Die Autoren bedanken sich bei Lynne Spencer für ihre Unterstützung danken während der NMR-Spektroskopie Teil des Experiments. Diese Arbeit wurde durch Zuschüsse der National Institutes of Health Fund R01 HL059246, R01 HL067970, R01 HL088634 (zu Dr. Tian) und F32 HL096284 (Dr. Kolwicz) unterstützt.

<ol><li> Für diese Experimente werden zwei getrennte Systeme genutzt gleichzeitig. Für den Erwerb von 31 P-Spektren wird ein Bruker 14T Magnet Schnittstelle mit dem Avance III-Konsole und einen Computer mit TopSpin V2.1 Software ausgestattet. Für die Beurteilung der Herzfunktion ist ein custom built Herz Perfusion System über Schnittstellen mit den PowerLab 4 / 30 Datenerfassung, mit der LabChartPro 6 Software für die Datenanalyse ausgestattet. </li><li> 0,5 mM EDTA, 5,3 KCl, 1,2 MgSO 4, 118mm NaCl und 25 mM NaHCO 3: Am Tag des Experiments wird 1 Liter Krebs-Henseleit-Puffer wie folgt hergestellt. Die Mischung wird dann mit 5% CO 2 / 95% O 2 für 10-15 Minuten vor der Zugabe von 2 mM CaCl 2 geleitet. Schließlich Substrate in Form von 10 mM Glukose und 0,5 mM Pyruvat, hinzugefügt werden. </li><li> Temperaturregelung während des Experiments ist von entscheidender Bedeutung. Beheizte Umwälzpumpen werden verwendet, um die Temperatur zwischen 37,0 pflegen - 37,5 ° C, während das Herz im Inneren des Magneten ist. Die Temperatur ist für die Dauer des Experiments mit einem faseroptischen Temperatursensor überwacht. </li><li> Perfusionsdruck und linksventrikulärer Druck werden über Drucksensoren an ein Datenerfassungssystem und angezeigt mit der mitgelieferten Software überwacht. Diese sind mit einem Standard-Blutdruckmessgerät vor dem Experiment kalibriert. Darüber hinaus sind Druckleitungen ausreichend, um alle Luftblasen zu entfernen gespült. </li><li> Ein Standard-Probe von 150 mM Natriumphosphat (was gleichbedeutend ist mit der Ionenstärke der KH-Puffer) wird verwendet, um &quot;kalibrieren&quot; der Sonde vor dem Einsetzen des Herzens. Dies erleichtert das Signal und verringert die notwendige Zeit, um den Erwerb Zeitraum beginnen, sobald das Herz in der Sonde positioniert ist. </li><li> Zur Verringerung der Koagulation wird die Maus mit 200 Einheiten Heparin IP Nach 5 Minuten, Natrium-Pentobarbital (175 mg / kg) IP gegeben injiziert. </li><li> Das Herz ist stark ausgeschnitten (mit Lungen und der Thymusdrüse intakt) und verhaftet in eiskaltem KH-Puffer. </li><li> Während auf Eis gehalten, sind die Lungen schnell entfernt. Die Lappen des Thymus identifiziert und sanft zurück in die Aorta aussetzen geschält. Der Thymus ist entfernt. Die Aorta wird dann durch vorsichtiges Entfernen von umgebenden Gewebe isoliert. </li><li> Micro Naht Pinzette werden verwendet, um sanft halten beide Wände der Aorta in das Lumen aussetzen. Die Aorta ist sorgfältig auf die Kanüle aus 0,965 mm OD Polyethylen-Schlauch (PE50) gemacht platziert. Die Aorta ist in Ort mit einem Mikro-Behälter Klammer gehalten, während Nähte schnell um die Aorta gebunden sind. Der Clip wird entfernt und die Zangen werden verwendet, um sorgfältig zu prüfen, dass die Kanüle über Aortenwurzel ist. Zusätzliche Verbindungen werden als notwendig, um das Herz in Position zu halten aufgenommen. </li><li> Alle zusätzlichen Gewebe entfernt mit einer Pinzette und Mikroschere. Durch einen kleinen Schnitt in der linken Ohrmuschel. Ein 0,61 mm OD Polyethylen-Schlauch (PE10) ist vorsichtig durch den linken Vorhof, LV Hohlraum, und durch den Scheitelpunkt eingefügt werden, während sanft hält das Herz. Die überschüssige Schlauch wird getrimmt. </li><li> Ein deflationiert mit Wasser gefüllten Ballon wird durch das Atrium in die LV eingesetzt und ist in Ort mit Klebeband oder Fäden gehalten. Die Schlauchpumpe Geschwindigkeit schrittweise erhöht, um eine ausreichende Strömung des Herzens geben. Bis das Herz ist Platz in der NMR-Sonde, wird das Herz auch weiterhin mit konstantem Durchfluss entspricht etwa 2 ml / min perfundiert werden. Die LV Ballon wird mit einem kleinen Volumen mit einem Mikrometer Spritze, um sicherzustellen, dass die LV Druckwandler funktioniert aufgeblasen. </li><li> Das Herz ist vorsichtig in eine 10 mm-NMR-Rohr eingesetzt. Eine große Bohrung &quot;Spinner&quot; wird verwendet, um zu helfen, die Röhre in die richtige Position innerhalb der Sonde. Die gesamte Apparatur wird dann fest mit der &quot;Nabelschnur&quot; mit Klebeband befestigt. </li><li> Die Nabelschnur wird langsam in die obere Bohrung des Magneten abgesenkt, bis das Herz / NMR-Rohr ist im Inneren der Spule des 10 mm-NMR-Sonde. </li><li> Sobald das Herz in die richtige Position innerhalb der Sonde ist die Schlauchpumpe flow angepasst, um ein Perfusionsdruck von 80mmHg zu erreichen. (Denken Sie daran, dass bis zu diesem Zeitpunkt das Herz mit einem konstanten Durchfluss von ca. 2 ml / min wurde perfundierten). Der Perfusionsdruck wird dann, indem Sie die &quot;Hold&quot;-Mechanismus auf die Pumpe-Controller erhalten. Das Herz wird dann 15-20 Minuten Äquilibrierung Frist. Während dieser Zeit ist das Volumen des LV Ballon angepasst, um eine End-diastolische Druck von 8-10 mmHg zu erreichen. </li><li> Während der Aquilibrierungsperiode, ist es notwendig, das Spektrometer Parameter zu optimieren, um die bestmögliche Phosphor Signal zu erhalten. Dies geschieht, indem die Funk-Impuls bei der Frequenz, bei dem die Phosphor-Kern schwingt (&quot;Tuning&quot;) und macht das Magnetfeld homogen (&quot;Shim&quot;) durchgeführt. </li><li> Nach der Equilibrierung Zeitraum können mehrere 31 P-NMR-Spektren erhalten werden. Der Erfassungszeitraum für jedes Spektrum ist abhängig von ter Feldstärke des Magneten, die Größe der Probe, und das Signal-Rausch-Verhältnis für ein