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Medicine

新生儿鼠心在朗根多夫制剂中的应用改良技术

Published: March 4, 2022 doi: 10.3791/63349

Summary

本方案描述了新生儿鼠心脏的体 旋插管和逆行灌注。 使用解剖显微镜和钝化的小针头的两人策略允许可靠的插管。纵向收缩张力的量化是使用连接到左心室顶点的力传感器实现的。

Abstract

自一个多世纪前Oskar Langendorff开发 以来,使用离体 逆行灌注心脏长期以来一直是缺血再灌注研究的基石。 尽管该技术在过去25年中已应用于小鼠,但其在该物种中的使用仅限于成年动物。开发一种成功的方法以始终如一地对新生儿鼠主动脉进行插管,将允许在遗传可改变和低成本物种的心脏发育的关键时期对孤立的逆行灌注心脏进行系统研究。对朗根多夫制剂的修饰能够在新生儿鼠心脏中进行插管和再灌注,同时最大限度地减少缺血时间。 优化需要两人技术,以允许使用解剖显微镜和改良的市售针头成功插管新生小鼠主动脉。 使用这种方法将在3分钟内可靠地建立逆行灌注。由于新生儿小鼠心脏和心室腔大小的脆弱性阻止了使用球囊产生的脑室内压力的直接测量,因此有必要使用通过缝合线连接到左心室顶点的力传感器来量化纵向收缩张力。这种方法使研究人员能够成功地建立一种孤立的恒流逆行灌注新生儿鼠心脏制剂,从而能够以 离体 方式研究发育性心脏生物学。重要的是,该模型将成为研究新生儿心脏缺血再灌注的生理和药理反应的有力工具。

Introduction

一个多世纪以来,离体心脏制剂一直是生理学、病理生理学和药物学研究的主要内容。源于19世纪60年代Elias Cyon的工作,Oskar Langendorff将分离的青蛙模型用于逆行灌注,加压主动脉根部以提供带氧灌注的冠状动脉流动1。利用他的适应,朗根多夫能够证明冠状动脉循环与机械功能2之间的相关性。离体逆行灌注心脏,后来同名地被称为朗根多夫技术,仍然是生理学研究的基石,利用其简单性在没有潜在混杂物的情况下有力地研究了孤立的心脏。Langendorff制剂已被进一步修改,以允许心脏弹出(所谓的“工作心脏”)并允许灌注物再循环3。然而,感兴趣的主要生理终点保持不变。这些终点包括收缩功能、电传导、心脏代谢和冠状动脉阻力的测量 4

为了评估他最初的青蛙心脏准备中的心脏功能,Langendorff使用连接在心脏顶点和力传感器之间的缝合线测量了纵轴心室收缩产生的张力。5 等距收缩以这种方式量化,在没有心室充盈的情况下将基础张力施加到心脏上。该方法的改进导致 通过 左心房将充满液体的球囊放入左心室,以评估等值宫收缩期间的心肌表现6。为了评估心律和心率,可以在心脏的两极上放置表面导线,以使研究人员能够记录心电图。然而,鉴于强制性去神经支配,相对心动过缓是可以预期的。外在起搏可能有助于克服这一点并消除实验1之间的心率变异性。另一个结果测量,心肌代谢,可以通过测量冠状动脉灌注物和流出物中的氧和代谢底物含量并计算它们之间的差异来评估7。冠状动脉流出物中的乳酸定量有助于表征厌氧代谢期,如缺氧、低灌注、缺血再灌注或代谢紊乱所示 7.

Langendorff的原创工作使研究体外哺乳动物心脏成为可能,以猫为主要受试者5。对孤立大鼠心脏的评估在1900年代中期随着霍华德·摩根(Howard Morgan)的普及而流行,他在1967年详细介绍了“工作心脏”大鼠模型5。小鼠的使用仅在25年前开始,由于技术复杂性,组织脆弱性和相对较小的鼠心脏尺寸。尽管存在与小鼠研究相关的挑战,但遗传操作的较低成本和易用性增加了这种小鼠离体制剂的吸引力和需求。不幸的是,该技术的应用仅限于成年动物,直到最近,4周龄的幼年小鼠才成为用于离体研究的最年轻的受试者89。虽然与成年小鼠相比,幼年小鼠“相对不成熟”,但它们作为发育生物学研究对象的效用有限,因为它们基本上已经从出生母亲那里断奶,很快就会开始青春期10。青春期发生在心肌底物利用从葡萄糖和乳酸盐到脂肪酸11的产后过渡之后。因此,关于新生儿心脏代谢变化的大多数信息历来来自较大物种(如兔子和豚鼠11)的离体工作。

