Name: 큰 동물 모델에 대한 격리 된 작업 심장 시스템 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-06-11T14:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 45 s
Description: 학습하세요 대동물 모델에서 Langendorff 장치를 활용한 심장 기능 측정 방법을. 면역학적 혼란 요인을 피하면서 임상적으로 관련성 높은 데이터를 얻을 수 있는 이 기법은 심장 생리학 연구에 필수적입니다.

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1. 랑겐 장치 구축 (그림 1 참조) <ol><li> 3 / 8 &quot;튜브를 사용하여, 혈액 저장소에 심장 저장조를 연결한다. <ol><li> 이 튜브는 롤러 펌프를 통과하는지 확인합니다. 참고 :이 롤러 펌프를 통해 이동하는 1 / 4 &quot;튜브의 조각을 만들기 위해 두 개의 3 / 8 튜브 커넥터 1 / 4&quot;를 &quot;사용이 필요할 수 있습니다. </li><li> 3 / 8 &quot;튜브와 히터 / 산소 공급기에 혈액 저장소를 연결합니다. </li><li> Y-커넥터에 히터 / 산소 공급기를 연결하는 3 / 8 &quot;튜브를 사용합니다. </li><li> 원심 펌프에 Y-커넥터의 한 팔을 연결 한 다음 (3 / 8 &quot;튜브와) 두 번째 Y-커넥터 원심 펌프를 연결합니다. </li><li> 버블 트랩 및 압력 변환기를 삽입 한 수단이 될 것입니다 위쪽으로 향하도록 팔에 지혈 밸브를 고정 튜브 조각 3 / 8 &quot;을 연결합니다. </li><li> 아래 팔에 3 / 8 &quot;튜브의 조각을 연결합니다. 이 부분은 AOR에 첨부합니다<html> (후 부하 라인 예) TIC 정맥. </li><li> 3 / 8 &quot;튜브를 사용하여 미리로드 챔버의 유입에 Y-커넥터의 다른 팔을 연결합니다. 이 튜브는 두 번째 롤러 펌프를 통과하십시오. </li><li> 이 챔버의 유출을 초과하는 3 / 8 &quot;튜브를 연결합니다. 이 부분은 ​​(프리로드 라인 즉) 좌심방에 연결됩니다. </li></ol></li><li> 히터 / 산소 공급기로 산소 탱크와 가열 장치를 연결합니다. </li><li> 마음이 작동 모드로 전환 될 때까지이 라인은 사용되지 않으므로, 미리로드 실에 Y-커넥터에서가는 선을 클램프. </li></ol> 2. 압력 볼륨 카테 테르 준비 <ol><li> 37 ° C의 물을 욕조에 식염수 병을 따뜻하게. </li><li> 적어도 30 분 동안 따뜻한 식염수에 태양 광 전도성 카테터 및 압력 변환기를 적시십시오. </li><li> 모두가 적어도 30 분 동안 워밍업 할 수 있도록 데이터 수집 시스템의 전원을 켭니다. </li></ol>&gt; 3 TLE &quot;. 랑겐 장치 준비 <ol><li> 산소 탱크, 가열 장치, 두 개의 저수지를 연결하는 롤러 펌프, 원심 펌프의 전원을 켭니다. 가열 장치는 동물의 체온 (~ 36 ℃)로 설정해야합니다. </li><li> 제조업체의 지시에 따라 피를 씻으십시오. 느린 세척 속도는 혈액 (예를 들어, 초과 전해질 용해 세포 물질)에서 폐기물의보다 완전한 제거를 위해 추천된다. </li><li> 피를 세척하면, 적혈구 용적률 전에 혈액 희석에 확인. </li><li> 원하는 헤마토크릿 농도 (권장 : 20 % ~ 25 %)에 대한 생리 식염수로 세척 적혈구를 재구성하고 랑겐 장치에 추가 할 수 있습니다. </li><li> (프리로드 실 제외) 시스템을 통해 혈액의 흐름을 시작하는 두 개의 펌프의 속도를 조절합니다. </li><li> 혈액 혼합물의 pH 및 전해질을 확인하고 사용 된 종에 대한 생리 때까지 조정합니다. 참고 :에 해로운 방지하기 위해재관류시 칼슘의 유출, 랑겐 장치의 칼슘 농도는 처음에 (0.3 ~ 0.5 밀리몰 / L) 낮게 유지해야한다. <ol><li> 칼륨의 동시 증가와 혈소판의 감소가있는 경우, 젖산 탈수소 효소 및 용혈을 배제하는 플라즈마 무료 헤모글로빈을 확인합니다. </li><li> 경우 용혈이 발생하는 모든 제대로 연결되어 있는지 확인하고 분명한 시어링의 어떤 영역이 없습니다 않습니다. </li></ol></li><li> PowerLab의 시스템의 2 차 압력 슬롯에 밀라 카테터를 연결합니다. </li><li> 제조업체의 지시에 따라 압력 변환기를 교정. </li></ol> 4. 랑겐 장치에 부착을위한 심장 준비 주 : 제대로 체포 마음이 고립 된 심장 시스템을 포함한 어떤 큰 동물 실험에 사용되어야한다. 심정지 체포의 부족은 심장​​ 등이 측정 가능한 작품을 제작하지 않습니다에 손상을 줄 수 있습니다. 세르시오, 또는 저 칼륨 대학교 수위스콘신의 SITY이 (UW) 솔루션으로, 추천뿐만 아니라 이러한 솔루션은 임상 적으로 사용되는 것과 유사하지만, 용액의 낮은 칼륨이 회로에있는 동안 고 칼륨 혈증을 방지하는 데 도움이됩니다. 심정지 액의 양이 돼지의 마음에 충분한 1리터으로, 심장의 크기에 따라 달라집니다. <ol><li> 신속, 심실에있는 모든 스토리지 솔루션을 부어 건조시킨다 및 무게, 저장 용기에서 마음을 제거합니다. </li><li> 심장이 랑겐에 대한 준비가 될 때까지, 감기 심근 온도를 유지하는 데 도움이 저장 용기에 마음을 돌려 그래서 대동맥이 위를 향하도록 방향을 맞 춥니합니다. </li><li> 대동맥에 3 / 8 &quot;캐 뉼러를 삽입하고 지퍼 넥타이 고정합니다. </li></ol> 5. 