Abstract
מאז השקתו בסוף המאה ה 19, מנגנון Langendorff המבודד זלוף לב, והפיתוח הבא של מודל הלב עובד, היו כלים רב ערך לחקר תפקוד ובמחלות לב וכלי דם 1-15. למרות הכנת לב Langendorff יכולה לשמש לכל לב של יונקים, רוב המחקרים שכלל מנגנון זה משתמשים במודלים של בעלי חיים קטנים (למשל, עכבר, חולדה, וארנבת) בשל המורכבות הגוברות של מערכות ליונקים גדולים 1,3,11. קושי העיקרי הוא להבטיח לחץ זלוף כלילי קבוע על פני טווח של גדלי לב שונים - מרכיב מרכזי של כל ניסוי ניצול מכשיר זה 1,11. על ידי החלפת עמודת afterload ההידרוסטטי הקלאסית עם משאבה צנטריפוגלית, מנגנון הלב עובד Langendorff המתוארת להלן מאפשר התאמה קלה ורגולציה הדוקה של לחץ זלוף, כלומר את אותה ההגדרה יכולה לשמש למצלצלים שוניםים או גדלי לב. יתר על כן, תצורה זו יכולה גם לעבור בצורה חלקה בין לחץ קבוע או זרימה קבועה במהלך reperfusion, בהתאם להעדפות של המשתמש. האופי הפתוח של הגדרה זו, למרות מה שהופך את ויסות טמפרטורה קשה יותר מעיצובים אחרים, מאפשר לאיסוף קל של נתונים בלחץ בנפח שפכים וחדרים.
Introduction
חלק גדול מההבנה של ביולוגיה לב בסיסית ופיזיולוגיה שלנו הגיע מניסויים שמנוצלים, הלב המבודד-perfused מדרדר Langendorff ומערכות לב עובדות המבודדות. מערכות ניסיוניות אלה עדיין נמצאים בשימוש נרחב היום כדי להרחיב את הידע של הלב וכלי הדם שלנו בנושאים חשובים, ובם איסכמיה reperfusion פציעה 2, נפשית מראש 4 טיפול, תא המבוסס על שריר הלב פגוע 5,7, את ההשפעות של תרופות לב 6,9, ושימור של שתל לב טכניקות 8,15-18.
בעוד שני מערכות לב מבודדות יכולות לשמש לכל מיני יונקים, הם משמשים בעיקר על יונקים קטנים, כגון שפן ניסיונות, חולדה, או ארנבת 3,12,13 כ. דגמים גדולים יותר של בעלי חיים, כגון חזירים ובני אדם, לספק נתונים יותר קליני רלוונטיים, אך בתדירות נמוכה יותר בשימוש בשל עלות גבוהה יותר, שונות ביולוגיות גדולות יותר, נפח גדול יותר של פתרונות זלוף הדם, וbiggאה חתיכות של ציוד 1,12-15. יתר על כן, איסוף הנתונים הוא קשה יותר, במיוחד ללבם עובד מבודד 1,3,12-15. כתוצאה ממורכבויות אלה, מודלים לב מבודדים קליני רלוונטיים נמצאים בשימוש לעתים רחוקות, באופן חמור פוגע בהתקדמות של מחקר translational לב וכלי דם.
בניסיון לפתור את המורכבויות האלה, הכנת הלב עובדת המבודדת שונה כדי ליצור מערכת שניתן להתאים בקלות ללבם של מינים שונים, כולל בני אדם, תחת לחץ או קבוע או תנאי הזרימה Langendorff קבועים. קאמרי עמידת afterload הוחלף במשאבה צנטריפוגלית כדי לפשט את התהליך של התאמת לחץ זלוף במצב Langendorff וafterload במצב עבודה. במקום מאגר סגור, במעייל כדי להכיל את הלב, מערכת זו משתמשת בתא פתוח כדי להפוך את איסוף הנתונים לקל יותר, כך שהיא מאפשרת שימוש בגישת transapical לצנתור מוליכות. Moreovאה, עיצוב פתוח זו מאפשר גישה להערכת אקו הלב, מרחיב עוד יותר את הפרמטרים הפיזיולוגיים הניתנים למדידה בניסויים אלה. שיפורים אלה יהיו בתקווה לעודד אחרים להשתמש במערכת זו למחקר translational בעלי החיים גדול.
