Langendorff-perfüze sıçan Hearts indüksiyon ve İskemi-reperfüzyon Hasarı Değerlendirilmesi
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
Hem iskemi ve reperfüzyon kardiyak tepkiyi altında yatan olaylar izahı aort kros-sıkma 2. gerektiren miyokard infarktüsü 1 ve kardiyak cerrahi işlemlerin tedavi geliştirilmesi esastır. Iskemi reperfüzyon hasarının in vivo modelleri, çok kullanışlı bir son nokta analizi sağlarken, gerçek zamanlı olarak, akut iskemi reperfüzyon hasarının fonksiyonel etkilerinin araştırılması için etkili değildir. In vivo iskemi reperfüzyon modelleri genellikle reperfüzyon sırasında infarkt önemli değişkenlik ve kalbe ilacın doğrudan teslim üretmek içinde Ayrıca, zordur. iskemi reperfüzyon hasarının incelenmesi için bir Langendorff izole kalp sisteminin kullanımı, farmakolojik tedaviler, enfarkte doku tek biçimli alan ve doğrudan miyokarda ilacın anlık teslimat gerçek zamanlı fonksiyonel değerlendirmesi için izin verir.
İlk b'deki1895, 3 y Oscar Langendorff, Langendorff izole kalp son 40 yıl 4,5 için iskemi reperfüzyon araştırmalarında kullanılan edilerek, iskemi reperfüzyon hasarı incelemek için sağlam bir modeldir. Burada, bazı değişiklikler fonksiyonel analiz için izole kalbi optimize etmek için yapılır. Aortun yerinde kanülasyon kalp kalpte iskemi reperfüzyon çalışmaların 6 sonuçlarını değiştirecek iskemik önkoşullanma, tecrübe etmediğini garanti iken. Bunu kolaylaştırmak için, bir traketomi havalandırma sağlayan ve ameliyat sırasında sıçan fizyolojik istikrarın sağlanması gerçekleştirilir. Bundan sonra, kalp, Krebs Henseleit tamponu aort içine doğrudan retrograd perfüzyon yoluyla teslim edildiği bir cam su ceketli sarmal kolonuna bağlanmıştır. Bir tuzlu su dolu balon sol ventrikül içerisine eklenen ve ventrikül An içinden baskıların gerçek zamanlı ölçümüne izin veren bir basınç transdüktörüne, bağlı olduğuBirden fazla fonksiyonel parametreler d hesaplanması. Deneyin sonunda, kalp kasılma ve DNA, RNA ve protein seviyeleri alt analiz sağlamak için sıvı azot içinde dondurulmuş flaş tutulması için bir soğuk tuzlu su ile yıkanır. Böylece değiştirilmiş, Langendorff perfüze kalp iskemi reperfüzyon hasarı sırasında akut herhangi bir zamanda farmakolojik müdahalelerin fizyolojik etkisinin direkt izlenmesi için etkili bir sistem olarak hizmet vermektedir.
Protocol
Representative Results
Discussion
İzole perfüze sıçan kalp başarıyla iskemi reperfüzyon hasarı 9 kardiyak önkoşullama üzerindeki farmakolojik müdahalenin etkisini araştırmak için kullanılabilir. Ancak, tekrarlanabilir sonuçlar sağlamak için standardize edilmelidir prosedüre bazı temel adımlar vardır. Sistem içinde 37.4 ° C arasında bir sıcaklık muhafaza hatta hafif ve hipotermi hipertermi kalp önkoşullanma 10,11 neden olabilir, kritik öneme sahiptir. ketamin ile uzun süreli maruz kalp önkoşullama <…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu yayın Güney Carolina Tıp Üniversitesi akademik ev, NIH / NCATS Hibe Numarası UL1 TR000062 ile, South Carolina Klinik ve Translational Research (SCTR) Enstitüsü tarafından desteklenmiştir. Ek destek DRM VA liyakat ödülü BX002327-01 tarafından sağlandı. DJH NIH / NCATS Hibe Numarası TL1 TR000061 tarafından ve NIH Hibe Numarası T32 GM008716 tarafından desteklenmiştir. DENİZ NIH Hibe Numarası T32 HL07260 tarafından desteklenmiştir.
