Многопараметрический Оптический Картирование Langendorff-перфузии сердца кролика

Общая цель данной процедуры заключается в изучении электрофизиологических свойств сердца, таких как проводимость, реполяризация, аритмогенез и транспорт кальция, с использованием методов оптического картирования на перфузируемом сердце кролика. Для этого сначала проводят изоляцию сердца кролика в сохранном состоянии и осуществляют его ретроградную перфузию через аорту. Следующим этапом процедуры является обнажение поверхности сердца, купирование сердечных сокращений с помощью препарата, блокирующего возбуждение-сокращение, и соответствующее окрашивание миокарда с использованием вольт-чувствительных и кальциевых флуоресцентных индикаторов.

Затем с помощью панорамной системы оптического картирования регистрируются оптические потенциалы действия на большей части эпикарда желудочков. Полученные оптические сигналы затем накладываются на реконструированную 3D-геометрию поверхности эпикарда сердца. На этом этапе с помощью непанорамной системы двойной визуализации можно одновременно регистрировать оптический потенциал действия и переходный процесс концентрации кальция.

Данная процедура позволяет получить количественные данные о пространственных и временных характеристиках миокарда, возбуждения и реполяризации, а также соответствующих характеристиках транспорта кальция, которые можно анализировать как при нормальном ритме, так и при предсердной и желудочковой аритмии. Здравствуйте, меня зовут доктор Игер Эов. Я профессор биомедицинской инженерии в Университете Вашингтона в Сент-Луисе.

Оптический метод, который мы представляем сегодня, является уникальной технологией, обладающей рядом преимуществ по сравнению с традиционными микро- и микроэлектрограммами, так как он позволяет одновременно регистрировать десятки и десятки тысяч потенциалов действия и кальциевых транзиентов. Более того, эта технология невосприимчива к артефактам, возникающим при электрической стимуляции и дефибрилляции, которые сильно искажают потенциалы действия, регистрируемые с помощью любых электрограмм. Кроме того, только с помощью этого метода можно было бы регистрировать кальциевые транзиенты.

Альтернативы просто нет. Данный метод может помочь ответить на ключевые вопросы в области электрофизиологии сердца, такие как механизмы возникновения, поддержания и прекращения опасных для жизни предсердных и желудочковых аритмий, а также моделирование функций проведения, возбуждения и электромеханического сопряжения при таких заболеваниях, как врожденные пороки сердца, метаболические заболевания и сердечная недостаточность. После подготовки к операции проведите эвтаназию кролика, используя смесь пентобарбитала натрия и гепарина.

Как только кролик перестанет реагировать на болевой рефлекс, вскройте грудную клетку и извлеките сердце и легкие. Сделайте разрез на верхнем конце восходящей аорты перед всеми ветвями дуги аорты, затем включите насос, чтобы запустить поток раствора Тайро в нерециркуляционной системе перфузии LRF. Быстро закрепите сердце на канюле аорты 16-го калибра, подключенной к системе перфузии LOR.

Выпустите воздух из аорты и перевяжите канюлю аорты после завершения полной перфузии. Незамедлительно рассеките перикард. Затем удалите окружающую сердце жировую ткань легкого и трахеи, а также соединительные ткани.

Очень важно предотвратить скопление жидкости в левом желудочке, что может привести к ишемии. Для этого введите силиконовую дренажную трубку через легочную вену и митральный клапан в левый желудочек. Теперь переместите сердце с канюлей в рециркуляционную перфузионную систему Ландорфа, оснащенную системой оптического картирования.

Поместите сердце в специально изготовленную шестигранную камеру и подключите канюлю к системе перфузии. Контролируйте аортальное давление с помощью датчика давления и поддерживайте его на уровне примерно 60 ± 5 мм ртут.ного столба, регулируя скорость потока перфузионного насоса. Поддерживайте pH на уровне около 7,35 ± 0,05.

Выключите свет в помещении и медленно введите светочувствительный стоковый раствор BLEs statin через порт для инъекций в ловушке пузырьков воздуха, расположенной над канюлей. Для достижения концентрации BLEs statin 10 micromolar медленно введите 0.1 milliliters BLEs statin. После каждой болюсной инъекции дождитесь стабилизации давления перед следующим введением.