Protocol
1. בניית מנגנון Langendorff (ראה איור 1)
- שימוש בצינורות 3/8 ", לחבר את מאגר הלב למאגר הדם.
- ודא שהצינור הזה עובר דרך משאבת הרים. הערה: זה עשוי לדרוש שימוש בשני 3/8 "ל 1/4" מחברים צינור כדי ליצור פיסת 1/4 "צינורות לעבור את משאבת ההרים.
- חבר את מאגר הדם לתנור / oxygenator עם צינורות 3/8 ".
- השתמש בצינורות 3/8 "כדי לחבר את המחמם / oxygenator לY-מחבר.
- להתחבר למשאבה צנטריפוגלית זרוע אחת של Y-מחבר, ולאחר מכן לחבר את המשאבה צנטריפוגלית לY-מחבר שני (עם כל 3/8 צינורות ").
- צרף חתיכה 3/8 "צינורות הבטחת שסתום עצירת דימום לזרוע כלפי מעלה פונה, אשר תשמש גם כמלכודת בועה ואמצעי החדרה מתמר לחץ.
- צרף חתיכת צינור 3/8 "לזרוע כלפי מטה. חלק זה יצרף לAOR צינורית טיקים (כלומר קו afterload).
- חבר את הזרוע אחרת של Y-המחבר לזרימה של החדר מראש עומס באמצעות צינורות 3/8 ". ודא צינור זה עובר דרך משאבת גלגלת שנייה.
- חיבור צינורות "עודפים 3/8 ליצוא של החדר הזה. חלק זה יצרף לאטריום השמאל (כלומר קו preload).
- חבר את מיכל החמצן ומכשירי חימום לחימום / oxygenator.
- הצמד את הקו הולך מY-המחבר לתא מראש העומס, כקו זה לא יהיה בשימוש עד הלב להכניס למצב עבודה.
2. לחץ בנפח צנתר הכנה
- באמבט מים 37 מעלות צלזיוס, לחמם בקבוק של תמיסת מלח.
- משרים את מתמר קטטר מוליכות PV ולחץ במלח החם לפחות 30 דקות.
- הפעל את מערכות איסוף הנתונים, ומאפשר גם לחימום לפחות 30 דקות.
- הפעל את בלון החמצן, מכשירי חימום, משאבת הרים מחבר בין שני מאגרי המים, ומשאבה צנטריפוגלית. מנגנון החימום צריך להיות מוגדר לטמפרטורת גוף החיה (~ 36 מעלות צלזיוס).
- לשטוף את הדם על פי הוראות יצרן. מהירויות לשטוף איטיות יותר מומלצות להסרה מלאה יותר של חומרי פסולת מהדם (למשל, אלקטרוליטים עודפים, החומר תאי lysed).
- ברגע שהדם הוא שטף, לבדוק את רמת המטוקריט לפני hemodilution.
- מחדש את תאי דם האדומים נשטפו עם מלח רגיל לריכוז רצוי המטוקריט (מומלץ: 20-25%) ולהוסיף אותו למתקן Langendorff.
- התאם את המהירויות של שתי משאבות כדי להתחיל את זרימת דם דרך מערכת (למעט תא preload).
- בדוק את ה-pH ואלקטרוליטים של תערובת הדם ולהתאים עד פיסיולוגי למינים בשימוש. הערה: כדי למנוע מזיק בהשטף של סידן על reperfusion, רמות סידן במנגנון Langendorff צריכה תחילה להישמר נמוכות (0.3-0.5 מילימול / ליטר).
- אם יש ירידה בהמטוקריט עם גידול מקביל באשלגן, לבדוק לקטט דהידרוגנז והמוגלובין פלזמה בחינם כדי לשלול המוליזה.
- במקרה המוליזה מתרחשת, להבטיח את כל הקשרים הדוקים ואין אזורים של sheering המובן מאליו.
- צרף את הקטטר מילר לתוך חריץ הלחץ המשני של מערכת PowerLab.
- כייל את מתמר הלחץ בהתאם להוראות יצרן.
4. הכנת הלב לקובץ מצורף למכשיר Langendorff
הערה: לב נעצר כראוי צריך לשמש עבור כל ניסויים בבעלי חיים גדולים הכוללים מערכת לב מבודדת. חוסר מעצר cardioplegic יכול להזיק ללב כזה שזה לא יהיה לייצר עבודה למדידה. Celsior, או באוניברסיטות נמוכות אשלגןsity ויסקונסין פתרון (UW) מומלץ, שכן לא רק שפתרונות אלה דומים לאלו בשימוש קליני, אך אשלגן הנמוך של הפתרון עוזר מונע היפרקלמיה ואילו במעגל. נפח של תמיסת cardioplegic יהיה תלוי בגודל לב, עם 1 ליטר מספיק ללבם חזירי.
