2014년 6월 11일
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.
이 절차의 전반적인 목표는 생체 외 회로에서 대형 동물의 심장 기능을 측정하는 것입니다. 이것은 먼저 작동하는 심장 장치를 조립함으로써 달성됩니다. 두 번째 단계에서는 혈액을 세척하고 생리식염수로 재구성한 다음 마지막 단계에서 전해질을 최적화합니다.
심장은 생체 내 혈역학적 매개변수를 복제하여 부착됩니다. 궁극적으로 심실에 삽입된 전도도 카테터를 사용하여 심실 기능의 정량적 측정값을 얻을 수 있습니다. 소동물 모델을 사용하는 것과 같은 기존 방법에 비해 이 기술의 주요 장점은 대형 동물 이식에서 볼 수 있는 면역학적 교란을 피하면서 임상적으로 관련된 데이터를 생성한다는 것입니다.
langor 장치를 만들려면 먼저 3개의 8분의 1인치 튜브를 사용하여 심장 저장소와 혈액 저장소를 연결하고 튜브가 롤러 펌프를 통과하도록 합니다. 다음으로, 혈액 저장고를 3/8인치 튜브 3개 이상이 있는 히터 산소 공급기에 연결한 다음 히터 산소 공급기를 Y 커넥터에 연결합니다. Y 커넥터의 한쪽 암을 원심 펌프에 연결합니다.
그런 다음 원심 펌프를 두 번째 Y 커넥터에 연결하여 버블 트랩과 압력 변환기를 삽입하는 수단을 만듭니다. 3개의 8인치 튜브 조각을 부착하여 지혈 밸브를 위쪽을 향한 암에 고정합니다. 그런 다음 3/8인치 튜빙 조각을 아래쪽 암에 부착하고 Y 커넥터의 다른 암을 예압 챔버의 유입에 연결합니다.
이 튜브가 두 번째 롤러 펌프를 통과하는지 확인합니다. 예압 라인을 먼저 예압 챔버의 유출 부분에 부착합니다. 이것은 결국 왼쪽 심방에 연결됩니다.
여분의 3/8인치 튜브를 이 챔버의 유출구에 연결한 다음 산소 탱크와 가열 장치를 히터 산소 공급기에 연결합니다. 마지막으로, Y 커넥터에서 예압 챔버로 가는 라인을 고정하는데, 이 라인은 심장이 작동 모드로 전환될 때까지 사용되지 않기 때문입니다. 이제 산소 탱크 가열 장치, 롤러 펌프, 두 개의 저장소 및 원심 펌프를 연결하고 제조업체의 지침에 따라 혈액을 씻으십시오.
다음으로, 세척된 적혈구를 정상 식염수로 원하는 헤마토크릿 농도로 재구성합니다. 희석된 혈액을 langor 장치에 넣고 헤마토크릿을 확인합니다. 예압 챔버를 제외한 시스템을 통한 혈류를 시작하도록 두 펌프의 속도를 조정합니다.
혈액 혼합물의 pH와 전해질을 확인하고 재관류 시 유해한 칼슘 유입을 방지하는 데 사용되는 종에 대해 생리학적으로 조정할 때까지 조정합니다. 처음에는 냉각 장치의 칼슘 수치를 리터당 0.3-0.5 밀리몰로 유지하십시오. 언어 장치를 교정한 후 보관 용기에서 적절하게 쉬고 있는 심장을 빠르게 꺼냅니다.
심실에서 저장 용액을 붓습니다. 조직을 닦아내고 무게를 잰다. 그런 다음 심장을 보관 용기로 되돌리고 대동맥이 위쪽을 향하도록 방향을 잡아 차가운 심근 온도를 유지하는 데 도움이 됩니다.
다음으로, 3/8인치 캐뉼라를 대동맥에 삽입하고 지퍼 타이로 고정합니다. 원심 펌프를 천천히 조금씩 낮추고 대동맥이 가득 찰 때까지 대동맥에 혈액을 떨어뜨리고 대동맥에 혈액이 가득 차면 완전히 그렇게 하십시오. 대동맥 캐뉼러를 L endorf의 대동맥 튜브에 조심스럽게 부착하고 부착 시간을 기록합니다.
그런 다음 지혈 밸브를 통해 보정된 압력 변환기를 기본 대동맥에 삽입합니다. 압력 측정을 시작하고 원하는 재관류 압력에 도달할 때까지 원심 펌프 속도를 조정합니다. 특히 초기 재관류 중에 대동맥 압력을 면밀히 모니터링하고 심근 내 온도가 섭씨 37도에 도달할 때까지 가온 장치의 온도를 점진적으로 높입니다.
