Multiparametrische Optische kaart brengen van de Langendorff-geperfuseerde Rabbit Heart

Het algemene doel van deze procedure is om de cardiale elektrofysiologische eigenschappen, zoals geleiding, repolarisatie, aritmogenese en calciumhuishouding, te bestuderen met behulp van optical mapping-technieken in het langor-geperfundeerde konijnenhart. Dit wordt bereikt door eerst een intact konijnenhart te isoleren en retrograd te perfunderen via de aorta. De volgende stap van de procedure is het blootstellen van het hartoppervlak, het stopzetten van de hartcontracties met behulp van excitation contraction on Coler BLEs statin, en het correct kleuren van het myocard met spanningsgevoelige en calciumfluorescente indicatoren.

Vervolgens worden opnames van optische actiepotentialen van een groot deel van het ventriculaire epicardium gemaakt met behulp van het panoramische optische mapping-systeem. De optische signalen worden vervolgens geprojecteerd op een gereconstrueerde 3D-geometrie van het epicardiale oppervlak van het hart. Tijdens deze stap kunnen het optische actiepotentiaal en de calciumtransiënt gelijktijdig worden geregistreerd met behulp van het niet-panoramische duale imaging-systeem.

Deze procedure levert kwantitatieve gegevens over het ruimtelijke en temporele myocardium, excitatie en repolarisatie, evenals congruente kenmerken van de calciumhuishouding, die geanalyseerd kunnen worden tijdens zowel een normaal ritme als bij atriale en ventriculaire aritmie. Hallo, mijn naam is Dr. Iger Eov. Ik ben professor biomedische technologie aan de Washington University in St. Louis.

De optische techniek die we vandaag presenteren is een unieke technologie die een aantal voordelen biedt ten opzichte van traditionele micro- en micro-elektrogrammen, omdat deze in staat is om tientallen tot tienduizenden actiepotentialen en calciumtransiënten gelijktijdig vast te leggen. Bovendien is deze technologie ongevoelig voor artefacten veroorzaakt door elektrische stimulatie en defibrillatie, die actiepotentialen geregistreerd door elk elektrogram sterk vervormen. Daarnaast kunnen calciumtransiënten uitsluitend met deze techniek worden geregistreerd.

Er is simpelweg geen alternatief. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van kernvragen in het veld van de cardiale elektrofysiologie, zoals de mechanismen van inductie, instandhouding en beëindiging van levensbedreigende atriale en ventriculaire aritmieën, evenals de functiemodellering van de geleiding, excitatie en excitatie-contractiekoppeling bij aandoeningen zoals aangeboren hartafwijkingen, metabole ziekten en hartfalen. Zodra de voorbereidingen voor de chirurgie zijn getroffen, wordt een konijn geëuthanaseerd met een cocktail van natriumpentobarbital en heparine.

Zodra het konijn niet meer reageert op een pijnreflex, opent u de borstkas en verwijdert u het hart en de longen. Maak een insnijding aan het boveneinde van de aorta ascendens, vóór alle aftakkingen van de aortaboog, en zet de pomp aan om de stroom van Tyro-oplossing in het niet-recirculerende LRF-perfusiesysteem te starten. Monteer het hart snel op de 16 gauge aortacannule die is verbonden met het LOR-perfusiesysteem.

Spoel de lucht uit de aorta en knoop de aortacannula af zodra de perfusie volledig is voltooid. Open onmiddellijk het pericardium. Verwijder vervolgens het vet rond de longen en luchtpijp rondom het hart en het bindweefsel.

Het is zeer belangrijk om vloeistofophoping in de linker ventrikel te voorkomen, aangezien dit ischemie zou veroorzaken. Plaats daarom een silicone drainageslang via een longader en de mitralisklep in de linker ventrikel. Verplaats nu het hart met de canule naar het recirculerende Langendorff-perfusiesysteem, dat is uitgerust met een optisch mappingsysteem.

Plaats het hart in een speciaal vervaardigde hexagonale kamer en verbind de canule met het perfusiesysteem. Bewaak de aortadruk met een druktransducer en handhaaf deze op ongeveer 60 ± 5 mmHg door de stroomsnelheid van de perfusiepomp aan te passen. Houd de pH rond de 7,35 ± 0,05.

Schakel het kameralicht uit en injecteer langzaam de lichtgevoelige BLEs statine-stockoplossing via de injectiepoort in de luchtbelvanger boven de canule. Om een concentratie van 10 micromolar BLEs statine te bereiken, injecteert u langzaam 0,1 milliliters BLEs statine. Wacht bij elke bolusinjectie tot de druk is gestabiliseerd voordat u de volgende injectie uitvoert.

Positioneer de fotodiodeseries of PDA's onder drie gelijkmatig verdeelde hoeken rond het hart. Focus vervolgens op elke PDA het beeld van het hart op het gematteerde glas van het beeldvlak. Pas de positie van de canule in de hexagonale kamer en elke PDA aan totdat het hart binnen het gezichtsveld van alle drie de PDA's past.