랑겐에 심장을 장착 <ol><li> 천천히 조금씩 원심 펌프를 줄입니다. </li><li> 이 혈액으로 가득 완전히 탈기 될 때까지 대동맥으로 혈액을 트리클. </li><li> 조심스럽게 대동맥 C를 부착랑겐에있는 대동맥 관에 annula. 첨부 파일 시간을 기록합니다. </li><li> 네이티브 대동맥으로 지혈 밸브 [DS1]를 통해 보정 압력 변환기를 삽입합니다. </li><li> 압력 측정을 시작하고, 원하는 재관류 압력이 달성 될 때까지 원심 펌프 속도를 조정한다. 참고 : 압력은 관상 동맥의 저항 변화를 변경할 수 있습니다. 따라서, 특히 초기 재관류 동안 밀접하게 대동맥 압력을 모니터링 할 수 있습니다. </li><li> 온난화 단위 심근 내 온도에서 온도의 증가는 37 ℃에서 측정 참고 : 온난화 단위 및 심근 내 온도의 변화에​​ 만들어진 조정 사이에 지연이있을 것입니다. 따라서 온도 변화가 점진적으로해야한다. </li><li> 산도, 전해질 및 기타 생화학 적 측정을 측정하는 정맥혈 저수지에서 기준 (T = 0) 샘플을 얻습니다. </li><li> 격막에 온도 프로브를 삽입하고 심근 온도를 모니터링 할 수 있습니다. 온난화 장치의 온도를 감소심근 온도가 39 ℃ 이상 상승하면 </li><li> 실험을 위해 원하는대로 생리 학적 매개 변수를 조정, 혈액 샘플마다 15 분을. <ol><li> 이온 칼슘 이전 작업 모드의 개시에&gt; 0.8 밀리몰 / L임을 보장, 5 분마다 혈액 용액에 약 1 밀리몰의 칼슘을 추가합니다. </li></ol></li></ol> 6. 작동 모드로 심장을 퍼팅 <ol><li> 좌심방 / 폐 정맥에 적절한 크기의 캐뉼라를 삽입합니다. 이 적절하게 지갑 문자열 봉합 또는 우편 넥타이 하나를 수행 할 수 있습니다. </li><li> 필요에 따라 같은 다른 폐 혈관 봉합 기원이나 스테이플로 누출 될 수 좌심방의 모든 구멍을 닫습니다. </li><li> 열 높이가 원하는 예하 압력을 제공하도록 예압 챔버의 높이를 조정한다. NOTE : 혈액 / 결정상 혼합물의 밀도를 가정 물의 밀도 = 1 mmHg로의 정상 대동맥판으로부터의 거리의 1.36 cm 같은지프리로드 저장 (예를 들어, 15 mmHg로 = 20.4 cm)의 혈중 농도. </li><li> 프리로드 실에가는 튜브를 언 클램프 천천히 프리로드 실 및 프리로드 튜브 혈액 완전히 채울 수 있도록, 프리로드 롤러 펌프를 시작합니다. </li><li> 프리로드 튜브가 완전히 탈기되면 서서히 혈액과 좌심방과 정맥을 입력합니다. </li><li> 시스템을 입력 할 수있는 공기를 허용하지 않고, 왼쪽 심방 정맥에 프리로드 튜브를 연결합니다. </li></ol> 7. 심실 압력 - 볼륨 (PV) 기록을 얻기 <ol><li> 데이터 수집 시스템에 대한 압력과 RHO 큐벳 교정에 대한 제조 업체의 지침을 따르십시오. </li><li> 왼쪽 심실 (LV) 정점에 3-0 폴리 프로필렌 봉합사를 사용하여 지갑 문자열 봉합을 놓습니다. </li><li> 16 G 바늘을 사용하여 지갑 - 문자열에서 자상 절개를합니다. </li><li> 혀끝의 절개에 태양 광 전도성 카테터를 삽입합니다. 참고 : 이상적인 카테터 배치는 출발합니다모든 감지 LV 내에서 전극과 LV 외부 두 여자 전극을 갖는 일에 종료. 적당한 크기의 동물과 카테터 (설명 참조)가 선택되어 있는지 확인합니다. </li><li> 기록 데이터를 시작하고 활성 얼마나 많은 볼륨 세그먼트를 결정하기 위해 오른쪽 상단 모서리에있는을 눌러 &quot;시작&quot;버튼을 클릭합니다. <ol><li> 모든 세그먼트가 활성화되지 않은 경우 모든 세그먼트가 활성화 될 때까지, 카테터의 위치를​​ 조정합니다. 주 : 카테터의 약간의 왜곡이 루프 형태를 최적화 할 필요가있다 </li><li> 여기 전극 및 제조 업체의 지침에 따라 감지 전극의 위치를​​ 조정, 모든 세그먼트에서 신호를 획득 할 수없는 경우. </li></ol></li><li> 원하는 구성을 취득하면, 볼륨 및 알파 교정에 대한 제조 업체의 지침을 따르십시오. </li><li> 적절히 교정 된 카테터를 사용하여, 기준 압력 볼륨 데이터의 적어도 30 초를 얻었다. 참고 :이 압력 - 볼륨 루프에 의존적 볼륨을 제공 할 것입니다심장 기능 (예를 들면, 심 박출량, 심 박출량)의 측정 덴트. <ol><li> 충분한 루프가 획득되면 흡장 압력 볼륨 데이터를 얻을 수 있도록, 데이터의 기록을 정지하지 않고 다음 단계로 진행. </li></ol></li><li> 천천히 튜브 클램프를 사용하여 프리로드 튜브를 막다. 참고 : 압력 - 볼륨 루프는 작아지고 아래로, 왼쪽으로 이동하기 시작한다. 이것은 &quot;걸어&quot;이라고합니다. <ol><li> 아래로 도보 15 초를 확보 한 후 좌심방를 다시 입력 프리로드를 허용하는 튜브 클램프를 놓습니다. 참고 :이 압력 - 볼륨 루프 (예를 들어, recruitable 치기 작업, 최종 수축기 혈압 볼륨 관계를 미리로드) 심장 기능의 볼륨 독립적 인 측정을 제공 할 것입니다. </li><li> 화면의 오른쪽 상단 모서리에있는 &quot;정지&quot;버튼을 눌렀을 때 녹음 데이터를 중지합니다. </li><li> 반복하기 전에 적어도 5 분을 기다립니다폐쇄. </li></ol></li><li> 반복 복제 측정을 얻기 위해 7.7 및 7.8 단계를 반복합니다. </li></ol>