- להסיר במהירות את הלב מיכל האחסון, לשפוך את כל פתרון אחסון בחדרים, כתם יבש ולשקול.
- כדי לסייע לשמור על טמפרטורת שריר הלב קרה עד הלב מוכן לLangendorff, להחזיר את הלב למכל אחסון ולכוון אותו כך שאב העורקים פונים מעלה.
- הכנס צינורית 3/8 "לאב העורקים ובטוח עם רוכסן, עניבה.
5. חיבור הלב לLangendorff
- להקטין את המשאבה צנטריפוגלית לטפטוף איטי.
- לטפטף הדם לתוך אב העורקים עד שהוא מלא בדם ובאופן מוחלט דה שודר.
- לצרף את ג אב העורקים בזהירותannula לצינורות של אב העורקים בLangendorff. רשום לעצמך פעם קובץ מצורף.
- הכנס את מתמר לחץ המכויל דרך שסתום עצירת הדימום [DS1] לתוך אב העורקים ילידים.
- בגין מדידות לחץ ולהתאים את מהירות משאבה צנטריפוגלית עד שלחץ reperfusion הרצוי. הערה: לחץ עשוי לשנות את שינויי התנגדות כליליים כ. לכן, לפקח על לחץ של אב העורקים בשיתוף פעולה הדוק, במיוחד בתקופת reperfusion הראשוני.
- הגדל את הטמפרטורה על טמפרטורת intramyocardial יחידת ההתחממות נמדדה ב 37 ° C. הערה: לא יהיה עיכוב בין ההתאמות שבוצעו ביחידה להתחממות ולשינויים בטמפרטורות intramyocardial. לכן, שינויים בטמפרטורה צריכים להיעשות בהדרגה.
- השג בסיס מדגם (ט = 0) ממאגר דם הוורידים למדידת pH, אלקטרוליטים, ומדידות ביוכימיים אחרות.
- הכנס בדיקה טמפרטורה למחץ ולפקח על טמפרטורת שריר הלב. ירידת טמפרטורה של יחידת ההתחממותאם טמפרטורת שריר הלב עולה מעל 39 ° C.
- קח דגימות דם כל 15 דקות, כדי להתאים את הפרמטרים הפיזיולוגיים כרצוי לצורך הניסוי.
- להוסיף כ 1 מילימול של סידן לפתרון הדם כל 5 דקות, כדי להבטיח כי סידן היוני הוא> 0.8 מילימול / ליטר לפני תחילתו של מצב עבודה.
6. לשים הלב לעבודת מצב
- הכנס צינורית בגודל מתאימה אל המבואה / עורק ריאה השמאלית. ניתן לעשות זאת גם עם תפר תיק מיתרים או רוכסן, עניבה כמתאימה.
- סגור כל חורים בפרוזדור השמאלי, שעלולה לדלוף, כגון מקורות אחרים ריאתי וריד עם תפר או סיכות, לפי צורך.
- התאם את הגובה של חדר preload כך שגובה העמודה נותן את לחץ preload הרצוי. הערה: בהנחת שהצפיפות של תערובת דם / גבישן שווה לצפיפות של מים, 1 מ"מ כספית = 1.36 סנטימטר של המרחק משסתום אב העורקים לחלק העליון שלרמת הדם במאגר preload (למשל, 15 מ"מ כספית = 20.4 סנטימטר).
- Unclamp צינורות הולכים לתא preload ולהתחיל לאט משאבת ההרים preload, המאפשר לתא preload וצינורות preload כדי למלא לגמרי עם דם.
- ברגע שהצינור preload הוא לגמרי דה שודר, למלא לאט אטריום השמאל וצינורית עם דם.
- מבלי לאפשר לאוויר להיכנס למערכת, לחבר את צינורות preload לצינורית פרוזדורי השמאל.
7. קבלת לחץ בנפח חדרית Recordings (PV)
- עקוב אחר ההוראות של היצרן ללחץ וכיול קובט Rho לרכישת מערכות נתונים.
