Wszystkie zwierzęta otrzymały humanitarną opiekę zgodnie z wytycznymi Narodowej Rady Zdrowia i Badań Medycznych (Australia). Wszystkie procedury na zwierzętach zostały zatwierdzone przez Komisję Etyki Zwierząt Instytutu Badań Medycznych Garvan (Sydney, Australia).
1. Przygotowanie buforu Krebs-Henseleit (KH)
- Przygotować 2 l 20-krotnego roztworu podstawowego buforu KH zawierającego 2,36 M NaCl, 0,094 M KCl, 0,024 M MgSO4, 0,024 M KH2PO4. Rozdzielić porcję do probówek o pojemności 50 ml i przechowywać w temperaturze -20 °C.
- Przed eksperymentem przygotuj dwie 2-litrowe kolby Erlenmyera zawierające 1x bufor KH zawierający 1900 ml wody dejonizowanej, 100 ml 20x buforu podstawowego KH, 4,20 g NaHCO3 (25 mM) i 3,96 g glukozy (11 mM).
- Umieścić kolby buforowe w łaźni wodnej o temperaturze 37 °C i sgazować roztwór karbogenem (95% tlenu, 5% dwutlenku węgla, natężenie przepływu ustawione na 2 l/min) przez kamienie napowietrzające (wsuwany filtr wlotowy) przez 5 minut, a następnie dodać 2,8 ml 1 M CaCl2 (1,4 mM). Kontynuować bulgotanie roztworu przez co najmniej 1 godzinę przed rozpoczęciem doświadczenia. Użycie kamienia napowietrzającego pomaga w równomiernym napowietrzeniu bufora.
- Umieść niewielką objętość (~50 ml) buforu w okrągłym metalowym naczyniu w temperaturze -20 °C, aby ostygł i utworzył warstwę mrożonego buforu.
2. Przygotowanie obwodu perfuzji
- Upewnij się, że wszystkie rurki i szklane naczynia są czyste i nie ma widocznych narośli/zanieczyszczeń.
- Ustaw wysokości szklanych komór tak, aby odpowiadały wymaganym ciśnieniom perfuzji w oparciu o 1 cm H2O odpowiadające 1,36 mmHg: Langendorff - serce 100 cm (około 75 mmHg), obciążenie wstępne robocze bok do serca 15 cm (około 11 mmHg), komora od serca do obciążenia następczego 100 cm (około 75 mmHg).
- Rozpocznij cyrkulację gorącej wody wokół obwodu co najmniej 10 minut przed perfuzją serca.
- Umieść filtry z mikrofibry (1,2 μm) w uchwytach filtrów i mocno je zabezpiecz.
- Zalać obwód buforem KH, upewniając się, że całe powietrze zostało usunięte, i użyj rurki kontrolującej przepływ clamp, aby wyregulować przepływ po stronie Langendorffa (Rysunek 1A, B) do ~ 50 ml / min. Wolniejszy przepływ pozwala na łatwą kaniulację aorty i zapobiega przemieszczeniu się serca przed wiązaniem. Umieść termometr w obwodzie za pomocą złącza rurki w kształcie litery T, aby monitorować temperaturę bufora na poziomie ~37 °C.
3. Konfiguracja oprogramowania Lab Chart (analiza danych)
- Upewnij się, że Powerlab (system akwizycji danych) i przepływomierz są włączone i podłączone do komputera przed otwarciem oprogramowania do analizy danych.
- Otwórz nowy plik.
- Skonfiguruj zbieranie danych, wybierając menu rozwijane Ustawienia i wybierając Ustawienia kanału. Wybierz ciśnienie w aorcie, przepływ w aorcie i tętno (Rysunek 2A).
- Skonfiguruj każdy kanał z ustawieniami pokazanymi w Rysunek 2B.
