16 августа 2016 г.
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.
Общая цель этой процедуры заключается в создании изолированной модели левого работающего сердца, которая позволяет точно контролировать условия нагрузки на желудочки у грызунов. Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы сердечно-сосудистой физиологии, включая влияние лекарств на сократительную способность миокарда, текстильные характеристики и потребление кислорода. Основное преимущество этой методики заключается в том, что условия нагрузки на сердце можно точно контролировать.
Визуальная демонстрация этого метода имеет решающее значение, так как диссекция и изоляция аорты, грануляция левого предсердия и изоляция легочных вен требуют мастерства и практики для освоения. После соответствующей седации, анальгезии и антикоагулянтной терапии гепарином начните операцию на донорской крысе. Сначала оттяните кожу от брюшной полости с помощью щипцов, а также с помощью ножниц сделайте надрез брюшинной полости.
Следуя по изгибу диафрагмы обратно к заднему углу ребер. Как только диафрагма станет видимой, используйте ножницы, чтобы разрезать вдоль передней поверхности диафрагмы на одной линии с предыдущими надрезами для доступа к грудной клетке. Продлите каждый разрез вдоль подмышечной линии с обеих сторон до подмышечной впадины.
Затем отведите грудную клетку кпереди от ксифозного отростка с помощью щипцов. Далее надрезают перикард и плевру. Действуйте эффективно, так как после разрезания диафрагмы вентиляция нарушается.
Определите нижнюю полую вену и аорту чуть выше диафрагмы и с помощью притупленных щипцов втяните их на блоке спереди. Далее с помощью больших изогнутых ножниц быстро разрежьте поперек нижней полой вены и аорты. Не разрезая восходящую аорту, перережьте пищевод, трахею, брахиоцефальные артерии, головные вены.
Затем иссекают эти ткани тимуса вместе с сердцем и легкими на блоке. Немедленно погрузите слух и легкие в ледяной KHB и перейдите к аппарату Лангендорфа. Поместите сердечный легочный комплекс в плоскую чашку и поверните сердце так, чтобы тимус и большие сосуды были обращены к экспериментатору.
И задняя часть легких, обращенная к столу. Затем раздвиньте две доли тимуса и определите отход брахиоцефальных артерий от аорты. Теперь накиньте аорту на край посуды.
Затем с помощью маленьких ножниц пересеките аорту примерно на пять миллиметров выше аортального клапана, прямо проксимальнее места отхода правой подключичной артерии. Требуется круглое сечение. Продолжайте повторять разрез, пока не получится один.
Следующая видеомикроскопия дает четкое представление о важнейшей части этой процедуры, рассечении и пересечении аорты при подготовке к канюляции. Как показано здесь, тимус должен быть разделен посередине и будет легко раздвигаться. Используйте мягкие поглаживания изогнутыми щипцами, чтобы разделить перикард и просеять ткани вокруг аорты.
Избегайте применения чрезмерной силы. Культя безымянной артерии должна быть идентифицирована и захвачена в качестве точки вытяжения на аорте. Затем аорта должна быть поперечно надрезана с помощью небольших острых ножниц в средней точке между аортальным клапаном и отходом подключичной артерии.
Если разрез сделан слишком высоким, аорта становится ненужной и может вызвать скручивание сердца вокруг канюли. Кроме того, буфер спазмов может вытекать из брахиоцефальной культи. Если он слишком короткий, кончик канюли может пересечь аортальный клапан.
Далее двумя парами изогнутых щипцов направьте аорту на канюлю аорты, из которой должна медленно капать КГВ. Аортальный клапан должен располагаться на один-два миллиметра ниже кончика канюли. Затем переместите щипцы перпендикулярно аорте, чтобы удержать аорту на месте.
Также можно использовать зажим. Затем попросите помощника использовать шелковый шов, чтобы закрепить канюлю несколькими узлами с обеих сторон сердца. Теперь полностью откройте канюлю, чтобы начать полный ретроградный поток аорты.
Сердце должно биться энергично. Одна из потенциальных ловушек заключается в том, что кончик аортальной канюли пересекает аортальный клапан в левый желудочек. Как показано здесь, если это произойдет, сердце будет казаться бледным, а левое предсердие будет расширено.
Это необходимо немедленно исправить, кратковременно остановив коронарный кровоток и переместив сердце вниз на аортальную канюлю. Не то чтобы ткани аорты были хрупкими у грызунов и легко рвались. Еще одной потенциальной ловушкой является утечка корня аорты, либо из-за разрыва, либо из-за чрезмерно высокого разреза на аорте, так что из брахиоцефальной артерии происходит утечка KHB.
Это можно решить путем остановки коронарного кровотока, удаления сердца из аортальной канюли и изменения положения. Целью этого шага является создание замкнутой системы, в которой все давление от блока преднатяга передается на левые структуры сердца. Неспособность полностью окклюзировать легочные вены может привести к потере предварительной нагрузки, а также может привести к нестабильной подготовке сердца или может исказить результаты.
Вручную поверните аортальную канюлю так, чтобы задняя часть сердца была обращена к оператору. Теперь рассекаем сосуды, ведущие к левому легкому. Чтобы получить доступ к сосудам, используйте щипцы для подвешивания левой легочной ткани.
Затем используйте один средний хирургический зажим для окклюзии левой легочной артерии и вены, а также бронха. Далее резекция левого легкого дистальнее клипсы. Теперь повторите процесс на правом легком.
