Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Medicine

En Isoleret Working Heart System for Produktionsdyr og Modeller

Published: June 11, 2014 doi: 10.3791/51671

Abstract

Siden introduktionen i slutningen af det 19. århundrede, har Langendorff isolerede hjerte perfusionsapparat, og den efterfølgende udvikling af den arbejdende hjerte model, været uvurderlige værktøjer til at studere kardiovaskulær funktion og sygdom 1-15. Selvom Langendorff hjerte præparat kan bruges til alle pattedyr hjerte, de fleste undersøgelser, der involverer dette apparat bruge små dyremodeller (fx mus, rotte og kanin) på grund af den øgede kompleksitet i systemer til større pattedyr 1,3,11. En stor vanskelighed er at sikre en konstant koronar perfusion pres over en række forskellige hjerte størrelser - en vigtig komponent i ethvert eksperiment udnytte denne enhed 1,11. Ved at erstatte den klassiske hydrostatiske afterload søjle med en centrifugal pumpe, Langendorff arbejder hjertet beskrevet nedenfor, giver mulighed for nem justering og stram regulering af perfusionstryk, hvilket betyder det samme sæt-up kan anvendes til forskellige species eller hjerteproblemer størrelser. Endvidere kan denne konfiguration også problemfrit skifte mellem konstant tryk og konstant flow under reperfusion, afhængig af brugerens præferencer. Den åbne karakter af denne opsætning, trods gør temperaturregulering sværere end andre design, giver mulighed for nem samling af spildevand og ventrikulære tryk-volumen-data.

Introduction

Meget af vores forståelse af grundlæggende hjerte-biologi og fysiologi er kommet fra forsøg, der udnyttede den isolerede, retrograd-perfunderet Langendorff hjerte og de isolerede arbejdsvilkår hjerte-systemer. Disse eksperimentelle systemer er stadig meget udbredt i dag at udvide vores hjerte-kar-viden om vigtige emner, herunder iskæmi-reperfusionsskade 2, klargøring, 4, cellebaserede terapi for beskadiget myokardiet 5,7, de kardiale effekter af narkotika 6,9 og hjerte-allotransplantat konservering teknikker 8,15-18.

Mens både isolerede hjerte-systemer kan anvendes til enhver pattedyrart, er de anvendes primært på små pattedyr, såsom marsvin, rotte eller kanin 3,12,13. Større dyremodeller, såsom svin og mennesker, give mere klinisk relevante data, men er mindre hyppigt anvendt på grund af højere omkostninger, større biologisk variation, større mængder af blod perfusionsopløsninger og Biggis stykker udstyr 1,12-15. Desuden er sværere dataindsamling, især for isolerede arbejdsvilkår hjerter 1,3,12-15. Som et resultat af disse kompleksiteter, er klinisk relevante isolerede hjerte modeller sjældent brugt, alvorligt hæmmer udviklingen af ​​hjerte-kar-translationel forskning.

I et forsøg på at løse disse komplekse, blev isoleret arbejder hjerte forberedelse modificeres til at skabe et system, der let kan tilpasses til hjerter af forskellige arter, herunder mennesker, under enten konstant tryk eller konstant flow Langendorff forhold. Den afterload overholdelse kammer blev udskiftet med en centrifugalpumpe til at forenkle processen med at justere perfusionstryk i Langendorff mode og afterload i at arbejde tilstand. I stedet for en lukket, kappe reservoir til at indeholde i hjertet, dette system bruger et åbent kammer for at gøre indsamling af data lettere ved at muliggøre brug af transapical fremgangsmåde for ledningsevne kateterisation. Moreovis, denne åbne design giver adgang for ekkokardiografisk vurdering af hjertet, ved yderligere at udvide de fysiologiske parametre, der kan måles i løbet af disse eksperimenter. Disse forbedringer vil forhåbentlig anspore andre til at bruge dette system til store dyr translationel forskning.