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랑겐 절연 심장 관류 장치 및 근무 심장 모델은 심장 생리학, 병리학, 약리학에서 가장 중요한 발견 중 일부를 이끌고있다. 이 모델의 다양성은 정상 및 병적 인 상태 1-18의 다양한 아래 종의 다양한의 사용을 허용한다. 그러나 절연 심장 모델은 일반적으로 인해 장치의 디자인 및 데이터 수집 양의 증가 복잡 부분에서 특히 사람의 마음, 대형 포유 동물에 사용되지 않는다. 따라서 여기에 제시된 프로토콜은 고립 된 돼지의 마음을 공부 상대적으로 재현 수단에서 결과 이​​러한 복잡성을 개선하기위한 시도를 보여줍니다. 우리의 설치의 중요한 구성 요소는 원심 펌프 동맥 준수 / 후 부하 챔버의 보충이다. 이 교환 랑겐에있는 관상 동맥 관류 압 및 후 부하의 향상된 제어 및 작업 심장 모드 respecti 수 있습니다되었습니다 Vely이 셋업은 쉽게 서로 다른 크기와 종의 마음에 적용 할 수 있습니다. 인간의 마음이 60 ~ 65 mmHg로에서 재관류하는 동안 예를 들어,이 디자인에, 돼지의 마음은, 40 ~ 45 mmHg로에서 재관류됩니다. 압력의 변화는 원심 펌프의 설정을 조정하여 간단하게 달성된다; 시스템의 관련 구성 요소는 물리적으로 조절 될 필요가 없다. 또한, 루트의 압력을 모니터링하기 위해 대동맥 루트 내의 압력 변환기를 배치하면 랑겐 모드 동안 일정한 유량 및 일정한 압력 사이의 기후 전환을 가능하게한다. 이 변화는 양방향 흐름이 압력 구배에 따라 발생하게함으로써 고전 준수 실, 원심 펌프를, 제거되지만, 준수 챔버 역할을 할 수 있습니다. 수축기 및 배출 박출량으로, 펌프에서 역행 흐름은 대동맥 탄성을 복제, 후 부하 압력을 감소시키는 역할을한다. 이 장치의 개방형 설계가 중요하다. 마음이 열려에 걸려 한정말이에요, 대신 반 밀폐 된 챔버 또는 깔때기, 압력​​ - 볼륨 측정을 위해 쉽게 계측 할 수 있습니다. 개방형 설계 transvalvular 접근의 방지, LV 카테터 배치를위한 transapical 절개의 사용을 가능하게한다. transvalvular 접근 방식은 기술적으로 어렵고, 일반적으로 적절한 배치를위한 투시가 필요합니다. 또한,이 접근법은 또한 판막 부전증을 유도 할 수있다. 추가 비용과 투시의 불편 함을 제거하면서 transapical 접근 방식을 사용함으로써, 우리는 안전하고 쉽게 좌심실 내에 카테터를 배치합니다. 오픈 디자인은 더 이상이 시스템에있는 동안 평가 될 수 기능 및 생화학 적 확대, 심 초음파 및 폐기물 수집에 대한 쉬운 접근을 제공한다. 개방형 설계, 데이터 수집을 용이하게하면서, 심근 온도 조절이 더 어려워 않습니다. 생리적 온도를 유지하는 것은 랑겐의 알려진 문제 중 하나입니다또는 심장 시스템 1,3,11,13 작업. 랑겐 시스템은 전형적으로 적절한 온도를 유지하는 데 도움이 열적 챔버를 포함하고 있지만,이 챔버는 또한 심실 압력 볼륨 카테터의 삽입을 더욱 어렵게 만든다. 오픈 디자인의 하부 온도 조절을 해결하려면, 산화 기 / 열교환 저장 후 배치했다. 열교환 기 및 대동맥 캐뉼라 사이의 최소 공간은 열 손실을 감소시키고, 심근 온도 프로브 normothermia을 보장한다. 자켓 튜빙 또는 외부 열원의 사용은 또한 온도 조절하는 데 도움이 될 수있다. 이 프로토콜의 또 다른 독특한 요소는 연구에서 돼지의자가 혈액을 세척하고 생리 식염수로 재구성된다. 결정 성 버퍼로 보강 전체 혈액 관류 또는 적혈구 하나의 사용이 드문 일이 아니다,하지만,이 문제에 존재하지 않습니다. 전자는 일반적으로 SUBST를 추가 기증자 동물을 필요로실험에 antial 비용, 그것은 보통 소의 혈액 1,11-13로부터 유도되기 때문에, 후자는, 면역 원성의 문제를 가질 수있다. 원래 돼지의 자신의 피를 빠는, 프로토콜은 하나의 동물을 필요로하고 면역 원성 문제가 절제되어있다. 또한, 세척 공정은 그들이 쉽게 실험 파라미터마다 조작 할 수있는 즉, 전해질의 대​​부분을 제거한다. 마지막으로, 혈액 보존 장치를 사용하는 것은이 공정의 장점과 단점을 모두 인, 혈액 내 단백질의 대부분을 제거한다. 장점은 응고 및 면역학 / 감염성 단백질이 혈전이나 오염의 가능성을 감소, 제거된다는 것이다. 단점은이 혼합물은 심근 부종과 시간에 심장 기능의 가능성 손실로 이어질 수있는 낮은 oncotic 압력을 가지고 있다는 것입니다. 이 문제는 알부민 또는 다른 콜로이드의 추가를 통해, 그러나 해결 될 수 있습니다. 제대로 크기의 것을 보장근위 카테터는 제대로 작동 심장 장치를 사용하는 것만 큼 중요합니다 선정되었다. 이상적으로, 카테터는 심실 공간의 외부 두 여자 전극 (즉, 가장 인접 전극)와, 심실 공간 내부의 모든 감지 전극을 배치됩니다. 동물의 심실 캐비티가 너무 작고, 또는 전극들 사이의 간격이 너무 큰 경우, 모든 세그먼트는 LV 공간에 적합하지 않을 것이다. 여진 전극의 위치가 조절 될 수 있지만, 작은 LV 캐비티는 카테터가 구부리거나 곡선, 데이터 수집이 어려워 발생할 수있다. 따라서 큰 동물의 마음의 기능 분석을 위해, 적어도 60kg의 동물의 크기를 권장합니다. 이 크기의 동물로, 7mm의 전극 간격은 일반적으로 카테터의 삽입이 완료 할 수 있습니다. 결론적으로,이 원고는 관류 압력 조절을 간단하게 고립 된 작업 심장 시스템, 데이터 콜을 설명성귀 및 전체적인 디자인, 단지 약간 더 어려운 온도 제어하면서. 격리 된 작업 심장에 이러한 수정 희망 심장 병리에 대한 우리의 이해를 발전하고 발견하기 위해 더 많은 임상 관련 치료 옵션을 가능하게 인간을 포함한 많은 포유 동물의 마음과의 사용 증가를 허용합니다.

