Langendorff zole Perfüze Kalp Modeli ve Ara tırmalarda Kullanım Alanları

Prof. Dr. Öner SüzerCerrahpa a Tıp Fakültesi

Farmakoloji ve Klinik Farmakoloji Anabilim Dalıwww.onersuzer.com

2

Konu ma planı

Düzene in tanıtılmasıÇalı ma örnekleriGerçek kayıtlarla veri ölçüm gösterisi

3

Langendorff kalp modelizole perfüze kalp preparatı ilk kez Oskar Langendorff isimli bir Alman doktoru tarafından tanımlanmı tır*.Bugüne kadar pek çok modifikasyona u ramı olan preparat fizyolojik, farmakolojik ve biyokimyasal ara tırmalarda çok yaygın olarak kullanılmaktadır.Preparat en çok akut ilaç etkilerini ara tırmak için kullanılsa da önceden belli bir uygulamaya tabi tutulmu hayvanların kalplerindeki de i iklikler ve bu kalplere ilaçların akut etkileri de incelenebilmektedir.

*Langendorff O. Untersuchungwen am UberlebendenSaugethierhenzen. Pflügers Arch 61, 291, 1895 4

Preparatın hazırlanması IAssendan aort izole ve kanüle edilir.Buradan belli bir basınçla verilen perfüzyon sıvısı aort kapaklarını kapatır ve sıvı sol ventrikül içine gidemez ancak koroner arterleri perfüze eder.Perfüzat daha sonra koroner sinüsten sa atriuma bo alır ve daha sonra anatomi intaktsa pulmoner arterlerden atılır.Langendorff preparatı bu yönüyle perfüzatın sol atriuma bo altıldı ı ve koroner perfüzyonun kalbin kendi kasılma gücüyle gerçekle ti i çalı an kalp (working heart) preparatlarından ayrılır.

5

Preparatın hazırlanması IIYeterli el becerisiyle, kalbin izolasyonu ve perfüzyonu 60 saniyenin altında bir sürede gerçekle tirilebilir.Küçük hayvanlarda anestezi gerekli de ildir.Dekapitasyon yapıldıktan sonra hızla sa sternotomi ile toraks açılmalı ve kalpte herhangi bir mekanik hasar olu turmadan assendan aorta izole edilip kalp so uk perfüzyon solüsyonuna konulmalıdır.Kalbin atması so uk solüsyon içinde durur ve perfüzyon için hazır bekletilen kanüle kolayca takılabilir.plikler aortu kanüle sabitlemek için ba landıktansonra perfüzyona derhal ba lanabilir.

6

Preparatın hazırlanması IIIPerfüzyon sıvısı bir ısı sarmalı aracılı ıyla ısıtılmı ve %95 O2 + %5 CO2 ile oksijenlendirilmi tir.Perfüzyon ba ladı ı anda kanül içinde hava kabarcı ıolmamasına dikkat edilmelidir; varsa kalp hafifçe sıkılarak hava uzakla tırılmalıdır.Preparat kayıtlar için gerekli prosedür yerine getirildikten sonra cidarları ısıtılan bir kalp odacı ıiçine alınmalıdır. Bu ekilde preparatıntermoregülasyonu daha hassas bir ekilde yapılmı ve kalbin dı cidarları kurumaya kar ı korunmu olur.

7

Langendorff düzene i kurulu eması

http://quantametrics.com 8

Basitle tirilmi ema

www.radnoti.com

9

Perfüzyon solüsyonunun hazırlanması

Preparat genellikle modifiye Krebs veya Tyrode solüsyonları ile perfüze edilir.Preparatın iyi çalı ması perfüzyon solüsyonunun kalitesine de ba lıdır.Solüsyon kesinlikle hiçbir partikül içermemelidir. Bunun için kaplar çok temiz olmalı, mümkünse deiyonize edilmi distile su kullanılmalı ve solüsyon için en yüksek saflıkta tuzlar tercih edilmelidir.Çözelti hazırlanması bittikten sonra mutlaka uygun filtrelerle (örn. 5 m) süzülmelidir.