bestimmtes Experiment erforderlich. Spectra werden unter Verwendung eines 14 Tesla Magnet durch Mittelung des Signals von 256 Hochfrequenzpulse von 20 us mit einem 60-Grad-Flip-Winkel und Verzögerungen von 2,0 Sekunden erreicht. Dieses Experiment erfordert ca. 10 min. </li></ol> Repräsentative Ergebnisse Von der Hardware zur Datenerfassung und die LabChart Software, können verschiedene Parameter der Herzfunktion während des experimentellen Protokolls gemessen werden. Die typische Maßnahme der Herzfunktion, der linksventrikulären entwickelten Druck (LVDevP), durch Subtraktion der enddiastolische Druck (EDP) von der systolische Druck (Abbildung 1). Diese Maßnahme kann je nach Belastung der Maus und der Zustand des Herzens (dh Druck Überlast). Doch in einem normalen C57BL6 Mäuseherzen LVDevP ist in der Regel zwischen 100-110 mmHg zu festen end-diastolischen Druck von 8-10 mmHg. Darüber hinaus ermöglicht die LabChart Programm für die Messung der Herzfrequenz auf den zyklischen Messungen der LV Druckwellen basiert. Auch hier kann diese Maßnahme variieren, aber typische Werte sind 350-400 bpm, wenn Herzen erlaubt wird, auf intrinsische Preise schlagen. Allerdings können Herz standardisiert werden mit einer Stimulation System, in dem die Herzfrequenz bei 420 Schlägen pro Minute gehalten wird. Darüber hinaus können Maßnahmen der Kontraktilität (+ dP / dt) und Entspannung (-dP/dt) unter Verwendung der ersten Ableitung des LV Druckwelle werden. Während des experimentellen Protokolls ist es leicht, den Starling-Mechanismus durch den Einbau eines Druck-Volumen-Verhältnis zu bewerten. Dies wird durch schrittweise Erhöhung der LV Ballonvolumen und in Anbetracht der LVDevP sowie der EDV durchgeführt. Diese Werte können dann dargestellt, wie in Abbildung 2 dargestellt werden. Während die Starling-Kurve optimal ist, unter Hinweis auf die notwendige Volumen zu einem EDV von 8-10 mmHg zu erreichen kann eine indirekte Idee der LV Kammer Dimension zu geben. Dies kann in Modellen der Aorten-banding als hypertrophierten Herzen verwendet werden typischerweise eine kleinere Ballon Volumen erfordern, während dilatierten Herzen ein größeres Volumen benötigt, wenn im Vergleich zu Kontrollen. Tabelle 1 zeigt repräsentative Herzfunktion Daten während der Perfusion Protokoll übernommen. Die 31 P-NMR-Spektrometer liefert Signale von Phosphokreatin (PCr) und die drei Phosphate aus ATP (γ-ATP, α-ATP und β-ATP) sowie anorganisches Phosphat (Pi), wie in Abbildung 2 dargestellt. Analyse von jedem dieser Gipfel stellt einen Wert für die Fläche unter der Kurve. Die Höhe des ATP wird durch Mittelung der γ-ATP und β-ATP Bereichen geschätzt. (Die α-ATP wird nicht verwendet, weil NAD-Moleküle zu einem unbekannten Teil der gesamten Signal beitragen). Die energetische Zustand des Herzens ist durch den Quotienten aus der PCr und ATP Bereichen (: ATP-Verhältnis PCr) bestimmt. Dieser Wert wird in der Regel 1,5 bis 1,7 in einem Maus-Herz mit Glukose als primäre Substrat zugeführt. Obwohl 31 P NMR nicht zur Verfügung stellt direkte Maßnahmen der ATP oder PCR wird die Fläche der Peaks proportional zur Menge der Phosphor-enthaltenden Verbindungen in der Probe. Die Werte für diese Signale können durch die Verwendung anderer Methoden geschätzt werden. Zum Beispiel können direkte Messungen der ATP durch Hochleistungs-Flüssigkeits-Chromatographie (HPLC) in einer Kohorte von Herzen ergeben eine durchschnittliche Konzentration. Dieser Wert kann dann verwendet werden, um die durchschnittliche ATP Bereiche in den Spektren zu kalibrieren. Die PCR-Konzentration kann auf Basis der PCR-Bereich in Bezug auf die ATP-Bereich berechnet werden. Es ist auch möglich, pH-Wert durch die Analyse der relativen chemischen Verschiebung des anorganischem Phosphat (Pi) Signal an die PCR-Signal zu schätzen. 1 Mit verschiedenen Radio-Pulssequenzen, die Kreatin-Kinase Reaktionsgeschwindigkeit oder die ATP-Synthese Reaktionsgeschwindigkeit kann auch gemessen werden. Be 2 <img src="/files/ftp_upload/2069/2069tab1.jpg" alt="Tabelle 1" /> Tabelle 1. Baseline Herzfunktion aus isoliert perfundierten Herzen. LVDevP: linksventrikulären entwickelten Druck; LVEDP: linksventrikulären enddiastolischen Druck, HR: Herzfrequenz; RPP: rate pressure product; + dP / dt: erste Ableitung LV Druck positiv; -dP/dt: erste Ableitung LV Druck negativ; PP : Perfusionsdruck; CF: Koronarfluss. <img src="/files/ftp_upload/2069/2069fig1.jpg" alt="Abbildung 1" /> Abbildung 1. Representative LV Druckwellen aus LabChart Pro Software. <img src="/files/ftp_upload/2069/2069fig2.jpg" alt="Abbildung 2" /> Abbildung 2. Representative Starling-Kurven von der Steuerung (durchgezogene Linie) und Aorten-gebändert (gepunktete Linie) Mäusen. A) Der systolische Funktion als durch LVDevP über zunehmende LV Volumina dargestellt als durch das Volumen des LV Ballon bestimmt. B) Der diastolische Funktion als von EDV über zunehmende LV Volumina dargestellt als Volumen des LV Ballon bestimmt. LVDevP: linksventrikulären entwickelten Druck (systolischer minus diastolischer pressure); EDV: enddiastolischen Druck. <img src="/files/ftp_upload/2069/2069fig3.jpg" alt="Abbildung 3" /> Abbildung 3. Representative 31 P NMR-Spektren der isolierten perfundierten Maus Herzen. Beachten Sie die relativ kleine Pi Höhepunkt. In einem aerob perfundierten Herzen mit Pyruvat oder Fettsäuren zusätzlich zu Glukose versorgt, sollte diese Spitze minimal sein. Während der Dauer der Ischämie, diese Spitze erhöht, während die PCr Spitze ab. Beachten Sie die Schulter an der rechten Seite der α-ATP Höhepunkt. Dies ist der Beitrag der NAD-Moleküle. Pi: anorganischem Phosphat; PCr: Phosphokreatin, ATP: Adenosintriphosphat.

