Gnager Working Hjerte modell for studier av hjerteinfarkt Ytelse og oksygenforbruk

Introduction

Studiet av isolerte organer tillater kontroll av fysiologiske forhold utover det som er mulig in vivo. Ex vivo hjertepreparater ble først beskrevet av Otto Langendorff, ^en som beskrev en isolert modell med retrograd perfusjon. Deretter andre beskrev "Hjertet" modell, der hjertemuskelen utfører både trykk og volum arbeid. ² Slike preparater har vært medvirkende i å belyse mekanismene for hjerteinfarkt handling, ^tre hjerteinfarkt metabolisme, ^4-6 og effekter av kardio medisiner. ^{7- 9}

Bruk av medisiner som øker hjertets kontraktilitet er vanlig hos kritisk syke pasienter. Men få data som sammenligner de relative effekten av disse medikamentene på kontraktilitet og hjerteinfarkt oksygenforbruk, data som kan være nyttig i behandling av pasienter med kliniske symptomer på hjertesvikt av i den postoperative omgivelser. ¹⁰ Men fordi de fleste kardio medisiner påvirker ikke bare hjertemuskelen, men også arteriolar motstand, venøs kapasitans ^11, og pasientens metabolic rate, ¹² ex vivo isolerte hjerte modeller forbli den optimale metode til å studere effekter av slike medisiner på myokard riktig.

Vi beskriver bruken av en ex vivo-modell for den last uavhengig studie av inotrope medisiner på myokardial funksjon og oksygenforbruk. Hjerter fra Sprague Dawley rotter ble kanylert ved hjelp av venstre ventrikkel arbeider hjerte modell og dynket bruker en modifisert Krebs Henseleit perfusate. Aorta og venstre atrial press ble kontrollert. Trykk-volum impedans kateter ble plassert i den venstre ventrikkel via apikal punktering for kontinuerlig overvåking av systolisk og diastolisk funksjon. Oksygenforbruk ble kontinuerlig målt som indeksert forskjellen i oksygeninnhold mellom venstre atrium perfusspiste og lungearterien avløpsvannet. Medikamenter som skulle testes, ble infusert inn i venstre atrium blokken, og endringer i hjerteytelse og oksygen metabolisme ble målt og sammenlignet med en umiddelbart foregående basislinje.

Protocol

Denne protokollen er utført under en gjeldende protokollen under institusjonens dyr omsorg og bruk komité.

1. Forberedelse for studier

1. Slå på vannbad for å varme opp Krebs-Henseleit buffer (KHB) reservoar (satt til 42 ° C).
2. Forbered 16 L av KHB inneholdende (i mM) 128 NaCl, 5,7 KCl, 1,3 _MgSO4, 25 _NaHCO3, 2,7 _CaCl2, 0,53 EDTA, 0,54 NaCl ₃ H _{3 O-3,} og 10,8 dekstrose. ¹³ Den substrat-masser er som følger : 27,584 g NaCl, 1,58 g KCl, 0,578 g _MgSO4, 8,401 g NaHCO _3, 1,47 g _CaCl2, 0,744 g EDTA, 0,22 g NaCl ₃ H _{3 O-3,} og 7,208 g dekstrose.
   Merk: disse komponentene kan være lagret i koniske rør i pulverform for konstituering på dagen for eksperimentering.
   1. Filter 4 l avionisert vann gjennom et 0,22 mikron filter.
   2. Legg 3,7 L av denne vann til en 4 lbegerglass. Legg alle komponentene med unntak av _CaCl2 til vannet.
   3. Oppløs _CaCl2 i de resterende 300 ml vann ved hjelp av et separat begerglass.
   4. Oksygenering av løsningen med 95% _O2 / _5% CO2 ved 1 l / min (LPM) i 5 minutter. Dette korrigerer pH til 7,40 og forbedrer oppløsning av CaCl _2.
   5. Tilsett _CaCl2 til resten av KHB.
   6. Legge til den ferdige KHB til et reservoar og sirkulere gjennom hele røret i 30 min. Pass på at systemet er fritt for makroskopiske bobler. Oksygen med 95% O _2/5% CO ₂ på 0,5 LPM.
      MERK: KHB kan bli lagret over natten i kjøleskap for ikke mer enn 1 - 2 dager, bragt tilbake til romtemperatur og på nytt filtrert for bruk. Ikke bruk KHB mellom eksperimenter.
   7. Forbered 2 x 50 ml ren begre med iskald KHB og plassere dem i en bøtte med is i nærheten av disseksjon stasjonen. Kontroller at KHB er iskald (i stedet for kjølt) før ex planting hjertet.
   8. Plasser mikrotrykk volum (PV) kateter i en 10 ml sprøyte fylt med filtrert KHB i 30 min før kalibrering, i henhold til produsentens instruksjoner.
      MERK: Temperatur av KHB som brukes til å suge PV kateteret bør være så nær 37 ° C som mulig.
3. Klargjør anestesi og dissekere stasjon for dyret.
   1. Sørg for tilstrekkelig isofluran i reservoaret. Utarbeide 500 U av heparin i en 1 ml sprøyte; plassere en 26 gauge (1/2 ") nål på denne sprøyten. Forbered en maske for bedøvelse dyret.
4. Sett aortic blokk perfusjonstrykk til 80 mmHg og venstre atrial (LA) blokk perfusjonstrykk til 10 mmHg. Åpne både aorta blokk og LA blokk å tillate varm KHB å dryppe ut. Når du er klar til å dissekere dyr, åpner aortic blokken for å tillate en jevn treg drypp av KHB ut.
5. Kalibrer PV kateter i henhold til produsentens instruksjoner.

