Изолированная система работы сердца для крупных животных моделях

Общая цель данной процедуры заключается в измерении сердечной функции крупных животных в контуре ex vivo. Это достигается путем первоначальной сборки аппарата для работы сердца. На втором этапе кровь промывают, восстанавливают с помощью физиологического раствора, а на заключительном этапе оптимизируют уровень электролитов.

Сердце фиксируют таким образом, чтобы воспроизвести гемодинамические параметры in vivo. В конечном итоге для получения количественных показателей функции желудочков можно использовать катетер для измерения проводимости, введенный в желудочек. Основным преимуществом этого метода по сравнению с существующими подходами, такими как использование моделей мелких животных, является получение клинически значимых данных при отсутствии иммунологических факторов, которые наблюдаются при трансплантации крупным животным.

Для сборки аппарата Лангора начните с соединения резервуара для сердца с резервуаром для крови трубкой диаметром 3/8 дюйма, убедившись, что трубка проходит через роликовый насос. Затем соедините резервуар для крови с оксигенатором-нагревателем с помощью еще одного отрезка трубки диаметром 3/8 дюйма, после чего подключите оксигенатор-нагреватель к Y-образному соединителю. Один из отводов Y-образного соединителя подсоедините к центробежному насосу.

Затем подключите центробежный насос ко второму Y-образному коннектору, чтобы создать ловушку для пузырьков воздуха и обеспечить возможность установки датчика давления. Прикрепите отрезок трубки диаметром 3/8 дюйма, чтобы зафиксировать гемостатический клапан на направленном вверх отводке. Затем прикрепите отрезок трубки диаметром 3/8 дюйма к направленному вниз отводку и соедините другой отвод Y-образного коннектора с входом камеры предварительного наполнения.

Убедитесь, что эта трубка проходит через второй роллерный насос. Сначала подсоедините линию предварительного заполнения к выходному отверстию камеры предварительного заполнения. В конечном итоге эта линия будет соединена с левым предсердием.

Подсоедините имеющуюся трубку диаметром три восьмых дюйма к выходу из этой камеры, затем подключите кислородный баллон и нагревательный аппарат к heater oxygenator. Наконец, пережмите линию, идущую от Y-образного соединителя к камере предварительной нагрузки, так как эта линия не будет использоваться до перевода сердца в рабочий режим. Теперь включите нагревательный аппарат кислородного баллона, роликовый насос, соедините два резервуара и центробежный насос, после чего промойте кровь в соответствии с инструкциями производителя.

Затем восстановите промытые эритроциты с помощью нормального физиологического раствора до требуемой концентрации гематокрита. Добавьте разведенную кровь в аппарат Лангора и проверьте гематокрит. Отрегулируйте скорость двух насосов, чтобы начать кровоток через систему, исключая камеру предварительной нагрузки.

Проверьте pH и уровень электролитов в смеси крови и доведите их до физиологических значений для используемого вида, чтобы предотвратить вредное поступление кальция при реперфузии. Первоначально поддерживайте уровень кальция в аппарате Langendorff на уровне 0,3–0,5 ммоль/л. После калибровки аппарата Langendorff быстро извлеките надлежащим образом отдохнувшее сердце из контейнера для хранения.

Слейте любой консервирующий раствор из желудочков. Промокните ткань насухо и взвесьте её. Затем верните сердце в контейнер для хранения и расположите его так, чтобы аорта была направлена вверх, для поддержания низкой температуры миокарда.

Затем вставьте канюлю диаметром 3/8 дюйма в аорту и закрепите ее пластиковым хомутом. Снизьте скорость центробежного насоса до медленной струи и медленно вводите кровь в аорту до ее полного заполнения и удаления воздуха. Когда аорта будет полностью заполнена кровью, осторожно подсоедините аортальную канюлю к аортальной трубке на аппарате L endorf, зафиксировав время подключения.

Затем введите откалиброванный датчик давления через гемостатический клапан в нативную аорту. Начните измерения давления и отрегулируйте скорость центробежного насоса до достижения желаемого давления реперфузии. Внимательно следите за давлением в аорте, особенно в начале реперфузии, и постепенно повышайте температуру на нагревательном блоке, пока внутримиокардиальная температура не достигнет 37 °C.

Возьмите контрольный образец крови из резервуара венозной крови (время t=0) для измерения pH, уровня электролитов и других биохимических показателей. Затем введите температурный датчик через септум и контролируйте температуру миокарда. Отбирайте образцы крови каждые 15 минут, корректируя физиологические параметры в соответствии с требованиями эксперимента и добавляя примерно 1 ммоль кальция в раствор крови каждые пять минут.

Перед переходом в рабочий режим необходимо убедиться, что концентрация ионизированного кальция превышает 0,8 ммоль/л. После перевода сердца в рабочий режим с помощью полипропиленового шва размера 000 на верхушке левого желудочка накладывают круговой шов. Затем с помощью иглы 16 gauge делают прокол внутри кругового шва.

Введите катетер для измерения давления, объема и проводимости в апикальный разрез. Оцените выходные данные, чтобы определить количество активных объемных сегментов. Если не все сегменты активны, корректируйте положение катетера до их активации; для оптимизации морфологии петли может потребоваться легкое скручивание катетера.

Затем, используя надлежащим образом откалиброванный катетер, зарегистрируйте данные о зависимости давления от объема в течение как минимум 30 секунд для определения показателей сердечной функции, зависящих от объема. После получения достаточного количества петель используйте зажим для трубки, чтобы медленно перекрыть трубку преднагрузки. Петли давления-объема должны начать уменьшаться, смещаясь вниз и влево.

Эта процедура называется снижением преднагрузки. После получения данных снижения преднагрузки в течение 10–15 секунд отпустите зажим трубки, чтобы преднагрузка вернулась в левое предсердие и можно было получить показатели сердечной функции, не зависящие от объема. Наконец, нажмите кнопку остановки, чтобы прекратить сбор данных для получения повторных измерений.

Через пять минут повторите процедуру. Начиная с этапа окклюзии, изменения коронарного сопротивления могут вызвать колебания перфузионного давления. Эти вариации могут быть незначительными и постепенно устраняться с течением времени.

Однако в некоторых случаях эти колебания могут быть резкими и требовать регулировки потока через центробежный насос для поддержания заданного давления реперфузии. В данном эксперименте при первоначальном введении катетера для измерения давления и объема в сердце свиньи, которое хранилось при температуре 4 °C в течение двух часов, полученные петли были низкого качества с многочисленными пересечениями и отсутствием различимых компонентов сердечного цикла. Тем не менее, после минимального перемещения катетера внутри желудочка морфология петли значительно улучшилась, что позволило получить результаты измерений после оптимизации положения катетера.

Петли, полученные на контуре ex vivo, могут иметь иную морфологию, чем петли in vivo, что, вероятно, связано с иным положением сердца в контуре по сравнению с положением животного в положении лежа, а также с отсутствием анатомических связей, имеющихся в живом организме. Кроме того, использование электродов для стимуляции с целью регулирования частоты сердечных сокращений создает внешний электрический ток, что приводит к появлению всплеска в нижней правой части петель ex vivo. Тем не менее, пока эти петли по-прежнему содержат компоненты сердечного цикла, они могут служить источником интерпретируемых данных.

После выполнения этой процедуры можно провести другие методы исследования, такие как электрокардиография и эхокардиография, для изучения других физических свойств сердца, включая проводимость.