10

Sıçan kalbi için kullandı ım modifiyeTyrode solüsyonu

2 g/LGlikoz

0.1 g/LMgCl2

0.05 g/LNaH2PO4

1.7 g/LNaHCO3

0.15 g/LCaCl2

0.35 g/LKCl

7.5 g/LNaCl

11

Tyrode solüsyonu için stok solüsyonlar

1 g/LNaH2PO4

34 g/LNaHCO3

B Solüsyonu

2 g/LMgCl2

3 g/LCaCl2

7 g/LKCl150 g/LNaCl

A solüsyonu

Hazırlama: 1 litre için 850 mL distile-deiyonize su alınır, 50 mL A alınır ve karı tırılır;karı tırılırken 50 mL B ilave edilir; daha sonra 2 g glikoz ilave edilir ve karı tırılır; ensonunda solüsyon 1 litreye tamamlanır.

12

Perfüzyon ve akımla ili kili parametreler I

Perfüzyon iki ayrı ekilde yapılabilir:Sabit basınç veya sabit akım.Sabit basınçla perfüzyonda koroner akımı, sabit akımla perfüzyonda da koroner perfüzyon basıncınıkaydetmek mümkündür.E er yeterli basınç veya akımda perfüzyon yapılırsapreparatın viabilitesi açısından iki metodun birbirine üstünlü ü yoktur.Elde edilen parametreler (basınç veya akım)birbirleriyle ters orantılı oldukları için herhangi birinin ölçülmesi di eri hakkında da fikir verir.

13

Perfüzyon ve akımla ili kili parametreler II

Bazı Langendorff sistemlerinde kullanılan perfüzat yeniden sirküle edilir.Kullanılmı perfüzat sıvısı da pek çok biyokimyasal parametrenin ölçülebilmesi için bize fayda sa lar.Bunlardan en sık kullanılanları arasında LDH, CK, troponin T ölçümleri.pH, pO2, pCO2 gibi parametrelerin online-realtimeölçümü için modüller üretilmi tir.

14

Kasılma gücü ile ili kili parametrelerSol ventrikül içine sol atrium yoluyla bir balon yerle tirilir.Balona belli bir basınç uygulanarak preload olu turulur.Balon içinde olu an basınç intraventriküler basıncısimüle eder.Yeni cihazlarda ultrasonik sensörlerle ventrikül boyutlarını, segment uzunluklarını ve duvar kalınlıklarını da ölçmek mümkündür.

15

Elektriksel parametrelerYerle tirilen iki elektrodla bipolar elektrogram kaydedilebilir.Elektrogram için metal veya suction elektrodlar kullanılır.Kalpten monofazik aksiyon potansiyelinin kaydı için özel cihazlar da üretilmi tir.Langendorff preparatında ritim ve hız de i ikliklerinindeneyimizi etkilemesini istemiyorsak kalbi sa atriuma yerle tirilen iki elektrotla uyarabiliriz.Uygun izolasyon yöntemleri izlenirse, uyarı yapılmasıelektrogram kayıtlarının alınmasına engel de ildir.

16

Ölçülen ve hesaplanan parametrelerPik sistolik basınçEnd diastolik basınç+dp/dtmax

-dp/dtmax

Slope indeks (+dp/dtmax/-dp/dtmax)Kontraksiyon-zaman e risi altında kalan alanKalp hızıBasınç hız çarpanıSol ventrikül volümüKoroner rezistansOksijen kullanımıRefrakter periyod.....

17

Langendorff heart simulationA computer simulation of experiments which may be performed on the isolated, perfused mammalian heart written by David Dewhurst and Malachy Doherty.This program is highlyinteractive and simulates experiments, which may be performed on the isolated perfused mammalian heart (Langendorff preparation)...

http://www.coacs.com/PCCAL/order/forms/letter/bioscience.pdfhttp://members.aol.com/Sheffbp/products/langndrf.htm 18

Experimetria LF-01 P düzene i

http://quantametrics.com

19

Experimetria LF-01 F-P düzene i

http://quantametrics.com 20

Panlab s.l. düzene i

http://www.panlab-sl.com

Kendi düzene im

22

23

25

30

31 32

33 34

35 36

37 38

43

Langendorff preparatını kullandı ımızçalı ma modeli örnekleri

Bu ba lık altında yaptı ımız çalı ma modellerinin her biri sistemin kullanımında kendine özgü de i ikliklergerektirdi.

