实验概要:
Langendorff 灌流系统是研究离体心脏电生理活动的经典技术。相较于在体心脏研究,该系统可排除神经、体液调节的干扰,具有影响因素少、可控性强的显著优势 —— 能够精准调控前负荷、后负荷、营养液成分、温度等关键实验条件。本文将围绕猪心脏 Langendorff 离体灌流实验,从前期准备、心脏获取与处理、离体灌流操作、多通道电生理标测记录及实验注意事项等方面展开详细阐述,以期为科研工作者提供清晰、实用的实验指导。
实验目的:
利用Langendorff离体心脏灌流技术维持猪心脏在离体状态下的正常生理活动;利用多通道电生理标测技术检测离体猪心脏ECG、场电位传导方向、传导速度、传导离散度等电生理指标。
实验动物:
巴马猪、成年猪、羊等大动物(本次分享为巴马猪、成年猪实验案例)
实验方法:
Langendorff离体心脏灌流技术、多通道电生理标测技术。
实验原理:
1、Langendorff离体心脏灌流技术原理:离体动物心脏在恒温恒压条件下,将心脏套管插入主动脉,逆行灌流含氧的灌注液,由冠状动脉灌流心肌,灌流液经冠状静脉窦从右心房、右心室、肺动脉端流出,以维持离体心脏在外界正常的生理活动。
2、多通道电生理标测技术原理:不同通道数的矩阵式记录电极紧密贴附在可兴奋样本表面,记录可兴奋样本电活动并将获得的信号输送至放大器,对信号进行采集。
Protocol(巴马猪实验案例)
一、实验前准备
(一)主要试剂:
肝素钠溶液、KH液、舒泰50、氯化钾溶液。
(二)主要器材:
玻璃皿、扎带、留置针、注射器、眼科镊、眼科剪、手术刀、止血钳、医用肋骨剪、大动物Langendorff 灌流系统、多通道电生理标测系统(配备笔状电极)等。
(三)主要溶液配方:
1、KH液
2、肝素钠溶液:生理盐水配制,1000 U/mL
3、氯化钾溶液:生理盐水配制,2M
二、猪心脏获取与处理
1、实验猪的体重:8~15kg,肌肉注射舒泰50(0.1mL/kg)。待实验猪麻醉后耳缘静脉注射肝素钠溶液(1000 U/kg),15 min后静脉注射2M氯化钾溶液(1mL/kg)处死。
2、将实验猪仰卧固定于实验台上,倒“T”形开胸,暴露心脏。提起肺叶,沿肺后部快速剪下心脏, 并置于预冷的KH液中。
3、迅速找到主动脉,剪去多余组织;在镊子辅助下迅速将主动脉连接到灌流针上,用扎带固定心脏,注入含氧(95%O2,5%CO2)KH液逆行灌注使心脏复跳。
三、Langendorff离体心脏灌流
1、将心脏转移至 Langendorff灌流系统,打开调试好的灌流系统开始灌流,进行后续实验。
灌流速率:40~60 mL/min,灌流温度:37±0.3 ℃。
四、多通道电生理标测记录
1、心脏稳定 15 min后,将ECG电极放置在心脏的右心房与左心室,两个 64 通道笔式电极分别贴附到左右心房和左右心室,记录离体心脏自发节律下ECG、场电位传导方向、传导速度、传导离散度等电生理指标。
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Protocol(成年猪实验案例)
一、实验前准备
(一)主要试剂:
舒泰注射液、肝素钠溶液、灌注液等。
(二)主要器材:
胸骨凿、胸腔牵开器、洗心杯、采血桶、天平、测量尺、量筒、除颤仪、大动物Langendorff 灌流系统、64通道电生理标测系统(配备薄膜电极)等。
(三)主要溶液配方:
灌注液:克-亨氏液(500mL)+ 白蛋白(20% 白蛋白 200mL)+ 肝素化血液(1.5L血液 +20000IU 肝素钠)+多种维持心脏稳定状态的药物(肝素化血液为保证红细胞压积-Hct≥20%和血红蛋白浓度-cHg≥40g/L,要根据实验具体情况调整配比,保障供氧)。
二、猪心脏获取与处理
(一)称重与麻醉
1、实验猪的体重:90kg左右,计算麻醉用药量。
2、舒泰注射液 (规格:250mg/5ml,用量:0.05-0.1ml/kg 体重) 麻醉。
(二)肝素化、采血
1、经耳缘静脉注射肝素钠溶液 12500IU 对猪进行肝素化。
2、割断颈部血管(也可采用 8F 一次性使用导管鞘套装从股动脉采血),采集血液至肝素化的采血桶内(100mL 冷的克-亨氏液和 12500IU 肝素钠溶液混合)。
(三)开胸取心脏
1、行中线胸骨切开术:手术刀沿中线切开最外层皮肤,分离肌肉组织直至找到剑状软骨,并用手术刀将其切除以暴露胸骨体。接着,使用长止血钳从胸骨体位置水平戳进胸腔,钝性分离心脏与胸腔壁,防止切胸骨时损伤心脏。锤击胸骨凿切开胸骨,使用胸骨牵张器暴露胸腔后,缓慢剪开心包膜以暴露心脏,为取心手术做准备。
2、离断主要血管,将心脏与肺叶一并摘取,放入含肝素的无菌低温 KH 液中,冲洗去除残留血液。剥离肺叶及多余组织,把心脏缩短主动脉至4cm,肺动脉至 3~3.5cm。
3、在镊子辅助下将主动脉通过丝线、扎带固定到灌流针上,然后使用注射器灌流(含氧温热KH液)心脏使心脏泵出残血及恢复跳动。
三、Langendorff离体心脏灌流
1、将心脏主动脉连接到主动脉插管上,并用手术缝合线系紧。打开调试好的灌流系统开始灌流,进行后续实验。
四、多通道电生理标测记录
1、将薄膜电极紧密贴附在心脏表面,利用多通道电生理标测系统对离体猪心脏心外膜的场电位传导方向、传导速度、传导离散度等电生理指标进行检测。
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五、注意事项
1、用去离子水冲洗系统(冷-热-冷),使系统保持洁净,并通过调节蠕动泵,使出液口达到相应的灌流速度;
2、KH液使用前需要提前充氧( 95% O2 +5% CO2 )饱和,使灌流液达到氧饱和状态;
3、排出灌流系统内空气,使灌流液充满整个管路;
4、打开循环水加热系统,调节循环水温度,使流出的灌流液温度为 37 ℃左右。