Most studies involving the Langendorff apparatus use small animal models due to the increased complexity of systems for larger mammals. We describe a Langendorff system for large animal models that allows for use across a range of species, including humans, and relatively easy data acquisition.
देर से 19 वीं सदी में अपनी शुरुआत के बाद से, Langendorff पृथक दिल छिड़काव उपकरण, और काम कर दिल मॉडल के बाद के विकास, हृदय समारोह और रोग 1-15 के अध्ययन के लिए अमूल्य उपकरण किया गया है. Langendorff दिल तैयारी किसी भी स्तनधारी दिल के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है, इस तंत्र से जुड़े ज्यादातर अध्ययनों के कारण बड़ा स्तनधारियों 1,3,11 के लिए प्रणाली की वृद्धि की जटिलता को छोटे पशु मॉडल (जैसे, माउस, चूहा, और खरगोश) का उपयोग करें. इस उपकरण 1,11 का उपयोग किसी भी प्रयोग के एक प्रमुख घटक – एक प्रमुख कठिनाई अलग दिल के आकार की एक सीमा पर लगातार कोरोनरी छिड़काव दबाव सुनिश्चित करना है. एक केन्द्रापसारक पम्प के साथ क्लासिक हीड्रास्टाटिक afterload स्तंभ की जगह तक, नीचे वर्णित Langendorff काम कर दिल तंत्र एक ही सेट अप विभिन्न नकदी के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है, जिसका अर्थ है आसान समायोजन और छिड़काव के दबाव के तंग विनियमन के लिए अनुमति देता हैया दिल के आकार. इसके अलावा, इस विन्यास भी seamlessly उपयोगकर्ता की वरीयताओं पर निर्भर करता है, reperfusion के दौरान लगातार दबाव या निरंतर प्रवाह के बीच स्विच कर सकते हैं. इस स्थापना का खुला प्रकृति, अन्य डिजाइन की तुलना में तापमान विनियमन और अधिक कठिन बनाने के बावजूद, प्रवाह और वेंट्रिकुलर दबाव मात्रा डेटा की आसान संग्रह के लिए अनुमति देता है.
बुनियादी हृदय जीव विज्ञान और शरीर विज्ञान के बारे में हमारी समझ के ज्यादातर पृथक, प्रतिगामी-perfused Langendorff दिल और अलग काम कर दिल प्रणालियों का उपयोग किया है कि प्रयोगों से आ गया है. ये प्रायोगिक प्रणाली अभी भी व्यापक रूप से क्षतिग्रस्त मायोकार्डियम 5,7 के लिए 4, सेल आधारित चिकित्सा शर्त, ischemia-reperfusion चोट 2 सहित महत्वपूर्ण विषयों के हमारे हृदय में ज्ञान का विस्तार करने के लिए आज इस्तेमाल कर रहे हैं, दवाओं 6,9, और हृदय allograft संरक्षण के हृदय प्रभाव तकनीक 8,15-18.
पृथक दिल प्रणालियों दोनों किसी भी स्तनधारी प्रजातियों के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है, वे मुख्य रूप से इस तरह के गिनी पिग, चूहा, या खरगोश 3,12,13 के रूप में छोटे स्तनधारी, पर इस्तेमाल किया जाता है. ऐसे सूअर और मनुष्य के रूप में बड़ा पशु मॉडल, अधिक नैदानिक प्रासंगिक डेटा प्रदान करते हैं, लेकिन कम बार की वजह से उच्च लागत, अधिक से अधिक जैविक परिवर्तनशीलता, रक्त छिड़काव समाधान के लिए बड़ी मात्रा में, और बिग करने के लिए उपयोग किया जाता हैउपकरण 1,12-15 के टुकड़े एर. इसके अलावा, डेटा संग्रह विशेष रूप से अलग काम कर दिलों 1,3,12-15 के लिए, और अधिक कठिन है. इन जटिलताओं का एक परिणाम के रूप में, नैदानिक प्रासंगिक पृथक दिल मॉडल मुश्किल से ही गंभीर रूप से हृदय शोधों की प्रगति में बाधा, उपयोग किया जाता है.