44

Kalsiyum paradoksuBu modeli inceledi imiz çalı malarda kalbin belli bir süre kalsiyumsuz ortamda perfüze edilmesi gerekmektedir.Bu nedenle kalsiyumlu ve kalsiyumsuz solüsyonlarınhiçbir ekilde birbirleriyle karı mamaları için özen gerekmektedir.Ayrıca, kalsiyumsuz ortamın yaratılması gereken bölgeler deiyonize suyla temizlenmeli ve bununla yetinilmeyerek kalsiyum ba layıcı elat olan EGTA kullanılmalıdır.

45

skemi-reperfüzyonBu modelde sabit akımlı sistemler, koroner akımıistedi imiz de erlerde uygulamamızı sa ladıkları için tercih edilmelidirler.

46

Kalp koruması-kardiyoplejiBu model, açık kalp cerrahisinde ve kalp transplantasyonunda total global iskemide geçen süreyi simüle etmek için kullanılmı tır.Bu modelin pratik olarak uygulanabilmesi için her izole edilen kalp için ayrı kanüller kullanılmalı ve kalpler koruyucu solüsyon içine kanüllerinden çıkartılmadan konulmalıdır.

47

HipoksiBu modelde hipoksinin sa lanaca ı kolondaki oksijen konsantrasyonunun standartla tırılması için bir ön çalı ma gerekmektedir.

48

AritmiBurada en önemli nokta elektrogram kayıtlarınınartifaktsız çok net bir ekilde alınmasıdır.Ventrikül ve atrium kayıtlarının ayrı ayrı e zamanlıolarak alınması aritmilerin tanımlanmasında kolaylıksa lar.Elektrogram kayıtları yapılırken kalp odacı ının içinin perfüzyon sıvısıyla dolu olması daha düzgün kayıtlaralmamızı, kaydın kullanılmı perfüzatın damlalarındanetkilenmemesini sa lar.

49

Doz-cevap e rileriHerhangi bir maddenin izole kalpte ölçülen parametreler üzerine doza ba ımlı etkilerinin incelenmesi için çok kolonlu Langendorff düzene ininhazırlanması kolaylık sa lamı tır.Bunun dı ında doz-cevap e rilerini almak istedi imizmadde infüzyon pompası ile perfüzyon sıvısı içine enjekte edilebilir veya gazlar perfüzyon sıvısı içinde eritilebilir.

Yapılabilecek ba ka çalı malar....

51

SonuçLangendorff, izole kalpte akut deneyler yapmamızı ve pek çok parametreyi aynı anda ölçümemizi sa layankullanı lı bir preparattır.Çalı madan istenen artlara göre modifiye edilebilir.Sistem laboratuvarımız imkanlarıyla kurulabilece igibi oldukça pahalıya mal olan hazır sistemler eklindede satılmaktadır.

Çalı malarımdan örnekler

K Bozkurt, Ö Süzer, M Kaynar. Cardiovasc Surg, Vol 5(1): 117-124, 1997 K Bozkurt, Ö Süzer, M Kaynar. Cardiovasc Surg, Vol 5(1): 117-124, 1997

K Bozkurt, Ö Süzer, M Kaynar. Cardiovasc Surg, Vol 5(1): 117-124, 1997 Ö Süzer et. al BJA 80(suppl. 2): A35, 1998.

Ö Süzer et al. EJA 15(4): 480-485, 1998 Ö Süzer et al. EJA 15(4): 480-485, 1998

Ö Süzer et al. EJA 15(4): 480-485, 1998 Ö Süzer et al. EJA 15(4): 480-485, 1998

Ö Süzer et al. Pharm Res 37(6): 461-468, 1998 Ö Süzer et al. Pharm Res 37(6): 461-468, 1998

N Gürsoy. Uzmanlık Tezi, Ü 2003 P Bozkurt, Ö Süzer et al. EJA 20: 199-204, 2003

P Bozkurt, Ö Süzer et al. EJA 20: 199-204, 2003 P Bozkurt, Ö Süzer et al. EJA 20: 199-204, 2003

67

Te ekkürlerKür at BozkurtCengiz KöksalMurat KaynarSabahat Köseo luVildan ensesAsuman SüzerPervin BozkurtGülay HanNilüfer GürsoyGülay ÖnerÇi dem Usul

www.onersuzer.com adresinden sunuyu kopyalayabilirsiniz!