Isolated working heart models can be used to measure the effect of loading conditions, heart rate, and medications on myocardial performance and oxygen consumption. We describe methods for preparation of a rodent left heart working model that permits study of systolic and diastolic performance and oxygen consumption under various conditions.
Isolated working heart models have been used to understand the effects of loading conditions, heart rate and medications on myocardial performance in ways that cannot be accomplished in vivo. For example, inotropic medications commonly also affect preload and afterload, precluding load-independent assessments of their myocardial effects in vivo. Additionally, this model allows for sampling of coronary sinus effluent without contamination from systemic venous return, permitting assessment of myocardial oxygen consumption. Further, the advent of miniaturized pressure-volume catheters has allowed for the precise quantification of markers of both systolic and diastolic performance. We describe a model in which the left ventricle can be studied while performing both volume and pressure work under controlled conditions.
In this technique, the heart and lungs of a Sprague-Dawley rat (weight 300-500 g) are removed en bloc under general anesthesia. The aorta is dissected free and cannulated for retrograde perfusion with oxygenated Krebs buffer. The pulmonary arteries and veins are ligated and the lungs removed from the preparation. The left atrium is then incised and cannulated using a separate venous cannula, attached to a preload block. Once this is determined to be leak-free, the left heart is loaded and retrograde perfusion stopped, creating the working heart model. The pulmonary artery is incised and cannulated for collection of coronary effluent and determination of myocardial oxygen consumption. A pressure-volume catheter is placed into the left ventricle either retrograde or through apical puncture. If desired, atrial pacing wires can be placed for more precise control of heart rate. This model allows for precise control of preload (using a left atrial pressure block), afterload (using an afterload block), heart rate (using pacing wires) and oxygen tension (using oxygen mixtures within the perfusate).
İzole organların çalışma in vivo mümkün olanın ötesine fizyolojik koşullar kontrolüne izin verir. Ex vivo kalp hazırlıkları ilk retrograd perfüzyon ile izole edilmiş bir modeli tarif Otto Langendorff'a, 1 ile tarif edildi. Daha sonra, diğerleri myokard hem basınç hem de iş hacmi gerçekleştiren hangi "çalışma kalp" modelini tarif. 2 tür hazırlıklar miyokard etki mekanizmalarını, 3 miyokard metabolizması, 4-6 ve kardiyotonik ilaçların etkilerini durulaştırmada vesile olmuştur. 7- 9
miyokard kasılma artırmak ilaç kullanımı kritik hastalarda sık görülür. Ancak, az veri ameliyat sonrası ortamda kalp yetmezliğinin klinik bulguları olan hastaların bakımı yararlı olabilir kontraktilite ve miyokard oksijen tüketimi, veriler üzerinde bu ilaçların göreceli etkilerini karşılaştıran mevcuttur. 10 Ancak, çoğu cardiotonic ilaçlar sadece miyokard değil, aynı zamanda arterioler direnç, venöz kapasitans 11 ve hastanın metabolik hızı, 12, ex vivo izole kalp modellerinde bu tür ilaçların etkilerini incelemek için optimal bir araç olmaya devam etkiler çünkü miyokard uygun.
Bu miyokard fonksiyonu ve oksijen tüketimi inotropik ilaçlara yük bağımsız çalışma için bir eks vivo modeli kullanımını tarif eder. Sprague Dawley sıçanların kalpleri, kalp çalışma modeli bir sol ventrikül kullanılarak kanüle ve modifiye Krebs Henseleit perfüzyon kullanılarak perfüze edildi. Aort ve sol atriyal basınç kontrol altına alındı. Basınç-hacim empedans kateterler sistolik ve diyastolik fonksiyon sürekli izlenmesi için apikal ponksiyon yoluyla sol ventrikül içine yerleştirildi. Oksijen tüketimi sürekli olarak sol atriyal perfus arasındaki oksijen içeriği endeksli fark olarak ölçüldüyedik ve pulmoner arter atık. İlaçlar, sol atriyum blok infüze edildi, test edilecek ve kardiyak performansı ve oksijen metabolizması değişiklikleri hemen önceki başlangıç ile ölçüldü ve karşılaştırıldı.