事实上,存在朗根多夫准备的替代方法。这些包括缺乏整个器官功能数据和背景的 体外 实验,或 体内 研究。这在技术上可能具有挑战性,并且由于混淆变量而变得复杂,例如必需麻醉剂的心血管和呼吸系统效应,神经体液输入的影响,核心温度的后果,动物的营养状况以及底物可用性1213。由于朗根多夫方法允许在没有这种混杂物的情况下以更可控的方式以离 方式研究分离灌注心脏,因此它一直并将继续被认为是一种强大的研究工具。因此,这里介绍的技术为研究人员提供了一种用于新生儿鼠心脏体 研究的实验方法,并限制了再灌注的时间。

鉴于心肌成熟期间发生的广泛的生化、生理和解剖转变,在发育期间检查心脏是一个重要的考虑因素。从厌氧代谢到氧化磷酸化的转变,底物利用的变化以及从细胞增殖到肥厚的进展是未成熟心脏中独特发生的动态过程1114。心脏发育的另一个关键方面是,在必要时期遇到的压力源可能会在新生儿心脏中产生更高的反应,并改变未来在成年期对侮辱的易感性15。尽管先前的工作已经利用新生大鼠,羔羊和兔子来研究朗根多夫灌注的新生儿心脏,但鉴于该物种对发育生物学研究的重要性,允许小鼠使用的进步是必要的16。为了满足这一需求,最近建立了第一个使用10天大动物的小鼠Langendorff灌注新生儿心脏模型6。这里介绍的是一种能够成功进行主动脉插管并建立孤立的新生儿鼠心脏逆行灌注的方法。这种方法可用于药理学、缺血再灌注或专注于整个器官功能的代谢研究,或者可用于心肌细胞的分离。

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Protocol

哥伦比亚大学医学中心的机构动物护理和使用委员会对所有描述的方法都获得了批准。野生型C57Bl / 6雄性产后第10天小鼠用于研究。

1. 朗根多夫仪器的制备

  1. 为了最大限度地降低复杂性,请在朗根多夫装置内通过恒定流量或恒定压力使用非再循环含氧灌注液(参见材料表)。
    1. 使用克雷布斯-亨赛莱特缓冲液(KHB),其中含有120毫摩尔/升的NaCl,4.7毫摩尔/升的KCl,1.2毫摩尔/升的MgSO4,1.2毫摩尔/升的KH2PO4,1.25毫摩尔/升的氯化钙2,25毫摩尔/升的NaHCO3和11毫摩尔/升的葡萄糖,pH 7.4(见 材料表),在朗根多夫装置内与95%的O2 和5%的CO2 平衡并保持在37°C。
  2. 对于恒流方法,将连续流速保持在~2.5 mL∙min-1
    注意:该流速将接近约75-80 mL / g∙min的冠状动脉流量,因为10天龄(P10)小鼠心脏的平均重量约为〜30mg1718

2. 主动脉套管的制造

  1. 用26 G不锈钢针头制造新生小鼠主动脉套管(见 材料表)。用锋利的剪刀,切掉针尖,使末端变钝。注意不要压接或限制针腔的直径。平滑切割边缘,并使用来回运动在实验室台面上轻轻刮削钝端,并清除任何毛刺。
    注意:必须去除微小的毛刺和锋利的边缘,因为它们会撕裂新生小鼠主动脉并损坏主动脉瓣。或者,使用细粒度砂纸。
  2. 将制造的套管连接到朗根多夫装置上,并评估流动和阻力。通过收集和测量已知时间段内的缓冲液量来测量通过套管的流速。确保实际流量等于设定的 2.5 mL 最小 1 流速。
  3. 按照以下步骤量化KHB流动的套管上的压差。
    1. 在连接和不连接预制套管的情况下测量系统中的压力。
    2. 根据欧姆定律15,将套管上的压差除以流速,以获得套管阻力。
    3. 确保所制备的套管电阻包含~16.0±1.9 mmHg∙min∙mL-1 的总电阻6。过度耐药提示套管腔可能受损。
      注:样品计算:带套管 的P - 不带套管的 P = ΔP。如果 P= 48,P不带 = 8,则 ΔP = 40。当流速 (Q) 为 2.5 mL min-1 和 ΔP 为 40 时,套管电阻等于 16 mmHg∙min∙mL-1 ,使用 R = ΔP/Q = 40 / 2.5 = 16。
  4. 取下26 G套管并将高压管(见 材料表)连接到朗根多夫设备上的插管部位。将主动脉套管连接到导管的远端。用含氧缓冲液对管道和套管进行脱气,确保去除所有气泡。
    注意:以这种方式使用高压管允许套管延伸到更远的位置。这对于允许使用与设置相邻的解剖显微镜进行主动脉插孔是必要的(图1)。

