Грызун Рабочая модель сердца по изучению инфарктом производительности и потребления кислорода

Краткое содержание

Изолированные модели работающих сердец могут быть использованы для измерения влияния условий нагрузки, частоты сердечных сокращений и приема лекарств на работоспособность миокарда и потребление кислорода. Описаны методы подготовки рабочей модели левого отдела сердца грызуна, позволяющей изучить систолическую и диастолическую работоспособность и потребление кислорода в различных условиях.

Аннотация

Модели изолированного работающего сердца были использованы для понимания влияния условий нагрузки, частоты сердечных сокращений и лекарств на работу миокарда способами, которые не могут быть достигнуты in vivo. Например, инотропные препараты обычно также влияют на преднагрузку и постнагрузку, что исключает независимую от нагрузки оценку их эффектов миокарда in vivo. Кроме того, эта модель позволяет отбирать пробы сточных вод коронарного синуса без загрязнения системным венозным возвратом, что позволяет оценить потребление кислорода миокардом. Кроме того, появление миниатюрных катетеров с давлением-объемом позволило точно количественно определить маркеры как систолической, так и диастолической эффективности. Мы описываем модель, в которой левый желудочек может быть изучен при выполнении как объемной, так и давящейся работы в контролируемых условиях.

В этой технике сердце и легкие крысы Спрэг-Доули (вес 300-500 г) удаляются целиком под общей анестезией. Аорта свободно рассекается и канюлируется для ретроградной перфузии с помощью оксигенированного буфера Кребса. Легочные артерии и вены перевязываются, а легкие удаляются из препарата. Затем левое предсердие разрезается и канюлируется с помощью отдельной венозной канюли, прикрепленной к блоку с предварительной нагрузкой. Как только будет установлено, что утечки нет, левое сердце нагружается, и ретроградная перфузия прекращается, создавая рабочую модель сердца. Легочная артерия разрезается и канюлируется для сбора коронарного стока и определения потребления кислорода миокардом. Напорно-объемный катетер помещается в левый желудочек либо ретроградно, либо через апикальную пункцию. При желании можно проложить провода для стимуляции предсердий для более точного контроля частоты сердечных сокращений. Эта модель позволяет точно контролировать преднагрузку (с помощью блокады давления левого предсердия), постнагрузку (с помощью блокады после нагрузки), частоту сердечных сокращений (с помощью проводов для стимуляции) и напряжение кислорода (с помощью кислородных смесей внутри перфузата).

Введение

Изучение изолированных органов позволяет контролировать физиологических условиях сверх того , что возможно в естественных условиях. Ex естественных условиях препараты сердца были впервые описаны Отто Langendorff, ¹ , который описал изолированный модель с ретроградной перфузией. Впоследствии другие описали модель "работает сердце", в котором миокард выполняет как давление и объем работы. ² Такие препараты играют важную роль в выяснении механизмов миокарда действия, ³ метаболизм миокарда, ^4-6 и эффекты кардиотонических препаратов. ^{7- 9}

Применение лекарственных препаратов, которые усиливают сократительную способность миокарда часто встречается у больных в критическом состоянии. Тем не менее, мало данных сравнения относительных эффектов этих препаратов на сократимость и потребления кислорода миокардом, данные, которые могут быть полезны в лечении пациентов с клиническими признаками сердечной недостаточности в послеоперационном периоде. ¹⁰ Тем не менее, поскольку большинство кардиотонические препараты влияют не только на миокард, но и артериол сопротивление, венозную емкость ^11, и скорость метаболизма пациента, ¹² бывших естественных условиях отдельные модели сердца остаются оптимальные средства , с помощью которых для изучения влияния таких препаратов на миокард собственно.

Описано использование экс виво модели для нагрузки независимого исследования инотропных препаратов на функцию миокарда и потребление кислорода. Сердца от крыс Sprague Dawley вводили канюлю с использованием левого желудочка сердца рабочую модель и перфузию с использованием модифицированного Krebs Henseleit перфузата. Аортального и левого предсердия давление контролировалось. катетеры давления объем импеданса были помещены в левый желудочек через апикальную пункции для непрерывного контроля систолического и диастолического функции. Потребление кислорода непрерывно измеряется как индексированной разница в содержании кислорода между левого предсердия perfusели и сточные воды в легочной артерии. Лекарственные препараты, которые будут испытаны были введены в ушко левого предсердия блока, а также изменения в работе сердца и метаболизма кислорода были измерены и по сравнению с непосредственно предшествующего базового уровня.

Протокол

Этот протокол выполняется в соответствии с текущим протоколом в рамках ухода за животными и использование комитета учреждения.