Protocol

1.. Opbygning af Langendorff Apparatur (se figur 1)

  1. Brug 3/8 "slange, tilslut hjertet reservoir til blodet reservoir.
    1. Sikre, at denne slange går gennem en rulle pumpe. BEMÆRK: Dette kan kræve hjælp af to 3/8 "til 1/4" slangekonnektorer at skabe et stykke på 1/4 "slange til at gå gennem valsen pumpen.
    2. Tilslut blodet reservoiret til varmelegeme / oxygenator med 3/8 "slange.
    3. Anvend 3/8 "slange til at forbinde varmelegeme / oxygenator til en Y-stik.
    4. Slut den ene arm af Y-stikket til centrifugalpumpe, og tilslut derefter centrifugalpumpe til en anden Y-stik (alle med 3/8 "slange).
    5. Vedhæft et stykke 3/8 "rør sikre en hæmostaseventil til den opadvendte arm, der skal tjene som både en boble fælde og midler til at indsætte tryktransducer.
    6. Vedhæft et stykke 3/8 "slange til nedadgående arm. Denne del vil knytte til AOR tic kanyle (dvs. afterload linje).
    7. Tilslut den anden arm af Y-stik til tilstrømningen af ​​pre-load kammer ved hjælp af 3/8 "slange. Sikre, at dette rør går gennem en anden valse pumpe.
    8. Tilslut overskydende 3/8 "slange til udstrømning af dette kammer. Denne del vil knytte til venstre forkammer (dvs. preload linje).
  2. Tilslut ilt tank og varmeapparater til varmeren / oxygenator.
  3. Spænd linje går fra Y-stik til pre-load kammer, da denne linje ikke vil blive anvendt, indtil hjertet sættes i arbejde tilstand.

2.. Pressure-Volume Kateter Forberedelse

  1. I et 37 ° C vandbad, opvarme en flaske saltvandsopløsning.
  2. Soak PV ledningsevne kateteret og tryktransducer i det varme saltvand i mindst 30 min.
  3. Tænd datafangst systemer, så både at varme op i mindst 30 minutter.
TLE "> 3. Forberedelse af Langendorff Apparatus

  1. Tænd ilt tank, varmeapparater, rullepumpe forbinder de to reservoirer og centrifugalpumpe. Apparatet Opvarmningen bør indstilles til dyrets legemstemperatur (~ 36 ° C).
  2. Vask blodet i henhold til producentens anvisninger. Langsommere vaske hastigheder anbefales til mere fuldstændig fjernelse af affaldsprodukter fra blodet (f.eks overskydende elektrolytter, lyserede cellemateriale).
  3. Når blodet er vasket, tjek hæmatokritværdi før hæmodilution.
  4. Rekonstituér vaskede røde blodlegemer med normal saltvand til ønskede koncentration hæmatokrit (anbefales: 20-25%) og tilføje til Langendorff apparatet.
  5. Juster hastigheder for de to pumper til at begynde blodgennemstrømning gennem systemet (eksklusive forbelastning kammer).
  6. Kontroller pH og elektrolytter i blodet blandingen og juster indtil fysiologisk for den anvendte art. BEMÆRK: For at undgå skadelig iflux af calcium ved reperfusion bør kalkindhold på Langendorff apparatet oprindeligt holdes lav (0,3-0,5 mmol / l).
    1. Hvis der er et fald i hæmatokrit med samtidig stigning i kalium, tjek laktatdehydrogenase og plasma frit hæmoglobin at udelukke hæmolyse.
    2. I tilfælde betyder hæmolyse opstår, sikre, at alle forbindelser er tætte, og der er ingen områder af indlysende Sheering.
  7. Fastgør Millar kateter i den sekundære overtrykssikring slot af PowerLab system.
  8. Kalibrer tryktransducer i henhold til producentens anvisninger.