Bu çalışma, kalp modeli ventriküler preload ve afterload, perfüzat oksijen basıncı yanı sıra, kalp hızının tam kontrolü ile ventriküler performans değerlendirmesini sağlar. Diğer faktörler arasında, bir in vivo model kullanılarak mümkün değildir yolları afterload'u ve ön bağımsız inotropik ilaçların, içsel miyokard etkilerinin değerlendirilmesine olanak tanımaktadır. Bu model, bir kristaloid perfüzat kullanır, çünkü örneğin, miyokard enerji devletlerin spektroskopik analizi basitleştirilmesi, hemoglobin müdahalesi olmaksızın değerlendirmeyi miyokard izin verir. Bu modelde 14 mümkün olsa, sağ atrium, bizim enstrümantasyon parçası olarak kanül değil böyle yaparak. Biz kasıtlı olarak miyokard oksijen tüketimi değerlendirilmesi için koroner sinüs akışının örnekleme kolaylaştırmak için bunu seçtim. o co pompaları da önemlisi, olsa da, sağ kalp hala bu modelde basınç ve hacim çalışmaları gerçekleştirirronary sinüs pulmoner arter kanül içine akar. Bazı sağ ventrikül ön yükünü sağlayan ventriküler septum konumlandırma artırır ve sol ventrikül performansı artırır ve bu modelin önemli bir bileşenidir. 15
söz birkaç deneysel tuzaklar vardır. İlk iskemi süresini en aza indirmek için (en az 2 dakika içinde, yani) amaca uygun yapılmalıdır ilk retrograd kanülasyon vardır. master en önemli beceri çıkan aort verimli izolasyon, hazırlık ve işleme olduğunu. Aort güdük aort kapağının üstünde kanülasyon için yetersiz oda bırakarak, aşırı kısa kesilmiş değil önemlidir. Ancak, aort güdük kanül etrafında aortun torqueing neden olabilir, çok uzun olmayacak da önemlidir. Aort kanül ve aort kökü uygun boyut uyumlu olması da önemlidir. Küçük bir kanül üzerinde aşırı derecede büyük bir aort AyrıcaKanül aort kökünün torqueing yol açar. sağ subklavian arter genellikle yaklaşık 7 mm aort kapağının üstünde çıkan aortadan çıkartıyor. Diseksiyon sırasında Brakiyosefalik damarları (çapı yaklaşık 1 mm) belirlenmesi ve aort kırpma enine aort insizyon için önemli simge hizmet vermektedir. İlk brakiosefalik arter kalkış altında aorta Kırpma tavsiye edilir. kesilmiş aort kökünde bu geminin İçerme tipik çalışma kalp moduna geçiş üzerine aort kökü basınç KHB sızıntı ve kaybına yol açar.
kanülasyon başka teknik açıdan zor yönü sol atriyal kanülasyon olduğunu. sol atriyal apendiks cannulate etmek mümkün olsa da, biz kanül sık sık apendiks içinde takılıyor ve sol atrium vücuda kolaylıkla geçmez bulundu. Böylece, yaklaşık olarak, sol atrium vücutta kesi yapmak için tercihatriyoventriküler oluğa üstün 2 mm. Kanülü sabitlerken İnce duvarlı atriyum yırtılmasını önlemek amacıyla sokulmadan önce uygun bir düzlemde sol atriyum kanül konumlandırmak için önemlidir.
Biz sol atrium insizyon ideal boyutu yaklaşık olarak 3 mm olduğunu gördük. Bir kesi çok küçük oluşturma da sol atriyal kanül yerleştirme daha zor hale getirebilir ve sol atrium yırtılmasına yol açabilir. Sol atrial blok oksijen geçirmeyen boru (iç çap 2.9 mm) bir doğrusal, 8 mm, eğimli parça kullanın. Bir eğimli kenarı ile, yerine bir kanül kullanılarak, en tutarlı atriyal kanülasyon yol açar ve sol atriyum blok sabitleme işlemini kolaylaştırdığı bulunmuştur. Ne olursa olsun kullanılan boru, yukarıda tasvir edilen boru ucu (atriyal septum veya mitral kapak ile tıkalı olmadığından emin olmak için önemlidir, biz sol atriyal basınç izleme bu rega yararlı olduğunu ortaya koymuşturAtriyal kanül bile ince hareket rd), sol ventrikül ön yükünü ve elde edilen hemodinamik ölçümler değiştirebilir. Aynı sebepten dolayı, sol atrium sol atriyal blok açıldıktan sonra aşağıdaki sızıntı olmadığından emin olmak için önemlidir. Ne olursa olsun, bu sistem içinde boru kalp yeterli oksijen teslim edilmesini sağlamak için geçirimsiz oksijen sağlamak için kullanılır boru türü önemlidir.