3. 器官摘取

  1. 通过腹腔(IP)注射肝素(10 kU / kg)(参见材料表)来抗凝小鼠,以防止在1mL注射器上使用26G针头形成冠状动脉微血栓。在继续注射任何麻醉剂之前,等待几分钟让肝素循环。
  2. 在1 mL注射器上使用26 G针头进行IP注射麻醉动物。
    注意:麻醉注射后必须仔细监测动物,以避免呼吸暂停和随后的缺氧。戊巴比妥(70 mg/kg)是一种可靠的麻醉剂选择,因为它可以快速起效镇静,而不会诱发呼吸暂停1920。可以使用其他麻醉剂,前提是使用的剂量不会引起呼吸暂停21。研究人员应考虑替代镇静催眠药对心脏功能的影响2223。宫颈脱位作为安乐死的主要模式可能会延长插管前缺氧和缺血。
  3. 将鼠标置于仰卧位,并在失去意识后立即固定四肢。使用小号皮下注射针头固定每个肢体。一旦动物对脚趾捏不动,就开始收获;动物在初始解剖期间应自发呼吸。
  4. 在动物的宽度上做一个横向的亚氧面切口,用直的解剖剪刀露出腹腔(见 材料表)。
    注意:无菌技术不是必需的,因为该手术代表非呼吸手术。
    1. 识别上部隔膜并完全切开前部。沿腋窝中线沿头颅方向双侧切开胸腔。要求助手用镊子掌握剑突,并将胸骨和肋骨颅反射,以暴露胸部器官。
  5. 识别肝脏上方的膈肌下腔静脉 (IVC)。用弯曲的虹膜剪刀横切IVC,同时用虹膜镊子在近端节段上保持轻微的前部和头颅张力(参见 材料表)。
    1. 使用弯曲的虹膜剪刀沿脊柱前表面向后切开,同时将IVC向上拉出胸腔。当心脏被动员时,将剪刀向前倾斜,并上部切断大血管以完全切除心脏和肺部。
      注意:这种方法允许心脏和肺部的整体快速外植
  6. 立即将标本浸没在冰冷的KHB或盐水中。心脏应在几秒钟内停止跳动。