<ol>
	<li>Nascimben, L., Ingwall, J. S., Lorell, B. H., Pinz, I., Schultz, V., Tornheim, K., Tian, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+for+increased+glycolysis+in+the+hypertrophied+rat+heart.">Mechanisms for increased glycolysis in the hypertrophied rat heart.</a> Hypertension. 44, 662-667 (2004).</li><li>Spindler, M., Saupe, K. W., Tian, R., Ahmed, S., Matlib, M. A., Ingwall, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Altered+creatine+kinase+enzyme+kinetics+in+diabetic+cardiomyopathy.+A(31)P+NMR+magnetization+transfer+study+of+the+intact+beating+rat+heart.">Altered creatine kinase enzyme kinetics in diabetic cardiomyopathy. A(31)P NMR magnetization transfer study of the intact beating rat heart.</a> J Mol Cell Cardiol. 31, 2175-2189 (1999).</li><li>Ingwall, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phosphorus+nuclear+magnetic+resonance+spectroscopy+of+cardiac+and+skeletal+muscles.">Phosphorus nuclear magnetic resonance spectroscopy of cardiac and skeletal muscles.</a> Am J Physiol. 242, H729-H744 (1982).</li><li>Ingwall, J. S., Javadpour, M. M., Miao, W., Hoit, B. D., Walsh, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=31P+NMR+spectroscopy+of+the+mouse+heart.">31P NMR spectroscopy of the mouse heart.</a> Cardiovascular physiology in the genetically engineered. , 151-163 (2002).</li><li>Luptak, I., Balschi, J. A., Xing, Y., Leone, T. C., Kelly, D. P., Tian, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Decreased+contractile+and+metabolic+reserve+in+peroxisome+proliferator-activated+receptor-alpha-null+hearts+can+be+rescued+by+increasing+glucose+transport+and+utilization.">Decreased contractile and metabolic reserve in peroxisome proliferator-activated receptor-alpha-null hearts can be rescued by increasing glucose transport and utilization.</a> Circulation. 112, 2339-2346 (2005).</li><li>Yan, J., Young, M. E., Cui, L., Lopaschuk, G. D., Liao, R., Tian, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Increased+glucose+uptake+and+oxidation+in+mouse+hearts+prevent+high+fatty+acid+oxidation+but+cause+cardiac+dysfunction+in+diet-induced+obesity.">Increased glucose uptake and oxidation in mouse hearts prevent high fatty acid oxidation but cause cardiac dysfunction in diet-induced obesity.</a> Circulation. 119, 2818-2828 (2009).</li><li>Luptak, I., Shen, M., He, H., Hirshman, M. F., Musi, N., Goodyear, L. J., Yan, J., Wakimoto, H., Morita, H., Arad, M., Seidman, C. E., Seidman, J. G., Ingwall, J. S., Balschi, J. A., Tian, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aberrant+activation+of+AMP-activated+protein+kinase+remodels+metabolic+network+in+favor+of+cardiac+glycogen+storage.">Aberrant activation of AMP-activated protein kinase remodels metabolic network in favor of cardiac glycogen storage.</a> J Clin Invest. 117, 1432-1439 (2007).</li><li>Xing, Y., Musi, N., Fujii, N., Zou, L., Luptak, I., Hirshman, M. F., Goodyear, L. J., Tian, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glucose+metabolism+and+energy+homeostasis+in+mouse+hearts+overexpressing+dominant+negative+alpha2+subunit+of+AMP-activated+protein+kinase.">Glucose metabolism and energy homeostasis in mouse hearts overexpressing dominant negative alpha2 subunit of AMP-activated protein kinase.</a> J Biol Chem. 278, 28372-28377 (2003).</li><li>Luptak, I., Yan, J., Cui, L., Jain, M., Liao, R., Tian, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-term+effects+of+increased+glucose+entry+on+mouse+hearts+during+normal+aging+and+ischemic+stress.">Long-term effects of increased glucose entry on mouse hearts during normal aging and ischemic stress.</a> Circulation. 116, 901-909 (2007).</li><li>Tian, R., Abel, E. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Responses+of+GLUT4-deficient+hearts+to+ischemia+underscore+the+importance+of+glycolysis.">Responses of GLUT4-deficient hearts to ischemia underscore the importance of glycolysis.</a> Circulation. 103, 2961-2966 (2001).</li><li>Liao, R., Jain, M., Cui, L., D'Agostino, J., Aiello, F., Luptak, I., Ngoy, S., Mortensen, R. M., Tian, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiac-specific+overexpression+of+GLUT1+prevents+the+development+of+heart+failure+attributable+to+pressure+overload+in+mice.">Cardiac-specific overexpression of GLUT1 prevents the development of heart failure attributable to pressure overload in mice.</a> Circulation. 106, 2125-2131 (2002).</li><li>Tian, R., Musi, N., D'Agostino, J., Hirshman, M. F., Goodyear, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Increased+adenosine+monophosphate-activated+protein+kinase+activity+in+rat+hearts+with+pressure-overload+hypertrophy.">Increased adenosine monophosphate-activated protein kinase activity in rat hearts with pressure-overload hypertrophy.</a> Circulation. 104, 1664-1669 (2001).</li></ol>