4.. Forberedelse af hjerte til fastgørelse til Langendorff Apparatus

BEMÆRK: En korrekt anholdt hjerte bør anvendes til alle store dyreforsøg med et isoleret hjerte system. Mangel på kardioplegisk arrest kan beskadige hjertet, således at det ikke vil frembringe målbare arbejde. Celsior, eller lav kalium University of Wisconsin anbefales (UW) løsning, da det ikke kun er disse løsninger svarer til dem, der anvendes klinisk, men den lave kalium af løsningen hjælper forhindrer hyperkaliæmi mens kredsløbet. Volumen af ​​cardioplegisk løsning vil afhænge af hjerte størrelse, med 1 liter er tilstrækkelig til svin hjerter.

  1. Hurtigt fjerne hjertet fra opbevaringsbeholderen, udøse enhver lagerløsning i hjertekamrene, tørres og vejes.
  2. For at hjælpe med at opretholde en kold myokardie temperatur, indtil hjertet er klar til Langendorff returnere hjertet til opbevaring container og orientere den, så aorta vender opad.
  3. Indsæt en 3/8 "kanyle i aorta og fastgør med en zip-slips.

5.. Montering hjertet til Langendorff

  1. Reducer centrifugalpumpe til en langsom strøm.
  2. Sive blod i aorta, indtil den er fyldt med blod og helt de-luftet.
  3. Vedhæfte forsigtigt aorta cannula til aorta slange på Langendorff. Notér vedhæftede tid.
  4. Sæt den kalibreret tryktransducer gennem hæmostaseventilen [DS1] det oprindelige aorta.
  5. Begynd trykmåling og justere centrifugalpumpe hastighed, indtil den ønskede reperfusion tryk opnås. BEMÆRK: Tryk kan ændre sig som koronar modstand ændringer. Derfor overvåger aorta pres nøje, især under den indledende reperfusion.
  6. Temperaturstigning på varmeenhed intramyocardial temperaturen måles ved 37 ° C. BEMÆRK: Der vil være en forsinkelse mellem justeringer af varmeenhed og ændringer i intramyocardiale temperaturer. Derfor bør temperaturændringer gøres trinvist.
  7. Opnå en baseline (T = 0) prøve fra veneblod reservoir til at måle pH, elektrolytter og andre biokemiske målinger.
  8. Sæt temperatursonde i septum og overvåge myocardial temperatur. Reducer temperaturen varmeenhedhvis myokardie temperaturen stiger til over 39 ° C.
  9. Tage blodprøver hver 15 min, tilpasning af de fysiologiske parametre, som er ønskede til eksperimentet.
    1. Tilsæt ca 1 mmol calcium til blodet løsning hver 5 min, der sikrer, at ionisk calcium er> 0,8 mmol / L før initiering af at arbejde tilstand.

6.. Sætte hjerte i arbejdsgruppen tilstand

  1. Sæt en passende størrelse kanyle ind i venstre forkammer / pulmonal vene. Dette kan gøres med enten en purse-string sutur eller zip-tie er relevant.
  2. Luk eventuelle huller i venstre forkammer, der kan lække, såsom andre pulmonale vene oprindelser med sutur eller hæfteklammer efter behov.
  3. Juster højden af ​​forspændingen kammeret, således at kolonnen højde giver den ønskede forbelastning tryk. BEMÆRK: Antages tætheden af ​​blod / krystalloide blandingen er lig med densiteten af ​​vand, 1 mmHg = 1,36 cm af afstanden fra aortaklappen til toppen afBlodet niveauet i preload reservoir (fx 15 mmHg = 20,4 cm).
  4. Afhægt slangen går til preload kammeret og langsomt starte preload rullepumpe, så preload kammeret og preload slange til at fylde helt med blod.
  5. Når preload slangen er fuldstændig de-luftet, langsomt fylde venstre forkammer og kanyle med blod.
  6. Uden at lade nogen luft ind i systemet, skal du tilslutte preload slangen til venstre atrial kanyle.