1. Подготовка к изучению

1. Включите водяной бане, чтобы нагреть Кребса-буфер (КАХАБ) резервуар (установлен на 42 ° С).
2. Приготовьте 16 л ХО , содержащий (в мМ) 128 NaCl, 5,7 KCl, 1,3 MgSO _4, 25 NaHCO _3, 2,7 CaCl _2, 0,53 ЭДТА, 0,54 наК ₃ H ₃ O _3, и 10,8 декстроза. ¹³ Подложка массы следующим образом : 27,584 г NaCl, 1,58 г KCl, 0,578 г MgSO _4, 8,401 г NaHCO _3, 1,47 г CaCl _2, 0,744 г ЭДТА, 0,22 г NAC ₃ H ₃ O _3, и 7,208 г декстрозы.
   Примечание: эти компоненты могут быть сохранены в конические пробирки в порошкообразной форме для составления в день эксперимента.
   1. Фильтр 4 л деионизированной воды через 0,22-микронный фильтр.
   2. Добавить 3,7 л этой воды до 4 лмерный стакан. Добавьте все компоненты для CaCl ₂ в воде , за исключением.
   3. Растворить CaCl ₂ в оставшиеся 300 мл воды с использованием отдельной мензурку.
   4. Кислородсодержащих соединений раствор с 95% O _2/5% CO ₂ в 1 л / мин (LPM) в течение 5 мин. Это корректирует рН до 7,40 и улучшает растворение CaCl _2.
   5. Добавьте CaCl ₂ в оставшейся части КАХАБ.
   6. Добавьте заполненный ХО в резервуар и циркулировать через все трубки в течение 30 мин. Убедитесь в том, что система свободна от макроскопических пузырьков. Кислородсодержащих с 95% O _2/5% CO ₂ при 0,5 LPM.
      Примечание: KHB могут храниться в течение ночи в холодильнике не более 1 - 2 дней, вернули до комнатной температуры и повторно фильтруют для использования. Не используйте повторно ХО между экспериментами.
   7. Подготовьте 2 х 50 мл чистого мензурки со льдом холодной КАХАБ и поместите их в ведро льда возле станции рассечение. Убедитесь в том, что KHB лед холодный (а не охлажденные) перед экс посадка сердце.
   8. Поместите микро давления объем (PV) катетер в 10 мл шприц с фильтрованной КАХАБ в течение 30 мин до калибровки, в соответствии с инструкциями изготовителя.
      Примечание: Температура ХО используется, чтобы впитать PV катетер должен быть как можно ближе к 37 ° C, насколько это возможно.
3. Подготовка анестезии и рассекает станции для животного.
   1. Обеспечить достаточную изофлуран в резервуаре. Оформи 500 ед гепарина в 1 мл шприц; поместите иглу 26 калибра (1/2 ") на этом шприц. Подготовьте маску для обезболивающим животного.
4. Установите давления в аорте блок перфузионного до 80 мм ртутного столба и левого предсердия (LA) блок-перфузионное давление до 10 мм ртутного столба. Открыть как аортальный блок и блок LA, чтобы позволить теплым KHB, чтобы капать. Когда все готово, препарировать животное, открыть аортальный блок, чтобы обеспечить постоянное медленное капельное ХО вне.
5. Откалибруйте PV катетера в соответствии с инструкциями производителя.

"> 2. Подготовка животных и Препарирование

ПРИМЕЧАНИЕ: Для получения наилучших результатов убедитесь, что животное находится в интервале от 300 до 500 г; мы обнаружили, что вес животного от 425 до 450 г идеально подходит для нашей системы.