31 P-NMR-Spektroskopie in der Langendorff-perfundierten isolierten Maus Herz bietet eine zuverlässige und reproduzierbare Daten. 3, 4 Allerdings ist es unerlässlich, dass Kanülierung der Aorta und der Einführung des LV Ballon fertig sind richtig wie eine stabile Herzfunktion zu ermöglichen, während im Inneren der NMR Rohr. Darüber hinaus ist Temperaturregulierung, um einen ordnungsgemäßen Baseline-Funktion zu erreichen im Vordergrund. Ein wichtiger Faktor bei der Beschaffung von guten, auswertbare NMR-Spektren ist die Erhöhung der Signal-Rausch-Verhältnis. Dies kann durch eine optimale &quot;Tuning&quot; und &quot;Shim&quot; auf die Probe erreicht werden. Wie im Protokoll Text erwähnt, kann die Verwendung eines Standard-Probe vor dem Einsetzen des Herzens dies erleichtern. Es ist auch hilfreich, um eine ausreichende Größe &quot;Probe&quot; zu haben. Herzen mit einem Gewicht von weniger als 100 mg bieten in der Regel niedrigere PCr und ATP-Signale so erhöht sich bei der Aufnahmezeit wird notwendig sein, um gute Phosphor-Spektren zu erhalten. Es gibt mehrere Möglichkeiten, die bestehenden Protokoll zu ändern, um zusätzliche Informationen über die Herzfunktion und Energetik zu sammeln. In unserem Labor haben wir Herzen mit gemischten Substrat Puffer, die das Vorhandensein von verschiedenen Kombinationen von Fettsäuren (in niedrigen und hohen Konzentrationen), Laktat, Ketone und Insulin enthalten kann perfundiert. Mit dem Einsatz von stabilen Isotopen in der Perfusionspuffer (dh 13 C markierten Substraten), wir die Möglichkeit, Substrat-Verwertung durch den relativen Beitrag von markiertem Acetyl-CoA zu den TCA-Zyklus Schätzung besitzen. 5-7 Für diese Anwendung führen wir Isotopomer Analyse von 13 C3-und 13 C4-Glutamat mit 13 C-NMR-Spektroskopie. Dies erfordert freeze-Spannen des Herzens am Ende der Perfusion-Protokoll und die Durchführung einer Extraktion des gefrorenen Gewebe. Dies wird ein weiterer Versuch der Analyse der Verwendung einer anderen Sonde mit separatem Setup-Parameter erfordert. Andere Anwendungen umfassen die Substitution von Glucose mit Desoxyglucose in der Puffer während der Überwachung des zeitabhängigen Akkumulation von 2-Desoxyglucose Phosphat im Herzen mit 31 P-NMR-Spektroskopie. Diese Methode ermöglicht die Messung der myokardialen Glukoseaufnahme. 7, 8 Darüber hinaus hat unser Labor Herzfunktion und Energetik in Perfusion Protokolle aus der Ischämie / Reperfusion und hohe Arbeitsbelastung Herausforderung analysiert. 6, 8-10 Zusammenfassend ist 31 P-NMR-Spektroskopie in isolierten Mäuseherzen eine technisch anspruchsvolle Verfahren erfordern den Einsatz von hoch entwickelten Geräten. Allerdings werden die Daten, dass es Erträge von unschätzbarem Wert für den Forscher, der die Funktion und Energetik von biotechnologisch Mausmodellen analysieren will. Für unser Labor wurden diese Techniken in unser Verständnis der Konsequenzen aus einer Vielzahl von Stressoren auf die Herzfunktion, die Energetik und Stoffwechsel von entscheidender Bedeutung. 1, 11, 12

<table border="1">
<tbody>
<tr>
<td>Material Name</td>
<td>Type</td>
<td>Company</td>
<td>Catalogue Number</td>
</tr>
<tr>
<td>Magnesium Sulfate</td>
<td>Reagent</td>
<td>Sigma Aldrich</td>
<td>M7506</td>
</tr>
<tr>
<td>EDTA</td>
<td>Reagent</td>
<td>Sigma Aldrich</td>
<td>E1644</td>
</tr>
<tr>
<td>Potassium chloride</td>
<td>Reagent</td>
<td>Sigma Aldrich</td>
<td>P4505</td>
</tr>
<tr>
<td>Sodium bicarbonate</td>
<td>Reagent</td>
<td>Sigma Aldrich</td>
<td>S6297</td>
</tr>
<tr>
<td>Sodium chloride</td>
<td>Reagent</td>
<td>Sigma Aldrich</td>
<td>S7653</td>
</tr>
<tr>
<td>Calcium chloride dihydrate</td>
<td>Reagent</td>
<td>Sigma Aldrich</td>
<td>C5080</td>
</tr><tr>
<td>D-Glucose</td>
<td>Reagent</td>
<td>Sigma Aldrich</td>
<td>G7528</td>
</tr><tr>
<td>Sodium Pyruvate</td>
<td>Reagent</td>
<td>Sigma Aldrich</td>
<td>P2256</td>
</tr><tr>
<td>Bruker Ultrashield 600WB Plus</td>
<td>Equipment</td>
<td>Bruker</td>
<td>&nbsp;</td>
</tr><tr>
<td><a href="http://www.adinstruments.com/products/hardware/corporate/product/ML866/" target="_blank">PowerLab 4/30</a></td>
<td>Equipment</td>
<td><a href="http://www.adinstruments.com" target="_blank">ADInstruments</a></td>
<td><a href="http://www.adinstruments.com/products/hardware/corporate/product/ML866/" target="_blank">ML866/P</a></td>
</tr><tr>
<td><a href="http://www.adinstruments.com/products/software/research/LabChart-Software/" target="_blank">LabChart 6 Pro</a></td>
<td>Equipment</td>
<td><a href="http://www.adinstruments.com" target="_blank">ADInstruments</a></td>
<td><a href="http://www.adinstruments.com/products/software/research/LabChart-Software/" target="_blank">MLS260/6</a></td>
</tr><tr>
<td><a href="http://www.adinstruments.com/products/hardware/corporate/product/FE224/" target="_blank">Quad Bridge Amp</a></td>
<td>Equipment</td>
<td><a href="http://www.adinstruments.com" target="_blank">ADInstruments</a></td>
<td><a href="http://www.adinstruments.com/products/hardware/corporate/product/FE224/" target="_blank">ML224</a></td>
</tr><tr>
<td><a href="http://www.adinstruments.com/products/hardware/research/product/ML175/" target="_blank">STH Pump Controller</a></td>
<td>Equipment</td>
<td><a href="http://www.adinstruments.com" target="_blank">ADInstruments</a></td>
<td><a href="http://www.adinstruments.com/products/hardware/research/product/ML175/" target="_blank">ML175</a></td>
</tr><tr>
<td><a href="http://www.adinstruments.com/products/hardware/corporate/product/ML172/" target="_blank">Minipuls 3 Peristaltic Pump</a></td>
<td>Equipment</td>
<td><a href="http://www.adinstruments.com" target="_blank">ADInstruments</a></td>
<td><a href="http://www.adinstruments.com/products/hardware/corporate/product/ML172/" target="_blank">ML172</a></td>
</tr><tr>
<td><a href="http://www.adinstruments.com/products/hardware/corporate/product/MLT0699/" target="_blank">Disposable BP Transducer</a></td>
<td>Equipment</td>
<td><a href="http://www.adinstruments.com" target="_blank">ADInstruments</a></td>
<td><a href="http://www.adinstruments.com/products/hardware/corporate/product/MLT0699/" target="_blank">MLT0699</a></td>
</tr><tr>
<td>10mm NMR Sample Tube</td>
<td>Equipment</td>
<td>Wilmad LabGlass</td>
<td>513-7PP-7</td>
</tr><tr>
<td>Polyethylene tubing PE10</td>
<td>Equipment</td>
<td>Becton-Dickinson</td>
<td>427401</td>
</tr><tr>
<td><a href="http://www.adinstruments.com/products/hardware/corporate/product/MLT844/" target="_blank">Physiological Pressure Transducer</a></td>
<td>Equipment</td>
<td><a href="http://www.adinstruments.com" target="_blank">ADInstruments</a></td>
<td><a href="http://www.adinstruments.com/products/hardware/corporate/product/MLT844/" target="_blank">MLT844</a></td>
</tr><tr>
<td>Polyethylene tubing PE50</td>
<td>Equipment</td>
<td>Becton-Dickinson</td>
<td>427411</td>
</tr><tr>
<td>Micrometer syringe</td>
<td>Equipment</td>
<td>Gilmont Instruments</td>
<td>GS-1101</td>
</tr><tr>
<td>McPherson Forceps</td>
<td>Equipment</td>
<td>Miltex Inc.</td>
<td>18-949</td>
</tr><tr>
<td>Castraviejo microscissors</td>
<td>Equipment</td>
<td>Roboz Surgical Instruments</td>
<td>RS-5650</td>
</tr><tr>
<td>Neoptix Signal Conditioner</td>
<td>Equipment</td>
<td>Neoptix, Inc.</td>
<td>Reflex - 1</td>
</tr>	
</tbody>
</table>