7.. Indhentning Ventrikulær Pressure-Volume (PV) Optagelser

  1. Følg producentens anvisninger for pres og Rho kuvette kalibrering for datafangst-systemer.
  2. Placer en pung-string sutur ved hjælp af en sutur 3-0 polypropylen på venstre ventrikel (LV) spids.
  3. Ved hjælp af en 16 G nål Lav et snit i pungen-streng.
  4. Sæt PV ledningsevne kateter i den apikale snit. BEMÆRK: Ideel kateter placering vil depslutter den have alle følerelektroderne i LV og to excitation elektroder uden for LV. Sørg for, at en korrekt størrelse dyr og kateter er blevet valgt (se Diskussion).
  5. Tryk på "Start" knappen i øverste højre hjørne for at begynde at optage data og bestemme, hvor mange volumen segmenter er aktive.
    1. Hvis alle segmenter er ikke aktiv, justere kateteret position, indtil alle segmenter er aktive. BEMÆRK: Let vridning af kateteret kan være nødvendigt at optimere loop morfologi
    2. Hvis du ikke kan få signaler i alle segmenter, justere placeringen af ​​excitation elektroder og sensing elektroder pr fabrikantens anvisninger.
  6. Når den ønskede konfiguration er opnået, skal du følge producentens anvisninger for volumen og alfa kalibrering.
  7. Ved hjælp af en korrekt kalibreret kateter, opnå mindst 30 sek af baseline pres volumen data. BEMÆRK: Disse tryk-volumen sløjfer vil give volumen afhændent målinger af hjertefunktion (f.eks, minutvolumen, slagvolumen).
    1. Når tilstrækkelige sløjfer opnås, fortsætte til næste trin uden at stoppe dataregistrering, således at opnå okklusionstryk volumen data.
  8. Okkludere preload røret langsomt ved hjælp af en slangeklemme. BEMÆRK: De tryk-volumen sløjfer bør begynde at blive mindre og geare ned og til venstre. Dette kaldes "gå ned".
    1. Opnå 10-15 sekunders gåtur ned og derefter slippe slangen klemme for at tillade forbelastning at genindtaste venstre atrium. BEMÆRK: Disse tryk-volumen sløjfer vil give volumen uafhængige målinger af hjertefunktion (f.eks, preload recruitable slagtilfælde arbejde, ende systoliske tryk-volumen forhold).
    2. Stop registrering af data ved at trykke på "Stop"-knappen i øverste højre hjørne af skærmen.
    3. Vent mindst 5 minutter før gentagelse afokklusion.
  9. Gentag trin 7.7 og 7.8 for at opnå gentagne målinger.

Representative Results

Figur 1 er en skematisk tegning af kredsløbet, herunder foreslået kateter. De vigtige elementer i dette apparat omfatter følgende: udnyttelse af en centrifugalpumpe til at styre afterload; placering af et tryk kateter (mørkeblå linje) i aortaroden at overvåge perfusionstryk; og placering af tryk-volumen (PV) kateter (lyseblå linje) transapically. Selvom forbindelserne i figur synes at være lige forbindelser, er "Y" stik anbefales især til forspændingen linje.

Figur 2 viser de opnåede data fra tryktransduceren, der er placeret i aorta roden af en porcin hjertet under reperfusion på kredsløbet, som er konsekvent mellem 40-42 mmHg i løbet af 20 minutter. Ændringer i koronar modstand kan forårsage udsving i perfusionstryk (figur 3). Disse variationer kan være mindre og gradvise, korrigere dem selv over tid (figur 3a). Men i nogle tilfælde kan disse variationer kan være pludselige og kræver justering af strømmen gennem centrifugalpumpen at opretholde det ønskede reperfusion tryk (figur 3b). Fordi der kan forekomme ændringer, er overvågning af aortaroden tryk under reperfusion kræves.