Когда обе легочные артерии полностью окклюзированы, правое предсердие расширяется, и сердце может стать брадикардическим. При необходимости добавьте дополнительные зажимы или швы, чтобы закрыть протечки и работать эффективно. Теперь выполните разрез легочной артерии.
Поверните аортальную канюлю, чтобы получить доступ к передней части сердца и определить легочную артерию. С помощью небольших ножниц сделайте поперечный разрез примерно на три миллиметра выше легочного клапана. Теперь легочная артерия может быть канюлирована на более позднем этапе.
Далее канюлеируйте левое предсердие. При осмотре левого предсердия с помощью небольших ножниц сделайте двух-трехмиллиметровый разрез в верхней части тела левого предсердия примерно на три миллиметра выше атриовентрикулярной борозды. Затем расположите левую предсердную канюлю перпендикулярно плоскости митрального клапана, направленной в сторону межпредсердной перегородки.
Откройте левую переднюю канюлю до тех пор, пока теплый KHB не станет заметно течь. Убедитесь, что KHB теплый на ощупь, иначе может начаться переохлаждение. Во время канюляции переведите поток KHB на капельную скорость.
Теперь, используя щипцы для удержания встречного вытяжения, вставьте предсердную канюлю в тело левого предсердия. Не применяйте чрезмерную силу, так как предсердия хрупкие. Расположите канюлю так, чтобы она находилась в центре предсердия без какого-либо натяжения на стенке предсердия.
Теперь закрепите канюлю в предсердии с помощью шовного материала из четырех шелковых материалов, наложенных вокруг тела левого предсердия, включая заднюю часть левого предсердия. При необходимости добавьте дополнительные швы. После герметизации оттяните канюлю назад на один-два миллиметра так, чтобы она находилась в середине предсердия, а не напротив межпредсердной перегородки.
Это можно проверить, посмотрев на форму сигнала левого предсердия. Теперь полностью откройте клапан канюли, чтобы подать полную предварительную нагрузку на левое предсердие. Очень важно следить за скоростью капельницы от сердца.
Она должна быть устойчивой, пока канюля открыта. Если нет, закройте предсердие вокруг канюли, чтобы закрыть утечку, которая, вероятно, вызывает проблему. Чтобы измерить содержание веществ в коронарных стоках, таких как газы, лекарства или цитокины, вставьте гибкую трубку в разрез в легочной артерии.
Чтобы обеспечить непрерывное измерение давления и объема, вставьте в левый желудочек откалиброванный катетер объемной проводимости давления. Лучше всего это делать ретроградным способом через аортальный клапан. Хотя это технически сложно, это также может быть выполнено с помощью апикальной пункции желудочков.
Максимальный DPDT должен быть не менее 3500-4000 для адекватной подготовки. Соберите стоки коронарного синуса из легочной артерии и сердца в градуированный цилиндр для количественной оценки коронарного кровотока. Теперь рассчитайте потребление кислорода миокардом.
В конечном итоге, отключите ретроградную аортальную помпу, чтобы перейти в режим работы сердца. Ретроградную перфузию готовили, как описано. Поток изначально был ретроградным во время настройки.
Когда ретроградный насос отключался, поток переключался на противопостный, делая работающее сердце. Типичное конечное диастолическое давление в этой модели составляет от трех до пяти миллиметров ртутного столба. А пиковое систолическое давление составляет около 100 миллиметров ртутного столба.
Когда канюля левого предсердия была удалена от межпредсердной перегородки, может быть обнаружено изменение в трассировке левого предсердия. В этих экспериментах давление в аорте было установлено на уровне 90 миллиметров ртутного столба, а давление в левом предсердии было установлено на уровне 10 миллиметров ртутного столба. Для эксперимента дофамин вводили со скоростью 15 микрограммов на миллиграмм в минуту в блокаду левого предсердия.
Несмотря на то, что конечное диастолическое давление не было изменено, дофамин вызвал уменьшение конечного диастолического объема левого желудочка на 2,5%, а конечного систолического объема левого желудочка на 4,9%, что привело к увеличению ударного объема. По сравнению с инфузиями плацебо, инсультная работа левого желудочка, идентифицированная как площадь в пределах объемной кривой давления, увеличилась на 32% во время лечения допамином. Это также было связано с большим увеличением потребления кислорода миокардом.
После освоения этой техники ее можно выполнить за 15 минут, если она выполнена правильно.
В данной статье описывается подготовка изолированной модели работающего левого сердца грызунов, позволяющей осуществлять точный контроль условий нагрузки на желудочки. Эта модель необходима для изучения влияния различных факторов на функцию миокарда и потребление кислорода.
Модель изолированного работающего сердца грызуна обеспечивает точный контроль преднагрузки, постнагрузки, частоты сердечных сокращений и парциального давления кислорода, представляя собой редукционистскую систему для механистического снижения рисков при разработке сердечно-сосудистых мишеней. Позволяя проводить независимую от нагрузки оценку инотропных агентов и прямое измерение потребления кислорода миокардом, данная модель способствует валидации мишеней и повышению прогностической достоверности на ранних этапах поиска. Эта система служит связующим звеном между фенотипическим скринингом и доклинической оценкой, обеспечивая количественные и воспроизводимые гемодинамические и метаболические показатели в определенных физиологических условиях.
Функционирующая модель сердца вписывается в континуум разработки лекарственных средств — от валидации мишени и оптимизации соединений-лидеров до доклинической оценки, предоставляя платформу для итерационных исследований зависимости «структура — активность».