4. Przygotowanie zwierzęcia do izolacji serca szczura
UWAGA: Metodologia izolacji i perfuzji serca szczura dla serc bez DBD i DCD do przechowywania statycznego w zimnej temperaturze jest opisana poniżej. Metody instrumentacji serca do obwodu perfuzyjnego są stosunkowo podobne, niezależnie od zastosowanej metody dawstwa. Różnice w protokole dawstwa serca szczura DBD i DCD występują przede wszystkim od momentu zastosowania znieczulenia zwierzęcia do momentu wycięcia serca od zwierzęcia.
- Zważ zwierzę, upewniając się, że jego waga wynosi >330 g. Idealny zakres wagowy dla samców szczurów to 330-420 g.
- Podać dootrzewnowe wstrzyknięcie ketaminy (80 mg/kg) i ksylazyny (10 mg/kg). Zapewnij odpowiednią płaszczyznę znieczulenia chirurgicznego w oparciu o brak odruchu pedałowania (odruch szczypania palców) i odruchu mrugania oczami.
- Ułóż zwierzę w pozycji leżącej, zabezpieczając kończyny taśmą. Podawaj zwierzęciu tlen przez stożek nosowy.
- Miej metalowy pojemnik buforowy KH i mały metalowy pojemnik z lodem w stacji prosektoryjnej. Namocz gazę o wymiarach 7,5 cm x 7,5 cm w buforze KH i umieść ją na pojemniku z lodem.
- Po potwierdzeniu odpowiedniej płaszczyzny znieczulenia chirurgicznego, należy ogolić skórę w miejscu nacięcia chirurgicznego i oczyścić skórę środkami aseptycznymi, takimi jak betadyna lub 70% alkohol. Wykonaj boczne nacięcie w poprzek brzucha (laparotomia) i przesuń żołądek i jelita na bok, aby umożliwić dostęp do lewej żyły nerkowej. Wstrzyknąć 1500 j.m. heparyny i uciskać miejsce wstrzyknięcia, aż krwawienie ustanie. Odczekaj 1-2 minuty, aby heparyna zaczęła krążyć, zanim będziesz kontynuować pobieranie serca.
- Otwórz jamę klatki piersiowej, przecinając klatkę piersiową po obu stronach i przecinając przeponę. Ostrożnie przytrzymaj i podnieś blok płuco-serce, przecinając wzdłuż aorty zstępującej, upewniając się, że łuk aorty pozostaje nienaruszony. Pozwoli to na zachowanie wystarczającej długości aorty do kaniulacji.
- Szczur jest poddawany eutanazji poprzez usunięcie serca i płuc pod narkozą. Zanurz blok płuco-serce w błocie pośniegowym buforowym KH, aby umożliwić zatrzymanie serca.
5. Kaniulacja serca do izolowanego działającego obwodu perfuzji serca
- Przenieś blok płuco-serce na gazę na lodzie. Wypreparuj nadmiar tłuszczu wokół aorty, przytnij aortę, aby pozostawić 3-5 mm długości do kaniulacji i wykonaj małe nacięcie ~1-2 mm w tętnicy płucnej. Umożliwi to drogę dla ścieków wieńcowych.
- Umieść przycięty blok płuco-serce (jeszcze na lodzie) bezpośrednio pod kaniulami. Wyreguluj przepływ od strony Langendorffa za pomocą rurki kontrolującej przepływ clamp, aby ułatwić kaniulację aorty. Ostrożnie nałóż aortę na lewą kaniulę, przytrzymaj ją czarnym zaciskiem i zawiąż jedwabnym szwem 2-0.
- Zwiększ przepływ z perfuzji Langendorffa, całkowicie otwierając zacisk rurki sterującej przepływem. Otwórz zacisk obciążenia następczego. Upewnij się, że z komory Langendorffa jest ciągły przepływ. Rozpocznij monitorowanie aktywności serca za pomocą oprogramowania.
UWAGA: jeśli wartość przepływu w aorty na wyświetlaczu przepływomierza wynosi <10 ml/min, upewnij się, że arteriotomia płucna ma wystarczający rozmiar. Niski ślad/wartość przepływu w aortze może również wskazywać, że kaniula aorty została wprowadzona zbyt daleko.