4. 插管

  1. 切一张纸巾,放在浅培养皿的底部,以提供摩擦力,在插管期间稳定心脏。用冰冷的KHB润湿,以防止心脏粘附在它上面。
    1. 将准备好的培养皿置于解剖显微镜下并调整焦点。将连接到高压延长管的主动脉套管置于解剖显微镜下,并在其轮毂周围松散地系上5-0丝缝合线(参见 材料表)。
      注意:必须注意限制培养皿中的液体量,因为充满空气的肺部可以漂浮并导致切除的器官移动。
  2. 将切除的胸部器官放入培养皿中。在显微镜下,通过其白色光泽和两个裂片识别胸腺,并将标本定向,使胸腺位于前部和上部24。这将确保心脏的正确方向。
  3. 使用镊子,钝地分离胸腺的裂片以暴露大血管。通过定位主动脉弓的区别性分支特征来识别主动脉。
    注意:深紫色色调通常标定右心室和肺动脉。升主动脉位于肺主动脉和右心房之间。
  4. 用细尖的剪刀切开主动脉(见 材料表),正好在锁骨下动脉起飞的近端。
    注意:如果主动脉瓣太靠近主动脉瓣,则没有足够的主动脉组织来固定套管。或者,如果主动脉切开得太高,灌注物可以从一个或多个主动脉分支(如锁骨下动脉)泄漏出来。
  5. 使用珠宝商风格的精细弯曲镊子轻轻抓住横切的主动脉(见 材料表)。用26 G钝针小心地卡住主动脉,注意不要损坏主动脉瓣。用套管周围细小弯曲的镊子抓住主动脉,以保持到位。一旦主动脉得到控制,开始逆行灌注以限制缺血时间。
    注意:心脏应该开始跳动,并且随着血液从心肌排出并且KHB灌注冠状动脉,心脏会变得苍白。自发跳动失败、存在心室肿胀或心脏无颜色变化提示插管位置不当。
  6. 让助手抓住松散捆绑的缝合线的末端,小心地将主动脉缠绕在套管周围。根据主动脉组织的数量和解剖学方面的考虑,在弯曲的细镊子上方或下方(将套管固定到位)上或下方夹紧缝合线。收紧缝合线并确认冠状动脉血流是否充足。
  7. 将高压管与朗根多夫设备断开连接。抓住套管的轮毂,断开钝针与高压延长管的连接。迅速将套管的轮毂连接到设备上。
    注意:必须注意不要移开心脏或将空气吸入套管。
  8. 一旦心脏以通常的位置悬挂在朗根多夫器械上,并确认足够的灌注,请仔细修剪肺,胸腺和多余的组织。切开右心房,使冠状动脉窦流出物自由滴落。

5. 功能测量

  1. 在5-0丝缝线的末端打一个小结(连接到弯曲的针上)。用针刺穿一小块石蜡膜(2-3毫米x 2-3毫米),并将石蜡滑到打结的末端。小心地将针穿过心室的顶端,并将缝合线拉过心脏,直到石蜡膜紧贴心室的侧壁。
    注意:石蜡膜有助于防止结撕裂心脏和拉过心室。
  2. 将针穿过朗根多夫装置充满水的保暖夹克的开口。心脏现在可以被包裹和温暖。
  3. 将针头连接到力传感器(见 材料表)上,以避免冠状动脉窦滴漏。调整缝合线以施加1-2g的基础张力,如张力示踪中的舒张张力或最低点所示。
    注意:避免将心脏从套管上拉下或扭转主动脉,从而影响冠状动脉灌注。
  4. 将表面电极放在心脏的上下极上,以记录心电图。
    注意:使用儿科临时心外膜起搏丝,取出针头,以获得连接到Bio Amp的柔性表面电极(参见 材料表)。
  5. 使用24 G静脉导管对冠状动脉窦流出物进行取样进行分析(参见 材料表)。
  6. 根据基尔霍夫定律25,从总系统电阻中减去套管阻力,以获得冠状动脉阻力。

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Representative Results

P10小鼠用于模拟人类婴儿期的时间点2627。15个分离的C57Bl / 6新生小鼠心脏被收获并成功插管。心脏灌注2.5 mL min-1 的加热含氧KHB的连续流动。测量代谢参数,包括葡萄糖提取,氧气消耗,乳酸产生以及心率,灌注压力和冠状动脉阻力等生理参数。使用表面电极记录连续心电图,从而可以确定内在心率和节律(图2)。纵轴上的收缩力是使用朗根多夫 28描述的方法确定的。

进行代谢评估以评估灌注的充分性。通过从灌注液中减去冠状动脉流出物中的氧含量来计算氧气提取百分比。心肌耗氧量的测定方法是将冠状动脉流速乘以灌注液和冠状动脉流出物之间的氧含量差乘以氧的溶解度(假设37°C和760 mmHg时H 2O为24μL/mL)2930。使用这些计算,确定这种灌注策略满足了新生小鼠心脏的代谢需求,因为乳酸产生可以忽略不计,并且氧气提取和葡萄糖消耗百分比低(表1)。

所有心脏在窦性心律中自发跳动(图2)。然而,正如预期的那样,平均去神经支配的固有心率比体内报告的新生儿鼠心率慢31。平均观察到的主动脉灌注压力与描述的新生小鼠的平均动脉压有良好的相关性32。记录并计算了其他生理变量平均值(表2)。