Maak vervolgens van elk gefocust beeld op het matglas een foto. Injecteer langzaam 10 tot 20 µL van de D four Anep-stamoplossing in de perfusieoplossing via de injectiepoort in de luchtbelval. Wacht drie minuten.

Plaats vervolgens voorzichtig de pacing-elektrode op de gewenste locatie. Hier is deze geplaatst in het centrum van het anterieure zicht op het hart. Begin met het gelijktijdig uitvoeren van optische opnames met de PDA's.

Zorg ervoor dat er geen bewegingsartefacten in het optische signaal aanwezig zijn en dat de signaal-ruisverhouding voldoende is voor de daaropvolgende data-analyse. Schakel na afloop de kamerverlichting in en maak een fotografische vastlegging van het hart door om elke 10 graden rotatie een foto te maken met een camera die is gepositioneerd op de locatie van een van de PDA's. Ga vervolgens over tot het reinigen van het perfusiesysteem.

Plaats het gecannuleerde hart in een glazen kamer en verbind de canule met het perfusiesysteem. Zet het hart vast op de siliconen bodem van de kamer bij de ventriculaire apex en de atria. Om het hart te immobiliseren, schakelt u het kameralicht uit en injecteert u langzaam BLEs statin via de injectiepoort om de beweging van het vloeistofoppervlak te verminderen.

Plaats een glazen dekglas boven het epicardiale oppervlak. Dit deel van de procedure wordt normaal gesproken in het donker uitgevoerd, maar wordt hier in het licht gedaan. Om de videobeeldkwaliteit te verbeteren, wordt het dubbele beeldvormingssysteem boven het hart geplaatst.

Focus nu de twee CMO-camera's op hetzelfde gezichtsveld. Positioneer vervolgens de lichtgeleiders voor twee halogeenlampen met excitatiefilter. Kleur het hart door 10 tot 20 µL voltagesensitieve kleurstof RH 2 37 via de injectiepoort toe te voegen.

Voeg vervolgens 200 µL road 2:00 AM toe met onic F1 27 in een één-op-één mengsel via de poort van de bellenvangers. Wacht ongeveer 20 minuten om de DS ification van de road 2:00 AM mogelijk te maken voordat de mapping begint. Maak nu een testopname.

Schakel de superfusiepomp uit om beweging aan het oppervlak van de oplossing te voorkomen. Schakel de halogeenlampen in en maak een optische opname met beide camera's. Schakel vervolgens het excitatielicht uit.

Zet de superfusiepomp aan en controleer de kwaliteit van de optische signalen. Als het signaal zwak is, kleur het hart opnieuw met extra RH 2 37 en laat dit 2:00 AM inwerken. Indien er bewegingsartefacten optreden, voeg extra BLEs-statin toe om de beweging te elimineren. Wanneer alles in orde is, kan worden voortgegaan met het geplande experiment en het systeem worden schoongemaakt.

Na voltooiing werd het panoramische optische mappingsysteem gebruikt om dit anterieure zicht van een Lang Endorf-geperfundeerd konijnenhart weer te geven. Ter vergelijking toont een reconstructie van de hartgeometrie hetzelfde anterieure zicht. Het hier getoonde uitgevouwen epicardiale oppervlak is kleurgecodeerd op basis van de fase.

Het hart vertoonde een episode van tachycardie-aritmie vanuit vijf locaties rondom de rotor. Optische actiepotentialen werden weergegeven. Hier in het rood is een activatiegolffront te zien dat zich voortplant tijdens een cyclus van stabiele re-entry aritmie.

Het golffront roteert met de klok mee rond een fasesingulariteit aan het anterieure oppervlak van het hart. Repolarisatie is weergegeven in transparant blauw om visualisatie van golffronten op het posterieure oppervlak mogelijk te maken. Het hart werd geanalyseerd met behulp van het dual mapping-systeem om gelijktijdige mapping van actiepotentialen en calciumtransiënten te tonen.

Een close-up weergave van opnames van één locatie laat zien dat actiepotentialen in blauw en calciumtransiënten in rood zijn weergegeven. Een reeks voorbeeldtraces wordt getoond van een array van gelijkmatig verspreid gelegen locaties, zoals aangegeven door de stippen op dit anterieure aanzicht. Deze gegevens werden verzameld met een optische resolutie van 200 microns bij 200 microns per pixel.

De implicaties van de therapie breiden de defibrillatietherapie voor atriale en ventriculaire ritmestoornissen uit, omdat we het effect van sterke elektrische stimuli tijdens de elektrotherapie direct kunnen visualiseren. Geen enkele alternatieve methode is hiertoe in staat. Met behulp van deze methode hebben we een nieuwe lagespanningsbehandeling zonder pijn ontwikkeld en gevalideerd voor atriumfibrilleren en ventriculaire tachycardie.