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 |
Riferimenti
- Bainey, K. R., Armstrong, P. W. Clinical perspectives on reperfusion injury in acute myocardial infarction. American Heart Journal. 167 (5), 637-645 (2014).
- Beyersdorf, F. The use of controlled reperfusion strategies in cardiac surgery to minimize ischaemia/reperfusion damage. Cardiovascular Research. 83 (2), 262-268 (2009).
- Langendorff, O. Untersuchugen am überlebenden Säugethierherzen. Pflügers Archives. 61, 291-307 (1895).
- Bell, R. M., Mocanu, M. M., Yellon, D. M. Retrograde heart perfusion: The langendorff technique of isolated heart perfusion. Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 50 (6), 940-950 (2011).
- Tyers, G. F., Todd, G. J., Neely, J. R., Waldhausen, J. A. The mechanism of myocardial protection from ischemic arrest by intracoronary tetrodotoxin administration. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 69 (2), 190-195 (1975).
- Murry, C. E., Jennings, R. B., Reimer, K. A. Preconditioning with ischemia: A delay of lethal cell injury in ischemic myocardium. Circulation. 74 (5), 1124-1136 (1986).
- Kolwicz, S. C., Tian, R. Assessment of cardiac function and energetics in isolated mouse hearts using 31P NMR spectroscopy. The Journal of Visualized Experiments. (42), (2010).
- Fishbein, M. C., et al. Early phase acute myocardial infarct size quantification: Validation of the triphenyl tetrazolium chloride tissue enzyme staining technique. American Heart Journal. 101 (5), 593-600 (1981).
- Aune, S. E., Herr, D. J., Mani, S. K., Menick, D. R. Selective inhibition of class I but not class IIb histone deacetylases exerts cardiac protection from ischemia reperfusion. Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 72, 138-145 (2014).
- Yellon, D. M., et al. The protective role of heat stress in the ischaemic and reperfused rabbit myocardium. Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 24 (8), 895-907 (1992).
- Khaliulin, I., et al. Temperature preconditioning of isolated rat hearts–a potent cardioprotective mechanism involving a reduction in oxidative stress and inhibition of the mitochondrial permeability transition pore. The Journal of Physiology. 581 (Pt 3), 1147-1161 (2007).
- Molojavyi, A., et al. Effects of ketamine and its isomers on ischemic preconditioning in the isolated rat heart). Anesthesiology. 94 (4), 623-629 (2001).
- Asfour, H., et al. NADH fluorescence imaging of isolated biventricular working rabbit hearts. The Journal of Visualized Experiments. (65), (2012).
- Sill, B., Hammer, P. E., Cowan, D. B. Optical mapping of langendorff-perfused rat hearts. The Journal of Visualized Experiments. (30), (2009).
- Ferrera, R., Benhabbouche, S., Bopassa, J. C., Li, B., Ovize, M. One hour reperfusion is enough to assess function and infarct size with TTC staining in langendorff rat model. Cardiovascular Drugs and Therapy. 23 (4), 327-331 (2009).
- Sutherland, F. J., Shattock, M. J., Baker, K. E., Hearse, D. J. Mouse isolated perfused heart: Characteristics and cautions. Clinical and Experimental Pharmacology and Physiology. 30 (11), 867-878 (2003).
- Reichelt, M. E., Willems, L., Hack BA, ., Peart, J. N., Headrick, J. P. Cardiac and coronary function in the langendorff-perfused mouse heart model. Experimental Physiology. 94 (1), 54-70 (2009).
- Xie, M., et al. Histone deacetylase inhibition blunts ischemia/reperfusion injury by inducing cardiomyocyte autophagy. Circulation. 129 (10), 1139-1151 (2014).