इन जटिलताओं को हल करने की कोशिश में, अलग – अलग काम कर दिल तैयारी आसानी से लगातार दबाव या निरंतर प्रवाह Langendorff शर्तों या तो नीचे, मानव सहित विभिन्न प्रजातियों के दिलों को रूपांतरित किया जा सकता है कि एक प्रणाली बनाने के लिए संशोधित किया गया था. afterload अनुपालन चैम्बर काम विधा में Langendorff मोड और afterload में छिड़काव दबाव को एडजस्ट करने की प्रक्रिया को सरल करने के लिए एक केन्द्रापसारक पम्प के साथ बदल दिया गया था. इसके बजाय दिल को रोकने के लिए एक संलग्न, तख्ताबंदीवाला जलाशय का, इस प्रणाली प्रवाहकत्त्व कैथीटेराइजेशन के लिए transapical दृष्टिकोण के उपयोग को सक्षम करने से, डेटा संग्रह को आसान बनाने के लिए एक खुला कक्ष का उपयोग करता है. Moreovएर, इस खुले डिजाइन आगे इन प्रयोगों के दौरान मापा जा सकता है कि शारीरिक मापदंडों को व्यापक बनाने, दिल की एचोकर्दिओग्रफिक आकलन के लिए उपयोग की अनुमति देता. इन सुधारों उम्मीद है कि बड़े जानवर शोधों के लिए इस प्रणाली का उपयोग करने के लिए दूसरों को प्रोत्साहित करेंगे.
Langendorff पृथक दिल छिड़काव उपकरण और काम कर दिल मॉडल हृदय शरीर विज्ञान, विकृति विज्ञान, और औषध विज्ञान में सबसे मौलिक खोजों में से कुछ के लिए मार्ग प्रशस्त किया है. इस मॉडल की चंचलता सामान्य और रोग की स्थिति 1-18 के तहत एक किस्म की प्रजातियों में से एक किस्म के साथ इसके उपयोग के लिए अनुमति देता है. हालांकि, पृथक दिल मॉडल सामान्यतः के कारण उपकरण डिजाइन और डेटा संग्रह दोनों की वृद्धि की जटिलता की वजह से भाग में विशेष रूप से मानव मन, बड़े स्तनधारियों के लिए उपयोग नहीं किया है. इसलिए, इस के साथ साथ प्रस्तुत प्रोटोकॉल अलग सुअर का दिल का अध्ययन का एक अपेक्षाकृत प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य साधन में यह परिणाम है कि इन जटिलताओं में सुधार करने के प्रयास को दर्शाता है.
हमारे सेटअप का एक महत्वपूर्ण घटक एक केन्द्रापसारक पम्प साथ धमनी अनुपालन / afterload चैंबर के प्रतिस्थापन है. यह विनिमय Langendorff में कोरोनरी छिड़काव दबाव और afterload का बढ़ाया नियंत्रण और काम कर दिल मोड, respecti के लिए अनुमति देता हैvely, इस व्यवस्था को आसानी से विभिन्न आकारों और प्रजातियों के दिलों को अनुकूलित करने की अनुमति देता है. मानव मन 60-65 mmHg में reperfused कर रहे हैं, जबकि उदाहरण के लिए, इस डिजाइन में, सुअर का दिल, 40-45 mmHg में reperfused रहे हैं. दबाव में यह परिवर्तन केन्द्रापसारक पम्प की सेटिंग का समायोजन करके बस हासिल की है; सिस्टम का कोई घटक शारीरिक रूप से समायोजित करने की आवश्यकता है. इसके अलावा, जड़ के दबाव की निगरानी के लिए महाधमनी जड़ के भीतर एक दबाव transducer रखकर Langendorff मोड के दौरान निरंतर प्रवाह और लगातार दबाव के बीच आसानी से संक्रमण सक्षम बनाता है. इस परिवर्तन द्विदिश प्रवाह दबाव ढाल पर आधारित होता है की अनुमति देकर क्लासिक अनुपालन कक्ष, केन्द्रापसारक पम्प, को हटा हालांकि, एक अनुपालन चैम्बर के रूप में सेवा कर सकता है. प्रकुंचन और निकली स्ट्रोक मात्रा के साथ, पंप भर में पतित प्रवाह महाधमनी लोच नकल, afterload दबाव कम करने के लिए कार्य करता है.