- הנח תפר תיק מיתרים באמצעות תפר 3-0 פוליפרופילן בחדר השמאלי איפקס (LV).
- באמצעות מחט G 16, לעשות חתך דקירה בתוך ארנק המיתרים.
- הכנס קטטר מוליכות PV לתוך חתך הפסגה. הערה: מיקום קטטר האידיאלי יהיה DEPבסופו על שיש את כל אלקטרודות החישה בתוך LV ושתי אלקטרודות עירור מחוץ LV. להבטיח כי בעלי חיים וקטטר בגודל כראוי נבחרו (ראה דיון).
- לחץ על לחצן "התחל" בפינה ימנית העליונה כדי להתחיל נתונים הקלטה ולקבוע כמה מגזרי נפח פעילות.
- אם כל המגזרים אינם פעילים, להתאים את מיקום הצנתר עד שכל מגזרי פעילות. הערה: פיתול קל של קטטר עשוי להיות נחוץ כדי לייעל את מורפולוגיה לולאה
- אם לא מצליח להשיג אותות בכל המגזרים, להתאים את המיקום של אלקטרודות עירור ואלקטרודות חישה לפי הוראות יצרן.
- פעם אחת את התצורה הרצויה מתקבלת, בצע את הוראות היצרן עבור נפח וכיול אלפא.
- שימוש בקטטר מכויל כראוי, להשיג לפחות 30 שניות של נתונים בלחץ בנפח בסיסיים. הערה: לולאות לחץ בנפח אלה יספקו נפח depenשקע מדידות של תפקוד לב (לדוגמא, תפוקת לב, נפח פעימה).
- ברגע שלולאות מספיק מתקבלות, להמשיך לשלב הבא מבלי לעצור את הקלטת נתונים, כדי לקבל נתונים בלחץ בנפח חסימה.
- לחסום את צינור preload באמצעות מהדק צינורות לאט. הערה: לולאות לחץ בנפח צריכה להתחיל להיות יותר קטן ולהעביר למטה ושמאלה. זה נקרא "ללכת".
- השג 10-15 שניות של ההליכה במורד, ואז לשחרר את מהדק הצינור, כדי לאפשר preload להזין מחדש את אטריום השמאל. הערה: לולאות לחץ בנפח אלה יספקו מדידות עצמאיות נפח של תפקוד לב (למשל, לטעון מראש עבודת שבץ recruitable, יחסים ללחץ בנפח הסיסטולי סוף).
- להפסיק הקלטת נתונים על ידי לחיצה על הכפתור "עצור" בפינה ימנית העליונה של המסך.
- חכה לפחות 5 דקות לפני חזרהחסימה.
- חזור על שלבים 7.7 ו7.8 להשיג מדידות לשכפל.
Representative Results
איור 1 הוא ציור סכמטי של המעגל, כוללים מיקום קטטר שהציע. האלמנטים החשובים של מנגנון זה כוללים את הפעולות הבאות: השימוש במשאבה צנטריפוגלית לשלוט afterload; מיקום של קטטר לחץ (קו כחול כהה) בשורש אב העורקים כדי לפקח על לחץ זלוף; ומיקום של קטטר לחץ בנפח (PV) (הקו כחול בהיר) transapically. למרות שמופיעים הקשרים בדמות להיות חיבורים ישרים, מחברים "Y" מומלצים, במיוחד עבור קו preload.
איור 2 מציג את הנתונים המתקבלים ממתמר הלחץ הממוקם בשורש אב העורקים של לב חזירי במהלך reperfusion על המעגל, שהוא באופן עקבי בין 40-42 מ"מ כספית במשך 20 דקות. שינויים בהתנגדות כלילית יכולים לגרום לתנודות בלחץ זלוף (איור 3). וריאציות אלה יכולים להיות קלות והדרגתיים, ומתקנים אותם האני לאורך הזמן (איור 3 א). עם זאת, במקרים מסוימים שינויים אלה יכולים להיות פתאומיים ודורשים התאמה של הזרימה דרך המשאבה צנטריפוגלית כדי לשמור על הלחץ הרצוי reperfusion (3 ב איור). מכיוון ששינויים יכולים להתרחש, נדרש ניטור של לחץ שורש אב העורקים במהלך reperfusion.