"> 2. Animal Forberedelse og Dissection

MERK: For best resultat, sikre dyr er mellom 300 og 500 g; vi har funnet at et dyr vekt mellom 425-450 g er ideell for systemet.

1. Bedøve dyret i et kammer ved hjelp av isofluran (1 - 2%) inntil dyret er bevisstløs. Overfør dyret til disseksjon stasjonen og plasser anestesi maske med isofluran og oksygen på dyret. Utfør tå klype for å vurdere graden av sedasjon. Påfør veterinær salve på øynene for å hindre tørrhet mens under anestesi.
2. Injisere heparin, 500 enheter intraperitoneal i bukhulen. Tillat 10 min for Heparin å bli absorbert. Sikre lemmer av dyret med tape for å forbedre synliggjøring av thorax.
3. Disseksjon av hjerte.
   1. Når sikre at det ikke er svar på en tå klype, løfter huden vekk fra bukhulen med pinsett og deretter bruke saks til innsnittet bukhulen, etter kurven av than membran tilbake til bakre vinkel på ribbeina.
   2. Når membranen er synlig, ved hjelp av små saks, skåret langs den fremre overflate av membranen etter retningen av de tidligere kutt for å tillate inntreden i thorax. Utvid hvert kutt langs aksillarlinje bilateralt til armhulen.
      MERK: Det neste trinnet skal utføres effektivt siden ventilasjon vil bli svekket når membranen er radert.
   3. Trekk brystkasse anteriorly fra xiphoid prosessen ved hjelp av tang. Incise hjerteposen og pleura.
   4. Identifiser inferior vena cava (IVC) og aorta like over membranen og trekke dem en bloc anteriorly med butte pinsett.
   5. Ved hjelp av store, buede saks, raskt gjøre et snitt på tvers av IVC og aorta, trekke hjertet og lungene ut av brystet en bloc. Kutt i spiserøret, luftrøret, brachiocephalic arterier og vener cephalic å fjerne hjertet og lungene fra thorax. Eksisere dinmic vev med denne blokk av vev. Pass på å ikke kutte den proksimale delen av stigende aorta.
   6. Umiddelbart fordype hjertet og lungene i iskald KHB og flytte til Langendorff apparat, som tidligere satt opp som beskrevet i trinn 1.

