이 작품은 NIH (MW 케이에 R01-HL095828)에서 교부금에 의해 지원되었다.

1. 학습을위한 설정 <ol><li> 118 NaCl, 3.30 KCl, 2.00 CaCl 2, 1.20 MgSO 4, 24.0 NaHCO 3, 1.20 KH 2 PO 4, 10.0 포도당, 2.00 NaPyruvate 및 20.0 MG / L 알부민 : 수정된 Krebs-Henseleit 솔루션 16 네 가지 리터 (㎜의 준비 ). 솔루션은 가능한 한 실험의 시작 근처로 준비되어야한다. 산도는 살균 필터링 (: 22 μm의, 코닝 기공 크기) 후 7.4로 조정해야합니다. 솔루션 osmolality는 275 및 295 mOsm / kg 사이 여야합니다. </li><li> 물을 정화와 함께 일하는 마음이 시스템의 모든 튜브와 챔버를 씻어. 모든 물이 시스템에서 제거되었습니다 때까지 펌프를 실행합니다. </li><li> 관류 펌프 (Langendorff 재관류 펌프, 왼쪽 심장 관류 펌프, 및 오른쪽 심장 관류 펌프)의 각과 일치 : 셀룰로스 멤브레인 필터 (5 μm의, Advantec 기공 크기) 추가합니다. </li><li> 각 압력 센서에 대한 두 포인트 교정 (0와 60 mmHg) 수행합니다. </li><li>물이 욕조를 켭니다. 온수 순환 물 목욕 (콜 팔머가) 물 외피 튜브 및 열교환기을 따뜻하게하는 데 사용됩니다. Perfusate는 별도의 물을 욕조 (Oakton 인 스트 루먼트)에 미리 예열한다. 두 온천은 37 ° C의 용액 온도를 유지하기 위해 설정됩니다 </li><li> 폐쇄 루프에서 perfusate를 순환하기 위해 펌프를 켭니다. Perfusate 80 kPa에서 95% O 2 5 % CO 2 가스에 마이크로 화이버의 oxygenators (hemofilters)를 통해 전달합니다. 산소 perfusate 그러면 심장 캐뉼러에 들어가기 전에 37 ° C의 온도를 유지하기 위해 열교환기 흐르는. </li></ol> 2. 심장 절단 <ol><li> 정압 Langendorff 모드에서 작동하는 일하는 심장 시스템을 설정하여 시작합니다. 50-60 mmHg의 범위 내에서 대동맥 블록의 압력을 설정합니다. </li><li> 케타민을 (44 밀리그램 / kg)과 xylazine (10 밀리그램 / 킬로그램)의 근육내 주사로 토끼를 마취. 토끼 (진정제를 pentobarbital되면 50 밀리그램 / Kg)과 헤파린은 (2000 U) 정맥 내 뒷다리 안쪽에 한계 귀 정맥 또는 측면 saphenous 정맥을 통해 주입된다. </li><li> 토끼가 완전히 무반응되면 같은 고통 반사의 부족에 의해 결정, 흉강 신속하게 열, 심장막가 슬라이스되어 대동맥이 채워되고, 심장과 폐가 excised됩니다. 이때 폐가 폐 혈관을 분리를 도와 심장에 붙어 남아 있어야합니다. </li><li> 60 ML의 perfusate과 헤파린 200 단위로 가득 주사기에 연결된 5 밀리미터 직경 정맥과 대동맥 격리하고 cannulate. 사이즈 제로의 실크 봉합사로 정맥으로 대동맥을 고정하고 천천히 혈액의 심장을 내리려고 주사기를 우울하게. </li></ol> 3. Biventricular Cannulation <ol><li> 근무 심장 시스템의 대동맥 블록에 마음을 연결합니다. 관상 emboli가 발생할 수 있습니다 대동맥을 입력에서 공기를 방지. 그것은 대동맥 BL로 정맥을 첨부하는 것이 가장 좋습니다비스듬한 각도로 대동맥 커넥터에 접근하고 그것이 연결되어있는 동안 perfusate가 부드럽게 정맥으로 커넥터에서 드립함으로써 ock. </li><li> 심장이 일정한 압력 Langendorff 모드에서 perfused되는 동안 지방과 결합 조직을 제거하고 다음과 같은 혈관 찾습니다 열등하고 우수한 대정 맥, azygos 정맥, 폐동맥, 폐동맥 혈관을. </li><li> 우수한 대정 맥을 Ligate. 아래 폐동맥을 절단 오른쪽과 왼쪽 폐 동맥까지 어디 그것은 나뭇가지. </li><li> 그룹 심장과 폐의 하나의 봉합사를 사용하여 그들을 모두 ligate 사이 나머지 혈관 (폐동맥 혈관). 폐를 제거합니다. </li><li> 왼쪽 심방 부위요의 모서리에 작은 구멍을 잘라 버릴거야. 라이 perfusate 가득되었는지 확인하십시오. 그것이 삽입되는 동안 정맥이 완전히 perfusate으로 가득차있다는 확보하면서 LA를 Cannulate. 라 부위요으로 정맥을 봉합해. </li><li> t에 흐름을 제공하기 위해 왼쪽 펌프 (펌프 # 2)를 켭니다그는 안마당을 떠났어. 6 mmHg 및 조정 ± 2 mmHg와 같은 심방 팽창에 의해 결정 - 2 사이에 미리 압력을 설정합니다. </li><li> Langendorff 펌프 (펌프 # 1)을 해제하여 작업 심장 모드로 마음을 전환합니다. </li><li> 순간적으로 10 mmHg로 대동맥 압력을 감소하고 서서히 80-100 mmHg의 범위 내에서 그것을 향상시킬 수 있습니다. 이것은 대동맥 밸브가 열리고 그것이 정상적인 physiologic 조건 중에처럼 작동할 수 있습니다. 최종 afterload 압력 LV의 수축성에 따라 다릅니다. 이것은 피크 LV 압력보다 약 20 mmHg 이하 값으로 설정되어야합니다. </li><li> LV 심장 출력은 대동맥 블록 (ML / 분)를 종료 perfusate의 유량을 측정하여 결정하실 수 있습니다. 정상적인 심장 출력은 14.77 명에서 16.43 ML / 100 체중 17 g 및 평균 당 최소 340 ML / 2.2 kg의 토끼를위한 분. 대동맥 압력은 그림 1에 표시된 압력 신호 유사합니다. </li><li> 제가 통해 RA를 Cannulatenferior 대정 맥. RA과 정맥 모두가 완전히 perfusate 채워져 있는지 확인하고 기포의 형성을 방지하면서 정맥을 삽입합니다. 정맥으로 정맥을 봉합해. </li><li> 오른쪽 아트리움으로 흐름을 제공하기 위해 오른쪽 펌프 (펌프 # 3)를 켭니다. 약 3 mmHg까지 압력을 설정합니다. </li><li> RV가 perfusate 가득되었는지 확인하고 폐동맥을 cannulate. 그것이 공기 방울을 방지하기 위해 삽입하는 동안 정맥이 완전히 perfusate들로 구성이되어 있는지 확인하십시오. 폐동맥으로 정맥을 봉합해. </li></ol> 4. 신호 수집 : 압력, Monophasic 액션 후보, 그리고 fNADH <ol><li> biventricular cannulation가 완료되면 조심스럽게 대동맥의 정맥을 통해 대동맥으로 압력 변환기의 카테터 (밀라)를 삽입합니다. 부드럽게 대동맥 밸브 과거와 LV로 그것을 이동하십시오. 카테터 선단의 적절한 포지셔닝을 보장하기 LV 압력 신호를 모니터링합니다. LV 압력의 예를 나타납니다그림 1인치 </li><li> 부드럽게 심실 epicardium 대해 monophasic 실천 가능성 전극을 누르십시오. 적절한 조치 잠재력 측정을 달성하기 위해 신호를 모니터링합니다. 신호에 약간의 모션 유물은 정상입니다. </li><li> 마음을 맞춰 권리 아트리움에서 바이폴라 자극 전극을 삽입합니다. 우리의 프로토콜에서, 마음은 각각 200 400 BPM에 해당하는 300과 150 밀리초 사이의 사이클 길이,에서 진행했다. </li><li> LV epicardial 표면의 온도를 측정합니다. 연구는 온도가 37로 유지하는 것이 필요한 경우 ° C ~ 후 물을 외피 심장 챔버 또는 잠수함 심장 내내 일정한 온도를 유지하기 위해 예열 superfusate 욕조에서 심장 내부의 마음을 배치. </li><li> CCD 카메라 (Andor iXon DV860, 128x128 픽셀)에 자리잡고 전망이 해당 필드가 관찰되는 렌즈와 같은 초점을 맞춥니다. 카메라 워크 스테이션에 연결되어 있고 이미지가 Andor SOLIS softwa를 사용하여 두 프레임에 인수된다정말 기쁩니다. </li><li> 이전 이미징의 시작으로 수은 램프 라이트를 켭니다. 라이트는 심장의 표면을 밝게하기 위해 여기 필터 (350 ± 25 nm의, 채도 기술)를 통해 광섬유 라이트 가이드 (Horiba Jobin Yvon 모델 1950-1M)로 이동합니다. 라이트 가이드를 통해 자외선 광 감쇄는 작아요. 