Aangezien het hart zeer gevoelig is voor ischemie, moet de tijd die nodig is om het hart te verwijderen en onder te dompelen in ijskoude CIB-EGTA om de samentrekking te stoppen, zo kort mogelijk worden gehouden (<1 min). Dit is de eerste kritieke stap van deze methode. De tweede kritische stap betreft de richting van het hart. De bijzondere oriëntatie van het verwijderde hart in stap 2.1.2 maakt het gemakkelijker om het vet en bindweefsel rond de aorta te zien en te verwijderen. Plaats na het reinigen rond de aorta het geklemde hart met de voorste oppervlakzijde naar boven op de perfusieplaat. De laatste kritieke stap omvat het inbrengen van de injectienaald. Wanneer u de naald naar het hart opstuurt, mag de injectienaald niet van de perfusieplaat worden losgemaakt om een constante afstand tot de plaat te behouden. De positie van de invoeging bevindt zich in de buurt van de top van de linkerventrikel. Steek de naald voorzichtig in zonder te draaien, omdat een dergelijke verdraaiing het gat kan vergroten. De diepte van het inbrengen van de naald kan worden geschat door naar de rode markering te kijken. Als de naald te diep wordt ingebracht, kan de punt door het ventriculaire septum prikken en de rechterventrikel of de mitralisklep binnendringen en het linkeratrium binnendringen. Na bevestiging van het verdwijnen van het bloed uit de kransslagader, moet de naald met tape op de perfusieplaat worden bevestigd.
Een langere aortalengte maakt het moeilijk om de aorta op de juiste positie te klemmen. Als de klem te ver van de atria verwijderd is, kan het hart draaien na perfusaatinfusie. Om dit te voorkomen, snijdt u de aorta net onder de brachiocephalische slagader af om de aorta in te korten voordat u deze klemt.
Als het bloed niet begint te ontladen na perfusie bij een beginsnelheid van 0,5 ml/min, verhoog dan de snelheid tot 1 ml/min. Als dat niet helpt, kan de injectienaald verkeerd worden geplaatst, zoals in de rechterventrikel, het ventriculaire septum of de linker myocardwand. Verwijder in dat geval de naald onmiddellijk en probeer deze opnieuw in de buurt van de top van de linkerventrikel te plaatsen. Bij het meerdere keren inbrengen van de naald kunnen verteerd cellen uit de geopende gaten stromen. Merk op dat dit meestal geen ernstige invloed heeft op de celisolatie.
De operators kunnen het hele proces van antegradeperfusie van het hart volgen met behulp van een stereoscopische microscoop om de veranderingen in kleur en transparantie te observeren en het kloppen van de atria samen met de spijsvertering opnieuw op gang te brengen. In totaal moet 10 ml enzymmix het maximaal vereiste zijn, zelfs voor een oud hart. In jongere harten (5-7 weken oud) verminderen we het volume tot 9 ml, wat vergelijkbaar is met de aanpak via retrograde perfusie met dezelfde enzymmix.
Het supernatant bij de uiteindelijke centrifugeren bevat puin, bloedcellen en niet-myocyten, terwijl de pellet voornamelijk cardiomyocyten bevat en niet-myocyten verontreinigt, zoals fibroblasten en endotheelcellen. Om de cardiomyocyten te zuiveren, zijn meer stappen nodig. Over het algemeen moet de pellet worden geresuspendeerd in het juiste celkweekmedium en gedurende 2 uur bij 37 °C op een weefselcelkweekschaal worden gepreplateerd en vervolgens voorzichtig de cardiomyocyten verwijderen door pipetten en preplateren voor kweek.
Het enzymmengsel bevat een lage concentratie ca2+ (0,3 mM). Daarom incuberen we verteerd cellen in CIB-Ca2+-BSA (1,2 mM Ca2+) vóór de uiteindelijke resuspensie met de celresuspensieoplossing (1,8 mM Ca2+), en de geleidelijke toename van Ca2+ voorkomt het veroorzaken van celschade7. Zolang de geïsoleerde cardiomyocyten intact zijn (rustgevende cellen zonder samentrekking) heeft deze Ca2+aanpassingsprocedure geen invloed op de levensvatbaarheid van cellen bij muizen. Omdat de beschadigde cellen tijdens deze incubatie afsterven, verkrijgen we bijgevolg een gezonde celgroep. Evenzo kunnen geïsoleerde intacte atriale myocyten (rustgevende cellen zonder onregelmatige samentrekking) worden opgeslagen in dezelfde celreanissieoplossing. De atriale myocyten zijn echter meestal delicater om te worden opgeslagen in vergelijking met de ventriculaire myocyten.
In het laboratorium is deze isolatiemethode bijna altijd succesvol, tenzij het inbrengen van de naald in de linkerventrikel mislukt. We zijn er ook in geslaagd om cellen te isoleren van het hypertrofie hart, bereid door chirurgische transversale aortavernauwing. Bij oudere muizen, die vaak kleine myocardinfarcten hebben, stopt de perfusie echter op sommige plaatsen, wat resulteert in onvolledige spijsvertering en dus een lage opbrengst (figuur 1C), vergelijkbaar met de op Langendorff gebaseerde retrograde methode. In dergelijke gevallen kan de vervormde vorm van het hart zelfs aan het begin van de perfusie worden waargenomen.
Deze antegradeperfusiemethode is nuttig voor het isoleren van hartcellen van muizen van verschillende leeftijden, maar niet van grotere dieren, zoals konijnen en cavia's. Het kan mogelijk zijn om deze methode toe te passen op neonatale of juveniele ratten voordat ze worden gespeend.
Een van de voordelen van deze antegradeperfusiemethode is dat het de technische obstakels vermindert die gepaard gaan met het gebruik van de op Langendorff gebaseerde retrograde perfusiemethode voor kleine muizenharten. De tijd die nodig is voor perfusie is ongeveer 7 minuten met 10 ml van de enzymen, deze korte spijsverteringsperiode verhoogt de levensvatbaarheid van de cellen. Bovendien maakt het perfusie mogelijk om door de coronaire circulatie van het hart te worden uitgevoerd, zelfs nadat de aortakleppen zijn verteerd. Isolatie van atriale myocyten vereist meestal op Langendorff gebaseerde retrograde perfusie en verdere incubatie met enzymen17. Deze antegrade perfusiebenadering kan het weefsel echter diep doordringen met het enzym om atriale myocyten te isoleren.
In experimenten met meerdere muizen moet het Langendorff-apparaat worden gereinigd voordat het volgende hart wordt doordrongen. In de huidige antegrademethode kan echter, zolang het gewenste aantal instrumentensets (bijv. injectienaalden en perfusieplaten) van tevoren wordt voorbereid, continu perfusie worden uitgevoerd.
Hierin rapporteren we de basismethodologie van de antegradeperfusie van het muizenhart met dezelfde oplossingen als de op Langendorff gebaseerde retrograde perfusiemethode zonder extra chemicaliën. De samenstelling van het perfusaat kan worden aangepast aan het doel van het experiment, zoals het gebruik van een wasmiddel dat EGTA bevat in plaats van de enzymen om een gedecelluliseerd hart te maken18.