3. aorta kanylering

1. Plasser hjerte-lunge-kompleks i en flat tallerken og orientere hjertet med thymus og store fartøyer som vender mot eksperimentator og bakre del av lungene som vender mot bordet. Trekke fra hverandre de to fliker av thymus og identifisere letting av brachiocephalic arterier fra aorta.
   1. Drapere aorta over kanten på fatet og skjære over aorta ved hjelp av små saks ca 5 mm over aortaklaffen, proksimalt til takeoff av høyre arteria subclavia.
      MERK: Snittet bør gi en ren rund sirkel - aorta i tverrsnitt. Hvis det er vinkel (dvs. en bred oval)eller ufullstendige, gjenta kutt for å oppnå ønsket resultat. Dette vil lette effektiv aortic kanylering.
2. Ved hjelp av 2 par av buede tang på hver side av aorta, lede aorta i løpet av den aortiske kanylen (som bør langsomt dryppet med KHB). Aortaklaffen skal sitte 1 - 2 mm under tuppen av kanylen.
   1. Etter aorta kanylering, omplassere pinsett vinkelrett på tvers av aorta for å holde aorta på plass. Alternativt, plasserer en liten klemme over aorta for å holde hjerte lunge-komplekset på plass, slik at en enkelt eksperimentator å fullføre denne modellen.
3. Ha en assistent passere en silke 4-0 sutur rett under tang og slips på plass, looping rundt kanylen og knytte flere ganger både foran og bak hjertet. Åpne kanylen helt til å begynne i full retrograd aortic flyt. Observer at hjertet slår kraftig.
   MERK: Hvis hjertet ikke begynner å slå raskere (~ 200 BPM) og kraftig, denslips eller kanylen kan være okkludering av en eller begge av de koronare arteriene. Hvis dette er mistenkt, fjerne slipset og flytte den bort fra koronararteriene. Hvis hjertet distends og slår ikke, kan kanylen være på tvers av aortaventilen. Dersom koronar lekkasjer (KHB spray fra aortarot), skyver kanylen nærmere aortaventilen (dette fenomen kan forekomme hvis en brachiocephalic arterie er cannulate i stedet for den oppstigende aorta).

4. Lunge veneokklusjon og klargjøring av lungearterien for Kanylering

MERK: Hensikten med dette trinnet er å opprette et lukket venstre atrial system for å sikre at alle volum og press fra venstre atrial blokk blir overført til venstre hjerte strukturer. Unnlatelse av å fullstendig occlude lungevenene kan føre til forspenning mangel og kan forfalske resultater eller opprette en ustabil arbeids hjerte forberedelse.

1. Fjern thymus for å bedre eksponering av the lungearterien (PA).
2. rotere manuelt den aortiske kanylen, slik at den bakre del av hjertet er vendt mot operatøren. Dissekere ut fartøyene som fører til den høyre lunge. Heng høyre lunge vev ved hjelp av pinsett til å ytterligere avgrense disse fartøyene. Ved hjelp av middels store kirurgiske klemmer (eller sutur), tilstoppe høyre lungearterien og venen og bronkie med et enkelt klipp. Resect høyre lunge distal til klippet.
   MERK: På grunn av problemer med å dissekere lungearterien gratis, er vår praksis å tilstoppe lungevenene til distend lungearterien, noe som gjør det lettere å innsnittet uten å skade de nærliggende strukturer i et bankende hjerte modell.
3. Gjenta trinn 4,2 på venstre lunge.
   MERK: Potensielle fallgruver og problemløsning: Når begge lungene arteriene er tildekket, vil høyre atrium synlig distend og hjertet kan bli Bradykardisk. Dette er fordi den høyre ventrikkel blir trykksatt. Hvis dette ikke skjer, er det sannsynlig at pulmonary årer er ikke helt tildekket, og at forspenning vil være utilstrekkelig for å arbeide hjerte-modus. Hvis hjertet ikke er i stand til å opprettholde blodsirkulasjon etter venstre atrial (LA) kanylering og forsøkte overgang til arbeids hjerte (se nedenfor), bør du vurdere å plassere flere klipp eller et slips rundt lungevene stubber å tilstoppe eventuell restlekkasje. Når PAs er tildekket, men trinn 5 bør utføres umiddelbart for å minimere myokardiskemi. Legg merke til at en del forskere er langsgående snitt i lungearterien før ligering av lungevenene for å unngå trykksetting av høyre ventrikkel.
4. Pulmonal arteriell innsnitt
   1. Rotere den aortiske kanylen, slik at den fremre del av hjertet er vendt mot operatøren. Identifisere lungearterien. Igjen kan denne arterien bli oppblåst. Ved hjelp av små saks lage en tverrgående snitt omtrent 3 mm over lunge ventilen.
      MERK: Dette vil umiddelbart avlaste trykket og hjertefrekvens kan øke. Væreforårsake dette kanyle er lett å løsne, cannulate lungearterien etter venstre atrial kanylering er fullført.