על ידי ניצול חתך דקירת transapical, ניתן להשיג בקלות נתונים בלחץ בנפח על מערכת לב המבודדת. בניסוי זה, לב חזירי שאוחסן בתמיסת שימור (4 מעלות צלזיוס) קרה במשך שעה 2 היה בשימוש. לאחר ההיכרות ראשונית של הקטטר PV, הלולאות היו באיכות ירודה (איור 4 א), עם מספר אזורים מוצלב ולא רכיבי מחזור לב ניכרים. עם זאת, עם מניפולציה מינימאלית של הצנתר בתוך החדר, מורפולוגיה הלולאה השתפרה באופן דרמטי (איור 4), המאפשרת למדידות כדי להתקבל.
ve_content "> למרות אופטימיזציה של מיקום צנתר, הלולאות שנרכשו על vivo המעגל לשעבר (איור 5, שורה העליונה) עשויות להיות שונה ממורפולוגיה in vivo הלולאות (איור 5, בשורה תחתונה). שינויים אלה למורפולוגיה לולאה צפויים בשל לאורינטציה שונה של הלב על המעגל בהשוואה לבעלי חיים שבכיבה, כמו גם את חוסר אנטומיים הקבצים המצורפים נמצאים בתוך החי (כגון קרום הלב). יתר על כן, השימוש בחוטי צעדה כדי לעזור לווסת את קצב לב ( אתר מומלץ מצורף: מחץ interventricular) מציג זרם חשמלי חיצוני, שמוביל את הקוצים לראות בחלק הימני התחתון של הלולאות לשעבר vivo עם זאת, כל עוד הלולאות האלה עדיין כוללות את מרכיבי מחזור הלב, הם עדיין יכולים להניב נתונים לפרשנות.. טבלה 1 פרמטרים הפונקציונליים המרובים המתקבלים מלולאות לחץ בנפח אלה באמצעות קטטר PV. אחסון סטטי קר להניח שנגרם נזק מהותי ללב, מה שעוזר להסביר חלק מהשינויים בערכים שהתקבלו במעגל בהשוואה למדידות ב-vivo. חלק מהשונות במשתנים התלויים העומס הוא גם בשל סיכוי ההבדלים בpreload בין המעגל והחי.
איור 1. תרשים של מנגנון.
איור 2. מדידות לחץ שורש האאורטה נציג במהלך reperfusion.
"Width =" g3highres.jpg 500 "/>
איור 3. דוגמאות לשינויים בלחץ שורש אב העורקים שעלולים להתרחש במהלך reperfusion. שינויים אלה יכולים להיות הדרגתיים ותיקון עצמי (), או פתאומיים ודורשים שינויים בהגדרות במשאבה צנטריפוגלית (ב ').
איור 4. לולאות לחץ בנפח הושגו על החדרה ראשונית של הקטטר transapically () ואחרי המניפולציה קטין קטטר (ב '). שימו לב לשיפור של מורפולוגיה הלולאה, לפיה מוצלב הלולאה מתבטלת ואלמנטים של מחזור הלב הם לזיהוי . הקוצים בחלק הימני התחתון של שני הקבוצות של לולאות הם עקב השימוש בקוצב, אשר מציג אות חשמלית חיצונית.
"איור 5" עבור: תוכן width = "5in" רוחב src = "/ files/ftp_upload/51671/51671fig5highres.jpg" = "500" />
איור 5. מדידות לחץ בנפח נציג לקחו על vivo המעגל לשעבר (שורה העליונה), עם מדידות in vivo (בשורה תחתונה) להשוואה. שוב, ניתן לראות קוצים קוצבים בפינה הימנית התחתונה של שני הקבוצות של לולאות לשעבר vivo.
טבלת 1 פרמטרים פונקציונליים המתקבלים ללב חזירי in vivo (בעמודה שמאלית) ועל מנגנון הלב לעבוד לאחר 2 שעות של אחסון קר (עמודה ימנית) CO:.. תפוקת לב; E: elastance עורקים; EDPVR: לסיים את קשר לחץ בנפח הדיאסטולי; EDV: בסופו של נפח הדיאסטולי; ESPVR: לסיים את קשר לחץ בנפח הסיסטולי; PRSW: עבודת שבץ Preload-recruitable; PVA:אזור לחץ בנפח; SV:; נפח פעימה SW: עבודת שבץ.