기본 심장 생물학 및 생리학에 대한 우리의 이해의 대부분은 고립, 역 행성 - 관류 랑겐 마음과 격리 된 작업 심장 시스템을 활용 한 실험에서왔다. 이 실험 시스템은 여전히 널리 손상된 심근 5,7 4, 세포 기반 치료를 전처리, 허혈 - 재관류 손상 2를 포함하여 중요한 주제, 우리의 심장 혈관 지식을 확장하기 위해 현재 사용되는 약물 6,9, 및 심장 동종 이식 보존의 심장 효과 기술 8,15-18. 고립 된 심장 시스템 모두가 어떤 포유 동물 종에 대해 사용할 수 있지만, 그들은 주로 기니 돼지, 쥐, 또는 토끼 3,12,13 같은 작은 포유 동물에 사용됩니다. 같은 돼지와 인간과 같은 큰 동물 모델은 더 많은 임상 적으로 관련 데이터를 제공하지만, 자주로 인해 높은 비용, 더 큰 생물 다양성, 혈액 관류 솔루션의 큰 볼륨 및 보리에 사용되는장비 1,12-15의 조각 어. 또한, 데이터 수집, 특히 고립 된 작업의 마음 1,3,12-15을 위해, 더 어렵습니다. 이러한 복잡성의 결과로서, 임상 적으로 중요한 절연 심장 모델은 거의 심각 심혈관 병진 연구의 진행을 방해하고, 사용되지 않는다. 이러한 복잡성을 해결하기위한 시도로, 고립 된 작업 심장 준비 쉽게 일정한 압력 또는 일정한 흐름 랑겐 조건 중 하나에 따라, 인간을 포함한 다른 종의 마음에 적용 할 수있는 시스템을 만들기 위해 수정되었습니다. 후 부하의 대응 챔버는 작동 모드 랑겐 모드와 후 부하의 관류 압력을 조정하는 프로세스를 간소화하기 위해 원심 펌프 대체되었다. 대신 마음을 포함하는 밀폐 된, 재킷 저수지,이 시스템은 전도성 도관의 transapical 접근 방법의 사용을 가능하게함으로써, 데이터 수집을 쉽게하기 위해 열린 챔버를 사용합니다. Moreov어,이 개방형 설계는 더이 실험 중에 측정 할 수있는 생리 학적 매개 변수를 확대, 심장의 심 초음파 평가에 액세스 할 수 있습니다. 이러한 개선 잘하면 큰 동물의 번역 연구를위한이 시스템을 사용하는 다른 사람을 격려 할 것이다.