इस उपकरण के खुले डिजाइन भी महत्वपूर्ण है. दिल एक खुला एक में फांसी के बादवजह, बजाय एक अर्द्ध संलग्न कक्ष या कीप की, दबाव मात्रा माप के लिए आसान उपकरण के लिए अनुमति देता है. खुले डिजाइन transvalvular दृष्टिकोण से परहेज, एल.वी. कैथेटर नियुक्ति के लिए एक transapical चीरा के उपयोग में सक्षम बनाता है. transvalvular दृष्टिकोण और अधिक तकनीकी रूप से कठिन है, और आमतौर पर उचित स्थान के लिए प्रतिदीप्तिदर्शन की आवश्यकता है. इसके अलावा, इस दृष्टिकोण भी वाल्वुलर कमी पैदा कर सकते हैं. अतिरिक्त लागत और प्रतिदीप्तिदर्शन की असुविधा को नष्ट करते हुए transapical दृष्टिकोण का उपयोग करके, हम सुरक्षित रूप से और आसानी से बाएं वेंट्रिकल के भीतर कैथेटर जगह है. खुले डिजाइन भी आगे इस प्रणाली पर जबकि मूल्यांकन किया जा सकता है कि कार्यात्मक और जैव रासायनिक मापदंडों का विस्तार, इकोकार्डियोग्राफी और प्रवाह संग्रह के लिए आसान पहुँच देता है.
खुले डिजाइन, डाटा संग्रह की सुविधा है, जबकि दौरे तापमान विनियमन और अधिक कठिन बना है. शारीरिक तापमान को बनाए रखने के एक Langendorff साथ ज्ञात समस्याओं में से एक हैया दिल प्रणाली 1,3,11,13 काम कर रहे. Langendorff प्रणाली आम तौर पर एक उचित तापमान बनाए रखने में मदद करता है कि एक थर्मल कक्ष होता है, लेकिन इस कक्ष भी एक वेंट्रिकुलर दबाव मात्रा कैथेटर की प्रविष्टि और अधिक कठिन बना देता है. खुले डिजाइन के अवर तापमान विनियमन हल करने के लिए एक oxygenator / हीट एक्सचेंजर जलाशय के बाद रखा गया था. हीट एक्सचेंजर और महाधमनी प्रवेशनी के बीच कम से कम अंतरिक्ष गर्मी के नुकसान को कम कर देता है, और दौरे तापमान जांच normothermia सुनिश्चित करता है. तख्ताबंदीवाला ट्यूबिंग या बाहरी हीटिंग स्रोतों के उपयोग को भी तापमान नियंत्रण के साथ मदद करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है.