1. Обезболить животное в камере с помощью изофлуран (1 - 2%), пока животное находится в бессознательном состоянии. Передача животных на рассечение станции и поместите маску анестезии с изофлуран и кислорода на животное. Выполните носок щепотку для оценки уровня седации. Нанесите мазь ветеринара на глаза, чтобы предотвратить сухость под наркозом.
2. Вводят гепарин, 500 единиц внутрибрюшинно в брюшной полости. Разрешить 10 минут для гепарин, чтобы быть поглощенными. Закрепить конечности животного с лентой для улучшения визуализации грудной клетке.
3. Вскрытие сердца.
   1. После того, как обеспечение того, что нет никакого ответа на носок крайнем случае, снять кожу от брюшной полости с пинцетом, а затем использовать ножницы, чтобы надрезать в брюшную полость, следуя кривой Тон диафрагме назад к заднему углу ребер.
   2. После того, как диафрагма видна, используя маленькие ножницы, разрезать вдоль передней поверхности диафрагмы следующие направления предыдущих сокращений, чтобы позволить для вступления в грудной клетке. Продлить каждый разрез вдоль подмышечной линии на двусторонней основе к подмышке.
      Примечание: Следующие шаги должны быть выполнены эффективно, поскольку вентиляция будет нарушена после того, как диафрагма надрезанные.
   3. Отвести грудную клетку кпереди от мечевидного отростка с помощью щипцов. Надрезать перикарда и плевры.
   4. Определить нижнюю полую вену (НПВ) и аорту чуть выше диафрагмы и спрячьте их гуртом кпереди тупыми щипцами.
   5. Используя большие, изогнутые ножницы, быстро сделать надрез через IVC и аортой, потянув за сердце и легкие из груди целиком. Вырезать пищевода, трахеи, брахиоцефальных артерий и вен цефально удалить сердце и легкие от грудной клетки. Вырежьте твоегоМИК ткани с этим блоком ткани. Будьте осторожны, чтобы не порезать проксимальной части восходящей аорты.
   6. Немедленно погрузите сердце и легкие в ледяном КАХАБ и перейти к устройству Лангендорфа, ранее созданной, как описано в шаге 1.

3. аортальный канюляция

1. Поместите комплекс сердечно-легочной в плоском блюде и сориентировать сердце тимуса и крупных сосудов, стоящих перед экспериментатором и заднюю сторону легких лицом к столу. Растащить два лепестка тимуса и идентифицировать Взлет брахиоцефальных артерий от аорты.
   1. Накройте аорту через край тарелки и секут аорту, используя маленькие ножницы приблизительно 5 мм выше аортального клапана, только проксимально к взлету правой подключичной артерии.
      Примечание: Разрез должен давать чистый круглый круг - аорту в поперечном сечении. Если она смещена от угла (т.е. широкий овал)или неполной, повторите разрез, чтобы достичь желаемого результата. Это будет способствовать эффективному аортального катетеризацию.
2. Использование 2 пары изогнутых щипцов по обе стороны от аорты, направлять аорту через аортальный канюлю (который должен быть медленно капает с КАХАБ). Аортальный клапан должен сидеть 1 - 2 мм ниже кончика канюли.
   1. После того, как аорта пункции, переставить щипцов перпендикулярно через аорту, чтобы удерживать аорту на месте. В качестве альтернативы, поместите небольшой зажим через аорту провести комплекс легких сердца на месте, что позволяет одной экспериментатора, чтобы завершить эту модель.
3. Попросите помощника передать шелк 4-0 шов чуть ниже пинцета и галстук на место, перекручивание вокруг канюли и связывая несколько раз, как в передней части и позади сердца. Откройте полую иглу полностью, чтобы начать полную ретроградную аортального потока. Обратите внимание на сердце биться энергично.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Если сердце не начнет быстро бить (~ 200 BPM) и энергично, топривязывать или канюля может быть перекрыта, один или оба из коронарных артерий. Если есть подозрение, снять галстук и переставить его подальше от коронарных артерий. Если сердце надувается и не бьется, канюля может быть через аортальный клапан. В случае утечки коронарной артерии (KHB спреи от корня аорты), авансовый канюля ближе к аортального клапана (это явление может произойти, если брахиоцефальный артерии вводить иглу на месте восходящей аорты).

4. легочная вена окклюзия и подготовка легочную артерию пункции

Примечание: Цель этого шага заключается в создании замкнутого левого предсердия системы, чтобы убедиться, что весь объем и давление со стороны левого предсердия блока передается слева структур сердца. Неспособность полностью закупорить легочных вен может привести к дефициту преднагрузки и могут фальсифицировать результаты или создать нестабильную подготовки рабочей сердца.