자외선 조명도 LED는 스포트 라이트로 구성된 고전력 LED는 시스템 (Mightex의 PLS-0365-030-S)와 제어 장치 (Mightex SLC-SA04-US)을 사용하여 제공될 수 있습니다. </li><li> 실내 조명을 끄고 모든 주변 조명을 최소화. 균일한 epicardial 조명을 달성하기 위해 심장에 빛의 가이드 (또는 LED 스포트 라이트)의 ferrules를 목표로합니다. 방출 NADH 형광 (fNADH)는 방출 필터 (460 ± 20 nm의 채도 기술)를 통과하여 CCD 카메라에 의해 몇 군데있다. </li><li> 이미징 소프트웨어를 사용하여 관심 영역을 선택하여 시간이 지남에 fNADH 변경 사항을 모니터링합니다. 지역 O 내에 평균 픽셀 강도를 모니터링하기 위해 살고 업데이트 모드를 선택하십시오F 관심. </li><li> 심장은 적절한 압력을 생성하는 biventricular 작업 모드로 작동되어야합니다. fNADH 수준은 적절한 관상 동맥 재관류를 확인 epicardial 표면 위로 낮게하고 안정해야합니다. 연구의이 시점에서 구체적인 실험 프로토콜은 가설을 테스트하기 위해 구현해야합니다. </li><li> 연구가 완료되면 시스템에서 심장을 제거하고 모든 perfusate 드레인. 물을 정화와 시스템 튜브와 챔버를 씻어. 정기 점검 내용은 시스템이 주기적으로 Mucasol 솔루션이나 필요에 따라 희석 과산화수소 용액과 함께 씻어서해야합니다. </li></ol> 5. fNADH 이미지의 오프라인 처리 <ol><li> NADH 데이터 세트를 비교할 수있는 방법 중 하나 (fNADH (I, J, T)) 실험 사이 참조 이미지를 사용하여 각 형광 이미지를 정상화하는 것입니다 아래의 방정식에 표시된 데이터 세트 9 (fNADH (I, J, T 0)), . NADH 형광을 정상화하는 또 다른 방법은 PL에게ACE 실험 9, 18, ​​19 이전보기의 분야에서 uranyl 유리의 작은 조각. 안정적인 참고 자료로 사용할 수있는 신호를 제공하기 위해 자외선과 조명 - Uranyl 유리 것입니다 형광 (550 nm의 450). </li></ol><img alt="등식 1" src="/files/ftp_upload/4115/4115eq1.jpg" /> 6. 대표 결과 biventricular 작업 토끼 심장 준비 앞부분과 기저 전망은 그림 1에 표시됩니다. 왼쪽 심실 압력이 대동맥 밸브 과거와 좌심실에 압력 변환기의 카테터 (밀라 SPR-407)를 이동하여 측정되었다. 대동맥, 폐동맥, 좌우 심실 압력 (LVP)은 그림 1C에 표시됩니다. Diastolic LVP는 보통 0 사이와 10 mmHg이다. 최소 diastolic 대동맥 압력은 약 60 mmHg이다. 피크 수축기 LVP는 충전 압력 (미리이나 라 압력)와 수축성에 의존적일 수그리고, 최적, 80 및 100 mmHg 사이 여야합니다. 그림 1C와 같이 최대 대동맥 압력과 최대 LVP는 밀접하게 일치해야합니다. 토끼의 마음을위한 전형적인 빠른 탈분극 단계 및 repolarization 단계로 Monophasic 실천 가능성은 (MAPS) 그림 1D 표시됩니다. 그림 1D와 같이지도는, 계약의 마음에서 비교적 쉽게 기록할 수 있지만 일반적으로 심장 확장하는 동안 작은 움직임 유물을해야합니다. 지도 서성 동안 심장 (캡쳐)의 성공적인 진입을 확인하는 데 유용하며 국소 빈혈 또는 다른 급성 perturbations로 인해 로컬 electrophysiological 변화를 측정하는 데 사용할 수 있습니다. ECG도 따뜻한 superfusate의 목욕탕에서 심장을 잠수함이 잠수과 심장의 왼쪽과 오른쪽 양쪽에있는 목욕탕에 전극을 배치하여 측정 수 있습니다. 셋째 무관심 전극은 어느 거리에 심장에서, 목욕탕에 배치되거나 대동맥에 첨부되어 있습니다.ECG는 전반적인 전기적 기능을 평가 및 국소 빈혈의 존재를 드러내는 데 유용 글로벌 여기와 repolarization 프로세스에 관한 정보를 제공합니다. fNADH 이미징은 허혈성 또는 hypoxic 지역 spatiotemporal 진행을 측정하는 데 사용할 수있는 심장 mitochondrial 산화 환원 상태의 변화를 보여준다. 본 연구의 경우 epicardial fNADH는주기 300 길이 (CLS), 200, 150 밀리초 세 서성 요금 중 산화 환원 상태의 변화를 모니터링하는 측정되었다. 관심 지역 (빨간색 상자, 그림 2)에서 평균 fNADH 값은주기 길이가 단축되면 기준 fNADH 수준이 증가한다는 것을 보여주기. 속도를 서성 때하면 기준 fNADH 수준이 상대적으로 일정 부비동 리듬 (CL = 300 밀리초)에 인접해 있습니다. 사이클의 길이는 짧은 CL (150 밀리초)에서 가장 큰 증가 300 밀리초, 기준 fNADH 수준 증가, 아래 단축되고 있습니다. 전체 앞부분은 표면의 고해상도 이미징 fNADH200 400 BPM은 그림 3에 표시됩니다. 200 BPM에 fNADH 수준은 지속 및 spatially 균질했다. 400 BPM, fNADH 수준 epicardium에 걸쳐 크게 증가했다. 중요한 공간적 이질은 RV와 LV의 septal 지역 내에서 발생하는 최대 규모의 증가와 함께 관찰되었다. fNADH 신호 수축 (모션 유물)로 진동하고 진동의 주파수는 심장 박동 (그림 2)에 해당합니다. biventricular cannulation에서, 마음의 기본은 자궁이 수축하는 동안 스윙에서 심장을 방지하는 데 도움이 네 캐뉼러에 의해 개최됩니다. 따라서 진동 진폭은 더 이상 시간 척도 (5-10 초) 국소 빈혈이나 hypoxia로 인해 발생하는 fNADH의 동향보다 항상 작습니다. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/4115/4115fig1.jpg" /> 1 그림. 격리된 biventricular의 전형적인 압력과 monophasic 행동 잠재력은 라스 근무bbit 심장. 네 개의 캐뉼러 보여주는 마음의 A. 자연적으로 흐르는 것과, 반사적으로 흐르는보기 :; 2, 폐동맥, 1, 대동맥 오른쪽 심방 및 4 B. 좌심실 (LV)을 보여주는 심장의 앞쪽에 전망과 우심실을, 3, 심방 떠났어. (RV). C. 담당자 압력. 탑 : 왼쪽 심실 압력 (실선)과 대동맥 압력 (점선). 하단 :. 폐동맥 압력 D. 대표 monophasic 액션 잠재력. 신호가 패널 C로 표시된 압력에 부합되는 <a href="http://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/4115/4115fig1large.jpg" target="_blank">큰 그림을 보려면 여기를 누르십시오</a> . <img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/4115/4115fig2.jpg" /> 그림 2. 토끼 심장을 작동 격리된 biventricular의 fNADH 이미징. 탑 볼 (왼쪽)과 세 fNADH 영상 분야의 만평이 표시됩니다. 해당 서성주기 길이 (CL)가 각 이미지에 표시됩니다.하단 패널의 fNADH 신호에 대한 관심이 지역은 빨간색 상자로 표시됩니다. monophasic 작업 잠재 전극의 끝부분은 관심 영역의 오른쪽에 보인다. epicardium는 그림 5와 같이, 수은 램프와 라이트 가이드를 사용하여 조명했다. 만이 관심의 영역을 둘러싼 epicardial 표면이 켜지지되었다 회 :. 관심 지역에 관한 fNADH은 상단 패널에 빨간색 상자로 표시. 감소 사이클 길이가 평균 fNADH 증가합니다. <img alt="그림 3" src="/files/ftp_upload/4115/4115fig3.jpg" /> 그림 3. 토끼 심장을 작동 격리된 biventricular의 전체 앞부분은 표면의 fNADH 이미지. 마음이 200 BPM 400 BPM에서 RA에서 진행했습니다. 이 고전력 LED는 (Mightex PLS-0365-030-S, 365 nm의 4 %를 사용하여 전체 앞쪽에 epicardium를 조명하면서 fNADH은 (2 FPS, 0.4 mm의 해상도 128x128 픽셀) 몇 군데해서,ntensity, 50 MW 최대).