<table><tbody><tr><td>PowerLab 16/35 with LabChart Pro</td><td>ADInstruments</td><td>PL3516/P</td><td></td></tr><tr><td>MPVS 초압 볼륨 유닛</td><td>ADInstruments</td><td>880-0168</td><td></td></tr><tr><td>Ventri-Cath 카테터 (5F, 12E, 7 mm, Dield, Straight, 122 cm)</td><td></td><td>Millar VENTRI-CATH-507s</td><td></td></tr><tr><td>압력 카테터 (3.5F, Single, Straight, 100 cm, Ny, Non Repairable)</td><td>Millar</td><td>SPR-524</td><td></td></tr><tr><td>PV 연장 케이블(10피트)</td><td>ADInstments</td><td>CEC-10PV</td><td></td></tr><tr><td>카테터 인터페이스 케이블(10피트)</td><td>ADInstments</td><td>PEC-10D</td><td></td></tr><tr><td>Rho 교정 큐벳</td><td>ADInstments</td><td>910-1060</td><td></td></tr><tr><td>MPVS 울트라 BNC 케이블 팩</td><td>ADInstrumments</td><td>880-0172</td><td></td></tr><tr><td>자가 수혈 시스템</td><td>Sorin</td><td>7320000</td><td></td></tr><tr><td>그릇 세트(낮음 포함) 용량 (135 ml) 원심 분리기 그릇</td><td>Sorin</td><td>7135100</td><td></td></tr><tr><td>산소 공급 장치 / 열교환 기</td><td>Terumo</td><td>3CXSX18RX</td><td></td></tr><tr><td>혈관 주위 유량 프로브</td><td>천음속 시스템</td><td>PAU 시리즈</td><td>유량 프로브의 크기는 동물 크기에 따라 다릅니다. 60kg 돼지의 경우 20 또는 24mm 프로브 권장</td></tr><tr><td>혈관 주위 유량계 모듈</td><td>천음속 시스템</td><td>TS420</td><td></td></tr><tr><td>심근 온도 센서</td><td>Smiths Medical</td><td>MTS-40015</td><td></td></tr><tr><td>16 G 1" 일반 바늘</td><td>BD Inc.</td><td></td><td></td>305197</tr><tr><td>4-0 폴리프로필렌 봉합사(더블 암)</td><td>Ethicon</td><td>8526H</td><td>지갑 끈 스티치용</td></tr><tr><td>2-0 폴리프로필렌 봉합사(단일 암)</td><td>Ethicon</td><td>8833H</td><td></td></tr><tr><td>케이블 타이</td><td>ULINE</td><td>S-1021</td><td></td></tr><tr><td>케이블 타이 건</td><td>ULINE</td><td>H-241</td><td></td></tr><tr><td>투명하고 유연한 PVC 튜브</td><td>VWR International</td><td>89068</td><td>내경은 사용 된 캐뉼러, 펌프 및 기타 장비에 따라 다릅니다. 가장 일반적으로 1/4", 3/8" 튜빙을 사용합니다.</td></tr><tr><td>스트레이트 튜빙 커넥터</td><td>VWR International</td><td>46600</td><td></td></tr><tr><td>Y 자형 튜빙 커넥터</td><td>Thermo Scientific</td><td>6152</td><td></td></tr><tr><td>Jacketed Bubble Trap</td><td>Radnoti</td><td>14040</td><td>예압 챔버 용</td></tr><tr><td>원심 펌프</td><td>Maquet</td><td>70105</td><td>원심 펌프 및 롤러 펌프는 임상 사용 후 관류 부서에서 사용했습니다.</td></tr><tr><td>롤러 펌프</td><td>Maquet</td><td>HL-20</td><td></td></tr><tr><td>지혈 밸브</td><td>메리트 의료</td><td>MAP150</td><td></td></tr><tr><td>혈액 가스 분석기</td><td>계측 실험실</td><td>570001000</td><td></td></tr></tbody></table>

큰 동물 모델에 대한 격리 된 작업 심장 시스템

An Isolated Working Heart System for Large Animal Models

후반 19 세기에 도입 이후, 랑겐 고립 된 심장 관류 장치 및 작업 심장 모델의 후속 개발, 심장 혈관 기능과 질환 1-15 공부를위한 귀중한 도구가되고있다. 랑겐 마음의 준비는 모든 포유 동물의 심장에 사용할 수 있지만,이 장치를 포함하는 대부분의 연구로 인해 큰 포유 동물 1,3,11을위한 시스템의 복잡성 증가에 작은 동물 모델 (예를 들어, 마우스, 쥐, 토끼)를 사용합니다. 이 장치 1,11를 이용하는 모든 실험의 핵심 구성 요소 - 하나의 주요 어려움은 다른 심장 크기의 범위에 대해 일정한 관상 동맥 관류 압을 보장하는 것입니다. 원심 펌프와 정압 고전 후 부하 열을 대체함으로써, 후술 랑겐 작업 심장 장치는 동일한 셋업 각종 정화를 위해 사용될 수있다 의미 쉬운 조정 및 관류 압력의 타이트 규제 허용s 또는 심장 크기. 또한,이 구성은 완벽하게 사용자의 기본 설정에 따라 재관류 동안 일정한 압력 또는 일정한 흐름 사이를 전환 할 수 있습니다. 이 설정의 개방성은, 다른 디자인보다 온도 조절이 더 어려워에도 불구하고, 유출 및 심실 압력 볼륨의 데이터를 쉽게 수집 할 수 있습니다.