5. Venstre atrial Kanylering

1. Rotere den aortiske kanylen slik at venstre atrium er vendt mot operatøren. Ved hjelp av de små saks, lage en 2 - 3 mm innsnitt i overkroppen av venstre atrium, ca. 3 mm over atrioventrikulær sporet.
   1. Plasser venstre atrial kanylen vinkelrett på planet for mitral ventil og pekte mot atrial septum.
   2. Åpne LA kanylen før KHB flyter. Kontroller at KHB er varmt å ta på (det blir kaldt raskt når du sitter i en hvilken som helst ikke-mantlet rør) for å unngå hjerteinfarkt dysfunksjon på grunn av hypotermi etter overgangen til arbeidsmodus. Overgang til et drypp hastighet under kanylering.
2. Bruk pinsett til å holde mot jernbane, setter atrial kanylen inn i kroppen av venstre atrium, tar seg ikke å bruke excessive kraft, som kan rive atriet.
   MERK: LA kanyle bør plasseres slik at den sitter i midten av atrium uten spenning på atrial veggen.
3. Passere en 4-0 silke sutur rundt kroppen av venstre atrium og knyt en knute for å skape et segl på atrium rundt kanylen. Pass på at den bakre del av venstre atrium er inkludert i sutur. Legg til flere sting etter behov. Når forseglet, trekke kanylen tilbake 1 - 2 mm, slik at den sitter i midten av atriet i stedet for mot den atrial septum.
   MERK: Den vanligste årsaken til at hjertet blir malperfused ved overgangen til arbeids hjerte-modus er at LA kanylen ligger an atrial septum, som tetter venstre atrial tilsig. LA tracing endres ofte for å demonstrere en skikkelig en bølge, og v bølge når kanylen er i riktig stilling (se figur 2E).
4. Åpne LA kanylen ventilen helt å administrere hele preload til venstre atrium. Overvåkdrypp sats fra hjertet (som kommer fra koronar avløp). Pass på at drypphastigheten ikke endres når LA kanylen er åpen. Hvis den gjør det, Retie atrium rundt kanylen som beskrevet i trinn 6.4, da dette representerer en lekkasje i systemet.

6. lungearterien Kanylering og overgang til arbeids Hjerte Mode

1. Hvis måle hjerteinfarkt oksygenforbruk (eller andre stoffer i koronar avløpsvann, for eksempel legemiddelnivå eller cytokiner), setter 1/32 "fleksible slangen inn i den forutgående snitt i lungearterien.
   MERK: Oksygenforbruket måles som forskjellen i oksygeninnhold mellom venstre atrium perfusate og lungearterien avløpsvann ^2.
   1. For kontinuerlig måling av hjerteinfarkt oksygenforbruk, bruk en in-line oksygenelektrode å sammenligne venstre atrial og koronar sinus avløpsvannet.
   2. Samle koronar sinus avløp (både fra lungearterien og drypper fra hjertet) i en gradert cylInder for tidsbestemt kvantifisering av koronar flow.
   3. Beregn myokardial oksygenforbruk som tidligere beskrevet. ²
2. Overgangen til arbeids hjertet modus ved å slå av retrograd aortic pumpen.
   MERK: Når dette er gjort, blir trykket LA forhåndslasttrykket og motstanden som tidligere ble tilveiebringe motstand mot retrograde pumpen på Langendorff-modus nå gir motstandsdyktighet mot hjertets minuttvolum, noe som skaper en gjennomsnittlig arterietrykk. Hvis den midlere arterietrykk avtar under ~ 80 mmHg, er årsaken sannsynligvis relatert til enten forspenning eller myokardial funksjon. Den mest sannsynlige problemet er venstre atrial kanyle, som bør justeres etter omstart av retrograd pumpen.

7. Innsetting av venstre ventrikkels trykket Volume kateter

MERK: PV kateter kan plasseres enten retrograd (gjennom aortaklaffen) eller via apikal punktering. Av hensyn til retrograd er det position er mer konsekvent og det fjerner behovet for apikale punktering og de ledsagende risiko for koronar skade eller tap av forspenning. Imidlertid kan retrograd plassering noen ganger være svært utfordrende, så vi beskrive begge teknikkene her.