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	<li>Langendorff, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Untersuchungen+am+uberlebenden+saugethierherzen+[investigations+on+the+surviving+mammalian+heart].">Untersuchungen am uberlebenden saugethierherzen [investigations on the surviving mammalian heart].</a> Arch. Gesante Physiol. 61, 291-332 .</li><li>Skrzypiec-Spring, M., Grotthus, B., Szelag, A., Schulz, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolated+heart+perfusion+according+to+langendorff---still+viable+in+the+new+millennium.">Isolated heart perfusion according to langendorff---still viable in the new millennium.</a> J. Pharmacol. Toxicol. Methods. 55, 113-126 (2007).</li><li>Neely, J. R., Liebermeister, H., Battersby, E. J., Morgan, H. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+pressure+development+on+oxygen+consumption+by+isolated+rat+heart.">Effect of pressure development on oxygen consumption by isolated rat heart.</a> Am. J. Physiol. 212, 804-814 (1967).</li><li>Feng, H. Z., Jin, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coexistence+of+cardiac+troponin+T+variants+reduces+heart+efficiency.">Coexistence of cardiac troponin T variants reduces heart efficiency.</a> Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 299, H97-H105 (2010).</li><li>Clemens, M. G., Forrester, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Appearance+of+adenosine+triphosphate+in+the+coronary+sinus+effluent+from+isolated+working+rat+heart+in+response+to+hypoxia.">Appearance of adenosine triphosphate in the coronary sinus effluent from isolated working rat heart in response to hypoxia.</a> J. Physiol. 312, 143-158 (1981).</li><li>Cole, M. A., Murray, A. J., Cochlin, L. E., Heather, L. C., McAleese, S., Knight, N. S., Sutton, E., Jamil, A. A., Parassol, N., Clarke, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+high+fat+diet+increases+mitochondrial+fatty+acid+oxidation+and+uncoupling+to+decrease+efficiency+in+rat+heart.+Basic+Res.">A high fat diet increases mitochondrial fatty acid oxidation and uncoupling to decrease efficiency in rat heart. Basic Res.</a> Basic Res. Cardiol. 106, 447-457 (2011).</li><li>Demmy, T. L., Curtis, J. J., Kao, R., Schmaltz, R. A., Walls, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Load-insensitive+measurements+from+an+isolated+perfused+biventricular+working+rat+heart.">Load-insensitive measurements from an isolated perfused biventricular working rat heart.</a> J. Biomed. Sci. 4, 111-119 (1997).</li><li>Demmy, T. L., Magovern, G. J., Kao, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolated+biventricular+working+rat+heart+preparation.">Isolated biventricular working rat heart preparation.</a> Ann. Thorac. Surg. 54, 915-920 (1992).</li><li>Kay, M., Swift, L., Martell, B., Arutunyan, A., Sarvazyan, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Locations+of+ectopic+beats+coincide+with+spatial+gradients+of+NADH+in+a+regional+model+of+low-flow+reperfusion.">Locations of ectopic beats coincide with spatial gradients of NADH in a regional model of low-flow reperfusion.</a> Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 294, 2400-2405 (2008).</li><li>Swift, L., Martell, B., Khatri, V., Arutunyan, A., Sarvazyan, N., Kay, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlled+regional+hypoperfusion+in+langendorff+heart+preparations.">Controlled regional hypoperfusion in langendorff heart preparations.</a> Physiol. Meas. 29, 269-279 (2008).</li><li>Kay, M. W., Swift, L. M., Sangave, A., Zderic, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+resolution+contrast+ultrasound+and+NADH+fluorescence+imaging+of+myocardial+perfusion+in+excised+rat+hearts.">High resolution contrast ultrasound and NADH fluorescence imaging of myocardial perfusion in excised rat hearts.</a> , 1-4 (2008).</li><li>Chance, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pyridine+nucleotide+as+an+indicator+of+the+oxygen+requirements+for+energy-linked+functions+of+mitochondria.">Pyridine nucleotide as an indicator of the oxygen requirements for energy-linked functions of mitochondria.</a> Circ. Res. 38, I31-I38 (1976).</li><li>Mayevsky, A., Rogatsky, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitochondrial+function+in+vivo+evaluated+by+NADH+fluorescence:+From+animal+models+to+human+studies.">Mitochondrial function in vivo evaluated by NADH fluorescence: From animal models to human studies.</a> Am. J. Physiol. Cell Physiol. 292, C615-C640 (2007).</li><li>Barlow, C. H., Chance, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ischemic+areas+in+perfused+rat+hearts:+Measurement+by+NADH+fluorescence+photography.">Ischemic areas in perfused rat hearts: Measurement by NADH fluorescence photography.</a> Science. 193, 909-910 (1976).</li><li>Mayevsky, A., Chance, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxidation-reduction+states+of+NADH+in+vivo:+From+animals+to+clinical+use.">Oxidation-reduction states of NADH in vivo: From animals to clinical use.</a> Mitochondrion. 7, 330-339 (2007).</li><li>Gillis, A. M., Kulisz, E., Mathison, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiac+electrophysiological+variables+in+blood-perfused+and+buffer-perfused,+isolated,+working+rabbit+heart.">Cardiac electrophysiological variables in blood-perfused and buffer-perfused, isolated, working rabbit heart.</a> Am. J. Physiol. 271, H784-H789 (1996).