- Wyreguluj blok płuco-serce tak, aby przednia powierzchnia płuc była skierowana w stronę operatora. Zawiąż lewy płat płuca jedwabnym szwem 2-0 i odetnij nadmiar lewej tkanki płucnej. Zawiąż pozostałe płaty płuc jednym ruchem jedwabnym szwem 2-0 i przetnij tkankę. Obróć serce tak, aby związane płuca były skierowane do tyłu.
- Za pomocą małych nożyczek Vannas odetnij 2-3 mm krawędź uszka lewego przedsionka, upewniając się, że uzyskano mały otwór w przedsionkach. Ostrożnie kaniuluj lewy uszek przedsionkowy do lewej kaniuli, przytrzymaj go czarnym zaciskiem i zawiąż jedwabnym szwem 2-0. Rysunek 3A pokazuje rozmieszczenie obu kaniul.
- Wyreguluj płaszcz wodny komory serca tak, aby serce znajdowało się pośrodku komory.
- Otwórz przetwornik ciśnienia na powietrze i wyzeruj przetwornik ciśnienia w oprogramowaniu, wybierając menu rozwijane Ciśnienie aorty > Bridge Amp > Zero. Kliknij przycisk OK.
- Perfuzja serca w trybie Langendorffa przez 10 minut. Upewnij się, że przepływ w aortze Langendoffa wynosi 10-20 ml/min (idealnie 20 ml/min).
- Przed przełączeniem trybu pracy należy upewnić się, że kamień napowietrzający (wsuwany filtr wlotowy) ze zbiornika buforowego Langendorff KH jest umieszczony w roboczym zbiorniku buforowym KH.
- Przełącz serce w tryb pracy, zamykając duży zacisk prowadzący do kaniuli aortalnej i otwierając przepływ prowadzący do uszka lewego przedsionka. Otwórz kran trójdrożny prowadzący od działającego perfuzatu. Przenieść wspólny przewód powrotny (zabierając bufor KH z powrotem do zbiornika) ze zbiornika Langendorff do zbiornika roboczego.
- Płuczkę serca w trybie roboczym przez 15 minut. Wartości przepływu w aortze muszą wynosić >30 ml/min pod koniec 15-minutowej perfuzji. Gdy serce się ustabilizuje, zacznij rejestrować dane w oprogramowaniu do analizy danych.
- Zmierz ścieki wieńcowe (przepływ wieńcowy) po 1 min, 5 minutach, 10 minutach i 15 minutach
UWAGA: Wartości przepływu wieńcowego powinny wynosić od 10 do 20 ml/min. Przepływ wieńcowy większy niż 22 ml / min na ogół wskazuje na nieszczelność pochodzącą z niezawiązanego naczynia płucnego. Tętno powinno wynosić od 200 do 300 uderzeń na minutę. Ścieki wieńcowe można pobrać do dalszej analizy markerów uszkodzenia tkanek (np. troponiny-I, uwalniania dehydrogenazy mleczanowej).
6. Podawanie kardioplegii w celu zimnego statycznego przechowywania serca
- Napełnij komorę kardioplegii (umieszczoną na wysokości 60 cm, aby uzyskać ciśnienie perfuzyjne około 40 mmHg) 50 ml wyznaczonego roztworu konserwującego serce (z suplementacją lub bez).
- Opuść płaszcz wodny i zamknij kran trójdrożny po stronie trybu pracy.
- Zatrzymaj przepływ w kierunku lewej kaniuli przedsionkowej, zamykając zacisk.
- Otwórz przepływ do kaniuli aortalnej.
- Zamknąć zacisk od strony Langendoffa i na obciążeniu następczym.
- Otwórz zacisk z linii kardioplegii i wypłucz 15 ml kardioplegii z przewodu ciśnieniowego. Zamknij kran na przewodzie ciśnieniowym.
- Pozwól, aby serce zostało przepłukane kardioplegią przez kaniulę aortalną i zbierz ścieki wieńcowe. Uruchom kardioplegię przez 3 minuty i zapisz objętość podanej kardioplegii.