Discussion
מנגנון Langendorff המבודד זלוף לב ומודל לב עובד הובילו לכמה מהתגליות הבסיסיות ביותר בפיזיולוגיה של לב, פתולוגיה ופרמקולוגיה. הרבגוניות של מודל זה מאפשרת את השימוש בו עם מגוון רחב של מינים תחת מגוון רחב של תנאים נורמלים ופתולוגיים 1-18. עם זאת, מודל הלב מבודד אינו משמש בדרך כלל ליונקים גדולים, במיוחד לב אנושי, בחלקו בשל המורכבות מוגברות של שניהם עיצוב מכשירים ואיסוף נתונים. לכן, הפרוטוקול שהוצג במסמך זה מדגים ניסיון לשפר את המורכבויות האלה, כי התוצאות באמצעים יחסית לשחזור של לימוד לבבות חזיריים מבודדים.
מרכיב חיוני של ההתקנה שלנו הוא החלפת קאמרית העמידה העורק / afterload עם משאבה צנטריפוגלית. החלפה זו מאפשרת שליטה משופרת של הלחץ כלילי זלוף וafterload בLangendorff ומצבי לב עובדים, respectively, מאפשר הגדרה זו כדי להתאים בקלות ללבם של גדלים ומינים שונים. לדוגמא, בעיצוב הזה, לבבות חזיריים הם reperfused ב40-45 מ"מ כספית, ואילו לבבות אנושיים reperfused ב60-65 מ"מ כספית. שינוי בלחץ זו מושגת רק על ידי התאמת ההגדרות של המשאבה צנטריפוגלית; אין מרכיב של המערכת צריך להיות מותאם באופן פיזי. יתר על כן, הצבת מתמר לחץ בתוך שורש אב העורקים כדי לפקח על לחצי שורש מאפשרת מעבר קל בין זרם בלתי פוסק ולחץ מתמיד במצב Langendorff. למרות שינוי זה מסיר קאמרי הקלאסי ציות, משאבת צנטריפוגלי, כך שהוא מאפשר זרימה דו כיוונית מתרחשת מבוססת על הפרש לחצים, יכול לשמש כחדר תאימות. עם התכווצות ונפלט נפח פעימה, זרימה מדרדר על פני המשאבה משמשת להפחתת לחץ afterload, משכפלות את הגמישות של אב העורקים.
העיצוב הפתוח של מנגנון זה הוא גם חשוב. לאחר שהלב תלוי בפתוחפלילית, במקום תא מוקף חצי או משפך, מאפשר למכשור קל יותר למדידות לחץ בנפח. העיצוב הפתוח מאפשר שימוש בחתך transapical עבור מיקום צנתר LV, הימנעותה של גישת transvalvular. גישת transvalvular היא יותר קשה מבחינה טכנית, ודורשת בדרך כלל שיקוף למיקום נכון. יתר על כן, גישה זו יכולה גם לגרום לאי ספיקה מסתמית. על ידי שימוש בגישת transapical, אנו בבטחה ובקלות למקם את הצנתר בתוך החדר השמאלי תוך ביטול את העלות ואי נוחות של שיקוף נוסף. העיצוב הפתוח גם מאפשר גישה קלה לאקו ואיסוף שפכים, מרחיב עוד יותר את הפרמטרים תפקודיים וביוכימיים שניתן להעריך בזמן שעל מערכת זו.
העיצוב הפתוח, תוך הקלת איסוף נתונים, עושה את ויסות טמפרטורת שריר הלב קשה יותר. שמירה על הטמפרטורה פיזיולוגית היא אחת הבעיות המוכרות בLangendorffאו עובד מערכת לב 1,3,11,13. מערכת Langendorff בדרך כלל מכילה תא תרמי, המסייע לשמור על טמפרטורה נכונה, אבל החדר הזה גם עושה החדרת קטטר לחץ בנפח חדרית קשה יותר. כדי לפתור את ויסות הטמפרטורה הנחותה של העיצוב הפתוח, מחליף oxygenator / חום הוצב לאחר המאגר. השטח המינימלי בין מחליף החום וצינורית אב העורקים מפחית את אובדן חום, ובדיקת טמפרטורת שריר הלב מבטיחה טמפרטורה נורמלית. גם השימוש בצינורות במעייל או מקורות חימום חיצוניים יכולים לשמש כדי לעזור עם בקרת טמפרטורה.