</li><li>Ôta, K., Peaker, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lactation+in+the+rabbit:+Mammary+blood+flow+and+cardiac+output.">Lactation in the rabbit: Mammary blood flow and cardiac output.</a> Experimental Physiology. 64, 225-238 (1979).</li><li>Ashruf, J. F., Ince, C., Bruining, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regional+ischemia+in+hypertrophic+langendorff-perfused+rat+hearts.">Regional ischemia in hypertrophic langendorff-perfused rat hearts.</a> Am. J. Physiol. 277, H1532-H1539 (1999).</li><li>Ashruf, J. F., Coremans, J. M., Bruining, H. A., Ince, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Increase+of+cardiac+work+is+associated+with+decrease+of+mitochondrial+NADH.">Increase of cardiac work is associated with decrease of mitochondrial NADH.</a> Am. J. Physiol. 269, 856-862 (1995).</li><li>Efimov, I. R., Nikolski, V. P., Salama, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+imaging+of+the+heart.">Optical imaging of the heart.</a> Circ. Res. 95, 21-33 (2004).</li><li>Rogers, J. M., Walcott, G. P., Gladden, J. D., Melnick, S. B., Kay, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Panoramic+optical+mapping+reveals+continuous+epicardial+reentry+during+ventricular+fibrillation+in+the+isolated+swine+heart.">Panoramic optical mapping reveals continuous epicardial reentry during ventricular fibrillation in the isolated swine heart.</a> Biophys. J. 92, 1090-1095 (2007).</li><li>Qu, F., Ripplinger, C. M., Nikolski, V. P., Grimm, C., Efimov, I. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+panoramic+imaging+of+cardiac+arrhythmias+in+rabbit+heart.">Three-dimensional panoramic imaging of cardiac arrhythmias in rabbit heart.</a> J. Biomed. Opt. 12, 044019 (2007).</li><li>Chinchoy, E., Soule, C. L., Houlton, A. J., Gallagher, W. J., Hjelle, M. A., Laske, T. G., Morissette, J., Iaizzo, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolated+four-chamber+working+swine+heart+model.">Isolated four-chamber working swine heart model.</a> Ann. Thorac. Surg. 70, 1607-1614 (2000).</li><li>Hill, A. J., Laske, T. G., Coles, J. A., Sigg, D. C., Skadsberg, N. D., Vincent, S. A., Soule, C. L., Gallagher, W. J., Iaizzo, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+studies+of+human+hearts.">In vitro studies of human hearts.</a> Ann. Thorac. Surg. 79, 168-177 (2005).</li><li>Schenkman, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiac+performance+as+a+function+of+intracellular+oxygen+tension+in+buffer-perfused+hearts.">Cardiac performance as a function of intracellular oxygen tension in buffer-perfused hearts.</a> Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 281, H2463-H2472 (2001).</li><li>Pijl, A. J., Pfaffendorf, M., Mathy, M., Van Zwieten, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardioprotection+by+nifedipine+in+isolated+working+hearts:+A+comparative+study+on+three+different+types+of+experimental+ischemia.">Cardioprotection by nifedipine in isolated working hearts: A comparative study on three different types of experimental ischemia.</a> J. Cardiovasc. Pharmacol. 21, 70-76 (1993).</li><li>Khatib, S. Y., Boyett, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+glyburide+(glibenclamide)+on+myocardial+function+in+langendorff+perfused+rabbit+heart+and+on+myocardial+contractility+and+slow+calcium+current+in+guinea-pig+single+myocytes.">Effects of glyburide (glibenclamide) on myocardial function in langendorff perfused rabbit heart and on myocardial contractility and slow calcium current in guinea-pig single myocytes.</a> Mol. Cell Biochem. 242, 81-87 (2003).</li><li>Kates, R. E., Yee, Y. G., Hill, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+albumin+on+the+electrophysiologic+stability+of+isolated+perfused+rabbit+hearts.">Effect of albumin on the electrophysiologic stability of isolated perfused rabbit hearts.</a> J. Cardiovasc. Pharmacol. 13, 168-172 (1989).</li><li>Combs, C. A., Balaban, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+imaging+of+dehydrogenase+activity+within+living+cells+using+enzyme-dependent+fluorescence+recovery+after+photobleaching+(ED-FRAP).">Direct imaging of dehydrogenase activity within living cells using enzyme-dependent fluorescence recovery after photobleaching (ED-FRAP).</a> Biophys. J. 80, 2018-2028 (2001).</li><li>Coremans, J. M., Ince, C., Bruining, H. A., Puppels, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=(Semi-)quantitative+analysis+of+reduced+nicotinamide+adenine+dinucleotide+fluorescence+images+of+blood-perfused+rat+heart.">(Semi-)quantitative analysis of reduced nicotinamide adenine dinucleotide fluorescence images of blood-perfused rat heart.</a> Biophys J. 72, 1849-1860 (1997).</li><li>Scholz, T. D., Laughlin, M. R., Balaban, R. S., Kupriyanov, V. V., Heineman, F. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+substrate+on+mitochondrial+NADH,+cytosolic+redox+state,+and+phosphorylated+compounds+in+isolated+hearts.">Effect of substrate on mitochondrial NADH, cytosolic redox state, and phosphorylated compounds in isolated hearts.</a> Am. J. Physiol. 268, 82-91 (1995).</li><li>Holcomb, M. R., Woods, M. C., Uzelac, I., Wikswo, J. P., Gilligan, J. M., Sidorov, V. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+potential+of+dual+camera+systems+for+multimodal+imaging+of+cardiac+electrophysiology+and+metabolism.">The potential of dual camera systems for multimodal imaging of cardiac electrophysiology and metabolism.</a> Exp. Biol. Med. (Maywood). 234, 1355-1373 (2009).</li></ol>