根据观察数据,需要考虑排除标准以确保新生儿制剂的一致性(表 3)。对制剂的稳健性至关重要的一个因素是开始再灌注所需的时间。鉴于新生儿小鼠主动脉的尺寸极小且脆弱,插管是该手术中最具挑战性的步骤。建立插管或开始再灌注的时间延迟将损害健康的心脏,甚至是心肌1的先决条件。因此,建议将缺血时间最小化至4分钟以下(与成年啮齿动物心脏的指南一致)1。插管成功后,评估灌注的充分性至关重要。心肌灌注不足的体征包括长期心律失常、心率极高或主动脉灌注压力极高。

Figure 1
图1:主动脉插管设置。A)高压管的近端连接到“通常”的套管位置(如B所示)。套管连接到管子的远端(在C中放大)。(B)装置中的“通常”套管位置。(C)套管安装在高压管的“滑尖”端,便于拆卸。 请点击此处查看此图的大图。

Figure 2
图2:ex-vivo 逆行灌注新生儿小鼠心脏。 用26 G钝针成功主动脉插管后10天产后小鼠心脏的图像。可以看到冠状动脉流出物通过右心房的切口从心脏滴落。将不锈钢表面电极放置在两极以连续测量心电图。右侧以绿色显示代表性心电图示踪,显示窦性心律和 194 次心跳 min-1 的心率。图中未显示的是连接心脏顶点和力传感器之间的缝合线,可以测量心室收缩力(右侧以红色描绘的波形)。经参考文献6 许可改编。 请点击此处查看此图的大图。

代谢参数 富裕 污水 消费 萃取
葡萄糖, 毫克·dL−1 194.3 ± 3.8 193.0 ± 5.5 1.4 ± 0.8毫克·分升−1
乳酸盐, 毫摩尔·L−1 < 0.3 ± 0.0 < 0.3 ± 0.0
P02,毫米汞柱 641 ± 7.9 295 ± 18.4 28.2 ± 1.3 μL·min−1 55.7 ± 2.3%

表1:分离灌注新生儿鼠心脏的代谢参数。值是±SE.对富裕和冠状动脉流出物进行采样,并测量PO2 (氧气分压),葡萄糖和乳酸盐。计算葡萄糖摄取、取氧和消耗。富裕和出水的差异决定了提取。消耗量计算为冠状动脉流量 x (PaO2- PvO2) x O2 溶解度 (在 760 mmHg 时假设 24 μL/mL H2O 在 37 °C 和 760 mmHg)。

生理参数 意味 着
主动脉灌注压力,mmHg 47.9 ± 6.9
冠状动脉耐药性,毫米汞柱·最小·毫升−1 19.2 ± 2.8
心率,心跳·分钟−1 226 ± 8.9
心室收缩力,g 7.2 ± 1.2

表2:孤立性灌注新生儿鼠心脏的生理参数。值是均值± SE.冠状动脉阻力是根据 2.5 mL min-1 的冠状动脉流速和使用欧姆定律的主动脉压力计算的。根据基尔霍夫串联阻力定律,主动脉压力计算为系统中高于基线阻力的压力。 通过 表面电极测量心率, 通过 连接心脏顶点和力传感器的缝合线测量收缩力。此表已获得参考文献6 的许可转载。

生理参数 排除阈值
再灌注时间,分钟 >4
主动脉灌注压力,mmHg <20 或 >75
心率,心跳·分钟−1 <150 或 >300
心律失常持续时间,分钟 >3

表3:新生儿鼠心勃朗道夫制剂的拟议排除标准。此表已获得参考文献6 的许可转载。

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Discussion

本工作描述了分离的新生儿小鼠心脏中成功的主动脉插管和逆行灌注。重要的是,它使研究人员能够克服年轻鼠龄和小心脏尺寸先前提出的障碍8。虽然在设计上并不复杂,但这种方法确实需要相当程度的技术技能。即使是技术最熟练的研究者,也不可避免地会面临挑战的关键步骤将是主动脉插管和将套管固定到位。新生儿插管困难不仅仅是由于主动脉腔体积小。升主动脉(主动脉瓣和右锁骨下起飞之间的主动脉组织)相对较短的长度可能会挑战研究人员精确控制主动脉套管,并且需要队友之间的仔细协调。未能在此区域内适当地定位和固定套管可能会破坏准备工作。例如,将套管推进得太深会损坏主动脉瓣或导致脑室内插管。将套管放置在主动脉弓内太浅可导致灌注性渗漏出其中一个分支,例如锁骨下动脉。此外,强力插管可以撕裂主动脉。这种不巧妙插管的后果将表现为高流速或低灌注压力1。或者,低流速或高灌注压力可提示存在血栓、气栓、套管闭塞或冠状动脉阻塞1。无论病因如何,心律失常、心动过缓或心动过速都是灌注不足的体征133