정맥혈 저장소에서 기준선 곱하기 0 샘플을 얻어 pH 전해질 및 기타 생화학적 측정을 측정합니다. 그런 다음 온도 프로브를 중격에 삽입하고 심근 온도를 모니터링합니다. 15분마다 혈액 샘플을 채취하여 실험에 필요한 생리학적 매개변수를 조정하고 5분마다 혈액 용액에 약 1밀리몰의 칼슘을 추가합니다.
작동 모드가 시작되기 전에 이온 성 칼슘이 리터당 0.8 밀리몰 이상인지 확인합니다. 심장을 작동 모드로 전환한 후 3개의 제로 폴리프로필렌 봉합사를 사용하여 좌심실 정점에 지갑 끈 봉합사를 배치합니다. 그런 다음 16 게이지 바늘을 사용하여 지갑 끈 내부를 찌르는 절개를 만듭니다.
압력량 전도도 카테터를 정점 절개 부위에 삽입합니다. 데이터 출력을 보고 얼마나 많은 볼륨 세그먼트가 활성 상태인지 확인합니다. 모든 세그먼트가 활성화되지 않은 경우 루프 형태를 최적화하기 위해 카테터를 약간 비틀어야 할 때까지 카테터 위치를 조정합니다.
그런 다음 적절하게 보정된 카테터를 사용하여 최소 30초의 기준선 압력량 데이터를 얻어 심장 기능의 부피에 따른 측정값을 결정합니다. 충분한 루프가 확보되면 튜빙 클램프를 사용하여 예압 튜브를 천천히 막습니다. 압력 볼륨 루프가 작아지기 시작하고 아래로 왼쪽으로 이동해야 합니다.
이것을 워크 다운(walk down)이라고 합니다. 10-15초의 워크다운 데이터를 얻은 후 튜빙 클램프를 해제하여 예압이 좌심방으로 다시 들어가고 심장 기능의 부피와 무관한 측정값을 얻을 수 있도록 합니다. 마지막으로, 중지 버튼을 클릭하여 반복 측정을 얻기 위한 데이터 수집을 중지합니다.
5분 후 절차를 반복합니다. 폐색 단계부터 관상동맥 저항의 변화로 인해 관류압이 변동될 수 있습니다. 이러한 변화는 사소하고 점진적으로 시간이 지남에 따라 자체적으로 수정될 수 있습니다.
그러나 경우에 따라 이러한 변화는 갑작스러울 수 있으며 원하는 재관류 압력을 유지하기 위해 원심 펌프를 통한 유량을 조정해야 할 수 있습니다. 이 실험에서, 섭씨 4도에서 2시간 동안 보관된 돼지 심장에 압력량 카테터를 처음 도입했을 때, 루프는 여러 교차 영역이 있고 식별할 수 있는 심장 주기 구성 요소가 없어 품질이 좋지 않았습니다. 그러나 심실 내에서 카테터를 최소한으로 조작하면 루프 형태가 극적으로 개선되어 카테터 위치를 최적화했음에도 불구하고 측정값을 얻을 수 있었습니다.
생체 외 회로에서 획득된 루프는 누운 동물과 비교하여 회로에서 심장의 방향이 다르고 살아있는 동물 내에서 발견되는 해부학적 부착물이 없기 때문에 생체 내 루프와 다른 형태를 가질 수 있습니다. 또한, 심박수를 조절하는 데 도움이 되는 페이싱 와이어를 사용하면 외부 전류가 유입되어 생체 외 루프의 오른쪽 하단 부분에서 볼 수 있는 스파이크가 발생합니다. 그러나 이러한 루프가 여전히 심장 주기 구성 요소를 특징으로 하는 한, 여전히 해석 가능한 데이터를 생성할 수 있습니다.
이 절차를 따릅니다. 전도를 포함한 심장의 다른 물리적 특성을 검사하기 위해 심전도 및 심장초음파와 같은 다른 방법을 수행할 수 있습니다.
이 기사는 대형 동물 모델용으로 설계된 Langendorff 시스템을 설명하며, ex vivo에서 심장 기능을 측정할 수 있게 합니다. 이 방법은 인간을 포함한 다양한 종에서 데이터를 수집할 수 있으며, 면역학적 혼란 요소를 피할 수 있습니다.
This isolated working heart system enables ex vivo measurement of cardiac function in large animal models, providing clinically relevant data while avoiding immunological confounders inherent in transplantation studies. The system supports cross-species applicability through adjustable perfusion pressure regulation, facilitating translational cardiovascular research. By generating quantitative pressure-volume data, it enhances target validation and mechanistic de-risking in preclinical discovery pipelines.
The method integrates into the discovery continuum from early target validation through preclinical assessment, delivering functional cardiac data that informs lead optimization and safety evaluation.