관심의 어떠한 충돌 선언 없습니다.

격리된 Langendorff perfused 마음이 심장 생리학 2 공부를위한 눈에 띄는 도구가 남아있다. 그것은 특히 심장 arrhythmias, transmembrane 잠재력 20 형광 이미징을 사용하는 사람들의 연구에 특히 유용합니다. 이점은 고립된 심장의 전체 epicardium가 21, 22을 관찰할 수있다는 것입니다. 또 다른 장점은, 혈액과는 달리, 맑은 정질 버퍼 솔루션 관류는 형광 신호에 방해가되지 않는다는 것입니다. 한계는 Langendorff 기술은 종종 심장이 physiologic 미리로드하고 afterload 압력의 컨텍스트 내에서 작업을 수행하도록 요구 심장 대사의 연구에 적합되지 않는 것입니다. Neely 적절한 왼쪽 심실 (LV) 미리와 afterload 압력 3 확립 Langendorff 기법으로 개조를 도입 대사 연구를위한 절연 심장 준비의 관련성을 상승.모델은 절연 LV 근무 심장 모델로 알려져 있고, LV 성능 및 대사 4-6을 공부하는 데 광범위하게 사용되고 있습니다. LV 근무 심장 모델은 기능 평가를위한 Langendorff 모델보다 우월이며, 아직은 제대로로드 우심실 (RV)를 제공하지 않습니다. Demmy 외. 첫 번째는 LV 근무 심장 모델 7, 8 개조로 biventricular 모델 (LV &amp; RV)을보고했다. 그들은 biventricular 작동 모드 8로 작업 LV 모드에서 변환된 마음에 개선 그 뇌졸중 볼륨, 심장 출력 및 압력 발전을 발견. 제대로로드 RV는 또한 심장에 걸쳐 비정상적인 압력 그라디언트를 감소하여 septal 기능을 향상시킵니다. Biventricular 근무 마음이 정리 3시간 8을위한 대동맥 출력, 폐의 흐름, 대동맥의 압력을 뜻 폐동맥 압력, 심장 박동과 심근 ATP를 의미하고, 크레아틴 인산 수준을 유지하기 위해 표시되었습니다. Biventricular 작업 심장 연구는 일반적으로 마음을 금 할 사용같은 쥐 및 토끼 등 톰 작은 동물, 심장 출력 및 perfusate의 필수 량은 훨씬 더 큰 동물들의 마음 대한보다 때문입니다. 그러나 biventricular 근무 심장 연구는 돼지, 개부대, 심지어 인간 23, 24 일부터 마음을 사용하여 수행되었습니다. biventricular 동작 모드에서 격리된 마음의 신진 대사 수요가 Langendorff 재관류에 비해 상당히 높다. 그것은 perfusate 솔루션은 충분한 산소와 biventricular 심장 기능을 지원하는 신진 대사 기판을 제공하는 것이 중요합니다. 이러한 Krebs-Henseleit 16, 17, 25 또는 Tyrodes 26, 27과 같은 표준 정질 버퍼 솔루션은 같은 높이 산소 solubilities가 5.6 밀리그램 / L. 이러한 솔루션은 carbogen (95% O 2 5 % CO 2 가스 혼합물)와 가스에 적합 대사 기질 (포도당, 덱스 트로 오스, 및 / 또는 나트륨 pyruvate)를 포함하는 경우, 그들은 정상에 박동 biventricular 근무 마음에 적합한알 부비동 속도 (토끼에 대한 약 180 BPM). 신진 대사 수요 빠른 리듬에 대한 증가 및 표준 perfusates에 녹아있는 산소의 양을 완벽하게 높은 속도로 수축되는 biventricular 작업 심장을 지원하기 위해 충분하지 않을 수 있습니다. 적혈구 또는 전체 혈액과 혼합을 포함하는 정질 버퍼 솔루션은 적절한 산소 가용성을 보장하기 위해 최선을 심장 준비에 사용되었습니다. 이전 연구는 Krebs-Henseleit 솔루션으로 적혈구를 추가하는 것은 엄격한 서성 프로토콜 동안 근무 심장 기능을 개선하며 심실세동 16 발병률을 감소하는 것으로 나타났습니다. 적혈구 또는 전체 혈액의 혼합 사용의 제한은 그 헤모글로빈은 형광 이미징 13 사용되는 빛의 파장을 방해합니다. 같은 알부민과 같은 다른 기판은 또한 심장 생존을 연장하고 부종 28 줄이기 위해 솔루션을 perfusate 추가됩니다. 형광 이미징 동안 여기 광의 강도 높은 있어야하고 가벼운 분포 균일이어야합니다. 균일한 조명을 달성하는 것은 항상 epicardial 표면의 곡률로 인해 쉽지 않다. 우리의 연구에서는 수은 램프에서 빛을 (350 ± 25 nm의) 필터링에 의해 우리는 이미지 fNADH. bifurcated 광섬유 조명 가이드 epicardial 표면에 자외선을 지시하는 데 사용됩니다. 통일 조명은 적절한 포지셔닝 두 출력 ferrules에 의해 달성될 수있다. 자외선은 우리가 그림 3에 보여준 것처럼 광원도, 사용될 수있는 LED가. LED가 소스가 비교적 저렴​​해서 정말 여러 소스는 이미징 시스템에 통합될 수 있습니다. LED는 또한 이미지 수집과 여기 광을 동기화 높은 속도로 켜거나 그렇게 했어요하실 수 있습니다. NADH의 Photobleaching 것은 조직 조명의 시간을 줄임으로써 29 최소화해야한다. 이것에 조명을 자전거로하고 전자를 사용 해제 할 수 있습니다IC 셔터 및 램프 또는 LED가 조명 시스템과 컨트롤러. 조명은 심장주기와 동기화되면, 그때 fNADH 이미지 수집은 형광 신호에 모션 유물을 줄일 것이있는 음절 연장에 갇혀 수 있습니다. 같은 LV 압력과 같은 압력 신호를 사용 Trigging 조명과 이미지 수집, 이러 한 방법이 될 것입니다. 우리의 연구에서는 단위 시간 당 fNADH의 변화 200 BPM에서 400 BPM에 높은 이상 5 배 수있다는 것을 관찰했다. 이것은 빠른 리듬은 심장의 산화 환원 상태를 향상되었음을 나타냅니다. 이것은 hypoxia 또는 NAD를 NADH를 산화하는 myocytes의 무능력으로 인해 발생 여부에 상관없이 + NADH의 축적을 피하기 위해 신속하게 충분한은 여전히​​ 답이없는 질문이다. biventricular 작동 심장 준비의 성능은 여러 요인을 조건으로하고있다. 가장 중요한 중 하나는 생리를 모방하기 위해 적절한 미리로드하고 afterload 압력을 설정하는 것입니다조사를 받고있는 상태. 특히, LV의 afterload (대동맥 압력)을 체계적 압력을 나타내도록 조정되어야합니다. 너무 높으면 LV는 병리 결과, 압력을 극복할 수 없습니다. 너무 낮은 압력이 부정적인 관상 동맥 재관류에 영향을줍니다. LV의 미리 압력은 (왼쪽 심방 압력)도 실험 프로토콜에 적합한 최종 diastolic 볼륨을 제공하기 위해 조정되어야한다. 살아있는 조직의 fNADH 영상은 형광 이미징 13 안정적인 모드입니다. 그들이 관상 동맥 혈관 14 결합 후 지역 허혈성 조직 내에서 fNADH의 강렬 고도를보고했을 때 심장 조직에의 응용은 Barlow와 우연히 그림되었다. 그들의 fNADH 이미지는 페어차일드의 오실로 스코프 카메라와 자외선 플래시 촬영을해서 필름에 기록되었다. Coremans 외. measur에 NADH UV / 형광 반사율 비율을 사용하여이 개념에 따라 확대전자 Langendorff 혈중 perfused 쥐 하트 30 epicardium의 대사 상태. videofluorimeter은 이미징에 사용되었고 데이터는 비디오 레코더를 사용하여 기록되었다. 나중에 Scholz 외. LV의 많은 지역에서 평균 fNADH를 측정하기위한 분광기와 photodiode 어레이를 사용했습니다. fNADH 31 매크로 작업 관련 유사 콘텐츠를 공개하면서이 접근법은 epicardial 형광 heterogeneities과 순환의 지역 변화의 효과를 감소. 이 방법은 그림 2에서 그림 fNADH 이미징 데이터 세트의 모든 프레임에 걸쳐 관심 영역에 대한 컴퓨팅 평균 fNADH 수준과 비슷합니다. 우리는이 문서에 제시된 것처럼, 오늘날의 기술은 고속 CCD 카메라를 제공하며 디지털 고출력 자외선 스포트 라이트를 관리하고 있죠. 이러한 기술은 fNADH과 심장 대사 spatiotemporal 역학은 많은 새로운 관점에서 연구 수 있도록합니다. 광학 및 광원의 상대적으로 저렴한 비용 f를 만드는NADH 이미징 종래의 심장 광학 매핑 시스템을위한 유용한 액세서리 9., 32