עוד אלמנט ייחודי של פרוטוקול זה הוא שטיפת הדם עצמי של החזיר תחת מחקר ושחזר אותו עם מלח רגיל. אמנם, השימוש בשני perfusates כל הדם או תאי דם אדומים מוגבר עם מאגרי גבישן אין זה נדיר, שהיא עושה בהווה עם בעיות. לשעבר דורש בדרך כלל בעלי חיים תורמים, אשר מוסיף substעלויות antial לניסוי, ואילו השני יכול להיות בעיות immunogenicity, שכן הוא בדרך כלל נגזר מ1,11-13 דם שור. על ידי שטיפת הדם של החזיר המקורי, הפרוטוקול מחייב רק חיה אחת וסוגיות immunogenicity הם מלוטשים. כמו כן, תהליך השטיפה מסיר את רוב אלקטרוליטים, כלומר הם יכולים להשפיע בקלות לכל הפרמטרים הניסיוניים. לבסוף, באמצעות יחידת שימור דם מסיר את רוב החלבונים בתוך הדם, שהוא גם יתרון וחסרון של תהליך זה. היתרון הוא שכל קרישה וחלבונים חיסוניים / זיהומיות יוסרו, ומקטינים את הסיכוי לקרישים או זיהום. החסרון הוא שיש לו את תערובת לחץ oncotic נמוך, מה שיכול להוביל לבצקת בשריר הלב ואולי אובדן של תפקוד לב לאורך זמן. בעיה זו ניתן לטפל, עם זאת, באמצעות התוספת של אלבומין או קולואיד אחר.
הבטחה כי גודל כראויimal וקטטר שנבחרו הוא חשוב כמו שימוש במנגנון לב עבודה התקין. באופן אידיאלי, קטטר יוצב עם כל אלקטרודות החישה בתוך החלל של החדר, עם שתי אלקטרודות עירור (כלומר אלקטרודות הפרוקסימלי ביותר) מחוץ לחלל החדר. אם חלל חדרו של בעל החיים הוא קטן מדי, או את המרווח בין האלקטרודות הוא גדול מדי, ואז כל המגזרים לא יהיו כשירים בתוך המרחב LV. אמנם המיקום של האלקטרודות העירור יכול להיות מותאם, חלל LV קטן יכול גם הוא לגרום לקטטר כדי לכופף או עקום, מה שהופך את איסוף הנתונים קשה. לכן, לניתוח תפקודי של לב של בעלי חיים גדולים, בגודל של בעלי חיים של לפחות 60 קילוגרם מומלץ. עם בעלי חיים בגודל זה, מרווח בין האלקטרודה של 7 מ"מ בדרך כלל מאפשר להחדרת הקטטר מלאה.
לסיכום, כתב היד הזה מתאר מערכת מבודדת עובדת לב שמפשטת ויסות לחץ זלוף, col נתוניםבחירה מקדימה, ועיצוב כללי, תוך בקרת טמפרטורה רק מעט יותר קשה. שינויים אלה אל הלב עובד הבודד בתקווה לאפשר לשימוש עם לב של יונקים גדולים, כולל בני אדם הגדיל אותו, לקדם את ההבנה של הפתולוגיה הלב ומאפשר אפשרויות טיפול יותר קליני רלוונטיות להתגלות.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| PowerLab 16/35 with LabChart Pro | ADInstruments | PL3516/P | |
| MPVS Ultra Pressure-Volume Unit | ADInstruments | 880-0168 | |
| Ventri-Cath Catheter (5F, 12E, 7 mm, DField, Straight, 122 cm) | Millar | VENTRI-CATH-507s | |
| Pressure Catheter (3.5F, Single, Straight, 100 cm, Ny, Non Repairable) | Millar | SPR-524 | |
| PV Extension Cable (10 ft) | ADInstruments | CEC-10PV | |
| Catheter Interface Cable (10 ft) | ADInstruments | PEC-10D | |
| Rho Calibration Cuvette | ADInstruments | 910-1060 | |
| MPVS Ultra BNC Cable Pack | ADInstruments | 880-0172 | |
| Autotransfusion system | Sorin | 7320000 | |
| Bowl Set with Low Volume (135 ml) Centrifuge Bowl | Sorin | 7135100 | |
| Oxygenator/Heat Exchanger | Terumo | 3CXSX18RX | |
| Perivascular flow probe | Transonic Systems | PAU Series | Size of flow probe will depend on animal size; for 60 kg pig, recommend 20 or 24 mm probe |
| Perivascular flowmeter module | Transonic Systems | TS420 | |
| Myocardial temerpature sensor | Smiths Medical | MTS-40015 | |
| 16 G 1" Regular needle | BD Inc. | 305197 | |
| 4-0 polypropylene suture (double-arm) | Ethicon | 8526H | For purse-string stitches |
| 2-0 polypropylene suture (single-arm) | Ethicon | 8833H | |
| Cable ties | ULINE | S-1021 | |
| Cable tie gun | ULINE | H-241 | |
| Clear, Flexible PVC Tubing | VWR International | 89068 | Inner diameter depends on cannulas, pumps and other equipment used; most commonly use 1/4", 3/8" tubing |
| Straight Tubing Connectors | VWR International | 46600 | |
| Y-Shaped Tubing Connectors | Thermo Scientific | 6152 | |
| Jacketed Bubble Trap | Radnoti | 14040 | For preload chamber |
| Centrifugal pump | Maquet | 70105 | The centrifugal pump and roller pumps were obtained used from perfusion department after clinical use. |
| Roller pumps | Maquet | HL-20 | |
| Hemostasis Valve | Merit Medical | MAP150 | |
| Blood gas analyzer | Instrumentation Laboratory | 570001000 |
References
- Skrzypiec-Spring, M., Grotthus, B., Szelag, A., Schulz, R. Isolated heart perfusion according to Langendorff---still viable in the new millennium. Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 55, 113-126 (2007).