assessment of cardiac function and energetics in isolated mouse hearts using 31p nmr spectroscopy

Biotechnologisch Mausmodellen haben mächtig geworden Recherche-Tools bei der Bestimmung kausaler Zusammenhänge zwischen molekularen Veränderungen und Modelle von Herz-Kreislauf-Erkrankung. Obwohl der Molekularbiologie ist notwendig, in denen die wichtigsten Änderungen in den Signalweg, ist es nicht ein Surrogat für funktionelle Bedeutung. Während Physiologie Antworten auf die Frage nach der Funktion bereitstellen kann, die Kombination von Physiologie mit biochemischen Beurteilung der Metaboliten in die intakte, schlagende Herz erlaubt ein vollständiges Bild der Herzfunktion und Energetik. Seit Jahren hat unser Labor isolierten Herzen Infusionen mit Kernspinresonanz (NMR)-Spektroskopie kombiniert, um diese Aufgabe zu erfüllen genutzt. Die linksventrikuläre Funktion wird von Langendorff-Modus isolierten Herzen Perfusionen beurteilt, während kardiale Energetik, indem gemessen wird<sup&gt; 31</sup&gt; P Magnetresonanz-Spektroskopie des perfundierten Herzen. Mit diesen Techniken können Indizes der kardialen Funktion in Kombination mit einem Gehalt an Phosphokreatin und ATP gleichzeitig in schlagenden Herzen gemessen werden. Darüber hinaus können diese Parameter überwacht, während physiologische oder pathologische Stressoren eingeleitet werden. Zum Beispiel kann Ischämie / Reperfusion oder hohe Arbeitsbelastung Herausforderung Protokolle angenommen werden. Die Verwendung von Aorten-banding oder andere Modelle der kardialen Pathologie apt auch. Unabhängig von der Varianten innerhalb des Protokolls kann die funktionelle und energetische Bedeutung der molekularen Modifikationen von transgenen Mausmodellen adäquat beschrieben werden, was zu neuen Einsichten in die damit verbundenen enzymatischen und Stoffwechselwege. Daher<sup&gt; 31</sup&gt; P-NMR-Spektroskopie in der isoliert perfundierten Herzen ist eine wertvolle Forschungs-Technik in Tiermodellen von Herz-Kreislauf-Erkrankung.

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Assessment of Cardiac Function and Energetics in Isolated Mouse Hearts Using 31P NMR Spectroscopy

Langendorff-Modus isolierten Herzen Perfusion, in Verbindung mit<sup&gt; 31</sup&gt; P-NMR-Spektroskopie, kombiniert den Gebieten der Biochemie und Physiologie in einem Experiment. Das Protokoll ermöglicht die dynamische Messung von hohen Energie-Phosphat-Gehalt und Umsatz im Herzen, während gleichzeitig die Überwachung physiologischer Funktion. Wenn richtig ausgeführt, ist dies eine wertvolle Technik für die Beurteilung von Herz-Energetik.

Beurteilung der Herzfunktion und Energetik in isolierten Maus-Herzen mit 31 P-NMR-Spektroskopie

Bioengineered mouse models have become powerful research tools in determining causal relationships between molecular alterations and models of ...

assessment-cardiac-function-energetics-isolated-mouse-hearts-using

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Medicine

Assessment of Cardiac Function and Energetics in Isolated Mouse Hearts Using 31P NMR Spectroscopy

26.1K Aufrufe.  University of Washington School of Medicine. Langendorff-Modus isolierten Herzen Perfusion, in Verbindung mit 31 P-NMR-Spektroskopie, kombiniert den Gebieten der Biochemie und Physiologie in einem Experiment. Das Protokoll ermöglicht die dynamische Messung von hohen Energie-Phosphat-Gehalt und Umsatz im Herzen, während gleichzeitig die Überwachung physiologischer Funktion. Wenn richtig ausgeführt, ist dies eine wertvolle Technik für die Beurteilung von Herz-Energetik.