<table border="1"><tbody><tr><td> 화학 </td><td> 회사 </td><td> 카탈로그 번호 </td></tr><tr><td> NaCl </td><td> 시그마 - 올드 리치, 세인트 루이스, 미주리 </td><td> S-3014 </td></tr><tr><td> KCl </td><td> 시그마 - 올드 리치, 세인트 루이스, 미주리 </td><td> P3911-500G </td></tr><tr><td> CaCl 2 </td><td> 피셔 과학, 공정한 잔디, 뉴저지 </td><td> C77-500 </td></tr><tr><td> MgSO 4 </td><td> 시그마 - 올드 리치, 세인트 루이스, 미주리 </td><td> M-7506 </td></tr><tr><td> NaHCO 3 </td><td> 피셔 과학, 공정한 잔디, 뉴저지 </td><td> S-233 </td></tr><tr><td> KH 2 PO 4 </td><td> 피셔 과학, 공정한 잔디, 뉴저지 </td><td> 423-316 </td></tr><tr><td> 포도당 </td><td> 시그마 - 올드 리치, 세인트 루이스, 미주리 </td><td> 158968-500G </td></tr><tr><td> NaPyruvate </td><td> 시그마 - 올드 리치, 세인트 루이스, 미주리 </td><td> P2256-25G </td></tr><tr><td> 알부민 </td><td> 시그마 - 올드 리치, 세인트 루이스, 미주리 </td><td> A9418-100G </td></tr></tbody></table>

nadh fluorescence imaging of isolated biventricular working rabbit hearts

Langendorff 1 일까지 창설 이래 고립된 perfused 마음이 심장 생리학 2 공부를위한 눈에 띄는 도구가 남아있다. 그러나, 그것은 심장이 physiologic 미리로드하고 afterload 압력의 컨텍스트 내에서 작업을 수행하도록 요구 심장 대사 연구에 적합하지 않습니다. 적절한 왼쪽 심실 (LV) 미리와 afterload 압력 3 설립 Langendorff 기법에 Neely 소개 수정. 모델은 절연 LV 근무 심장 모델로 알려져 있고, LV 성능 및 대사 4-6을 공부하는 데 광범위하게 사용되고 있습니다. 이 모델은, 그러나, 제대로로드 우심실 (RV)를 제공하지 않습니다. Demmy 외. 첫 번째는 LV 근무 심장 모델 7, 8 개조로 biventricular 모델을보고했다. 그들은 biventricular 작동 모드 8로 작업 LV 모드에서 변환된 마음에 개선 그 뇌졸중 볼륨, 심장 출력 및 압력 개발 발견 </sup&gt;. 제대로로드 RV도 septal 기능을 향상시키기 위해 심장에 걸쳐 비정상적인 압력 그라디언트가 줄어들. Biventricular 근무 마음이 정리 3시간 8을위한 대동맥 출력, 폐의 흐름, 대동맥 혈압, 심장 박동을 의미하고, 심근 ATP 수준을 유지하기 위해 표시되었습니다. 이러한 국소 빈혈과 같은 심근 손상의 신진 대사 효과를 공부하면 종종 영향을받는 조직의 위치를​​ 확인할 필요가 있습니다. 이것은 NADH (니코틴 아데닌 dinucleotide의 감소 양식) 9-11의 형광이 보조 효소는 mitochondria에서 대량으로 발견 이미징하여 수행할 수 있습니다. NADH 형광 (fNADH)는 지역의 산소 농도 12과 가까운 선형 반비례 관계를 표시하고 mitochondrial 산화 환원 상태 13 측정을 제공합니다. hypoxic 및 허혈성 조건 중 fNADH 이미징은 hypoxic 지역 14, 15를 식별하고의 진행을 모니터링하기 위해 염료가없는 방법으로 사용되었습니다시간이 10여 hypoxic 조건. 메서드의 목적은 myocyte 신진 대사의 속도를 변경하거나 hypoxia를 유발하거나 두 가지의 조합을 만드는 프로토콜 중 biventricular 근무 마음의 mitochondrial 산화 환원 상태를 모니터링하는 것입니다. 뉴질랜드 화이트 토끼의 하트는 37 ° C.에 biventricular 근무 심장 체제 (휴고 삭스 Elektronik)에 연결하고 수정된 Krebs-Henseleit 솔루션을 16으로 perfused되었습니다 대동맥, LV, 폐동맥, 그리고 왼쪽 및 오른쪽 심방 압력이 기록되었다. 전기 활동 monophasic 실천 가능성 전극을 사용하여 측정되었다. 이미지 fNADH하려면, 수은 램프에서 빛이 필터 (350 ± 25 nm의)과 epicardium을 조명하는 데 사용되었다. 방출되는 빛이 필터 (460 ± 20 nm의)와 CCD 카메라를 사용하여 몇 군데했습니다. 다른 서성 요금 중 biventricular 근무 마음의 epicardial fNADH의 추이가 제공됩니다. 심장 모델과 fNADH 이미징의 결합현실적인 생리적 조건의 컨텍스트 내에서 급성 심장병 pathologies를 공부를위한 새롭고 가치있는 실험 도구를 제공합니다.

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NADH Fluorescence Imaging of Isolated Biventricular Working Rabbit Hearts

목표는 physiologic 미리와 afterload 압력의 컨텍스트 내에서 격리된 마음의 mitochondrial 산화 환원 상태를 모니터링하는 것입니다. biventricular 작업 토끼 심장 모델이 제공됩니다. NADH 높은 spatiotemporal 해상도 형광 이미지는 epicardial 조직의 mitochondrial 산화 환원 상태를 모니터링하는 데 사용됩니다.

절연 Biventricular의 NADH 형광 이미징은 토끼 하트 워킹

Since its inception by Langendorff1, the isolated perfused heart remains a prominent tool for studying cardiac physiology2. However, it is not well-suited ...

nadh-fluorescence-imaging-isolated-biventricular-working-rabbit

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Medicine

17.9K 조회수.  The George Washington University. 목표는 physiologic 미리와 afterload 압력의 컨텍스트 내에서 격리된 마음의 mitochondrial 산화 환원 상태를 모니터링하는 것입니다. biventricular 작업 토끼 심장 모델이 제공됩니다. NADH 높은 spatiotemporal 해상도 형광 이미지는 epicardial 조직의 mitochondrial 산화 환원 상태를 모니터링하는 데 사용됩니다.

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Multiparametric Optical Mapping of the Langendorff-perfused Rabbit Heart

Optical imaging and fluorescent probes have significantly advanced research methodology in the field of cardiac electrophysiology in ways that could not have been accomplished by other approaches1. With the use of the calcium- and voltage-sensitive dyes, optical mapping allows measurement of transmembrane action potentials and calcium transients with high spatial resolution without the physical contact with the tissue. This makes measurements of the cardiac electrical activity possible under many conditions where the use of electrodes is inconvenient or impossible1. For example, optical recordings provide accurate morphological changes of membrane potential during and immediately after stimulation and defibrillation, while conventional electrode techniques suffer from stimulus-induced artifacts during and after stimuli due to electrode polarization1. 
The Langendorff-perfused rabbit heart is one of the most studied models of human heart physiology and pathophysiology. Many types of arrhythmias observed clinically could be recapitulated in the rabbit heart model. It was shown that wave patterns in the rabbit heart during ventricular arrhythmias, determined by effective size of the heart and the wavelength of reentry, are very similar to that in the human heart2. It was also shown that critical aspects of excitation-contraction (EC) coupling in rabbit myocardium, such as the relative contribution of sarcoplasmic reticulum (SR), is very similar to human EC coupling3. Here we present the basic procedures of optical mapping experiments in Langendorff-perfused rabbit hearts, including the Langendorff perfusion system setup, the optical mapping systems setup, the isolation and cannulation of the heart, perfusion and dye-staining of the heart, excitation-contraction uncoupling, and collection of optical signals. These methods could be also applied to the heart from species other than rabbit with adjustments to flow rates, optics, solutions, etc.
Two optical mapping systems are described. The panoramic mapping system is used to map the entire epicardium of the rabbit heart4-7. This system provides a global view of the evolution of reentrant circuits during arrhythmogenesis and defibrillation, and has been used to study the mechanisms of arrhythmias and antiarrhythmia therapy8,9. The dual mapping system is used to map the action potential (AP) and calcium transient (CaT) simultaneously from the same field of view10-13. This approach has enhanced our understanding of the important role of calcium in the electrical alternans and the induction of arrhythmia14-16.

This article describes the basic procedures for conducting optical mapping experiments in the Langendorff-perfused rabbit heart using the panoramic imaging system, and the dual (voltage and calcium) imaging modality.