最初应选择常见且直接的灌注策略。恒定流动使用缓冲晶体注入葡萄糖作为底物在自发跳动的心脏1。需要在今后的工作中评估对这一方法的适应性,并应包括对不同灌注方法和替代灌注液和底物策略的效果的评估。虽然这种制剂中的心肌灌注被证明对P10心脏足够,但选择的流速可能超过新生儿心脏的需求。这是因为10天大小鼠的心输出量约为5.3 mL min-1 31。因此,未来的工作应研究不同流速的影响并评估恒压策略。

恒压方法可涉及实时流量调节机构或弹出阀以限制最大压力5。在研究缺血再灌注损伤时,这可能尤其重要,因为在这种情况下评估冠状动脉自调节的重要性5.此外,虽然内在心率可以用作灌注充分性的生物标志物,但起搏策略可能是可行的,应在未来进行研究。最后,未来的工作还应评估含氧灌注液中的替代能源基质。这是因为新生儿心脏在新生儿期从使用葡萄糖和乳酸盐过渡到消耗脂肪酸1114。因此,替代代谢底物可能在这个发育的关键时期具有更强的生理相关性。

评估鼠心功能的方法学进展不断涌现。尽管自20世纪90年代以来,使用Langendorff制剂的研究总数每年都保持一致,但使用小鼠特异性 离体 实践的工作百分比稳步上升5。因此,分离的鼠心脏作为科学模型的重要性随着时间的推移而增加。创新,例如这里描述的方法,现在允许该领域拓宽新生儿小鼠心脏的方法。除了在缺血再灌注研究中的实用性外,这种方法还可以作为其他类型的研究技术的辅助手段。例如,新生儿小鼠心脏的成功插管可以促进心肌细胞的分离。迄今为止,只有具有较低产量的“块”消化方法可用于分离新生小鼠心肌细胞34。因此,使用新生儿朗根多夫制剂逆行输注酶制剂可以提高分离心肌细胞35的产量和质量。

新生儿对缺血性损伤的反应不等于成人,未成熟的心脏在新生儿期经历了几次转变1536。然而,更好地了解新生儿心脏在健康和疾病中的发育生物学是必要的。自20世纪70年代以来,已经研究了新生儿和成人心脏之间缺氧,缺血和再灌注的差异效应。然而,这些先前的工作已经限制在使用大于小鼠37的动物物种。产生转基因突变体以研究感兴趣的特定途径和蛋白质的能力需要建立新生儿鼠 离体 制剂。这里详述的方法使成功的主动脉插管能够建立孤立的新生儿鼠心脏的逆行灌注。使用这种方法,研究人员将能够研究与新生儿小鼠有关的缺血再灌注。这样的研究将帮助我们更好地了解缺血过程中的新生儿特异性保护机制,新生儿对缺氧的反应,以及健康和疾病状态期间未成熟心脏的解剖和代谢发育变化363839。因此,孤立的灌注新生儿心脏模型将被证明是发育心脏生物学研究的有力工具。

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Disclosures

作者没有什么可透露的。

Acknowledgments

NIH/NINDS R01NS112706 (R.L.)

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Rodent Langendorff Apparatus Radnoti 130102EZ
24 G catheter BD 381511
26 G needle on 1 mL syringe combo BD 309597
26 G steel needle BD 305111
5-0 Silk Suture Ethicon S1173
Bio Amp ADInstruments FE135
Bio Cable ADInstruments MLA1515
CaCl2 Sigma-Aldrich C4901-100G
Circulating heating water Bath Haake DC10
curved iris scissor Medline MDS10033Z
dissecting microscope Nikon SMZ-2B
find spring scissors Kent INS600127
Force Transducer ADInstruments MLT1030/D
glucose Sigma-Aldrich G8270-100G
Heparin Sagent 400-01
High pressure tubing Edwards Lifesciences 50P184
iris dressing forceps Kent INS650915-4
Jeweler-style curved fine forceps Miltex 17-307-MLTX
KCl Sigma-Aldrich P3911-25G
KH2PO4 Sigma-Aldrich P0662-25G
MgSO4 Sigma-Aldrich M7506-500G
NaCl Sigma-Aldrich S9888-25G
NaHCO3 Sigma-Aldrich S6014-25G
Roller Pump Gilson Minipuls 3
straight dissecting scissors Kent INS600393-G
Temporary cardiac pacing wire Ethicon TPW30
Wide Range Force Transducer ADInstruments MLT1030/A