도 1은 제안 된 카테터 배치를 포함한 회로의 개략도이다. 후 부하를 제어하기 위해 원심 펌프의 사용,이 장치의 중요한 요소는 다음을 포함 관류 압을 모니터링하는 대동맥 루트에서 압력 카테터 (감색 라인)의 배치; 압력 볼륨 (PV) 카테터 transapically (라이트 블루 라인)의 배치. 그림의 연결이 바로 연결 것으로 보인다 있지만, &quot;Y&quot;커넥터는 특히 프리로드 라인에 대해 권장됩니다. 그림 2는 20 분 동안 지속적으로 사이 40 ~ 42 mmHg로되는 회로에 재관류 동안 돼지 심장의 대동맥 루트에 배치 된 압력 센서로부터 획득 된 데이터를 보여줍니다. 관상 동맥 저항의 변화는 관류 압력의 변동 (그림 3)의 원인이 될 수 있습니다. 이러한 변화는이를 수정, 미성년자와 점진적이 될 수 있습니다<html> 시간 (그림 3a)을 통해 자아. 그러나, 일부 경우에 이러한 급격한 변화는 일 수 있으며, 원하는 재관류 압력 (도 3b)을 유지하기 위해 원심 펌프를 통해 흐름의 조정을 필요로한다. 변경 사항이 발생할 수 있기 때문에, 재관류 동안 대동맥 근부 압력의 감시가 필요합니다. transapical 찌르기 절개를 이용함으로써, 압력 볼륨 데이터는 쉽게 절연 심장 시스템에서 얻어 질 수있다. 이 실험에서, 2 시간 동안 차가운 (4 ℃)의 보존 용액에 기억되었던 돼지 심장을 사용 하였다. PV 카테터의 초기 도입시, 루프 크로스 오버없이 알 수있는 심장주기의 구성 요소의 여러 영역으로, 낮은 품질 (그림 4a)의했다. 그러나, 심실 내의 카테터의 최소한의 조작으로, 루프 형태는 측정이 얻어 질 수 있도록하기 위해, (도 4b) 극적으로 개선되었다. 카테터 위치의 최적화에도 불구하고 ve_content &quot;&gt;, 생체 회로 (그림 5, 위쪽 행)에 인수 루프가 생체 내 루프는 다른 형태 (그림 5, 맨 아래 줄)을 가질 수있다. 루프 형태에 이러한 변경 가능성 예정이다 부정사 동물뿐만 아니라 (예 : 심장 막과 같은) 라이브 동물에서 발견 해부학 첨부 파일의 부족에 비교 회로에 마음의 다른 방향으로. 또한, 심장 박동을 조절하는 데 도움이 페이싱 전선의 사용 ( 권장되는 첨부 파일 사이트 : 심실 중격)는 생체 루프의 오른쪽 아래 부분에서 볼 수있는 스파이크로 이어지는 외부 전류를 소개하지만, 한 이러한 루프는 여전히 심장주기의 구성 요소를 특징으로, 그들은 여전히 해석 데이터를 얻을 수 있습니다.. 표 1은 PV 카테터를 사용하여 이러한 압력 볼륨 루프로부터 얻어지는 다 기능성 파라미터.<html> 차가운 정적 저장 가능성이있는 생체 측정에 비해 회로에서 얻은 값의 변경 사항을 설명하는 데 도움이 심장에 어떤 본질적인 손상을 일으키는 원인이되었다. 부하 종속 변수 내에서 변화의 일부는 인해 회로와 살아있는 동물의 프리로드의 가능성이 차이에 있습니다. <img alt="그림 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51671/51671fig1highres.jpg" width="500" /> 장치의 1.도 그림. <img alt="그림 2" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51671/51671fig2highres.jpg" width="500" /> 재관류시 2. 대표 대동맥 루트 압력 측정 그림. <html> g3highres.jpg &quot;폭 =&quot;500 &quot;/&gt; 그림 3. 재관류시 발생할 수있는 대동맥 근부 압력 변화의 예. 이러한 변화는 점진적이고 자기 조정 (A), 또는 갑작스러운하고 원심 펌프 (B)의 설정을 변경해야 할 수 있습니다. <img alt="그림 4" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51671/51671fig4highres.jpg" width="500" /> transapically 카테터의 초기 삽입 (A)에 및 부 카테터 조작 (B) 후의도 4. 압력 볼륨 루프. 루프 형태, 이에 루프의 크로스 오버가 제거되고 심장주기의 요소의 개선을 참고 인식 할 . 루프의 두 세트의 오른쪽 하단 부분에있는 스파이크는 외인성 전기 신호를 도입 페이 서의 사용에 기인한다. <img alt="&lt;/ HTML">FO &quot;그림 5&quot;콘텐츠 폭 = SRC = &quot;/ files/ftp_upload/51671/51671fig5highres.jpg&quot;폭 &quot;5 인치&quot;= &quot;500&quot;/&gt; 그림 5. 대표 압력 부피 측정 비교 생체 측정 (맨 아래 줄)로, 생체 회로 (맨 윗줄)에 찍은 사진. 다시, 페이 서 스파이크 생체 루프의 두 세트의 오른쪽 하단에서 볼 수 있습니다. <img alt="표 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51671/51671table1.jpg" width="500" /> 표 1 저온 저장 (오른쪽 열) CO 2 시간 후 생체 내 돼지 심장 (왼쪽 열)과 작업 심장 장치에서 얻은 기능 매개 변수 :.. 심 박출량; E의 : 동맥 elastance; EDP​​VR : 이완기 혈압 볼륨 관계를 종료; EDV : 이완기 볼륨을 종료; ESPVR : 수축기 혈압 볼륨 관계를 종료; PRSW : 사전로드 recruitable 행정 업무; PVA :압력 볼륨 영역; SV : 박출량; SW : 스트로크 작동합니다.

랑겐도르프 기구와 관련된 대부분의 연구는 대형 포유류에 대한 시스템의 복잡성이 증가하기 때문에 작은 동물 모델을 사용합니다. 우리는 인간을 포함한 다양한 종에 걸쳐 사용할 수 있고 비교적 쉬운 데이터 수집을 허용하는 대형 동물 모델을 위한 Langendorff 시스템에 대해 설명합니다.

Since its introduction in the late 19th century, the Langendorff isolated heart perfusion apparatus, and the subsequent development of the working heart ...