Langendorff - perfused 토끼 하트의 Multiparametric 광 매핑

Optical imaging and fluorescent probes have significantly advanced research methodology in the field of cardiac electrophysiology in ways that could not ...

연구

생체공학

Optical Mapping of Langendorff-perfused Rat Hearts

Optical mapping of the cardiac surface with voltage-sensitive fluorescent dyes has become an important tool to investigate electrical excitation in experimental models that range in scale from cell cultures to whole-organs[1, 2]. Using state-of-the-art optical imaging systems, generation and propagation of action potentials during normal cardiac rhythm or throughout initiation and maintenance of arrhythmias can be visualized almost instantly[1]. The latest commercially-available systems can provide information at exceedingly high spatiotemporal resolutions and were based on custom-built equipment initially developed to overcome the obstacles imposed by more conventional electrophysiological methods[1]. Advancements in high-resolution and high-speed complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) cameras and intensely-bright, light-emitting diodes (LEDs) as well as voltage-sensitive dyes, optics, and filters have begun to make electrical signal acquisition practical for cardiovascular cell biologists who are more accustomed to working with microscopes. Although the newest generation of CMOS cameras can acquire 10,000 frames per second on a 16,384 pixel array, depending on the type of sample preparation, long-established fluorescence acquisition technologies such as photodiode arrays, laser scanning systems, and cooled charged-coupled device (CCD) cameras still have some distinct advantages with respect to dynamic range, signal-to-noise ratio, and quantum efficiency[1, 3]. In the present study, Lewis rat hearts were perfused ex vivo with a crystalloid perfusate (Krebs-Henseleit solution) at 37&deg;C on a modified Langendorff apparatus. After a 20 minute stabilization period, the hearts were intermittently perfused with 11 mMol/L 2,3-butanedione monoxime to eliminate contraction-associated motion during image acquisition. For optical mapping, we loaded hearts with the fast-response potentiometric probe di-8-ANEPPS[4] (5 &mu;Mol/L) and briefly illuminated the preparation with 475&plusmn;15 nm excitation light. During a typical 2 second period of illumination, &gt;605 nm light emitted from the cardiac preparation was imaged with a high-speed CMOS camera connected to a horizontal macroscope. For this demonstration, hearts were paced at 300 beats per minute with a coaxial electrode connected to an isolated electrical stimulation unit. Simultaneous bipolar electrographic recordings were acquired and analyzed along with the voltage signals using readily-available software. In this manner, action potentials on the surface of Langendorff-perfused rat hearts can be visualized and registered with electrographic signals.

This article describes a high temporal and spatial resolution technique to optically image action potential movement on the surface of Langendorff-perfused rat hearts using a potentiometric dye (di-8-ANEPPS).

Langendorff - perfused 랫 하트의 광학 매핑

Optical mapping of the cardiac surface with voltage-sensitive fluorescent dyes has become an important tool to investigate electrical excitation in ...

생물학

Intra-cardiac Side-Firing Light Catheter for Monitoring Cellular Metabolism using Transmural Absorbance Spectroscopy of Perfused Mammalian Hearts

Absorbance spectroscopy of cardiac muscle provides non-destructive assessment of cytosolic and mitochondrial oxygenation via myoglobin and cytochrome absorbance respectively. In addition, numerous aspects of the mitochondrial metabolic status such as membrane potential and substrate entry can also be estimated. To perform cardiac wall transmission optical spectroscopy, a commercially available side-firing optical fiber catheter is placed in the left ventricle of the isolated perfused heart as a light source. Light passing through the heart wall is collected with an external optical fiber to perform optical spectroscopy of the heart in near real- time. The transmission approach avoids numerous surface scattering interference occurring in widely used reflection approaches. Changes in transmural absorbance spectra were deconvolved using a library of chromophore reference spectra, providing quantitative measures of all the known cardiac chromophores simultaneously. This spectral deconvolution approach eliminated intrinsic errors that may result from using common dual wavelength methods applied to overlapping absorbance spectra, as well as provided a quantitative evaluation of the goodness of fit. A custom program was designed for data acquisition and analysis, which permitted the investigator to monitor the metabolic state of the preparation during the experiment. These relatively simple additions to the standard heart perfusion system provide a unique insight into the metabolic state of the heart wall in addition to conventional measures of contraction, perfusion, and substrate/oxygen extraction.

Here we introduce a method for using an intra-ventricle optical catheter in perfused hearts to perform absorbance spectroscopy across the heart wall. The data obtained provides robust information on tissue oxygen tension as well as substrate utilization and membrane potential simultaneously with cardiac performance measures in this ubiquitous preparation.

교란 성 포유류 심장의 경부 흡광도 분광학을 사용하여 세포 대사를 모니터링하기위한 심장 내 측 발사 라이트 카테터

Absorbance spectroscopy of cardiac muscle provides non-destructive assessment of cytosolic and mitochondrial oxygenation via myoglobin and cytochrome ...

Electrophysiological Assessment of Murine Atria with High-Resolution Optical Mapping

Recent genome-wide association studies targeting atrial fibrillation (AF) have indicated a strong association between the genotype and electrophysiological phenotype in the atria. That encourages us to utilize a genetically-engineered mouse model to elucidate the mechanism of AF. However, it is difficult to evaluate the electrophysiological properties in murine atria due to their small size. This protocol describes the electrophysiological evaluation of atria using an optical mapping system with a high temporal and spatial resolution in Langendorff perfused murine hearts. The optical mapping system is assembled with dual high-speed complementary metal oxide semiconductor cameras and high magnification objective lenses, to detect the fluorescence of a voltage-sensitive dye and Ca2+ indicator. To focus on the assessment of murine atria, optical mapping is performed with an area of 2 mm &#215; 2 mm or 10 mm x 10 mm, with a 100 &#215; 100 resolution (20 &#181;m/pixel or 100 &#181;m/pixel) and sampling rate of up to 10 kHz (0.1 ms) at maximum. A 1-French size quadripolar electrode pacing catheter is placed into the right atrium through the superior vena cava avoiding any mechanical damage to the atrium, and pacing stimulation is delivered through the catheter. An electrophysiological study is performed with programmed stimulation including constant pacing, burst pacing, and up to triple extrastimuli pacing. Under a spontaneous or pacing rhythm, the optical mapping recorded the action potential duration, activation map, conduction velocity, and Ca2+ transient individually in the right and left atria. In addition, the programmed stimulation also determines the inducibility of atrial tachyarrhythmias. Precise activation mapping is performed to identify the propagation of the excitation in the atrium during an induced atrial tachyarrhythmia. Optical mapping with a specialized setting enables a thorough electrophysiological evaluation of the atrium in murine pathological models.

This protocol describes the electrophysiological evaluation of murine atria utilizing an optical mapping system with a high temporal and spatial resolution, including dual recordings of the membrane voltage and Ca2+ transient under programmed stimulation through a specialized electrode catheter.

고해상도 광학 매핑 Murine Atria electrophysiological 평가

Recent genome-wide association studies targeting atrial fibrillation (AF) have indicated a strong association between the genotype and ...

의학

Percutaneous Contrast Echocardiography-guided Intramyocardial Injection and Cell Delivery in a Large Preclinical Model

Cell and gene therapy are exciting and promising strategies for the purpose of cardiac regeneration in the setting of heart failure with reduced ejection fraction (HFrEF). Before they can be considered for use, and implemented in humans, extensive preclinical studies are required in large animal models to evaluate the safety, efficacy, and fate of the injectate (e.g., stem cells) once delivered into the myocardium. Small rodent models offer advantages (e.g., cost effectiveness, amenability for genetic manipulation); however, given inherent limitations of these models, the findings in these rarely translate into the clinic. Conversely, large animal models such as rabbits, have advantages (e.g., similar cardiac electrophysiology compared to humans and other large animals), whilst retaining a good cost-effective balance. Here, we demonstrate how to perform a percutaneous contrast echocardiography-guided intramyocardial injection (IMI) technique, which is minimally invasive, safe, well tolerated, and very effective in the targeted delivery of injectates, including cells, into several locations within the myocardium of a rabbit model. For the implementation of this technique, we also have taken advantage of a widely available clinical echocardiography system. After putting in practice the protocol described here, a researcher with basic ultrasound knowledge will become competent in the performance of this versatile and minimally invasive technique for routine use in experiments, aimed at hypothesis testing of the capabilities of cardiac regenerative therapeutics in the rabbit model. Once competency is achieved, the whole procedure can be performed within 25 min after anaesthetizing the rabbit.