1. Удалить тимус, чтобы улучшить экспозицию йе легочной артерии (ПА).
2. Вручную повернуть аортального канюлю таким образом, что задняя сторона сердца обращена к оператору. Рассеките из суда, ведущие к правого легкого. Приостановить правой легочной ткани с помощью щипцов для дальнейшего разграничить эти сосуды. Использование средних и больших хирургических зажимов (или швом), закупорить правой легочной артерии и вены и бронха с одного клипа. Резекцию правую дистальных легких к клипу.
   Примечание: Из-за трудностей в рассечения легочной артерии свободный, наша практика закупоривать легочных вен, разбухают легочной артерии, что делает его легче надрезать, не повреждая близлежащие структуры в модели бьющегося сердца.
3. Повторите шаг 4.2 на левом легком.
   Примечание: потенциальные ловушки и решения проблем: После того, как обе легочные артерии поглощаются, правое предсердие будет заметно растягиваться и сердце может стать брадикардический. Это происходит потому, что правый желудочек становится сжатым газом. Если этого не происходит, то, вероятно, в PULMкоронарных вен не полной закупорки, и что предварительная нагрузка будет недостаточной для работы режима сердца. Если сердце не в состоянии поддерживать сердечный выброс после левого предсердия (LA) пункции и попытки перехода на работающем сердце (см ниже), рассмотреть вопрос о размещении дополнительных клипов или галстук вокруг легочной вены пней для закупоривания любой остаточной утечки. После того, как PAs поглощаются, однако, шаг 5 должны быть выполнены немедленно, чтобы свести к минимуму ишемии миокарда. Следует отметить, что некоторые исследователи надрезать легочной артерии до перевязки легочных вен, чтобы избежать повышения давления в правом желудочке.
4. Легочная артериальная надрез
   1. Поверните аортального канюлю так, чтобы передняя сторона сердца обращена к оператору. Определение легочной артерии. Опять же, эта артерия может быть растянут. Используя небольшие ножницы делают поперечным надрез приблизительно 3 мм выше клапана легочной артерии.
      Примечание: Это будет немедленно сбросить давление и частота сердечных сокращений может увеличиваться. Бытьпричиной этого канюлю легко сместиться, вводить иглу легочной артерии после левого предсердия канюляция завершена.

5. Левый Мерцательная канюляция

1. Поверните аортального канюлю так, чтобы левое предсердие сталкивается оператор. Используя маленькие ножницы, сделайте 2 - 3 мм разрез в верхней части тела левого предсердия, примерно 3 мм над атриовентрикулярному канавки.
   1. Поместите ушко левого предсердия канюлю перпендикулярно к плоскости митрального клапана и направлен к межпредсердной перегородке.
   2. Откройте канюлю LA, пока не потечет KHB. Убедитесь в том, что KHB теплая на ощупь (это быстро становится холодно, когда сидит в любой не рубашкой трубки), с тем чтобы избежать дисфункции миокарда вследствие гипотермии следующие перехода в режим работает. Переход к скорости капель во время пункции.
2. Использование щипцов, чтобы держать против тяги, вставьте предсердии канюли в корпус левого предсердия, следя за тем, чтобы не использовать excessiве силы, которые могут разорвать предсердие.
   Примечание: Канюля ЛА должен быть установлен так, чтобы он находился в середине предсердия без какого-либо напряжения на предсердной стенки.
3. Передаёт 4-0 шелковой нити вокруг тела левого предсердия и завяжите узел, чтобы создать уплотнение предсердия вокруг канюлей. Позаботьтесь, чтобы гарантировать, что задняя сторона левого предсердия входит в шву. Добавление дополнительных швов по мере необходимости. После того, как запечатанный, потянуть полую иглу назад 1 - 2 мм, так что он сидит в середине предсердие, а не против межпредсердной перегородке.
   Примечание: Наиболее распространенная причина, что сердце становится перфузии при переходе к работе в режим сердца является то, что канюля LA упрется в межпредсердной перегородке, которая закупоривает левого предсердия притока. Трассировка LA часто меняется , чтобы продемонстрировать собственное волну волны и V , когда канюля находится в правильном положении (см рисунок 2E).
4. Открыть канюлей клапан LA полностью администрировать полной предварительной нагрузки в левое предсердие. следить заСкорость капельного из сердца (которое происходит от коронарного стоков). Убедитесь в том, что скорость капельного не изменяется, когда канюля LA открыта. Если это произойдет, предсердие завязать вокруг канюлей, как описано в шаге 6.4, так как это означает наличие утечек в системе.

6. легочную артерию канюляция и переход в режим рабочей сердца

1. Если измерения потребления кислорода миокардом (или других веществ в сточных водах коронарного, например, уровни наркотиков или цитокинов), вставить 1/32 "гибкий шланг в предшествующем уровне разреза в легочной артерии.
   Примечание: Потребление кислорода измеряется как разница в содержании кислорода между левого предсердия перфузату и стоках легочной артерии ^2.
   1. Для непрерывного измерения потребления кислорода миокардом, используют в линии кислородного электрода для сравнения левого предсердия и коронарного синуса сточные воды.
   2. Собирают коронарного синуса сточные воды (из обеих легочной артерии и капает из сердца) в градуированный цилИндера спланированное по времени количественной оценки коронарного потока.
   3. Рассчитать потребление кислорода миокардом , как описано ранее. ²
2. Переход к работе в режим сердца путем выключения ретроградную аортального насоса.
   Примечание: Когда это будет сделано, то давление становится LA давление предварительной нагрузки и резистор, который был ранее обеспечивая устойчивость к ретроградной насоса в режиме Лангендорфа теперь обеспечивает устойчивость к сердечный выброс, создавая среднее артериальное давление. Если среднее артериальное давление снижается ниже ~ 80 мм ртутного столба, причина, вероятно, связано либо предварительной нагрузки или функции миокарда. Скорее всего, проблема заключается в левого предсердия канюлю, которая должна быть скорректирована после перезапуска ретроградную насоса.