Serie: Assessment of Cardiac Function and Energetics in Isolated Mouse Hearts Using 31P NMR Spectroscopy

NADH Fluorescence Imaging of Isolated Biventricular Working Rabbit Hearts

Since its inception by Langendorff1, the isolated perfused heart remains a prominent tool for studying cardiac physiology2. However, it is not well-suited for studies of cardiac metabolism, which require the heart to perform work within the context of physiologic preload and afterload pressures. Neely introduced modifications to the Langendorff technique to establish appropriate left ventricular (LV) preload and afterload pressures3. The model is known as the isolated LV working heart model and has been used extensively to study LV performance and metabolism4-6. This model, however, does not provide a properly loaded right ventricle (RV). Demmy et al. first reported a biventricular model as a modification of the LV working heart model7, 8. They found that stroke volume, cardiac output, and pressure development improved in hearts converted from working LV mode to biventricular working mode8. A properly loaded RV also diminishes abnormal pressure gradients across the septum to improve septal function. Biventricular working hearts have been shown to maintain aortic output, pulmonary flow, mean aortic pressure, heart rate, and myocardial ATP levels for up to 3 hours8.
When studying the metabolic effects of myocardial injury, such as ischemia, it is often necessary to identify the location of the affected tissue. This can be done by imaging the fluorescence of NADH (the reduced form of nicotinamide adenine dinucleotide)9-11, a coenzyme found in large quantities in the mitochondria. NADH fluorescence (fNADH) displays a near linearly inverse relationship with local oxygen concentration12 and provides a measure of mitochondrial redox state13. fNADH imaging during hypoxic and ischemic conditions has been used as a dye-free method to identify hypoxic regions14, 15 and to monitor the progression of hypoxic conditions over time10.
The objective of the method is to monitor the mitochondrial redox state of biventricular working hearts during protocols that alter the rate of myocyte metabolism or induce hypoxia or create a combination of the two. Hearts from New Zealand white rabbits were connected to a biventricular working heart system (Hugo Sachs Elektronik) and perfused with modified Krebs-Henseleit solution16 at 37 &deg;C. Aortic, LV, pulmonary artery, and left &amp; right atrial pressures were recorded. Electrical activity was measured using a monophasic action potential electrode. To image fNADH, light from a mercury lamp was filtered (350&plusmn;25 nm) and used to illuminate the epicardium. Emitted light was filtered (460&plusmn;20 nm) and imaged using a CCD camera. Changes in the epicardial fNADH of biventricular working hearts during different pacing rates are presented. The combination of the heart model and fNADH imaging provides a new and valuable experimental tool for studying acute cardiac pathologies within the context of realistic physiological conditions.

The objective is to monitor the mitochondrial redox state of isolated hearts within the context of physiologic preload and afterload pressures. A biventricular working rabbit heart model is presented. High spatiotemporal resolution fluorescence imaging of NADH is used to monitor the mitochondrial redox state of epicardial tissue.

NADH Fluoreszenz-Imaging von isolierten biventrikulären Arbeiten Kaninchenherzen

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

Forschung

Medizin

Reduction in Left Ventricular Wall Stress and Improvement in Function in Failing Hearts using Algisyl-LVR

Injection of Algisyl-LVR, a treatment under clinical development, is intended to treat patients with dilated cardiomyopathy. This treatment was recently used for the first time in patients who had symptomatic heart failure. In all patients, cardiac function of the left ventricle (LV) improved significantly, as manifested by consistent reduction of the LV volume and wall stress. Here we describe this novel treatment procedure and the methods used to quantify its effects on LV wall stress and function.
Algisyl-LVR is a biopolymer gel consisting of Na+-Alginate and Ca2+-Alginate. The treatment procedure was carried out by mixing these two components and then combining them into one syringe for intramyocardial injections. This mixture was injected at 10 to 19 locations mid-way between the base and apex of the LV free wall in patients.
Magnetic resonance imaging (MRI), together with mathematical modeling, was used to quantify the effects of this treatment in patients before treatment and at various time points during recovery. The epicardial and endocardial surfaces were first digitized from the MR images to reconstruct the LV geometry at end-systole and at end-diastole. Left ventricular cavity volumes were then measured from these reconstructed surfaces.
Mathematical models of the LV were created from these MRI-reconstructed surfaces to calculate regional myofiber stress. Each LV model was constructed so that 1) it deforms according to a previously validated stress-strain relationship of the myocardium, and 2) the predicted LV cavity volume from these models matches the corresponding MRI-measured volume at end-diastole and end-systole. Diastolic filling was simulated by loading the LV endocardial surface with a prescribed end-diastolic pressure. Systolic contraction was simulated by concurrently loading the endocardial surface with a prescribed end-systolic pressure and adding active contraction in the myofiber direction. Regional myofiber stress at end-diastole and end-systole was computed from the deformed LV based on the stress-strain relationship.

This article describes procedures for implanting a novel hydrogel in failing hearts and quantifying its effect on left ventricular wall stress and function. These procedures have been successfully applied in dogs and humans.

Reduktion der linksventrikulären Wandspannung und Verbesserung der Funktion in Failing Herzen mit Algisyl-LVR

Injection of  Algisyl-LVR, a treatment under clinical development, is intended to treat  patients with dilated cardiomyopathy. This treatment was recently ...

Assessment of Cardiac Function and Myocardial Morphology Using Small Animal Look-locker Inversion Recovery (SALLI) MRI in Rats

Small animal magnetic resonance imaging is an important tool to study cardiac function and changes in myocardial tissue. The high heart rates of small animals (200 to 600 beats/min) have previously limited the role of CMR imaging. Small animal Look-Locker inversion recovery (SALLI) is a T1 mapping sequence for small animals to overcome this problem 1. T1 maps provide quantitative information about tissue alterations and contrast agent kinetics. It is also possible to detect diffuse myocardial processes such as interstitial fibrosis or edema 1-6. Furthermore, from a single set of image data, it is possible to examine heart function and myocardial scarring by generating cine and inversion recovery-prepared late gadolinium enhancement-type MR images 1.
	The presented video shows step-by-step the procedures to perform small animal CMR imaging. Here it is presented with a healthy Sprague-Dawley rat, however naturally it can be extended to different cardiac small animal models.

Assessment of Cardiac Function and Myocardial Morphology Using Small Animal Look-locker Inversion Recovery SALLI MRI in Rats

Contrast enhanced cardiac magnetic resonance (CMR) imaging allows comprehensive in vivo assessment of the heart in small animal models of cardiovascular disease. Here we detail the procedures to perform CMR imaging, reconstruction and analysis using Small Animal Lock-Locker Inversion Recovery (SALLI) in rats.

Beurteilung der Herzfunktion und Morphologie Myokardiale Mit Small Animal Look-Locker Inversion Recovery (SALLI) MRI in Ratten

Small animal magnetic resonance  imaging is an important tool to study cardiac function and changes in myocardial  tissue. The high heart rates of small ...