이 절차의 전반적인 목적은 ex vivo 회로에서 대동물의 심장 기능을 측정하는 것입니다. 이를 위해 먼저 작동 심장 장치를 조립합니다. 두 번째 단계에서는 혈액을 세척하고 생리식염수로 재구성하며, 마지막 단계에서 전해질을 최적화합니다.심장은 생체 내 혈역학적 파라미터를 재현하여 부착됩니다. 최종적으로, 심실에 삽입된 전도성 카테터를 사용하여 심실 기능의 정량적 측정값을 얻을 수 있습니다. 소동물 모델을 사용하는 것과 같은 기존 방법과 비교했을 때 이 기술의 주요 장점은, 대동물 이식에서 나타나는 면역학적 교란 요인을 피하면서 임상적으로 유의미한 데이터를 생성할 수 있다는 점입니다.랭어(langor) 장치를 구축하려면 먼저 3/8인치 튜브를 사용하여 심장 저장조를 혈액 저장조에 연결하고, 이때 튜브가 롤러 펌프를 통과하도록 합니다. 다음으로, 3/8인치 튜브를 더 사용하여 혈액 저장조를 가열 산소발생기에 연결한 후, 가열 산소발생기를 Y형 커넥터에 연결합니다. Y형 커넥터의 한쪽 암을 원심 펌프에 연결합니다.그 다음, 원심 펌프를 두 번째 Y 커넥터에 연결하여 버블 트랩을 형성하고 압력 트랜스듀서를 삽입할 수 있는 수단을 만듭니다. 3/8인치 튜브 조각을 부착하여 위쪽 방향의 암(arm)에 지혈 밸브를 고정합니다. 그런 다음, 아래쪽 암에 3/8인치 튜브 조각을 부착하고 Y 커넥터의 다른 쪽 암을 프리로드 챔버의 유입구에 연결합니다.이 튜브가 두 번째 롤러 펌프를 통과하도록 확인하십시오. 먼저 프리로드 라인을 프리로드 챔버의 유출부에 연결하십시오. 이 라인은 최종적으로 좌심방에 연결됩니다.여분의 3/8인치 튜브를 이 챔버의 유출구에 연결한 다음, 산소 탱크와 가열 장치를 히터 산소 공급기(heater oxygenator)에 연결하십시오. 마지막으로, 심장을 작동 모드로 전환하기 전까지는 사용하지 않으므로 Y 커넥터에서 프리로드 챔버(preload chamber)로 이어지는 라인을 클램프로 고정하십시오. 이제 산소 탱크 가열 장치, 롤러 펌프, 두 저장조를 연결하는 장치 및 원심 펌프의 전원을 켜고, 제조사의 지침에 따라 혈액을 세척하십시오.다음으로, 세척된 적혈구를 생리식염수로 희석하여 원하는 헤마토크릿 농도로 재구성합니다. 희석된 혈액을 langor 장치에 넣고 헤마토크릿을 확인합니다. 두 펌프의 속도를 조절하여 프리로드 챔버를 제외한 시스템 전체에 혈류가 흐르도록 합니다.혈액 혼합물의 pH와 전해질을 확인하고, 재관류 시 유해한 칼슘 유입을 방지하기 위해 사용된 종의 생리학적 수치에 맞게 조정합니다. 랭거(languor) 장치의 칼슘 농도는 초기에 0.3 to 0.5 millimole per liter로 유지합니다. 랭거 장치의 보정이 완료되면, 적절히 휴식시킨 심장을 보관 용기에서 빠르게 꺼냅니다.심실에서 보관액을 모두 따라냅니다. 조직의 물기를 닦아내고 무게를 측정합니다. 그런 다음 심장을 보관 용기에 다시 넣고, 심근의 저온 상태를 유지하기 위해 대동맥이 위쪽을 향하도록 배치합니다.다음으로, 3/8인치 캐뉼라를 대동맥에 삽입하고 케이블 타이로 고정합니다. 원심 펌프의 속도를 낮추어 혈액이 천천히 흐르게 하여 대동맥이 완전히 채워질 때까지 혈액을 주입합니다. 대동맥에 혈액이 가득 차면, 부착 시간을 기록하면서 대동맥 캐뉼라를 L endorf의 대동맥 튜빙에 조심스럽게 연결합니다.그 다음, 보정된 압력 변환기를 지혈 밸브를 통해 원위 대동맥에 삽입합니다. 압력 측정을 시작하고 원하는 재관류 압력이 달성될 때까지 원심 펌프 속도를 조절합니다. 특히 초기 재관류 동안 대동맥 압력을 면밀히 모니터링하며, 심근 내 온도가 37 °C에 도달할 때까지 가온 장치의 온도를 점진적으로 올립니다.pH, 전해질 및 기타 생화학적 측정값을 측정하기 위해 정맥혈 저장소에서 기선(time zero) 샘플을 채취합니다. 그 후, 격막에 온도 프로브를 삽입하여 심근 온도를 모니터링합니다. 15분마다 혈액 샘플을 채취하며, 실험 목적에 따라 생리적 파라미터를 조정하고, 5분마다 혈액 용액에 약 1 mmol의 칼슘을 첨가합니다.작동 모드를 시작하기 전에 이온화 칼슘 농도가 0.8 millimoles per liter보다 높은지 확인합니다. 심장을 작동 모드로 전환한 후, 3-0 폴리프로필렌 봉합사를 사용하여 좌심실 첨부에 주머니 봉합(purse string suture)을 실시합니다. 그런 다음 16 gauge 바늘을 사용하여 주머니 봉합 내부를 천자합니다.압력-부피 전도도 카테터를 심첨부 절개창에 삽입하십시오. 데이터 출력을 확인하여 활성화된 부피 세그먼트의 수를 결정하십시오. 모든 세그먼트가 활성화되지 않은 경우, 활성화될 때까지 카테터의 위치를 조정하십시오. 루프 형태를 최적화하기 위해 카테터를 약간 비틀어야 할 수도 있습니다.그런 다음 적절하게 보정된 카테터를 사용하여, 심장 기능의 용량 의존적 측정값을 결정하기 위해 최소 30초 동안의 기저 압력-용량 데이터를 획득합니다. 충분한 루프가 확보되면 튜빙 클램프를 사용하여 전부하 튜브를 천천히 폐쇄합니다. 그러면 압력-용량 루프가 작아지기 시작하며 아래쪽과 왼쪽으로 이동해야 합니다.이를 walk down이라고 합니다. 10에서 15초 동안의 walk down 데이터를 얻은 후, 튜빙 클램프를 풀어 전부하(preload)가 좌심방으로 다시 들어가게 하여 심장 기능의 용적 독립적 측정값을 얻습니다. 마지막으로, 중지 버튼을 클릭하여 데이터 수집을 멈추고 반복 측정값을 얻습니다.5분 후에 동일한 절차를 반복합니다. 폐쇄 단계부터 시작하여, 관상동맥 저항의 변화로 인해 관류압에 변동이 발생할 수 있습니다. 이러한 변동은 미미할 수 있으며 시간이 지남에 따라 서서히 교정될 수 있습니다.하지만 어떤 경우에는 이러한 변동이 급격하게 발생할 수 있으며, 원하는 재관류 압력을 유지하기 위해 원심 펌프를 통과하는 유량을 조절해야 할 수도 있습니다. 본 실험에서는 4 °C에서 2시간 동안 보관된 돼지 심장에 압력-부피 카테터를 처음 삽입했을 때, 루프의 품질이 낮아 여러 지점에서 교차 현상이 나타났으며 심장 주기 구성 요소를 식별할 수 없었습니다. 그러나 심실 내에서 카테터를 최소한으로 조작하자 루프 형태가 급격히 개선되었으며, 카테터 위치 최적화 후 측정이 가능해졌습니다.ex vivo 회로에서 얻은 루프는 앙와위 상태의 동물과 비교하여 회로 상의 심장 방향이 다르고, 살아있는 동물 내에서 발견되는 해부학적 부착물이 없기 때문에 in vivo 루프와는 다른 형태를 보일 수 있습니다. 또한, 심박수 조절을 돕기 위해 페이싱 와이어(pacing wires)를 사용하면 외부 전류가 유입되어 ex vivo 루프의 우측 하단 부분에 스파이크가 나타나게 됩니다. 하지만 이러한 루프들이 심장 주기 구성 요소들을 여전히 포함하고 있다면, 여전히 해석 가능한 데이터를 제공할 수 있습니다.이 절차를 수행한 후, 전도를 포함하여 심장의 다른 물리적 특성을 조사하기 위해 심전도 및 심초음파와 같은 다른 방법을 시행할 수 있습니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Medicine