7. Вставка левого желудочка Volume давления Катетер

Примечание: PV катетер может быть помещен либо ретроградный (через аортальный клапан), либо через апикальную прокола. Преимущество в том, что ретроградный рosition является более последовательным и устраняет необходимость в верхушечной пункции и сопутствующих рисков, связанных с коронарной травмы или потери преднагрузки. Тем не менее, ретроградной размещение иногда может быть очень сложным, поэтому мы опишем оба метода в настоящем документе.

1. Приложить 1,4 французский давления объема катетера к системе контура объемного давления. Откалибруйте систему в теплой КАХАБ в соответствии с инструкциями изготовителя. Убедитесь, что форма сигнала отображается в режиме реального времени. Доведите катетер и кабели близко к поверхности ЛЖ, чтобы не смещать его в процессе размещения.
2. Для размещения ретроградной откройте регулируемый клапан и кормить PV катетер осторожно через аортальный клапан, пока стабильное давление и объем сигнала не определены. Избегайте чрезмерного применения силы, которые могут привести к повреждению аортального клапана или прокола желудочков апекс.
   Примечание: Мы обнаружили, что важно, чтобы свести к минимуму длину труб и количество витков, что ФЭ катетер должен перемещаться, чтобы подойти к AV. Этоможет быть полезным, чтобы сократить трубку, которая поставляется вместе с системой.
3. Для апикальной размещения используйте 24 G ангио-катетера, чтобы создать апикальный прокол в ЛЖ. Убедитесь в том, чтобы избежать левой передней нисходящей коронарной артерии. Направьте иглу в направлении клапана аорты от желудочковой верхушки. Продвигайте давление-объем катетера в тело ЛЖ. Остановка продвижения катетера, как только идентифицирован давление и объем сигнала LV.
4. После того, как давление-объем катетера находится в месте, переместить водяной рубашки в положение вокруг сердца. Закрепите катетер к стенке водяной рубашки с небольшой кусочек ленты.
5. Убедитесь, что по крайней мере 30 мин период стабильности перед началом каких-либо измерений или вмешательства.

8. Настой Медикаменты

1. (Необязательно) Настаивать препараты (например, допамина) в левом предсердии блоке , используя стандартный медикаментозное насос.
   Примечание: У нас есть дозированные препараты в соответствии с Wholе массы тела животного, так как эквивалент потока в целом сердечного выброса проходит через предсердия блока; лишь небольшая часть этого проходит через коронарное кровообращение, как это происходит в естественных условиях. В качестве альтернативы, второй набор перфузату может быть создана с заданной концентрацией лекарственного средства и используется для обрызгивать сердца.
   Примечание: В нашем протоколе, мы вливать лекарства в течение течение 12 мин, собирая физиологическими данные в течение последних 10 мин каждого настоя и сравнения его с непосредственно предшествующей 10 мин исходного уровня.

9. Физиологические Манипуляции

1. Частота сердцебиения
   1. (Необязательно) шовный два ЭКС провода на стенки правого предсердия и прикрепить к временному устройству стимуляцией.
      Примечание: Это позволяет точно контролировать частоту сердечных сокращений (выше собственной частоты синусового) и понимание взаимосвязи между ЧСС и сократимость независимым от кардиотонического лекарства.
2. предварительная нагрузка
   1. Изменяютпредварительной нагрузки (определяемой как левого желудочка конечного объема диастолического) путем изменения высоты колонны, питающего левого предсердия блока.
3. Кровяное давление
   1. Манипулирование кровяное давление (основным фактором, определяющим постнагрузки в этой модели) с использованием клапанов давления на IH-51.
4. Ишемическая содержание кислорода
   1. Достигнуть различной степени гипоксии миокарда путем перфузии сердца с КАХАБ насыщенным в различных газовых смесях. Это можно сделать, используя отдельные резервуары с рубашкой (каждый со своей собственной газовой смеси) для обеспечения равновесия между газом и КАХАБ.
   2. Достичь коронарную ишемию швом лигирования дистальных коронарной артерии.
      ПРИМЕЧАНИЕ: перевязка проксимальных коронарных артерий в режиме рабочего сердца может привести к летальному дисфункции миокарда.
   3. Побудить глобальной коронарной ишемии путем прерывания или задержки ретроградную перфузию в течение определенного периода времени.

