ランゲンドルフ灌流ラット心臓における虚血再灌流傷害の誘導と評価
Summary
The isolated rat heart is an enduring model for ischemia reperfusion injury. Here, we describe the process of harvesting the beating heart from a rat via in situ aortic cannulation, Langendorff perfusion of the heart, simulated ischemia-reperfusion injury, and infarct staining to confirm the extent of ischemic insult.
Abstract
The biochemical events surrounding ischemia reperfusion injury in the acute setting are of great importance to furthering novel treatment options for myocardial infarction and cardiac complications of thoracic surgery. The ability of certain drugs to precondition the myocardium against ischemia reperfusion injury has led to multiple clinical trials, with little success. The isolated heart model allows acute observation of the functional effects of ischemia reperfusion injury in real time, including the effects of various pharmacological interventions administered at any time-point before or within the ischemia-reperfusion injury window. Since brief periods of ischemia can precondition the heart against ischemic injury, in situ aortic cannulation is performed to allow for functional assessment of non-preconditioned myocardium. A saline filled balloon is placed into the left ventricle to allow for real-time measurement of pressure generation. Ischemic injury is simulated by the cessation of perfusion buffer flow, followed by reperfusion. The duration of both ischemia and reperfusion can be modulated to examine biochemical events at any given time-point. Although the Langendorff isolated heart model does not allow for the consideration of systemic events affecting ischemia and reperfusion, it is an excellent model for the examination of acute functional and biochemical events within the window of ischemia reperfusion injury as well as the effect of pharmacological intervention on cardiac pre- and postconditioning. The goal of this protocol is to demonstrate how to perform in situ aortic cannulation and heart excision followed by ischemia/reperfusion injury in the Langendorff model.
Introduction
虚血および再灌流の両方に対する心臓応答の基礎となる事象の解明は、心筋梗塞1および大動脈クロスクランプ2を必要とする心臓の外科手術の治療の向上に不可欠です。虚血再灌流障害のin vivoモデルは、非常に有用なエンドポイント解析を可能にするが、それらはリアルタイムで急性虚血再灌流障害の機能的効果を研究するように有効ではありません。さらに、 インビボでの虚血再灌流モデルは、一般的に梗塞サイズで有意な変動を生成し、再灌流時の心臓への薬剤の直接送達は、困難です。虚血再灌流障害を研究するためのランゲンドルフ単離心臓システムの利用は薬理学的治療、梗塞組織の均一な領域と、直接心筋への薬物の瞬間デリバリーのリアルタイム機能評価を可能にします。
最初のBを記載1895年3中のyオスカーランゲンドルフ、ランゲンドルフ単離された心臓は、過去40年間4,5のために、虚血再灌流研究に用いられている、虚血再灌流障害を研究するための堅牢なモデルです。ここでは、いくつかの変更は、機能解析のために、単離された心臓を最適化するために行われる。大動脈のその場挿管で心臓が鼓動を心臓が虚血再灌流試験6の結果を変化させる虚血プレコンディショニングを、経験していないことが保証されています。これを容易にするために、気管切開は、換気を可能にし、手術中、ラットの生理学的安定性を確保することが行われます。心臓は、その後、クレブスヘンゼライト緩衝液を大動脈に直接逆行性灌流を介して配信され、それを通してガラスウォータージャケットスパイラルカラムに取り付けられています。生理食塩水で満たされたバルーンを左心室に挿入し、心室AN内からの圧力の実時間測定を可能にする圧力トランスデューサーに取り付けられています。複数の機能パラメータのd計算。実験の終了時に、心臓が収縮し、DNA、RNAおよびタンパク質レベルのダウンストリーム解析を可能にするために、液体窒素中で急速冷凍を逮捕するために、冷生理食塩水でフラッシュされます。このように変更され、ランゲンドルフ灌流心臓は虚血再灌流障害の間に急性任意の時点での薬理学的介入の生理的効果を直接監視するための効果的なシステムとして機能します。
Protocol
Representative Results
Discussion
単離された灌流ラット心臓が正常虚血再灌流傷害9心臓プレコンディショニングにおける薬理学的介入の効果を研究するために使用することができます。しかし、再現可能な結果を保証するために標準化されなければならない手順をいくつかの重要なステップがあります。システム内で37.4℃の温度を維持することはあっても軽度の低体温と高体温が心臓プレコンディショニング<su…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この刊行物は、サウスカロライナ医科大学の学術家、NIH / NCATS認可番号UL1 TR000062と、サウスカロライナ州臨床およびトランスレーショナルリサーチ（SCTR）研究所によってサポートされていました。さらにサポートがDRMにVAのメリット賞BX002327-01によって提供されました。 DJHは、NIH / NCATS認可番号TL1 TR000061によっておよびNIH認可番号T32 GM008716によってサポートされていました。 SEAは、NIHグラント番号T32 HL07260によってサポートされていました。
Materials
| Sodium Chloride | Sigma Aldrich | S3014 | |
| Potassium Chloride | Sigma Aldrich | P9541 | |
| Magnesium Sulfate | Sigma Aldrich | 203726 | |
| Potassium Phosphate Dibasic | Sigma Aldrich | RES20765-A7 | |
| Calcium Chloride Dihydrate | Sigma Aldrich | C8106 | |
| Sodium Bicarbonate | Sigma Aldrich | S5761 | |
| D-Glucose | Sigma Aldrich | G8270 | |
| Octanoic Acid | Sigma Aldrich | C2875 | |
| 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride | Sigma Aldrich | T8877 | |
| Medical Pressure Transducer | MEMSCAP | SP844 | |
| Masterflex Peristaltic Pump | Cole Parmer | EW-07521-40 | |
| Masterflex Easy Load Pump Head | Cole Parmer | EW-07518-10 | |
| Heated circulating water bath | Lauda | M3 | |
| Tubing Flow Module | Transonic | TS410 | |
| Modular Research Console | Transonic | T402 | |
| Inline flow sensor | Transonic | ME2PXN | |
| PowerLab Data Acquisition Device | AD Instruments | PL3508 | |
| LabChart data acquisition software | AD Instruments | MLU60/8 |
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