1. Fest en 1,4 fransk trykk-volum kateter til trykk volum loop system. Kalibrere systemet i varmt KHB i henhold til produsentens instruksjoner. Sikre at bølgeformen er synlig i sanntid. Bringe kateteret og kabler nær overflaten av LV for ikke å løsne den følgende plassering.
2. For retrograd plassering, åpner justerbar ventil og mate PV kateteret forsiktig over aortaklaffen inntil et stabilt trykk og volum-kurven er identifisert. Unngå overdreven bruk av makt som kan skade aortaklaffen eller punktere ventrikkel apex.
   MERK: Vi har funnet at det er viktig å minimalisere lengden av røret og antall vindinger som PV kateteret må navigere til å nærme seg AV. Denkan være nyttig å kutte ned slangen som leveres med systemet.
3. For apikal plassering, bruk en 24 G angio-kateter for å skape en apikal punktering i LV. Sørg for å unngå venstre fremre nedstigende koronar. Sikt nålen mot aortaklaffen fra ventrikkel apex. Fremme trykk-volum kateter inn i kroppen til LV. Stoppe fremføring av kateteret så snart LV trykk og volum bølgeform er identifisert.
4. Så snart trykket volum kateter er brakt på plass, flytter vannkappen på plass rundt hjertet. Feste kateteret til veggen av vannkappen med en liten del av båndet.
5. Sørg for minst 30 min periode med stabilitet før du begynner noen målinger eller inngrep.

8. Infusjon av medisiner

1. (Valgfritt) Sette mot medisiner (f.eks dopamin) i venstre atrial blokken ved hjelp av en standard medisinering pumpe.
   MERK: Vi har dosert medisiner i henhold til enge dyrets kroppsvekt ettersom strømningen som tilsvarer en hel blodsirkulasjon passerer gjennom atrial blokken; Bare en liten del av denne passerer gjennom koronarsirkulasjonen, som det gjør in vivo. Alternativt kan et andre sett av perfusatet lages med en forhåndsbestemt konsentrasjon av medikament og som brukes til å perfuse hjertet.
   NB: I protokollen, tilfører vi medikamenter i løpet av en 12 minutters periode, samle fysiologiske data i løpet av det siste 10 minutter av hver infusjon og sammenlikne den med en umiddelbart foregående 10 min grunnlinjen.

9. fysiologiske manipulasjoner

1. Puls
   1. (Valgfritt) sutur to pace ledninger på høyre atrie veggen og feste til en midlertidig pacing enhet.
      MERK: Dette tillater presis kontroll av hjertefrekvensen (over innfødte sinus rate) og en forståelse av forholdet mellom hjertefrekvens og kontraktilitet uavhengig av en cardiotonic medisinering.
2. Preload
   1. Varierforspenning (definert som venstre ventrikkel ende diastolisk volum) ved å variere høyden på søylen mate venstre atrial blokken.
3. Blodtrykk
   1. Manipulere blodtrykk (hovedfaktoren ved afterload i denne modellen) ved hjelp av trykkventiler på IH-51.
4. Koronar oksygeninnhold
   1. Oppnå varierende grad av myokardial hypoksi ved perfusert hjertet med KHB mettet i forskjellige gassblandinger. Gjør dette ved å bruke separate mantlede reservoarer (hver med sin egen gassblanding) for å sikre likevekt mellom gass og KHB.
   2. Oppnå koronar iskemi ved sutur ligere en distal koronar.
      MERK: ligation av proksimale koronararteriene i arbeids hjertet modus kan føre til dødelig hjerteinfarkt dysfunksjon.
   3. Fremkall global koronar iskemi ved å avbryte eller utsette retrograd perfusjon for en definert tidsperiode.

Representative Results

En skjematisk av en fullt instrumentert hjerte i retrograd perfusjon (figur 1A) og i venstre ventrikkel arbeids hjerte (figur 1B). Typisk aorta, venstre atrial og venstre ventrikkel trykk og volum tracings er vist i figur 2A -. D Den typiske slutten diastoliske trykket er ca 3 - 5 mmHg i denne modellen, og maksimal systoliske trykket er omtrent 100 mmHg Figur 2E viser endringen. i venstre atrial oppsporings når LA kanylen er beveget bort fra atrial septum under plassering og posisjonering av kanylen. I disse forsøk ble aortisk trykk innstilt på 90 mm Hg, og LA trykket ble satt til 10 mmHg.