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Bell, R., Mocanu, M., Yellon, D. Retrograde heart perfusion: The Langendorff technique of isolated heart perfusion. Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 50 (6), 940-950 (2011).
  2. Skrzypiec-Spring, M., Grotthus, B., Szeląg, A., Schulz, R. Isolated heart perfusion according to Langendorff-still viable in the new millennium. Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 55 (2), 113-126 (2007).
  3. Olejnickova, V., Novakova, M., Provaznik, I. Isolated heart models: Cardiovascular system studies and technological advances. Medical and Biological Engineering and Computing. 53 (7), 669-678 (2015).
  4. Döring, H. The isolated perfused heart according to Langendorff technique--function--application. Physiologia Bohemoslovaca. 39 (6), 481-504 (1990).
  5. Liao, R., Podesser, B., Lim, C. The continuing evolution of the Langendorff and ejecting murine heart: New advances in cardiac phenotyping. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 303 (2), 156-167 (2012).
  6. Barajas, M., Yim, P., Gallos, G., Levy, R. An isolated retrograde-perfused newborn mouse heart preparation. MethodsX. 7, 101058 (2020).
  7. De Leiris, J., Harding, D., Pestre, S. The isolated perfused rat heart: A model for studying myocardial hypoxia or ischaemia. Basic Research in Cardiology. 79 (3), 313-321 (1984).
  8. Liaw, N., et al. Postnatal shifts in ischemic tolerance and cell survival signaling in murine myocardium. American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 305 (10), 1171-1181 (2013).
  9. Chaudhary, K., et al. Differential effects of soluble epoxide hydrolase inhibition and CYP2J2 overexpression on postischemic cardiac function in aged mice. Prostaglandins and Other Lipid Mediators. 104, 8-17 (2013).
  10. Dutta, S., Sengupta, P. Men and mice: Relating their ages. Life Sciences. 152, 244-248 (2016).
  11. Onay-Besikci, A. Regulation of cardiac energy metabolism in newborn. Molecular and Cellular Biochemistry. 287 (1), 1-11 (2006).
  12. Milani-Nejad, N., Janssen, P. M. L. Small and large animal models in cardiac contraction research: Advantages and disadvantages. Pharmacology and Therapeutics. 141 (3), 235-249 (2014).
  13. Kaese, S., Verheule, S. Cardiac electrophysiology in mice: A matter of size. Frontiers in Physiology. 3 (345), 00345 (2012).
  14. Tan, C., Lewandowski, A. The transitional heart: From early embryonic and fetal development to neonatal life. Fetal Diagnosis and Therapy. 47 (5), 373-386 (2020).
  15. Zhang, P., Lv, J., Li, Y., Zhang, L., Xiao, D. Neonatal lipopolysaccharide exposure gender-dependently increases heart susceptibility to ischemia/reperfusion injury in male rats. International Journal of Medical Sciences. 14 (11), 1163 (2017).
  16. Ziyatdinova, N., et al. Effect of If Current Blockade on Newborn Rat Heart Isolated According to Langendorff. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 167 (4), 424-427 (2019).
  17. Teng, B., Tilley, S., Ledent, C., Mustafa, S. In vivo assessment of coronary flow and cardiac function after bolus adenosine injection in adenosine receptor knockout mice. Physiological reports. 4 (11), 12818 (2016).
  18. Xu, W., et al. Lethal cardiomyopathy in mice lacking transferrin receptor in the heart. Cell Reports. 13 (3), 533-545 (2015).
  19. Gargiulo, S., et al. Mice anesthesia, analgesia, and care, Part I: Anesthetic considerations in preclinical research. Institute for Laboratory Animal Research. 53 (1), 55-69 (2012).
  20. Gargiulo, S., et al. Mice anesthesia, analgesia, and care, Part I: Anesthetic considerations in preclinical research. ILAR Journal. 53 (1), 55-69 (2012).
  21. Erhardt, W., Hebestedt, A., Aschenbrenner, G., Pichotka, B., Blümel, G. A comparative study with various anesthetics in mice (pentobarbitone, ketamine-xylazine, carfentanyl-etomidate). Research in Experimental Medicine. 184 (3), 159-169 (1984).