- Zatrzymaj rejestrowanie danych w oprogramowaniu i zapisz plik.
- Po 3 minutach zamknij zacisk kardioplegii i mały niebieski zacisk prowadzący do kaniuli aortalnej.
- Umieść zacisk buldoga na kaniuli aortalnej i drugi zacisk buldoga na lewej kaniuli. Odłącz blok kaniuli serca od obwodu i umieść go w zlewce zawierającej kardioplegię w pojemniku na lód (Rysunek 3B, C).
- Przechowuj serce w lodówce przez 6 godzin (lub żądany czas przechowywania w chłodni).
7. Reperfuzja serca po przechowywaniu w niskiej temperaturze
- Przygotować bufor KH zgodnie z punktem 1.
- Zalać obwód perfuzyjny zgodnie z sekcją 2.
- Otwórz zapisany plik z perfuzji linii bazowej.
- Ostrożnie wyjmij blok kaniuli serca z pojemnika na lód i przymocuj go do obwodu perfuzyjnego. Przed ponownym podłączeniem kaniuli aortalnej użyj strzykawki 18 G wypełnionej buforem KH, aby usunąć powietrze z kaniuli. Najpierw podłącz kaniulę aortalną, otwórz rurkę clamp po stronie Langendorffa i upewnij się, że rurka obciążenia wtórnego clamp jest otwarty.
- Podłącz ponownie lewą kaniulę przedsionkową, upewniając się, że powietrze zostało usunięte z kaniuli przed podłączeniem do obwodu perfuzyjnego. Trzymaj stronę roboczą clamp zamknięty, aż nadejdzie czas przełączenia z Langendorff w tryb pracy.
- Perfuzja serca w trybie Langendorffa przez 15 minut. Upewnij się, że rejestracja danych rozpoczęła się na początku reperfuzji Langendorffa.
- Przed przełączeniem w tryb pracy należy umieścić oba bulgoczące kamienie w buforze KH, otworzyć 3-kierunkowy kran po stronie roboczej i przenieść wspólny przewód powrotny do zbiornika roboczego.
- Zamknij biały zacisk Langendorffa, otwórz biały zacisk po stronie roboczej i wykonuj płuczkę serca przez 30 minut. Zmierz i zbierz ścieki wieńcowe w wyznaczonych punktach czasowych do dalszej analizy (np. markery uszkodzenia serca). Upewnij się, że zatrzymałeś i ponownie uruchomiłeś nagrywanie oprogramowania, aby rozpocząć nowy segment (lub alternatywnie dodać komentarz).
- Po około 15 minutach reperfuzji w trybie pracy zamknij kran trójdrożny.
- Pod koniec reperfuzji zapisz plik danych, zatrzymaj przepływ przez obwód i odłącz blok serca. Pobrać próbki z lewej komory do przetwarzania histologicznego i/lub zamrozić je na zatrzask do przyszłych badań (np. ekstrakcji białka do badań western blot).
- Wyjmij filtry z uchwytów filtrów, opróżnij bufor z obwodu i dwukrotnie przepłucz 5 l wody destylowanej.
UWAGA: Chociaż nie jest to konieczne, pomaga podgrzać wodę destylowaną w dużym pojemniku w łaźni wodnej.
8. Analiza funkcjonalnego odzyskiwania
- Otwórz plik LabChart.
- Podświetl region, w którym trwa co najmniej 30 sekund nagrywania, a następnie kliknij polecenie > Dodaj zaznaczenie danych LUB Wielokrotne dodawanie do danych. Spowoduje to dodanie żądanych parametrów do pliku DataPad w oprogramowaniu.
- Wybierz menu rozwijane Okno > DataPad.
- Zaznacz i skopiuj wartości odzyskiwania z DataPad do arkusza kalkulacyjnego w celu funkcjonalnej analizy odzyskiwania. Oblicz odzysk funkcjonalny jako procent odpowiedniej wartości bazowej1,6,7.