For å teste effekten av katekolaminer ble hver fysiologisk parameter (avledet hovedsakelig fra det trykk volum kateter og tilhørende programvare) sammenlignet med den umiddelbart forutgående baseline periode. I det viste eksempel, ble dopamin infusert ved 15 pg / kg / min inn i venstre atrial blokken. Selv om end diastolisk trykk er identisk i de to tilstandene (gitt fast atrialt trykk i denne modellen), senker venstre ventrikkel slutt diastolisk volum med 2,5%, og den venstre ventrikkel ende systoliske volum reduseres med 4,9%, hvilket ga en øket slagvolum (Figur 3A). Sammenlignet med placebo infusjoner, venstre ventrikulære slag arbeid, identifisert som arealet innenfor det trykkvolumkurven, økte med 32% i løpet av behandling med dopamin (figur 3B, P <0,001, t test, n = 10 per gruppe). Dette ble assosiert med en større økning i hjerteinfarkt oksygenforbruk i forhold til placebo infusjoner (Figur 3C). På denne måte kan de relative potens og energiomkostningene ved forskjellige kardiotoniske medikamenter og doser være i forhold til hverandre uavhengig av deres virkninger på belastningsforhold.

innhold "fo: keep-together.within-page =" 1 ">
Figur 1: Diagram av Flow i en fullt instrumentert for Heart in Retrograd perfusjon og Working Hjerte Mode (Panel A: Langendorff modus; Panel B:.. Hjertet modus I retrograd modus er KHB tilført på et sett perfusjonstrykk inn i aortarot. denne modusen brukes til å gjenopprette hjertemuskelen følgende iskemisk tid og under instrumentering. i arbeidet hjerte-modus, strømmer perfusate gjennom venstre hjerte før perfusert koronar sirkulasjon. i denne modusen, må hjertemuskelen generere sin egen perfusjonstrykk. klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 2: Representant trykk og volum tracings innhentet i løpet av basismålinger. (A) aortarot trykk, (B) igjen atrial press, (C) venstre ventrikkel trykk og (D) venstre ventrikkel volum tracings under en baseline måling vises. Slagvolum, hjerneslag arbeid, blodsirkulasjon, tau og andre parametere kan beregnes automatisk og vises i sanntid av programvaren. En avstumpet venstre atrial tracing (E) i forbindelse med en dårlig blodsirkulasjon i arbeids hjerte-modus kan være en anelse om at kanylen er malpositioned i venstre atrium. Merk at fremtredende v bølgen i velplasserte venstre atrial press tracing er vanlig, trolig på grunn av en reduksjon i venstre atrial etterlevelse i fullt instrumentert dyret. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Fig. 3: Effekt av dopamin på de trykkvolumkurven Dopamin infusjons resulterer i en bevegelse mot venstre i PV-kurven (A), inkludert en øket slagvolum, redusert ender systoliske volum, sammenlignet med basislinjemålingene. Legg merke til at formen av enkelte komponenter av disse PV kurvene er forskjellige fra de som typisk målt in vivo (se figur 4) på grunn av fravær av arterielle og venøse elastance. (B) I forhold til en umiddelbart foregående basislinje, slag arbeide økt betydelig mer under infusjoner av dopamin enn placebo (**, p = 0,0017, t-test), som gjorde hjerteinfarkt oksygenforbruk (*, P = 0,013, t-test, C). Ved hjelp av denne modellen, den gjennomsnittlige hjerteinfarkt oksygenforbruk ved baseline var 0,22 ± 0,02 mmol O ₂ / gram vev / minutt, ved bruk av estimert dissolved oksygeninnhold på 165 umol / L i saltoppløsning ved 40 ° C. Slike målinger kan brukes til å sammenligne hjerteinfarkt oksygenforbruk av ulike medisiner. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 4: Analyse av Trykk Volume Loops. Den teoretiske Trykk Volume Loop Vist Beskriver normal hjertesyklus etter aortaklaff (AV) nedleggelse (1), oppstår isovolemic kontraksjon (1-2). Som ventrikkel trykket synker under atrial press. Varigheten av denne fasen er representert ved Tau. Mitralklaffen (MV) åpner deretter samtidig med atrial systole, fylle ventrikkel (2-3). Systolisk starter deretter med isovolemic contractipå (3 - 4) inntil ventrikulære trykket overskrider diastolisk arterielt trykk, ved hvilket tidspunkt AV åpnes. Slagvolum er forskjellen mellom linje 1 - 2 og 3 -. 4 Stroke arbeid er området innenfor 1 - 2 - 3 -. 4 kurve Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Discussion