Расположите массивы фотодиодов (PDA) под тремя равными углами вокруг сердца. Затем на каждом PDA сфокусируйте изображение сердца на матовом стекле плоскости изображения. Отрегулируйте положение канюли в гексагональной камере и каждого PDA так, чтобы сердце полностью помещалось в поле зрения всех трех PDA.

Затем сделайте снимок каждого сфокусированного изображения на матовом стекле. Медленно введите от 10 до 20 µL стокового раствора D four Anep в перфузионный раствор через инъекционный порт в ловушке для пузырьков воздуха. Подождите три минуты.

Затем осторожно поместите стимулирующий электрод в нужное место. В данном случае он расположен в центре передней проекции сердца. Начните одновременную оптическую запись с PDA.

Убедитесь в отсутствии артефактов движения в оптическом сигнале и в том, что отношение сигнал/шум достаточно для последующего анализа данных. По завершении включите освещение в помещении и проведите фотографическую регистрацию сердца, делая один снимок через каждые 10 градусов поворота с камеры, расположенной в месте одного из PDA. Затем перейдите к очистке системы перфузии.

Поместите канюлированное сердце в стеклянную камеру и подключите канюлю к системе перфузии. Закрепите сердце булавками к силиконовому дну камеры в области верхушки желудочков и предсердий. Чтобы иммобилизовать сердце, выключите свет в помещении и медленно введите раствор BLE через инъекционный порт, чтобы уменьшить движение поверхности раствора.

Поместите стеклянное смотровое окно над эпикардиальной поверхностью. Обычно эта часть процедуры проводится в темноте, однако в данном случае она выполняется при освещении. Чтобы улучшить качество видеоизображения, переместите систему двойной визуализации непосредственно над сердцем.

Теперь настройте обе камеры СМО на одно и то же поле зрения. Затем установите световоды двух галогенных ламп с возбуждающим фильтром. Окрасьте сердце, добавив от 10 до 20 µL вольт-чувствительного красителя RH 2 37 через инъекционный порт.

Затем добавьте 200 µL смеси road 2:00 AM с onic F1 27 в соотношении один к одному через порт ловушки для пузырьков. Подождите примерно 20 минут для обеспечения DS-ификации road 2:00 AM перед началом картирования. Теперь проведите тестовую запись.

Выключите насос для суперфузии, чтобы избежать движения на поверхности раствора. Включите галогенные лампы и произведите оптическую запись с обеих камер. Затем выключите возбуждающий свет.

Включите насос для суперфузии и проверьте качество оптических сигналов. Если сигнал слабый, повторно окрасьте сердце, добавив RH 2 37 и road 2:00 AM. При наличии артефактов движения добавьте статин BLEs для их устранения. После того как всё будет подготовлено, приступайте к запланированному эксперименту, затем очистите систему.

По завершении с помощью системы панорамного оптического картирования было получено данное изображение переднего вида перфузируемого сердца кролика по методу Ланга-Эндорфа. Для сравнения представлена реконструкция геометрии сердца в том же переднем виде. Показанная здесь развертка поверхности эпикарда окрашена в соответствии с фазой.

В сердце наблюдался эпизод тахиаритмии, исходящий из пяти локаций вокруг ротора. Были представлены оптические потенциалы действия. Красным цветом здесь обозначен фронт активации, распространяющийся во время цикла стабильной re-entry аритмии.

Волновой фронт вращается по часовой стрелке вокруг фазовой сингулярности на передней поверхности сердца. Реполяризация отображена прозрачным синим цветом для визуализации волновых фронтов на задней поверхности. Сердце анализировали с использованием системы двойного картирования для одновременной регистрации потенциалов действия и кальциевых транзиентов.

На снимке крупным планом представлены записи из одной точки, где потенциалы действия показаны синим цветом, а кальциевые транзиенты — красным. Приведен набор примеров трасс из массива равномерно распределенных точек, отмеченных точками на данном виде спереди. Эти данные были собраны с оптическим разрешением 200 microns на 200 microns на пиксель.

Значение данного метода терапии расширяет возможности дефибрилляции при предсердных и желудочковых аритмиях, поскольку мы можем напрямую визуализировать эффект сильных электрических стимулов в ходе электротерапии. Ни один альтернативный метод не обладает такой возможностью. Используя данный подход, мы разработали и подтвердили эффективность новой безболезненной дефляционной терапии с низким напряжением для лечения фибрилляции предсердий и желудочковой тахикардии.