इस प्रोटोकॉल की एक और तत्व अध्ययन के अंतर्गत सुअर की ऑटोलॉगस रक्त धोने और सामान्य नमक के साथ यह पुनर्गठन है. बिल्लौर की तरह buffers के साथ संवर्धित पूरे रक्त perfusates या लाल रक्त कोशिकाओं या तो का उपयोग असामान्य नहीं है, हालांकि, यह मुद्दों के साथ उपस्थित करता है. पूर्व आमतौर पर subst कहते हैं जो एक दाता पशु, आवश्यकताप्रयोग करने antial लागत, यह आमतौर पर गोजातीय रक्त 1,11-13 से प्राप्त होता है के बाद से उत्तरार्द्ध, प्रतिरक्षाजनकता मुद्दों हो सकता है. मूल सूअर का ही खून धोने से, प्रोटोकॉल केवल एक ही पशु की आवश्यकता है और प्रतिरक्षाजनकता मुद्दों ablated रहे हैं. इसके अलावा, कपड़े धोने की प्रक्रिया में वे आसानी से प्रयोगात्मक मापदंडों के अनुसार चालाकी से किया जा सकता है, जिसका अर्थ है इलेक्ट्रोलाइट्स की सबसे को हटा. अंत में, एक रक्त संरक्षण इकाई का उपयोग कर इस प्रक्रिया का एक फायदा और नुकसान दोनों है, जो रक्त के भीतर प्रोटीन का सबसे को हटा. लाभ किसी भी जमावट और immunologic / संक्रामक प्रोटीन के थक्के या संक्रमण की संभावना कम है, को हटा रहे हैं. नुकसान यह है कि इस मिश्रण दौरे शोफ और समय पर हृदय समारोह का संभवतः नुकसान के लिए नेतृत्व करने के लिए कर सकते हैं जो एक कम oncotic दबाव है, कि है. यह समस्या एल्बुमिन या अन्य कोलाइड के अलावा के माध्यम से, तथापि, को संबोधित किया जा सकता है.
एक ठीक से आकार सुनिश्चित करना है कि एकimal और कैथेटर उचित काम दिल उपकरण का उपयोग कर के रूप में महत्वपूर्ण है चुना गया है. आदर्श रूप में, कैथेटर निलय अंतरिक्ष के बाहर दो उत्तेजना इलेक्ट्रोड (यानी सबसे समीपस्थ इलेक्ट्रोड) के साथ, निलय अंतरिक्ष के अंदर सभी संवेदन इलेक्ट्रोड के साथ रखा जाएगा. जानवर निलय गुहा बहुत छोटा है, या इलेक्ट्रोड के बीच अंतर बहुत बड़ा है, तो सभी वर्गों एल.वी. अंतरिक्ष के भीतर फिट नहीं होगा. उत्तेजना इलेक्ट्रोड के स्थान पर समायोजित किया जा सकता है, एक छोटे एल.वी. गुहा भी कैथेटर मोड़ या वक्र, डेटा संग्रह मुश्किल बनाने के लिए पैदा कर सकता है. इसलिए, बड़े जानवर दिलों का कार्य विश्लेषण के लिए, कम से कम 60 किलो का एक जानवर आकार की सिफारिश की है. इस आकार के एक पशु के साथ, 7 मिमी के इलेक्ट्रोड रिक्ति आमतौर पर कैथेटर की पूरी प्रविष्टि के लिए अनुमति देता है.
अंत में, इस पांडुलिपि छिड़काव दबाव विनियमन सरल करता है एक अलग काम कर हृदय प्रणाली, डेटा कर्नल का वर्णनरूपांतर, और समग्र डिजाइन, केवल थोड़ा अधिक कठिन तापमान नियंत्रण बना रही है. पृथक काम कर दिल के लिए इन संशोधनों उम्मीद है कि हृदय रोग विज्ञान के बारे में हमारी समझ को आगे बढ़ाने और खोज होने की अधिक नैदानिक प्रासंगिक उपचार के विकल्प को सक्षम करने, मानव सहित बड़े स्तनधारी दिल, साथ इसकी वृद्धि हुई उपयोग के लिए अनुमति देगा.
The authors have nothing to disclose.
There are no acknowledgments.
PowerLab 16/35 with LabChart Pro | ADInstruments | PL3516/P | |
MPVS Ultra Pressure-Volume Unit | ADInstruments | 880-0168 | |
Ventri-Cath Catheter (5F, 12E, 7mm, DField, Straight, 122cm) | Millar | VENTRI-CATH-507s | |
Pressure Catheter (3.5F, Single, Straight, 100cm, Ny, Non Repairable) | Millar | SPR-524 | |
PV Extension Cable (10ft) | ADInstruments | CEC-10PV | |
Catheter Interface Cable (10ft) | 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 |