의학

목표는 physiologic 미리와 afterload 압력의 컨텍스트 내에서 격리된 마음의 mitochondrial 산화 환원 상태를 모니터링하는 것입니다. biventricular 작업 토끼 심장 모델이 제공됩니다. NADH 높은 spatiotemporal 해상도 형광 이미지는 epicardial 조직의 mitochondrial 산화 환원 상태를 모니터링하는 데 사용됩니다.

절연 Biventricular의 NADH 형광 이미징은 토끼 하트 워킹

격리된 작동 심장 모델을 사용하여 부하 상태, 심박수 및 약물이 심근 성능 및 산소 소비량에 미치는 영향을 측정할 수 있습니다. 다양한 조건에서 수축기 및 이완기 성능과 산소 소비량을 연구할 수 있는 설치류 좌심장 작업 모델을 준비하는 방법을 설명합니다.

심근 성능 및 산소 소비의 연구에 대한 설치류 작업 심장 모델

Normothermic 전 situ 심장 관류 (ESHP) 치는, 반 생리 적인 상태에서 마음을 유지 합니다. 작업 모드에서 수행 될 때 ESHP 심장 기능 및 장기 생존을 기증자의 정교한 평가 수행할 수 있는 기회를 제공 합니다. 여기, 우리는 ESHP 동안 심근 성능 평가 대 한 우리의 방법을 설명합니다.

작업 모드에 Situ 심장 관류 Ex normothermic: 심장 기능 및 대사 평가

여기에서, 우리는 새로운 심장 보호 전략을 조사하기 위하여 확고하게 확립되고 이용된 정형포피성 심혼 이식의 전임상 대형 동물 (돼지) 모형을 기술합니다.

정형외 심장 이식의 전 임상 돼지 모델

이 프로토콜은 순환기 죽음 후에 심장 기증의 타당성을 증가시키기 위하여 새로운 컨디셔닝 에이전트 또는 전략의 평가를 위한 간단하고 유연한 접근을 보여줍니다.

순환사망 후 심장 기증 전 임상 모델

이 연구의 목적은 번역 동물 모델을 사용하여 심장 역학을 조사하는 방법을 확립하는 것이었습니다. 기술된 실험 접근법은 분리되고 손상되지 않은 돼지 심장 모델에서 전기 적 활동을 평가하기 위한 전기 생리학 연구와 함께 이중 방출 광검을 통합합니다.

전 비보 랑엔도르프-퍼블릭 하트의 검문 및 전기생리학 연구

이 문서는 최소 침습 적 접근을 사용하여 쥐에 있는 심근 허혈 및 후속 만성 재관전을 능력을 발휘하는 능률적인 방법을 제시합니다. 또한, 쥐의 좌심실 혈역학 적 기능은 에코카예그래피와 고립 된 작업 심장 방법에 의해 평가됩니다.

쥐의 심근 경색과 격리 된 작업 심장 시스템에 의한 심장 기능 평가를 유도하는 반 최소 침습 적 방법

허혈성 심장 질환에 대한 심근 유전자 치료는 미래 치료법에 대한 큰 가능성을 가지고 있습니다. 여기에서는 허혈성 심장에서 유전자 치료의 효능을 평가하기 위한 거대 동물 모델을 소개합니다.

허혈성 심장에서 유전자 치료의 효능을 평가하기 위한 거대 동물 모델

복잡한 해부학으로 인해 심장 샘플에 대한 일관되게 재현 가능한 해부 및 수확 프로토콜을 구현하기가 어려울 수 있습니다. 이 원고는 일부 표준 심장 해부 프로토콜의 핵심 요소를 제시하여 전체 검사 접근 방식과 조직 병리학 검사에 일반적으로 사용되는 샘플링 부위를 강조합니다.

심혈관 질환에 대한 대형 동물 모델에서 심장의 해부 기술 및 조직 학적 샘플링

이 프로토콜은 순환기 사망 후 기증의 대형 동물(돼지) 모델을 설명하고, 심장 이식의 임상 시나리오를 면밀히 시뮬레이션하고 치료 연구 및 전략을 촉진할 가능성이 있는 흉복부 정상 체온 국소 관류를 설명합니다.

순환기 사망 후 기증의 대형 동물 모델 및 심장 평가를 위한 정상 국소 관류

이 프로토콜은 돼지의 상행 대동맥 밴딩에 대한 최소 침습 수술 절차를 설명합니다.

돼지 대동맥 협착증의 최소 침습 모델

학습하세요 대동물 모델에서 Langendorff 장치를 활용한 심장 기능 측정 방법을. 면역학적 혼란 요인을 피하면서 임상적으로 관련성 높은 데이터를 얻을 수 있는 이 기법은 심장 생리학 연구에 필수적입니다.

큰 동물 모델에 대한 격리 된 작업 심장 시스템

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