Результаты

Схема полностью инструментированного сердца в ретроградной перфузии (Фигура 1А) , так и в левом рабочем сердце желудочков (Фиг.1В). Типичная аортальные, в левом предсердии и давления левого желудочка и объема обводка показаны на рисунке 2А. - D Типичное давление в конце диастолического составляет примерно 3 - 5 мм рт.ст. в этой модели, а пиковое давление систолическое составляет приблизительно 100 мм ртутного столба Рисунок 2E демонстрирует изменение. в левом предсердии трассировку, когда канюля LA отодвигается от межпредсердной перегородки во время размещения и расположения канюли. В этих экспериментах давление в аорте была установлена ​​на уровне 90 мм рт.ст., а давление ЛА был установлен на 10 мм ртутного столба.

Для того, чтобы проверить эффекты катехоламинов, каждый физиологическая параметр (полученный в основном из давления объема катетера и соответствующего программного обеспечения) сравнивали с непосредственно предшествующим базовый период. В примере, показанном, допамин вводили при 15 мкг / кг / мин в ушко левого предсердия блока. Хотя конечный диастолическое давление идентичен в обоих условиях (при фиксированной предсердии давление в этой модели), левый конец желудочка диастолический объем уменьшается на 2,5%, а с левого конца желудочка систолический объем уменьшается на 4,9%, что дает увеличенный объем хода (Рисунок 3А). По сравнению с плацебо , настоев, левого желудочка работа инсульт, идентифицированный как область в пределах кривой давление-объем, увеличилась на 32% во время лечения с дофамином (фигура 3В, p <0,001, тест т, п = 10 в каждой группе). Это было связано с большим увеличением потребления кислорода миокардом по отношению к инфузий плацебо (рис 3C). Таким образом, относительные потенции и энергии различных кардиотонических препаратов и дозах можно сравнить с одной другой, независимо от их воздействия на условиях нагружения.

Содержание "ВОК: Keep-together.within-страница =" 1 ">
Рисунок 1: Схема течения в Полностью Instrumented Сердце в ретроградной перфузии и Режим работы сердца (панель A: Режим Langendorff; Панель B:.. Режим работы сердца В ретроградной режиме KHB вливают при давлении множество перфузионной в корень аорты. Этот режим используется для восстановления миокарда при ишемическом времени и во время измерительных приборов. в рабочем режиме сердца, перфузат течет через левых отделов сердца , прежде чем перфузируя коронарного кровообращения. в этом режиме, миокард должен генерировать свой ​​собственный перфузионное давление. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы просмотреть увеличенная версия этой фигуры.

Figure 2: Представитель давления и объема Прориси , полученных в ходе базовых измерений. (А) аортальный корень давления, (В) давления в левом предсердии, (С) левого желудочка давление и (D) , которые отображаются слева обводка объема желудочков во время измерения базовой линии. Объем инсульта, а работа, сердечный выброс, тау, и другие параметры могут быть автоматически рассчитываются и отображаются в режиме реального времени с помощью программного обеспечения. Затупленного левого предсердия трассировка (E) , связанный с плохим сердечного выброса в рабочем режиме сердца может быть признаком того, что канюля неправильно позиционированных единиц в левом предсердии. Обратите внимание , что видный v волны в хорошо помещенной левого предсердия отслеживании давления является обычным явлением, скорее всего , из - за уменьшения левого предсердия соблюдения в полном объеме инструментированного животного. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рис . 3: Влияние допамина на давление-объем Кривая результатов Допамин инфузии сдвига влево на кривой PV (A), в том числе увеличение объема инсульта, снижение конечного систолического объема, по сравнению с базовыми показателями. Обратите внимание , что форма некоторых компонентов этих кривых PV отличаются от тех , которые обычно измеряются в естественных условиях (смотри рисунок 4) из - за отсутствия артериальной и венозной эластичности. (В) относительно непосредственно предшествующего базового уровня, инсульт работа значительно увеличилась более во время инфузий допамина по сравнению с плацебо (**, p = 0,0017, т-тест), так же как и потребление кислорода миокардом (*, p = 0,013, Т-тест, С). Используя эту модель, среднее потребление кислорода миокарда исходно составляла 0,22 ± 0,02 ммоль O ₂ / г ткани / мин, используя расчетную dissolvСодержание кислорода изд 165 мкмоль / л в физиологическом растворе при 40 ° С Такие измерения могут быть использованы для сравнения потребления кислорода миокардом различных лекарств. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 4: Анализ Volume давления Loops. Loop Теоретическое давления Объем Показанный Описывает цикл нормальный сердечный После аортальный клапан (AV) замыкание (1), происходит изоволюмического сжатие (1 - 2). Как желудочкового давления уменьшается ниже давления в предсердии. Продолжительность этой фазы представлена ​​Tau. Митрального клапана (MV) , а затем открывается одновременно с систолу предсердий, наполняя желудочек (2 - 3). Систола затем начинается с изоволемическом contractiна (3 - 4) , пока давление в желудочке превышает диастолическое артериальное давление, при котором время открывает АВ. Объем Инсульт является разница между линиями 1 - 2 и 3 - 4 . Ход работы площадь в пределах 1 - 2 - 3 -. Кривая 4 Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Обсуждение