prosedürün bir başka teknik açıdan zor yönü basınç-hacim (PV) kateter yerleştirme oldu. Biz başlangıçta aort bloğun içinden kateter retrograd yerleştirme tercih. teknik olarak mümkün olsa da, biz bunu transapikal delinerek PV kateter yerleştirmek için çok daha basit ve uygun bulundu. zamanlarda kateter ya da sol ventrikül dışına taşımak olabilir Bakımı, deney süresince kateterin pozisyonunu izlemek için alınmalıdır. Bu pressu izleyerek yapılabiliryeniden ve zamanla hacim iz.
Son olarak, bakım KHB çözüm, her deney için taze olarak oluşturulur emin olmak için dikkat edilmelidir. KHB bileşenlerini tarttın ve vaktinden toz haline getirilmiş konik tüpler bunları saklamak mümkündür. Deney gününde, bu steril, süzüldü, su, karbon dioksit / oksijen ve karışım ilave edilmiş ve ardından kalsiyum ile karıştırılabilir. Böyle Tergazyme (veya benzeri) gibi enzim aktif toz deterjanla sistemi yıkayın ve düzenli perfüzat filtreyi değiştirmek için de önemlidir.
Bu deneysel hazırlanması çeşitli sınırlamalar dikkate alınmalıdır. İlk olarak, tüm crystalloid perfüze Langendorff hazırlıkları benzer, KHB ve diğer asanguinous guruplarına kan kapasite göreli taşıyan önemli ölçüde azalmış oksijen var. Bu kısmen, koroner damar genişlemesi ve suprafizyolojik koroner akım yoluyla telafi olmasına rağmen, hazırlık tamamen physiologi değilBu nedenle, C. Bu cihazda kullanılan Windkessel odasının neredeyse sonsuz uyum, sistolik ve diyastolik basınçları sadece minimal ayrılır çünkü İkincisi, (Şekil 2A) ve dolayısıyla koroner perfüzyon basıncı olmayan fizyolojik olduğunu. Bu afterload bloğuna bir elastisite bileşeni içeren gelecekteki modellerinde aşılabilir. miyokard yaralanma veya disfonksiyonu yaratacağı- sıcak iskemi – (3 dk 2) Üçüncü olarak, tüm izole kalp preparatları ile olduğu gibi, kalp bir süreyi uğrar. tekniği uygulama ile bu yaralanma en aza indirme temsilcisi sonuçları için son derece önem taşımaktadır. kalp KHB ile reperfüzyon gibi bu etkisi hızla kaldırılmış olduğu tahmin edilmektedir ancak daha fazla, hayvan hakları için gerekli olsa da, inhale anestetikler, erken reperfüzyon süreci miyokardiyal bastıncı olarak hizmet edebilir.
açıklanan çalışma, kalp sistemi Physiol geniş bir yelpazede sağlarhasta bakımı, araştırma ve öğretim ile ilgili ogic araştırmalar. Bir kaç ek değişikliklerle, sistem aynı zamanda pulmoner hipertansiyon ve tek ventrikül fizyolojisi de dahil olmak üzere konjenital kalp hastalığı ile ilgili önemli fizyoloji, simüle etmek için de kullanılabilir. Sınırlamalar kalp yerine daha yüksek oksijen içeriği kan tampon ile perfüze ediliyor o, bir ex vivo hazırlık olduğunu içerir.
The authors have nothing to disclose.
ekipman ve burada tarif edilen deneyler Kardiyoloji, Boston Çocuk Hastanesi Bölümü tarafından ve Haseotes aileden hayırsever bağışları ile finanse edilmiştir. Biz Dr minnettarız. Frank McGowan ve bu model ile erken deneyimler bize sağlamış Huamei O, ve Lindsay Thomson sanat eserleri ile yardım için.
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 |