Denne arbeids hjerte modellen muliggjør vurdering av ventrikkel ytelse med full kontroll av ventrikulær forspenning og afterload, oksygen spenning av perfusatet, samt hjertefrekvens. Blant andre faktorer, tillater det vurdering av iboende hjerteinfarkt effekter av inotrope medikamenter uavhengig av afterload og forspenning, som måter som ikke er mulig ved hjelp av en in vivo modell. Fordi denne modellen benytter en crystalloid perfusate, tillater det vurdering hjertemuskelen uten innblanding fra hemoglobin, forenkle spektroskopiske analyser av hjerteinfarkt energi stater, for eksempel. ¹⁴ I denne modellen er høyre atrium ikke cannulated som en del av vår instrumentering, selv om det er mulig å gjøre slik. Vi valgte bevisst å ikke gjøre det for å lette prøvetaking av koronar sinus flyt for vurderingen av hjerteinfarkt oksygenforbruk. Viktigere, skjønt, rett hjerte fremdeles utfører trykk og volum arbeid i denne modellen som det pumper coronary sinus flyte inn i lungearterien kanyle. Gir noen høyre ventrikkel forspenning forbedrer posisjonering av ventrikkel septum og forbedrer venstre ventrikkel ytelse, og er en viktig del av denne modellen. ¹⁵

Det er flere eksperimentelle fallgruver å nevne. Den første er den første retrograd kanylering, som skal utføres hensiktsmessig (det vil si i løpet av mindre enn 2 minutter) for å minimalisere den periode av ischemi. Den viktigste ferdigheten å mestre er effektiv isolasjon, tilberedning og håndtering av den oppstigende aorta. Det er viktig at den aortiske stubben ikke bli kuttet overdrevent kort, og etterlater tilstrekkelig rom for kanylering ovenfor aortaventilen. Imidlertid er det også viktig at den aortiske stubben ikke være for lang, noe som kan føre torqueing av aorta rundt kanylen. Det er også viktig at aorta kanylen og aortarot være hensiktsmessig størrelse-matchet. En alt for stor aorta på en liten kanyle kan ogsåføre til torqueing av aortarot på kanylen. Den høyre arteria subclavia vanligvis tar av fra aorta ascendens ca 7 mm over aortaklaffen. Identifisere brachiocephalic fartøy (ca 1 mm i diameter) under disseksjon og trimming av aorta tjene som viktige landemerker for de tverrgående aorta snittet. Trimming aorta like under takeoff av den første brachiocephalic arterie er tilrådelig. Inkludering av dette fartøyet i det trimmede aortarot fører typisk til en lekkasje av KHB, og tap av aortarot trykk ved overgangen til arbeids hjerte-modus.

Et annet teknisk utfordrende aspekt ved kanylering er venstre atrial kanylering. Selv om det er mulig å cannulate venstre atrial vedheng, fant vi at kanylen ofte blir sittende fast i vedheng, og ikke passere inn i kroppen av venstre atrium. Derfor foretrekker vi å lage innsnitt i kroppen av venstre atrium, ca.2 mm overlegen til atrioventrikulær groove. Det er viktig å plassere den venstre atrial kanylen i riktig plan før innsetting, for å unngå å rive den tynne vegger atrium ved fastspenning av kanylen.

Vi har funnet at den ideelle størrelsen av venstre forkammer snittet var omtrent 3 mm. Opprette altfor lite av et snitt kan også gjøre plassering av venstre atrial kanylen vanskeligere, og kan føre til riving av venstre atrium. Vi bruker en rett, 8 mm, med det avskårne stykke av oksygen-ugjennomtrengelige røret (indre diameter 2,9 mm) på venstre atrial blokken. Vi har funnet at ved hjelp av denne, i stedet for en kanyle med en avfaset kant, som fører til mest konsekvente atrial kanylering og forenkler prosessen med å sikre venstre atrial blokken. Uavhengig av produksjonsrøret benyttes, er det viktig å sikre at slangeenden ikke blir tilstoppet av atrial septum eller mitral ventil (som vist ovenfor, har vi funnet at den venstre atrialt trykk tracing var nyttig i denne regard), som selv subtil bevegelse av atrial kanylen kan vesentlig endre venstre ventrikkel forspenning og følge hemodynamiske målinger. Av samme grunn er det viktig å sikre at det venstre atrium ikke lekker følger etter åpning av den venstre atrial blokken. Det er viktig uavhengig av hvilken type av røret brukes til å sikre at slangen i dette systemet er oksygen ugjennomtrengelig for å sikre tilstrekkelig oksygentilførsel til hjertet.