Эта рабочая модель сердца позволяет оценить производительность желудочков с полным контролем желудочек и постнагрузки, напряжение кислорода перфузату, а также частоту сердечных сокращений. Среди других факторов, она позволяет оценить внутренне присущих миокарда эффектов инотропных препаратов , не зависящих от постнагрузки и преднагрузки, что способы, которые не представляется возможным с использованием модели в естественных условиях. Поскольку эта модель использует кристаллоидного перфузат, она позволяет оценить миокард без помех со стороны гемоглобина, упрощая спектроскопического анализа миокардиальных энергетических состояний, например. ¹⁴ В этой модели, правое предсердие не канюлю как часть нашей аппаратуры, хотя вполне возможно , чтобы сделать это. Мы намеренно решили не делать так, чтобы облегчить выборку коронарного потока пазухи для оценки потребления кислорода миокардом. Важно отметить, что, хотя, право сердце по-прежнему выполняет давление и объем работы в этой модели, как это нагнетает сотрудничествоronary синусового потока в канюлю легочной артерии. Обеспечение некоторой правый желудочек улучшает позиционирование межжелудочковой перегородки и повышает производительность левого желудочка, а также является важным компонентом этой модели. ¹⁵

Есть несколько экспериментальных подводных камней упомянуть. Первым из них является начальная ретроградной катетеризации, которая должна быть выполнена целесообразно (т.е. менее чем за 2 мин) , чтобы минимизировать период ишемии. Самым важным умение мастера является эффективной изоляции, подготовка и обработка восходящей аорты. Важно, что аортальный культи не быть разрезаны чрезмерно коротким, оставляя недостаточно места пункции выше аортального клапана. Тем не менее, важно также, что аортальный культи не слишком долго, что может привести к torqueing аорты вокруг канюлей. Кроме того, важно, что аорта канюля и корень аорты быть соответствующим образом размер соответствием. Слишком большой аорта на небольшом канюлей может такжеприводят к torqueing корня аорты на канюлю. Правой подключичной артерии обычно вылетает из восходящей аорты около 7 мм выше аортального клапана. Определение брахиоцефальных сосудов (около 1 мм в диаметре) при рассечении и обрезке аорты служат важными ориентирами для поперечного разреза аорты. Обрезка аорту чуть ниже взлета первой брахиоцефальных артерий рекомендуется. Включение этого судна в обрезанного корня аорты, как правило, приводит к утечке ХО, и потеря давления корня аорты при переходе в режим рабочего сердца.

Другой технически сложным аспектом является пункции левого предсердия канюляция. Несмотря на то, что это целесообразно вводить иглу в ушко левого предсердия, мы обнаружили, что канюля часто застревает внутри придатка, и не проходит легко в тело левого предсердия. Таким образом, мы предпочитаем, чтобы сделать разрез в теле левого предсердия, приблизительно2 мм превосходит атриовентрикулярному канавки. Важно, чтобы положение левого предсердия канюлей в правильной плоскости перед вставкой для того, чтобы избежать разрыва тонкостенной предсердие при креплении канюлю.