  22. Janssen, B., et al. Effects of anesthetics on systemic hemodynamics in mice. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 287 (4), 1618-1624 (2004).
  23. Zuurbier, C., Koeman, A., Houten, S., Hollmann, M., Florijn, W. Optimizing anesthetic regimen for surgery in mice through minimization of hemodynamic, metabolic, and inflammatory perturbations. Experimental Biology and Medicine. 239 (6), 737-746 (2014).
  24. Hard, G. Thymectomy in the neonatal rat. Laboratory Animals. 9 (2), 105-110 (1975).
  25. Sun, Z., Ambrosi, E., Bricalli, A., Ielmini, D. Logic computing with stateful neural networks of resistive switches. Advanced Materials. 30 (38), 1802554 (2018).
  26. Clancy, B., Finlay, B., Darlington, R., Anand, K. Extrapolating brain development from experimental species to humans. Neurotoxicology. 28 (5), 931-937 (2007).
  27. Hornig, M., Chian, D., Lipkin, W. Neurotoxic effects of postnatal thimerosal are mouse strain dependent. Molecular Psychiatry. 9 (9), 833-845 (2004).
  28. Langendorff, O. Untersuchungen am überlebenden Säugethierherzen. Archiv für die gesamte Physiologie des Menschen und der Tiere. 61 (6), 291-332 (1895).
  29. Edlund, A., Wennmalm, Å Oxygen consumption in rabbit Langendorff hearts perfused with a saline medium. Acta Physiologica Scandinavica. 113 (1), 117-122 (1981).
  30. Kuzmiak-Glancy, S., Jaimes, R., Wengrowski, A., Kay, M. Oxygen demand of perfused heart preparations: How electromechanical function and inadequate oxygenation affect physiology and optical measurements. Experimental Physiology. 100 (6), 603-616 (2015).
  31. Wiesmann, F., et al. Developmental changes of cardiac function and mass assessed with MRI in neonatal, juvenile, and adult mice. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 278 (2), 652-657 (2000).
  32. Le, V., Kovacs, A., Wagenseil, J. Measuring left ventricular pressure in late embryonic and neonatal mice. Journal of visualized experiments. (60), e3756 (2012).
  33. Bednarczyk, J., et al. Incorporating dynamic assessment of fluid responsiveness into goal-directed therapy: A systematic review and meta-analysis. Critical Care Medicine. 45 (9), 1538 (2017).
  34. Louch, W., Sheehan, K., Wolska, B. Methods in cardiomyocyte isolation, culture, and gene transfer. Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 51 (3), 288-298 (2011).
  35. Ackers-Johnson, M., Foo, R. Langendorff-free isolation and propagation of adult mouse cardiomyocytes. Methods in Molecular Biology. 1940, 193-204 (2019).
  36. Peng, Y., Buller, C., Charpie, J. Impact of N-acetylcysteine on neonatal cardiomyocyte ischemia-reperfusion injury. Pediatric Research. 70 (1), 61-66 (2011).
  37. Jarmakani, J., Nakazawa, M., Nagatomo, T., Langer, G. Effect of hypoxia on mechanical function in the neonatal mammalian heart. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 235 (5), 469-474 (1978).
  38. Podesser, B., Hausleithner, V., Wollenek, G., Seitelberger, R., Wolner, E. Langendorff and ischemia in immature and neonatal myocardia: Two essential key-words in Today's cardiothoracic research. Acta Chirurgica Austriaca. 25 (6), 434-437 (1993).
  39. Popescu, M., et al. Getting an early start in understanding perinatal asphyxia impact on the cardiovascular system. Frontiers in Pediatrics. 8, 68 (2020).

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新生儿鼠心在朗根多夫制剂中的应用改良技术
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Barajas, M. B., Levy, R. J. Modified More

Barajas, M. B., Levy, R. J. Modified Technique for the Use of Neonatal Murine Hearts in the Langendorff Preparation. J. Vis. Exp. (181), e63349, doi:10.3791/63349 (2022).

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