Ved at udnytte den transapical snittet, kan tryk-volumen data let opnås på det isolerede hjerte-systemet. I dette forsøg blev en porcin hjerte, der havde været opbevaret i koldt (4 ° C) bevarelse opløsning i 2 timer anvendes. Ved første indførelse af PV kateter løkkerne var af ringe kvalitet (figur 4a) med flere områder af crossover og ingen mærkbar hjertecyklus komponenter. Men med minimal manipulation af kateteret i ventrikel løkken morfologi forbedret dramatisk (fig. 4b), der giver mulighed for at der opnås målinger.

ve_content "> På trods af optimering af kateter position, kan sløjferne erhvervet ex vivo kredsløb (figur 5, øverste række) har en anden morfologi end in vivo sløjfer (figur 5, nederste række). Disse ændringer loop morfologi sandsynligvis skyldes til en anden orientering af hjerte på kredsløbet i forhold til i en liggende dyr, samt manglen på de anatomiske vedhæftede inden et levende dyr (såsom pericardium). Endvidere er anvendelsen af ​​stimuleringsimpulser ledninger til at hjælpe med at regulere hjertefrekvens ( Anbefalet vedhæftet site: interventricular skillevæg) indfører en ekstern elektrisk strøm, der fører til spikes ses i nederste højre del af ex vivo sløjfer Men så længe disse sløjfer stadig træk hjertets cyklus komponenter, kan de stadig give fortolkelige data.. Tabel 1 viser de mange funktionelle parametre opnået fra disse tryk-volumen sløjfer vha. PV kateter. Den kold statisk opbevaring sandsynligvis forårsaget nogle iboende skader på hjerte, som hjælper med at forklare nogle af de ændringer i værdierne opnået på banen i forhold til de in vivo målinger. Nogle af variation inden for belastning afhængige variabler er også på grund af de sandsynlige forskelle i forspænding mellem kredsløbet og det levende dyr.

Figur 1
Figur 1. Diagram over apparatet.

Figur 2
Figur 2.. Repræsentative aortaroden trykmåling under reperfusion.

g3highres.jpg "width =" 500 "/>
Figur 3.. Eksempler på ændringer aortaroden tryk, der kan opstå under reperfusion. Disse ændringer kan være gradvis og selvkorrigerende (A), eller pludselige og kræver ændringer i indstillingerne på den centrifugalpumpe (B).

Figur 4
Figur 4.. Pressure volumen sløjfer opnået ved den første indføring af kateteret transapically (A) og efter mindre kateter manipulation (B). Bemærk forbedring af løkken morfologi, hvorved løkken crossover elimineres og de ​​elementer i hjertecyklussen er genkendelige . Piggene i den nederste højre del af begge sæt løkker på grund af anvendelsen af ​​en pacer, som indfører en ydre elektrisk signal.

</ Html"Figur 5" fo: content-width = "5in" src = "/ files/ftp_upload/51671/51671fig5highres.jpg" width = "500" />
Figur 5.. Repræsentative tryk-volumen målinger på ex vivo kredsløb (øverste række) med in vivo målinger (nederste række) til sammenligning. Igen kan pacerspidserne ses i nederste højre hjørne af begge sæt af ex vivo sløjfer.

Tabel 1
Tabel 1 Funktionelle parametre opnået for et svin hjerte in vivo (venstre kolonne) og på arbejdsmiljøet hjerte apparat efter 2 timer af kold opbevaring (højre kolonne) CO:.. Cardiac output; E a: arteriel elastans; EDPVR: Slut diastolisk tryk-volumen forhold; EDV: slutdiastolisk volumen; ESPVR: End systoliske tryk-volumen forhold; PRSW: Preload-recruitable slagtilfælde arbejde; PVA:tryk-volumen-område; SV: slagvolumen; SW: slagtilfælde arbejde.

