cannula aortica e raccogliere l'effluente coronarico. Eseguire la cardioplegia per 3 minuti e registrare il volume di cardioplegia somministrata.
- Interrompere la registrazione dei dati nel software e salvare il file.
- Dopo 3 minuti, chiudere la pinza cardioplegica e la piccola pinza blu che porta alla cannula aortica.
- Posizionare un morsetto per bulldog sulla cannula aortica e un secondo morsetto per bulldog sulla cannula sinistra. Scollegare il blocco cuore-cannula dal circuito e posizionarlo in un becher contenente cardioplegia in una ghiacciaia (Figura 3B, C).
- Conservare il cuore in frigorifero per 6 ore (o il tempo di conservazione a freddo desiderato).
7. Riperfusione cardiaca dopo conservazione statica a freddo
- Preparare il tampone KH come indicato nella sezione 1.
- Adescare il circuito di perfusione come da sezione 2.
- Aprire il file salvato dalla perfusione basale.
- Rimuovere con cautela il blocco cuore-cannula dalla ghiacciaia e fissarlo al circuito di perfusione. Prima di ricollegare la cannula aortica, utilizzare una siringa smussata da 18 G riempita con tampone KH per rimuovere l'aria dalla cannula. Collegare prima la cannula aortica, aprire il tubo clamp sul lato Langendorff e assicurarsi che il tubo di postcarico clamp è aperto.
- Ricollegare la cannula atriale sinistra, assicurandosi che l'aria sia stata rimossa dalla cannula prima di collegarla al circuito di perfusione. Tenere il lato di lavoro clamp chiuso fino al momento di passare dalla modalità Langendorff alla modalità di lavoro.
- Perfondere il cuore in modalità Langendorff per 15 min. Assicurarsi di iniziare a registrare i dati all'inizio della riperfusione di Langendorff.
- Prima di passare alla modalità di lavoro, posizionare entrambe le pietre gorgoglianti nel tampone KH, aprire il rubinetto a 3 vie sul lato di lavoro e trasferire il tubo di ritorno comune nel serbatoio di lavoro.
- Chiudere il morsetto Langendorff bianco, aprire il morsetto laterale di lavoro bianco e perfondere il cuore per 30 minuti. Misurare e raccogliere gli effluenti coronarici in punti temporali designati per l'analisi a valle (ad esempio, marcatori di lesioni cardiache). Assicurati di interrompere-riavviare la registrazione del software per avviare un nuovo segmento (o in alternativa, aggiungi un commento).
- A circa 15 minuti di riperfusione in modalità di lavoro, chiudere il rubinetto a tre direzioni.
- Al termine della riperfusione, salvare il file di dati, interrompere il flusso attraverso il circuito e scollegare il blocco cardiaco. Raccogliere campioni del ventricolo sinistro per l'elaborazione istologica e/o il congelamento rapido per studi futuri (ad esempio, estrazione di proteine per studi di western blot).
- Rimuovere i filtri dai portafiltri, scaricare il tampone dal circuito e sciacquare due volte con 5 L di acqua distillata.
NOTA: Sebbene non sia necessario, è utile preriscaldare l'acqua distillata in un grande contenitore all'interno del bagnomaria.
8. Analisi del recupero funzionale
- Apri il file LabChart.
- Evidenzia una regione di almeno 30 secondi di registrazione, quindi fai clic su Comando > Aggiungi selezione dati OPPURE Aggiungi più dati ai dati. Questo aggiungerà i parametri desiderati a un file DataPad all'interno del software.
- Seleziona il menu a discesa Finestra > DataPad.
- Evidenzia e copia i valori di recupero da DataPad in un foglio di calcolo per l'analisi funzionale del recupero. Calcolare il recupero funzionale come percentuale del rispettivo valore basale 1,6,7.