Assessment of Right Ventricular Structure and Function in Mouse Model of Pulmonary Artery Constriction by Transthoracic Echocardiography

Emerging clinical data support the notion that RV dysfunction is critical to the pathogenesis of cardiovascular disease and heart failure1-3. Moreover, the RV is significantly affected in pulmonary diseases such as pulmonary artery hypertension (PAH). In addition, the RV is remarkably sensitive to cardiac pathologies, including left ventricular (LV) dysfunction, valvular disease or RV infarction4. To understand the role of RV in the pathogenesis of cardiac diseases, a reliable and noninvasive method to access the RV structurally and functionally is essential.
A noninvasive trans-thoracic echocardiography (TTE) based methodology was established and validated for monitoring dynamic changes in RV structure and function in adult mice. To impose RV stress, we employed a surgical model of pulmonary artery constriction (PAC) and measured the RV response over a 7-day period using a high-frequency ultrasound microimaging system. Sham operated mice were used as controls. Images were acquired in lightly anesthetized mice at baseline (before surgery), day 0 (immediately post-surgery), day 3, and day 7 (post-surgery). Data was analyzed offline using software.
Several acoustic windows (B, M, and Color Doppler modes), which can be consistently obtained in mice, allowed for reliable and reproducible measurement of RV structure (including RV wall thickness, end-diastolic&#160;and end-systolic dimensions), and function (fractional area change, fractional shortening, PA peak velocity, and peak pressure gradient) in normal mice and following PAC.
Using this method, the pressure-gradient resulting from PAC was accurately measured in real-time using Color Doppler mode and was comparable to direct pressure measurements performed with a Millar high-fidelity microtip catheter. Taken together, these data demonstrate that RV measurements obtained from various complimentary views using echocardiography are reliable, reproducible and can provide insights regarding RV structure and function. This method will enable a better understanding of the role of RV cardiac dysfunction.

Right ventricle (RV) dysfunction is critical to the pathogenesis of cardiovascular disease, yet limited methodologies are available for its evaluation. Recent advances in ultrasound imaging provide a noninvasive and accurate option for longitudinal RV study. Herein, we detail a step-by-step echocardiographic method using a murine model of RV pressure overload.

Beurteilung der rechtsventrikulären Struktur und Funktion in Maus-Modell der Lungenarterie Verengung durch transthorakale Echokardiographie

Emerging clinical data support the notion that RV dysfunction is critical to the pathogenesis of cardiovascular disease and heart failure1-3. Moreover, ...

Induction and Assessment of Ischemia-reperfusion Injury in Langendorff-perfused Rat Hearts

The biochemical events surrounding ischemia reperfusion injury in the acute setting are of great importance to furthering novel treatment options for myocardial infarction and cardiac complications of thoracic surgery. The ability of certain drugs to precondition the myocardium against ischemia reperfusion injury has led to multiple clinical trials, with little success. The isolated heart model allows acute observation of the functional effects of ischemia reperfusion injury in real time, including the effects of various pharmacological interventions administered at any time-point before or within the ischemia-reperfusion injury window. Since brief periods of ischemia can precondition the heart against ischemic injury, in situ aortic cannulation is performed to allow for functional assessment of non-preconditioned myocardium. A saline filled balloon is placed into the left ventricle to allow for real-time measurement of pressure generation. Ischemic injury is simulated by the cessation of perfusion buffer flow, followed by reperfusion. The duration of both ischemia and reperfusion can be modulated to examine biochemical events at any given time-point. Although the Langendorff isolated heart model does not allow for the consideration of systemic events affecting ischemia and reperfusion, it is an excellent model for the examination of acute functional and biochemical events within the window of ischemia reperfusion injury as well as the effect of pharmacological intervention on cardiac pre- and postconditioning. The goal of this protocol is to demonstrate how to perform in situ aortic cannulation and heart excision followed by ischemia/reperfusion injury in the Langendorff model.

The isolated rat heart is an enduring model for ischemia reperfusion injury. Here, we describe the process of harvesting the beating heart from a rat via in situ aortic cannulation, Langendorff perfusion of the heart, simulated ischemia-reperfusion injury, and infarct staining to confirm the extent of ischemic insult.

Induktion und Beurteilung der Ischämie-Reperfusion Injury in Langendorff-perfundierten Rattenherzen

The biochemical events surrounding ischemia reperfusion injury in the acute setting are of great importance to furthering novel treatment options for ...

Assessment of Kidney Function in Mouse Models of Glomerular Disease

The use of murine models to mimic human kidney disease is becoming increasingly common. Our research is focused on the assessment of glomerular function in diabetic nephropathy and podocyte-specific VEGF-A knock-out mice; therefore, this protocol describes the full kidney work-up used in our lab to assess these mouse models of glomerular disease, enabling a vast amount of information regarding kidney and glomerular function to be obtained from a single mouse. In comparison to alternative methods presented in the literature to assess glomerular function, the use of the method outlined in this paper enables the glomerular phenotype to be fully evaluated from multiple aspects. By using this method, the researcher can determine the kidney phenotype of the model and assess the mechanism as to why the phenotype develops. This vital information on the mechanism of disease is required when examining potential therapeutic avenues in these models. The methods allow for detailed functional assessment of the glomerular filtration barrier through measurement of the urinary albumin creatinine ratio and individual glomerular water permeability, as well as both structural and ultra-structural examination using the Periodic Acid Schiff stain and electron microscopy. Furthermore, analysis of the genes dysregulated at the mRNA and protein level enables mechanistic analysis of glomerular function. This protocol outlines the generic but adaptable methods that can be applied to all mouse models of glomerular disease.

This protocol describes a full kidney work-up that should be carried out in mouse models of glomerular disease. The methods allow for detailed functional, structural, and mechanistic analysis of glomerular function, which can be applied to all mouse models of glomerular disease.

Beurteilung der Nierenfunktion in Mausmodellen der glomerulären Erkrankung

The use of murine models to mimic human kidney disease is becoming increasingly common. Our research is focused on the assessment of glomerular function ...

Normothermic Ex Situ Heart Perfusion in Working Mode: Assessment of Cardiac Function and Metabolism

The current standard method for organ preservation (cold storage, CS), exposes the heart to a period of cold ischemia that limits the safe preservation time and increases the risk of adverse post-transplantation outcomes. Moreover, the static nature of CS does not allow for organ evaluation or intervention during the preservation interval. Normothermic ex situ heart perfusion (ESHP) is a novel method for preservation of the donated heart that minimizes cold ischemia by providing oxygenated, nutrient-rich perfusate to the heart. ESHP has been shown to be non-inferior to CS in the preservation of standard-criteria donor hearts and has also facilitated the clinical transplantation of the hearts donated after the circulatory determination of death. Currently, the only available clinical ESHP device perfuses the heart in an unloaded, non-working state, limiting assessments of myocardial performance. Conversely, ESHP in working mode provides the opportunity for comprehensive evaluation of cardiac performance by assessment of functional and metabolic parameters under physiologic conditions. Moreover, earlier experimental studies have suggested that ESHP in working mode may result in improved functional preservation. Here, we describe the protocol for ex situ perfusion of the heart in a large mammal (porcine) model, which is reproducible for different animal models and heart sizes. The software program in this ESHP apparatus allows for real-time and automated control of the pump speed to maintain desired aortic and left atrial pressure and evaluates a variety of functional and electrophysiological parameters with minimal need for supervision/manipulation.