Discussion

Den Langendorff isolerede hjerte perfusionsapparat og arbejde hjerte model har ført til nogle af de mest grundlæggende opdagelser i hjertets fysiologi, patologi og farmakologi. Denne model alsidighed tillader dets anvendelse med en række forskellige arter under en række af normale og patologiske tilstande 1-18. Men den isolerede hjerte modellen ikke almindeligt anvendt til store pattedyr, især menneskers hjerter, delvist på grund af den øgede kompleksitet i både apparater design og dataindsamling. Derfor protokol præsenteret heri viser et forsøg på at forbedre disse kompleksiteter, der resulterer i en relativt reproducerbare middel til at studere isolerede svin hjerter.

Et afgørende element i vores setup er udskiftning af arterielle compliance / afterload kammer med en centrifugalpumpe. Denne udveksling giver mulighed for øget kontrol af koronar perfusion pres og afterload i Langendorff og arbejdsvilkår hjerte modes, respectively, tillader dette set-up til at være let tilpasses til hjerter i forskellige størrelser og arter. For eksempel, i dette design, er svin hjerter reperfunderes på 40-45 mmHg, mens menneskelige hjerter er reperfunderes på 60-65 mmHg. Denne ændring i tryk opnås blot ved at justere indstillingerne for centrifugal pumpe Ingen komponent i systemet skal være fysisk justeres. Endvidere placerer en tryktransducer i aortaroden at overvåge root pres muliggør nem overgang mellem konstant flow og konstant tryk under Langendorff tilstand. Selv om denne ændring fjerner den klassiske overholdelse kammeret centrifugalpumpen, ved at tillade tovejsstrømning sker baseret på trykgradienten, kan tjene som en overholdelse kammer. Med systole og skubbes slagvolumen, retrograd strømning over pumpen tjener til at mindske afterload tryk, replikerende aorta elasticitet.

Den åbne konstruktion af dette apparat er også vigtig. Når hjertet hænger i en åben etrea, i stedet for en semi-lukket kammer eller tragt, giver mulighed for lettere instrumentering til tryk-volumen målinger. Det åbne design muliggør brugen af ​​en transapical snit for LV kateter placering, så man undgår den transvalvular tilgang. Den transvalvular fremgangsmåde er mere teknisk vanskeligt, og kræver som regel gennemlysning for korrekt placering. Endvidere kan denne tilgang også fremkalde valvular insufficiens. Ved at bruge transapical tilgang, vi sikkert og nemt placere kateteret i den venstre ventrikel og samtidig fjerne de ekstra udgifter og besvær med gennemlysning. Det åbne design giver også nem adgang til ekkokardiografi og spildevand indsamling, yderligere at udvide de funktionelle og biokemiske parametre, som kan vurderes, mens på dette system.

Det åbne design, samtidig lette dataindsamling, gør myokardie temperatur regulering vanskeligere. Fastholdelse fysiologisk temperatur er en af ​​de kendte problemer med Langendorffeller arbejder hjerte-systemet 1,3,11,13. Det Langendorff Systemet indeholder typisk et termisk kammer, der bidrager til at opretholde en passende temperatur, men dette kammer gør også indsættelse af en ventrikel tryk-volumen kateter vanskeligere. For at løse den ringere temperatur regulering af det åbne design blev et oxygenator / varmeveksler placeret efter reservoiret. Den minimale afstand mellem varmeveksler og aorta kanyle reducerer varmetabet og myokardie temperatursonden sikrer normotermi. Anvendelsen af ​​kappe slanger eller eksterne varmekilder kan også bruges til at hjælpe med temperaturkontrol.