Novel therapeutic strategies in cardiac regenerative medicine require extensive and detailed studies in large preclinical animal models before they can be considered for use in humans. Here, we demonstrate a percutaneous contrast echocardiography-guided intramyocardial injection technique in rabbits, which is valuable for hypothesis testing the efficacy of such novel therapies.

경 피 적인 대비 심장 초음파-가이드 Intramyocardial 주입 및 큰 전 임상 모델에서 셀 배달

Cell and gene therapy are exciting and promising strategies for the purpose of cardiac regeneration in the setting of heart failure with reduced ejection ...

Transthoracic Echocardiographic Examination in the Rabbit Model

Large animal models such as the rabbit are valuable for translational preclinical research. Rabbits have a similar cardiac electrophysiology compared to that of humans and that of other large animal models such as dogs and pigs. However, the rabbit model has the additional advantage of lower maintenance costs compared to other large animal models. The longitudinal evaluation of cardiac function using echocardiography, when appropriately implemented, is a useful methodology for preclinical assessment of novel therapies for heart failure with reduced ejection fraction (e.g. cardiac regeneration). The correct use of this non-invasive tool requires the implementation of a standardized examination protocol following international guidelines. Here we describe, step by step, a detailed protocol supervised by veterinary cardiologists for performing echocardiography in the rabbit model, and demonstrate how to correctly obtain the different echocardiographic views and imaging planes, as well as the different imaging modes available in a clinical echocardiography system routinely used in human and veterinary patients.

Here we describe, step by step, a detailed protocol for performing echocardiography in the rabbit model. We show how to correctly obtain the different echocardiographic views and imaging planes, as well as the different imaging modes available in a clinical echocardiography system routinely used in human and veterinary patients.

토끼 모델의 흉부 심초음파 검사

Large animal models such as the rabbit are valuable for translational preclinical research. Rabbits have a similar cardiac electrophysiology compared to ...

Optocardiography and Electrophysiology Studies of Ex Vivo Langendorff-perfused Hearts

Small animal models are most commonly used in cardiovascular research due to the availability of genetically modified species and lower cost compared to larger animals. Yet, larger mammals are better suited for translational research questions related to normal cardiac physiology, pathophysiology, and preclinical testing of therapeutic agents. To overcome the technical barriers associated with employing a larger animal model in cardiac research, we describe an approach to measure physiological parameters in an isolated, Langendorff-perfused piglet heart. This approach combines two powerful experimental tools to evaluate the state of the heart: electrophysiology (EP) study and simultaneous optical mapping of transmembrane voltage and intracellular calcium using parameter sensitive dyes (RH237, Rhod2-AM). The described methodologies are well suited for translational studies investigating the cardiac conduction system, alterations in action potential morphology, calcium handling, excitation-contraction coupling and the incidence of cardiac alternans or arrhythmias.

The objective of this study was to establish a method for investigating cardiac dynamics using a translational animal model. The described experimental approach incorporates dual-emission optocardiography in conjunction with an electrophysiological study to assess electrical activity in an isolated, intact porcine heart model.

전 비보 랑엔도르프-퍼블릭 하트의 검문 및 전기생리학 연구

Small animal models are most commonly used in cardiovascular research due to the availability of genetically modified species and lower cost compared to ...

Optical Mapping of Intra-Sarcoplasmic Reticulum Ca2+ and Transmembrane Potential in the Langendorff-perfused Rabbit Heart

Sarcoplasmic reticulum (SR) Ca2+ handling plays a key role in normal excitation-contraction coupling and aberrant SR Ca2+ handling is known to play a significant role in certain types of arrhythmia. Because arrhythmias are spatially distinct, emergent phenomena, they must be investigated at the tissue level. However, methods for directly probing SR Ca2+ in the intact heart remain limited. This article describes the protocol for dual optical mapping of transmembrane potential (Vm) and free intra-SR [Ca2+] ([Ca2+]SR) in the Langendorff-perfused rabbit heart. This approach takes advantage of the low-affinity Ca2+ indicator Fluo-5N, which has minimal fluorescence in the cytosol where intracellular [Ca2+] ([Ca2+]i) is relatively low but exhibits significant fluorescence in the SR lumen where [Ca2+]SR is in the millimolar range. In addition to revealing SR Ca2+ characteristics spatially across the epicardial surface of the heart, this approach has the distinct advantage of simultaneous monitoring of Vm, allowing for investigations into the bidirectional relationship between Vm and SR Ca2+ and the role of SR Ca2+ in arrhythmogenic phenomena.

Optical Mapping of Intra-Sarcoplasmic Reticulum Ca2+ and Transmembrane Potential in the Langendorff-perfused Rabbit Heart

This article describes the detailed protocol and equipment necessary for dual optical mapping of transmembrane potential (Vm) and free intra-sarcoplasmic reticulum (SR) Ca2+ in the Langendorff-perfused rabbit heart. This method allows for direct observation and quantification of Vm and SR Ca2+ dynamics in the intact heart.

인트라 근질 그물 자리 칼슘의 광학 매핑<sup&gt; 2 +</sup&gt;와 랑겐 돌프 - 관류 토끼 심장에 막 횡단 잠재력

Sarcoplasmic reticulum (SR) Ca2+ handling plays a key role in normal excitation-contraction coupling and aberrant SR Ca2+ handling is known to play a ...

Rodent Working Heart Model for the Study of Myocardial Performance and Oxygen Consumption

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).

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.

심근 성능 및 산소 소비의 연구에 대한 설치류 작업 심장 모델

Isolated working heart models have been used to understand the effects of loading conditions, heart rate and medications on myocardial performance in ways ...

Local Field Fluorescence Microscopy: Imaging Cellular Signals in Intact Hearts

In the heart, molecular signaling studies are usually performed in isolated myocytes. However, many pathological situations such as ischemia and arrhythmias can only be fully understood at the whole organ level. Here, we present the spectroscopic technique of local field fluorescence microscopy (LFFM) that allows the measurement of cellular signals in the intact heart. The technique is based on a combination of a Langendorff perfused heart and optical fibers to record fluorescent signals. LFFM has various applications in the field of cardiovascular physiology to study the heart under normal and pathological conditions. Multiple cardiac variables can be monitored using different fluorescent indicators. These include cytosolic [Ca2+], intra-sarcoplasmic reticulum [Ca2+] and membrane potentials. The exogenous fluorescent probes are excited and the emitted fluorescence detected with three different arrangements of LFFM epifluorescence techniques presented in this paper. The central differences among these techniques are the type of light source used for excitation and on the way the excitation light is modulated. The pulsed LFFM (PLFFM) uses laser light pulses while continuous wave LFFM (CLFFM) uses continuous laser light for excitation. Finally, light-emitting diodes (LEDs) were used as a third light source. This non-coherent arrangement is called pulsed LED fluorescence microscopy (PLEDFM).

In the heart, molecular events coordinate the electrical and contractile function of the organ. A set of local field fluorescence microscopy techniques presented here enables the recording of cellular variables in intact hearts. Identifying mechanisms defining the cardiac function is critical in understanding how the heart works under pathological situations.

절연 Biventricular의 NADH 형광 이미징은 토끼 하트 워킹

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