- Cheung, P. Y., et al. Matrix metalloproteinase-2 contributes to ischemia-reperfusion injury in the heart. Circulation. 101, 1833-1839 (2000).
- Ytrehus, K.
- Ferdinandy, P., Schulz, R. Nitric oxide, superoxide, and peroxynitrite in myocardial ischaemia-reperfusion injury and preconditioning. British Journal of Pharmacology. 138, 532-543 (2003).
- Ohno, N., et al. Transplantation of cryopreserved muscle cells in dilated cardiomyopathy: effects on left ventricular geometry and function. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 126, 1537-1548 (2003).
- Hamlin, R. L., et al. Sensitivity and specificity of isolated perfused guinea pig heart to test for drug-induced lengthening of QTc. Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 49, 15-23 (2004).
- Lee, M. S., Lill, M., Makkar, R. R. Stem cell transplantation in myocardial infarction. Reviews in Cardiovascular Medicine. 5, 82-98 (2004).
- Ryugo, M., et al. Myocardial protective effect of human recombinant hepatocyte growth factor for prolonged heart graft preservation in rats. Transplantation. 78, 1153-1158 (2004).
- Valentin, J. P., Hoffmann, P., De Clerck, F., Hammond, T. G., Hondeghem, L. Review of the predictive value of the Langendorff heart model (Screenit system) in assessing the proarrhythmic potential of drugs. Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 49, 171-181 (2004).
- Southworth, R., Blackburn, S. C., Davey, K. A., Sharland, G. K., Garlick, P. B. The low oxygen-carrying capacity of Krebs buffer causes a doubling in ventricular wall thickness in the isolated heart. Canadian Journal of Physiology and Pharmacology. 83, 174-182 (2005).
- Bell, R. M., Mocanu, M. M., Yellon, D. M. Retrograde heart perfusion: the Langendorff technique of isolated heart perfusion. Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 50, 940-950 (2011).
- Hearse, D. J., Sutherland, F. J. Experimental models for the study of cardiovascular function and disease. Pharmacological Research: the Official Journal of the Italian Pharmacological Society. 41, 597-603 (2000).
- Sutherland, F. J., Hearse, D. J. The isolated blood and perfusion fluid perfused heart. Pharmacological Research: the Official Journal of the Italian Pharmacological Society. 41, 613-627 (2000).
- Hill, A. J., et al. In vitro studies of human hearts. Ann Thorac Surg. 79, 168-177 (2005).
- Colah, S., et al. Ex vivo perfusion of the swine heart as a method for pre-transplant assessment. Perfusion. 27, 408-413 (2012).
- Ozeki, T., et al. Heart preservation using continuous ex vivo perfusion improves viability and functional recovery. Circ J. 71, 153-159 (2007).
- Garbade, J., et al. Functional, metabolic, and morphological aspects of continuous, normothermic heart preservation: effects of different preparation and perfusion techniques. Tissue engineering. Part C, Methods. 15, 275-283 (2009).
- Poston, R. S., et al. Optimizing donor heart outcome after prolonged storage with endothelial function analysis and continuous perfusion. Ann Thorac Surg. 78, 1362-1370 (2004).