En anden unik element i denne protokol vasker autolog blod grisen under studiet og rekonstituere den med normalt saltvand. Selv om anvendelsen af ​​enten helblod perfusater eller røde blodlegemer augmented med krystalloide buffere er ikke ualmindeligt, det gør til stede med problemer. Den tidligere normalt kræver en donor dyr, som tilføjer substantial omkostninger for eksperimentet, mens sidstnævnte kan have immunogenicitet spørgsmål, da det normalt er afledt af okseblod 1,11-13. Ved at vaske den oprindelige gris eget blod, kun protokollen kræver et enkelt dyr og immunogenicitet spørgsmål ablated. Også vaskeprocessen fjerner de fleste af de elektrolytter, hvilket betyder at de let kan manipuleres pr eksperimentelle parametre. Endelig giver en bevarelse blodenhed fjerner de fleste af de proteiner i blodet, hvilket er både en fordel og ulempe ved denne proces. Fordelen er, at enhver koagulation og immunologiske / infektiøse proteiner fjernes, mindske risikoen for blodpropper eller forurening. Ulempen er, at denne blanding har et lavt onkotisk tryk, som kan føre til myocardial ødem og eventuelt tab af hjertefunktionen over tid. Dette problem kan løses imidlertid ved tilsætning af albumin eller anden kolloid.

Sikring af, at en korrekt størrelse enimal og kateter er blevet valgt, er lige så vigtig som at bruge fungere hjerte apparat. Ideelt vil kateteret placeres med alle følerelektroderne inde i ventrikulære rum, med to excitation elektroder (dvs. de mest proximale elektroder) uden for den ventrikulære rum. Hvis dyret ventrikulære hulrum er for lille eller afstanden mellem elektroderne er for stor, vil alle segmenter vil ikke passe ind i LV plads. Mens placeringen af ​​excitation elektroder kan justeres, kan en lille LV hulrum også forårsage kateteret til at bøje eller kurve, hvilket gør indsamlingen af ​​data vanskelig. Til funktionel analyse af store dyr hjerter, er et dyr størrelse på mindst 60 kg anbefales derfor. Med et dyr af denne størrelse elektrode afstand på 7 mm normalt giver mulighed for fuldstændig indsættelse af kateteret.

Afslutningsvis dette manuskript beskriver et isoleret arbejder hjerte system, der forenkler perfusionstryk regulering, data colsamlings og overordnede design, samtidig med at temperaturkontrol kun lidt mere vanskeligt. Disse ændringer til den isolerede arbejder hjerte vil forhåbentlig give mulighed for øget forbrug med store pattedyr hjerter, herunder mennesker, at fremme vores forståelse af hjerte patologi og muliggør mere klinisk relevante behandlingsmuligheder at blive opdaget.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. 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).
  2. Cheung, P. Y., et al. Matrix metalloproteinase-2 contributes to ischemia-reperfusion injury in the heart. Circulation. 101, 1833-1839 (2000).
  3. Ytrehus, K. The ischemic heart--experimental models. Pharmacological Research: the Official Journal of the Italian Pharmacological Society. 42, 193-203 (2000).
  4. Ferdinandy, P., Schulz, R. Nitric oxide, superoxide, and peroxynitrite in myocardial ischaemia-reperfusion injury and preconditioning. British Journal of Pharmacology. 138, 532-543 (2003).
  5. 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).
  6. 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).
  7. Lee, M. S., Lill, M., Makkar, R. R. Stem cell transplantation in myocardial infarction. Reviews in Cardiovascular Medicine. 5, 82-98 (2004).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. Hill, A. J., et al. In vitro studies of human hearts. Ann Thorac Surg. 79, 168-177 (2005).
  15. Colah, S., et al. Ex vivo perfusion of the swine heart as a method for pre-transplant assessment. Perfusion. 27, 408-413 (2012).
  16. Ozeki, T., et al. Heart preservation using continuous ex vivo perfusion improves viability and functional recovery. Circ J. 71, 153-159 (2007).
  17. 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).
  18. 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).

Tags

Medicine hjerte fysiologi kirurgi transplantation store dyremodeller isoleret arbejder hjerte hjertesygdom
En Isoleret Working Heart System for Produktionsdyr og Modeller
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Schechter, M. A., Southerland, K.More

Schechter, M. A., Southerland, K. W., Feger, B. J., Linder Jr., D., Ali, A. A., Njoroge, L., Milano, C. A., Bowles, D. E. An Isolated Working Heart System for Large Animal Models. J. Vis. Exp. (88), e51671, doi:10.3791/51671 (2014).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter