Multiparamétrique cartographie optique du Cœur lapin perfusé de Langendorff

L'objectif général de cette procédure est d'étudier les propriétés électrophysiologiques cardiaques telles que la conduction, la repolarisation, l'arythmogenèse et la gestion du calcium à l'aide de techniques de cartographie optique sur un cœur de lapin perfusé selon la méthode de Langendorff. Cette approche consiste d'abord à isoler un cœur de lapin intact et à le perfuser en sens rétrograde par l'aorte. L'étape suivante de la procédure consiste à exposer la surface du cœur, à supprimer les contractions cardiaques à l'aide d'un inhibiteur de la couplage excitation-contraction, et à colorer correctement le myocarde à l'aide d'indicateurs fluorescents sensibles au voltage et au calcium.

Ensuite, des enregistrements de potentiels d'action optiques provenant d'une grande partie de l'épicarde ventriculaire sont réalisés à l'aide du système de cartographie optique panoramique. Les signaux optiques sont ensuite projetés sur une géométrie 3D reconstruite de la surface épicardique du cœur. Durant cette étape, le potentiel d'action optique et le transitoire calcique peuvent être enregistrés simultanément à l'aide du système d'imagerie double non panoramique.

Cette procédure fournit des données quantitatives sur le myocarde spatial et temporel, l'excitation et la repolarisation, ainsi que sur les caractéristiques congruentes de la gestion du calcium, qui peuvent être analysées pendant un rythme régulier ainsi que lors d'arythmies atriales et ventriculaires. Bonjour, je m'appelle le Dr Iger Eov. Je suis professeur en génie biomédical à l'Université de Washington à St. Louis.

La technique optique que nous présentons aujourd'hui est une technologie unique qui présente de nombreux avantages par rapport aux micros et microélectrogrammes traditionnels, car elle permet d'enregistrer simultanément des dizaines, voire des dizaines de milliers de potentiels d'action et de transitoires calciques. De plus, cette technologie est insensible aux artefacts provoqués par la stimulation électrique et la défibrillation, qui déforment fortement les potentiels d'action enregistrés par tout électrogramme. En outre, les transitoires calciques ne peuvent être enregistrés que par cette technique.

Il n'existe tout simplement aucune alternative. Cette méthode peut aider à répondre aux questions clés dans le domaine de l'électrophysiologie cardiaque, telles que les mécanismes d'induction, de maintien et de terminaison des arythmies atriales et ventriculaires menaçant le pronostic vital, ainsi que la modélisation fonctionnelle de la conduction, de l'excitation et du couplage excitation-contraction dans des pathologies telles que les cardiopathies congénitales, les maladies métaboliques et l'insuffisance cardiaque. Une fois préparé pour la chirurgie, euthanasier un lapin à l'aide d'un cocktail de pentobarbital sodique et d'héparine.

Dès que le lapin cesse de réagir à un réflexe douloureux, ouvrez-lui la poitrine et excisez le cœur et les poumons. Pratiquez une incision à l'extrémité supérieure de l'aorte ascendante avant que toutes les branches de l'arc aortique ne soient connectées à la pompe, puis mettez-la en marche pour initier l'écoulement de la solution de Tyrode dans le système de perfusion LRF non circulante. Montez rapidement le cœur sur la canule aortique de calibre 16 reliée au système de perfusion LOR.

Éliminer l'air de l'aorte et fermer le cannula aortique une fois la perfusion terminée. Ouvrir immédiatement le péricarde. Ensuite, retirer les poumons, la trachée, les graisses entourant le cœur ainsi que les tissus conjonctifs.

Il est très important d'empêcher l'accumulation de fluide dans le ventricule gauche, ce qui provoquerait une ischémie. Insérez donc un tube de drainage en silicone par une veine pulmonaire, à travers la valve mitrale et jusqu'au ventricule gauche. Placez maintenant le cœur avec la canule dans le système de perfusion Langendorff en recirculation équipé d'un système de cartographie optique.

Placer le cœur dans une chambre hexagonale sur mesure et connecter la canule au système de perfusion. Surveiller la pression aortique à l’aide d’un transducteur de pression et la maintenir à environ 60 ± 5 millimètres de mercure en ajustant le débit de la pompe de perfusion. Maintenir le pH autour de 7,35 ± 0,05.

Éteignez la lumière de la pièce et injectez lentement la solution mère de statine BLE sensible à la lumière par le port d'injection situé dans le piège à bulles d'air au-dessus de la canule. Pour obtenir une concentration de 10 micromolaire de statine BLE, injectez lentement 0,1 millilitre de statine BLE. Après chaque injection en bolus, attendez que la pression se stabilise avant d'effectuer l'injection suivante.

Positionnez les réseaux de photodétecteurs ou PDA à trois angles régulièrement espacés autour du cœur. Ensuite, sur chaque PDA, focalisez l'image du cœur sur le verre dépoli du plan image. Ajustez la position de la canule dans la chambre hexagonale et de chaque PDA jusqu'à ce que le cœur tienne dans le champ de vision des trois PDA.

Ensuite, prendre une photo de chaque image focalisée sur le verre dépoli. Injecter lentement 10 à 20 microlitres de la solution mère de D four Anep dans la solution de perfusion par le port d'injection situé dans le piège à bulles d'air. Et attendre trois minutes.

Ensuite, placez délicatement l'électrode de stimulation à l'endroit souhaité. Ici, elle est placée au centre de la vue antérieure du cœur. Commencez à effectuer simultanément l'enregistrement optique à partir des PDAs.

Vérifiez qu'il n'y a pas d'artéfacts de mouvement dans le signal optique et que le rapport signal sur bruit est suffisant pour l'analyse ultérieure des données. Une fois terminé, allumez les lumières de la pièce et effectuez un enregistrement photographique du cœur en prenant une photographie tous les 10 degrés de rotation à l'aide d'une caméra placée à l'emplacement de l'un des PDA. Ensuite, procédez au nettoyage du système de perfusion.

Placer le cœur canulé dans une chambre en verre rad naughty et raccorder la canule au système de perfusion. Fixer le cœur sur le fond en silicone de la chambre au niveau de l'apex ventriculaire et des oreillettes. Pour immobiliser le cœur, éteindre la lumière de la pièce et injecter lentement des BLEs statin par le port d'injection afin de réduire les mouvements de la surface de la solution.

Placer une lame de verre au-dessus de la surface épicrodique. Cette étape de la procédure est habituellement effectuée dans l'obscurité, mais est réalisée ici à la lumière. Pour améliorer l'image vidéo, déplacer le système d'imagerie double au-dessus du cœur.

Maintenant, focalisez les deux caméras CMO sur le même champ de vision. Ensuite, positionnez les guides de lumière pour deux lampes halogènes équipées de filtres d'excitation. Coloriez le cœur en ajoutant de 10 à 20 microlitres de colorant sensible à la tension RH 2 37 par le port d'injection.

Ensuite, ajoutez 200 microlitres de road 2:00 AM avec l'onic F1 27 dans un mélange un-à-un par le port des pièges à bulles. Attendez environ 20 minutes pour permettre la DS-ification du road 2:00 AM avant de commencer le cartographiage. Effectuez maintenant un enregistrement d'essai.

Arrêtez la pompe de superfusion pour éviter tout mouvement à la surface de la solution. Allumez les lampes à halogène et effectuez un enregistrement optique à partir des deux caméras. Ensuite, éteignez la lumière d'excitation.

Activez la pompe de superfusion et vérifiez la qualité des signaux optiques. Si le signal est faible, re-tendez le cœur avec du RH 2 37 supplémentaire et road 2:00 AM. S’il y a un artefact de mouvement, ajoutez de la béraline supplémentaire en urgence pour éliminer le mouvement, tout en maintenant l’ordre. Poursuivez l’expérience prévue et nettoyez le système.

Lorsque l'acquisition est terminée, le système de cartographie optique panoramique a été utilisé pour montrer cette vue antérieure d'un cœur de lapin Lang Endorf perfusé. Par comparaison, une reconstruction de la géométrie cardiaque montre la même vue antérieure. La surface épicrodiale déroulée présentée ici est codée en couleurs selon la phase.

Le cœur subissait un épisode d'arythmie tachycardique provenant de cinq emplacements autour du rotor. Des potentiels d'action optiques ont été présentés. Ici, en rouge, on observe un front d'activation se propageant durant un cycle d'arythmie réentrante stable.

Le front d'onde tourne dans le sens horaire autour d'une singularité de phase à la surface antérieure du cœur. La repolarisation est en bleu transparent afin de permettre la visualisation des fronts d'onde sur la surface postérieure. Le cœur a été analysé à l'aide du système de cartographie double pour montrer la cartographie simultanée des potentiels d'action et des transitoires calciques.

Une vue rapprochée des enregistrements provenant d'un site montre que les potentiels d'action sont en bleu et les transitoires calciques en rouge. Un ensemble d'exemples d'enregistrements est présenté à partir d'une série de sites régulièrement espacés, tels qu'illustrés par les points sur cette vue antérieure. Ces données ont été recueillies avec une résolution optique de 200 micromètres par 200 micromètres par pixel.

Les implications de cette thérapie élargissent le traitement par défibrillation des arythmies auriculaires et ventriculaires à 10 K, car nous pouvons visualiser directement l'effet de stimuli électriques intenses pendant l'électrothérapie. Aucune méthode alternative n'est capable de faire cela. Grâce à cette méthode, nous avons développé et validé une nouvelle thérapie de défibrillation à basse tension et indolore pour la fibrillation auriculaire et la tachycardie ventriculaire.