Induction et de l'évaluation de l'ischémie-reperfusion dans coeurs de rat Langendorff perfusés
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
Élucidation des événements sous-jacents de la réponse cardiaque à la fois à l'ischémie et la reperfusion sont essentiels pour améliorer le traitement des infarctus 1 et cardiaques procédures chirurgicales qui nécessitent du myocarde clampage aortique 2. Alors que les modèles in vivo d'une lésion de reperfusion d'ischémie permettent une analyse de point de terminaison très utiles, ils ne sont pas aussi efficaces pour étudier les effets fonctionnels de la lésion de reperfusion d'ischémie aiguë en temps réel. En outre, dans les modèles d'ischémie reperfusion vivo produisent généralement la variabilité significative de la taille de l'infarctus, et la livraison directe de médicaments au cœur au moment de la reperfusion est difficile. L'utilisation d'un système de cœur isolé de Langendorff pour l'étude des lésions d'ischémie de reperfusion permet une évaluation fonctionnelle en temps réel des traitements pharmacologiques, zone uniforme de tissu infarci et livraison instantanée du médicament directement dans le myocarde.
D'abord décrit by Langendorff Oscar en 1895 3, au coeur de Langendorff isolé est un modèle robuste pour étudier les lésions de reperfusion d'ischémie, après avoir été utilisé dans la recherche de reperfusion d'ischémie pendant les 40 dernières années 4,5. Ici, quelques modifications sont apportées pour optimiser le coeur isolé pour l'analyse fonctionnelle. Dans cathétérisme situ de l'aorte alors que le cœur bat assure que le cœur ne connaît pas le préconditionnement ischémique, qui pourrait altérer les résultats des essais ischémie reperfusion 6. Pour faciliter cela, une trachéotomie est réalisée, ce qui permet la ventilation et assurer la stabilité physiologique du rat au cours de la chirurgie. Le cœur est ensuite fixé à une colonne à chemise d'eau en spirale à travers laquelle le verre tampon Krebs Henseleit est envoyé par perfusion rétrograde directement dans l'aorte. Un ballon rempli de solution saline est introduite dans le ventricule gauche et fixé à un transducteur de pression, ce qui permet la mesure du temps réel de la pression de l'intérieur de l'un ventriculed calcul des paramètres fonctionnels multiples. À la fin de l'expérience, le cœur est rincée avec une solution saline froide pour arrêter la contraction et le flash congelés dans l'azote liquide pour permettre une analyse en aval du taux d'ADN, ARN et de protéines. Ainsi modifié, le cœur de Langendorff perfusé sert d'un système efficace pour la surveillance directe de l'effet physiologique des interventions pharmacologiques à tout moment aiguë au cours de la lésion d'ischémie reperfusion.
Protocol
Representative Results
Discussion
Le coeur de rat isolé perfusé peut être utilisé avec succès pour étudier l'effet de l'intervention pharmacologique sur préconditionnement cardiaque dans l'ischémie reperfusion 9. Cependant, il ya certaines étapes essentielles de la procédure qui doit être normalisée afin d'assurer des résultats reproductibles. Le maintien d'une température de 37,4 ° C dans le système est critique, car même une légère hypothermie et l'hyperthermie peuvent provoquer préconditionnement…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Cette publication a été soutenue par la recherche clinique et translationnelle (SCTR) Institut Caroline du Sud, avec un foyer universitaire à l'Université médicale de Caroline du Sud, NIH / RNTAC Grant Nombre UL1 TR000062. Un soutien supplémentaire a été fourni par VA prix du mérite BX002327-01 de DRM. DJH a été soutenue par le NIH / RNTAC Grant Nombre TL1 TR000061 et par le NIH Grant Nombre T32 GM008716. SEA a été soutenu par des subventions du NIH Nombre T32 HL07260.
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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