Et annet teknisk utfordrende aspekt av fremgangsmåten var den plassering av den trykk volum (PV) kateteret. Vi først favorisert en retrograd plassering av kateteret gjennom aorta blokken. Selv om det er teknisk mulig, fant vi det å være mye enklere og hensiktsmessig å plassere PV kateter via transapikale punktering. Hensyn må tas for å overvåke posisjonen av kateteret gjennom hele forsøket, som til tider kateteret kan bevege seg inn eller ut av den venstre ventrikkel. Dette kan gjøres ved å overvåke Manometerre og volum tracings over tid.

Til slutt, omsorg bør tas for å sikre at KHB løsning er opprettet frisk for hvert forsøk. Det er mulig å veie ut bestanddeler av KHB og lagre dem i koniske rør i pulverisert form på forhånd. På dagen for eksperimentering, kan disse blandes med sterilt, filtrert vann, karbondioksid / oksygen, og deretter kalsium tilsatt til blandingen. Det er også viktig å vaske systemet med enzymet aktivt pulverisert vaskemiddel som Tergazyme (eller lignende) og erstatte perfusatet filteret regelmessig.

Flere begrensninger i denne eksperimentelle preparat bør bemerkes. Først, i likhet med alle Krystalloide-dynket Langendorff preparater, KHB og andre asanguinous perfusates har en betydelig redusert oksygen bæreevne i forhold til blod. Selv om dette er delvis kompensert gjennom koronar vasodilatasjon og supraphysiologic koronar flow, er preparatet ikke helt fysiologiskc på grunn av dette. For det andre, på grunn av den nesten uendelig overholdelse av Windkessel kammeret som brukes i dette instrumentet, systolisk og diastolisk trykk er bare minimalt separert (se figur 2A) og dermed koronar perfusjonstrykk er ikke-fysiologiske. Dette kan overvinnes i framtidige modeller ved å inkorporere en elastance komponent til afterload blokken. Tredje, som med alle isolerte hjerte forberedelser, gjennomgår hjerte en definert periode (2-3 min) av varm iskemi som er egnet til å skape myocardial skade eller dysfunksjon. Minimere denne skaden gjennom praksis av teknikken er av største betydning for representative resultater. Videre, selv om det er nødvendig for dyrevelferd, kan inhalerte anestetika tjene som et myokardialt undertrykkende tidlig reperfusjon i prosessen, selv om det forventes at denne effekten er raskt oppheves som hjertet er reperfusert med KHB.

Arbeids hjerte system som er beskrevet gjør det mulig for et bredt spekter av Physiologic undersøkelser som er relevante for pasientbehandling, forskning og undervisning. Med noen få ytterligere modifikasjoner, kan systemet også brukes til å simulere viktig fysiologi relevante for medfødt hjertesykdom, inkludert pulmonal hypertensjon og enkelt ventrikkel fysiologi. Begrensninger inkluderer at det er en ex vivo-preparat, at hjertet blir perfusert med en buffer i stedet for en høyere oksygeninnhold blod.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Sodium bicarbonate	Sigma-Aldrich	S5761	8.401 g/4 L
Ethylenediaminetetraacetic acid	Sigma-Aldrich	E6758	0.744 g/4 L
Potassium chloride	Sigma-Aldrich	P9333	1.580 g/4 L
Magnesium sulfate	Sigma-Aldrich	M7506	0.578 g/4 L
Sodium pyruvate	Sigma-Aldrich	P2256	0.220 g/ 4 L
Sodium chloride	Sigma-Aldrich	S3014	27.584 g/4 L
Dextrose	Sigma-Aldrich	D9434	7.208 g/4 L
Calcium chloride dihydrate	Sigma-Aldrich	C7902	1.470 g/4 L
Biventricular working heart model	Harvard Apparatus	IH-51
Pressure volume catheter	Millar, Inc	SPR-944-1	6 mm spacing catheter used
LabChart Pro 8	AD Instruments	Version 8.1