Normothermic ex situ heart perfusion (ESHP), preserves the heart in a beating, semi-physiologic state. When performed in a working mode, ESHP provides the opportunity to perform sophisticated assessments of donor heart function and organ viability. Here, we describe our method for myocardial performance evaluation during ESHP.

Normothermic Ex-Situ Herz Perfusion im Arbeitsmodus: Beurteilung der Herzfunktion und Stoffwechsel

The current standard method for organ preservation (cold storage, CS), exposes the heart to a period of cold ischemia that limits the safe preservation ...

Echocardiographic Assessment of Cardiac Anatomy and Function in Adult Rats

The use of experimental animal models has become crucial in cardiovascular science. Most studies using rodent models are focused on two-dimensional imaging to study the cardiac anatomy of the left ventricle and M-mode echo to assess its dimensions. However, this could limit a comprehensive study. Herein, we describe a protocol that allows an assessment of the heart chamber size, left ventricular function (systolic and diastolic) and valvular function. A conventional medical ultrasound machine was used in this protocol and different echo views were obtained through left parasternal, apical and suprasternal windows. In the left parasternal window, the long and short axis were acquired to analyze left chamber dimensions, right ventricle and pulmonary artery dimensions, and mitral, pulmonary and aortic valve function. The apical window allows the measurement of heart chamber dimensions and evaluation of systolic and diastolic parameters. It also allows Doppler assessment with detection and quantification of heart valve disturbances (regurgitation or stenosis). Different segments and walls of the left ventricle are visualized throughout all views. Finally, the ascending aorta, aortic arch, and descending aorta can be imaged through the suprasternal window. A combination of ultrasound imaging, Doppler flow and tissue Doppler assessment have been obtained to study cardiac morphology and function. This represents an important contribution to improve the assessment of cardiac function in adult rats with impact for research using these animal models.

A non-invasive protocol for transthoracic echocardiography assessment of cardiac anatomy and function for adult rats is presented in the current study. The heart valves, all four cardiac chambers and the ascending aorta, aortic arch and descending aorta are studied in detail.

Echokardiographische Beurteilung der Herzanatomie und Funktion bei erwachsenen Ratten

The use of experimental animal models has become crucial in cardiovascular science. Most studies using rodent models are focused on two-dimensional ...

In Vitro Assessment of Cardiac Function Using Skinned Cardiomyocytes

In this article, we describe the steps required to isolate a single permeabilized (&#34;skinned&#34;) cardiomyocyte and attach it to a force-measuring apparatus and a motor to perform functional studies. These studies will allow measurement of cardiomyocyte stiffness (passive force) and its activation with different calcium (Ca2+)-containing solutions to determine, amongst others: maximum force development, myofilament Ca2+-sensitivity (pCa50), cooperativity (nHill) and the rate of force redevelopment (ktr). This method also enables determination of the effects of drugs acting directly on myofilaments and of the expression of exogenous recombinant proteins on both active and passive properties of cardiomyocytes. Clinically, skinned cardiomyocyte studies highlight the pathophysiology of many myocardial diseases and allow in vitro assessment of the impact of therapeutic interventions targeting the myofilaments. Altogether, this technique enables the clarification of cardiac pathophysiology by investigating correlations between in vitro and in vivo parameters in animal models and human tissue obtained during open heart or transplant surgery.

This protocol aims to describe step-by-step the technique of extraction and assessment of cardiac function using skinned cardiomyocytes. This methodology allows measurement and acutemodulation of myofilament function using small frozen biopsies that can be collected from different cardiac locations, from mice to men.

In Vitro-Bewertung der Herzfunktion mit gehäuteten Kardiomyozyten

In this article, we describe the steps required to isolate a single permeabilized (&#34;skinned&#34;) cardiomyocyte and attach it to a force-measuring ...

Semi-Minimal Invasive Method to Induce Myocardial Infarction in Rats and the Assessment of Cardiac Function by an Isolated Working Heart System

Myocardial infarction (MI) remains the main contributor to morbidity and mortality worldwide. Therefore, research on this topic is mandatory. An easily and highly reproducible MI induction procedure is required to obtain further insight and better understanding of the underlying pathological changes. This procedure can also be used to evaluate the effects or potency of new and promising treatments (as drugs or interventions) in acute MI, subsequent remodeling and heart failure (HF). After intubation and pre-operative preparation of the animal, an anesthetic protocol with isoflurane was performed, and the surgical procedure was conducted&#160;quickly. Using a minimally invasive approach, the left anterior descending artery (LAD) was located and occluded by a ligature. The occlusion can be performed acutely for subsequent reperfusion (ischemia/reperfusion injury). Alternatively, the vessel can be ligated permanently to investigate the development of chronic MI, remodeling or HF. Despite common pitfalls, the drop-out rates are minimal. Various treatments such as remote ischemic conditioning can be examined for their cardioprotective potential pre-, peri- and post-operatively. The post-operative recovery was quick as the anesthesia was precisely controlled and the duration of the operation was short. Post-operative analgesia was administered for three days. The minimally invasive procedure reduces the risk of infection and inflammation. Furthermore, it facilitates rapid recovery. The &#8220;working heart&#8221; measurements were performed ex vivo and enabled precise control of preload, afterload and flow. This procedure requires specific equipment and training for adequate performance. This manuscript provides a detailed step-by-step introduction for conducting these measurements.

This article presents an efficient method to perform myocardial ischemia and subsequent chronic reperfusion in rats using a minimally invasive approach. In addition, left ventricular hemodynamic function of rats is assessed by echocardiography and isolated working heart methods.&#160;

Semi-Minimal Invasive Methode zur Induzieren von Myokardinfarkt bei Ratten und der Beurteilung der Herzfunktion durch ein isoliertes funktionierendes Herzsystem

Myocardial infarction (MI) remains the main contributor to morbidity and mortality worldwide. Therefore, research on this topic is mandatory. An easily ...