Мы обнаружили, что идеальный размер левого разреза атриума составляла примерно 3 мм. Создание слишком мал из разреза может также размещение левого предсердия канюлю более трудным, и может привести к разрывам левого предсердия. Мы используем прямой, 8 мм, скошенную часть кислородонепроницаемой трубки (внутренний диаметр 2,9 мм) на левом предсердии блоке. Мы обнаружили, что с помощью этого, а не канюлю с скошенным краем, приводит к наиболее последовательным мерцательной канюлю и облегчает процесс крепления левого предсердия блока. Вне зависимости от используемой трубки, важно, чтобы гарантировать, что конец трубки не перекрываемого межпредсердной перегородке или митрального клапана (как показано выше, мы обнаружили, что левый трассировка предсердии давление было полезно в этом Regaй), так как даже тонкое движение мерцательной канюлей может существенно изменить левого желудочка предварительной нагрузки и в результате гемодинамических измерений. По той же причине, важно, чтобы убедиться, что левое предсердие не вытекает следующее после открытия левого предсердия блока. Важно, независимо от типа используемой трубки для того, чтобы трубка внутри этой системы является кислород непроницаемой для обеспечения адекватной доставки кислорода к сердцу.

Другой технически сложным аспектом процедуры является размещение давления объема (PV) катетера. Мы изначально выступали за ретроградную размещение катетера через аортальный блок. Хотя это технически возможно, мы обнаружили, что это будет гораздо проще и целесообразно поместить PV катетер через transapical пункции. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы контролировать положение катетера в течение всего периода эксперимента, а иногда катетер может перемещаться в или из левого желудочка. Это может быть сделано путем мониторинга pressuповторно и объем кальки с течением времени.

И, наконец, следует соблюдать осторожность, чтобы гарантировать, что решение KHB создается свежее для каждого эксперимента. Можно взвесить составляющие ХО и хранить их в конические пробирки в порошкообразной форме раньше времени. В день эксперимента, то они могут быть смешаны с стерильную, вода, углекислый газ / кислород, а затем кальция добавляют к смеси. Кроме того, важно, чтобы промыть систему с активным действием энзимов порошкового моющего средства, такие как Tergazyme (или аналогичный) и регулярно заменять перфузату фильтр.

Следует отметить некоторые ограничения этого экспериментального препарата. Во-первых, подобно всем кристаллоидными-перфузировались Лангендорфа препаратов, KHB и другие бескровный perfusates имеют значительно уменьшенную пропускную способность кислорода по отношению к крови. Хотя это частично компенсируется за счет коронарной вазодилатации и супрафизиологических коронарный кровоток, препарат не совсем physiologiс по этой причине. Во- вторых, из-за почти бесконечной податливости камеры Уиндкессел , используемой в этом инструменте, систолическое и диастолическое давление лишь в минимальной степени разделены (рис 2А) , и , таким образом, коронарное перфузионное давление не является физиологическая. Это может быть преодолен в будущих моделях путем включения компонента жесткости к блоку постнагрузки. В-третьих, как и во всех выделенных препаратах сердца, сердца проходит определенный период (2 - 3 мин) теплой ишемии, которая может создать повреждение миокарда или дисфункции. Минимизация этой травмы через практику техники имеет первостепенное значение для репрезентативных результатов. Кроме того, хотя необходимо для благополучия животных, ингаляционные анестетики могут служить инфарктом подавитель рано в процессе реперфузии, хотя предполагается, что этот эффект быстро отменен сердце реперфузии с КАХАБ.

Рабочая система сердца описана позволяет широкое разнообразие PhysiolOGIC исследования, имеющие отношение к уходу за пациентами, исследования и обучения. С помощью нескольких дополнительных модификаций, система также может быть использована для моделирования важной физиологии, имеющей отношение к врожденный порок сердца, в том числе легочной гипертензии и одного желудочка физиологии. Ограничения включают , что он является экс виво препарат, что сердце будучи увлажненную буфера вместо более высокого содержания кислорода крови.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье

Имя	Компания	Каталожный номер	Комментарии
Бикарбонат натрия	Sigma-Aldrich	S5761	8,401 г/4 л
Этилендиаминтетрауксусная кислота	Sigma-Aldrich	E6758	0,744 г/4 л
Хлорид калия	Sigma-Aldrich	P9333	1,580 г/4 л
Сульфат магния	Sigma-Aldrich	M7506	0,578 г/4 л
Пируват натрия	Sigma-Aldrich	P2256	0,220 г/ 4 л
Натрия хлорид	Sigma-Aldrich	S3014	27,584 г/4 л
Декстроза	Sigma-Aldrich	D9434	7,208 г/4 л
Дигидрат хлорида кальция	Sigma-Aldrich	C7902	1,470 г/4 л
Бивентрикулярное рабочее сердце модель	Harvard Apparatus	IH-51
Напорный объемный катетер	Millar, Inc	SPR-944-1	Используется катетер с расстоянием 6 мм
Инструменты LabChart Pro 8	AD	версии 8.1