מדידות התכווצות שרירים בpapillary מבודדים לחקירת הלב Inotropy בעכברים

Summary

שריר פפילרי חדרית עזב Murine יכול לשמש כדי לחקור התכווצות לב במבחנה. מאמר זה מתאר בפירוט את הבידוד ופרוטוקולי ניסוי ללמוד מאפייני התכווצות לב.

Abstract

שריר פפילרי מבודד מהלב עכבר בוגר יכול לשמש כדי לחקור התכווצות לב במהלך פיסיולוגיים / מצבים פתולוגיים שונים. ניתן להעריך את מאפייני ההתכווצות באופן עצמאי של השפעות חיצוניות כגון טונוס כלי דם או מעמד neurohumoral. הוא מתאר בין מדידות תא בודדות עם myocytes לב מבודד ובמחקרי vivo כמו אקו גישה מדעית. כך, הכנות שריר פפילרי לשמש כמודל מצוין ללמוד פיזיולוגיה / הפתופיזיולוגיה לב ויכול לשמש לחקירות כמו האפנון על ידי סוכנים תרופתיים או החקירה של מודלים של בעלי חיים מהונדסים. כאן, אנו מתארים שיטה של ​​בידוד שריר פפילרי הקדמי השמאלי עכברי לחקור התכווצות לב בהתקנת אמבטיה איברים. בניגוד להכנת רצועת שריר מבודד מקיר החדר, שריר פפילרי יכול להיות מוכן בטוטו מבלי לפגוע בשרירי tissuדואר קשה. התקנת האמבטיה האיבר מורכבת מכמה תאי אמבטיה איבר מצויד אלקטרודה, גז וטמפרטורה מבוקרת. שריר פפילרי המבודד קבוע בתא האמבטיה איבר וגירוי חשמלי. כוח העווית עורר נרשם באמצעות מתמר לחץ ופרמטרים כגון פרפור כוח משרעת ועווית קינטיקה מנותחות. ניתן לבצע פרוטוקולי ניסוי שונים כדי לחקור את סידן והתכווצות תדירות תלויה, כמו גם עקומות מנה-תגובה של סוכני התכווצות כמו קטכולאמינים או תרופות אחרות. בנוסף, תנאים פתולוגיים כמו איסכמיה החריפה יכולים להיות מדומים.

Introduction

החקירה של חלבונים כמו תעלות יונים המתייחסות לתפקידם התכווצות לב היא חיונית כדי לגלות pathomechanisms שונה ולהקים אסטרטגיות טיפוליות חדשות לטיפול במחלות לב, כגון איסכמיה ואי ספיקת לב.

פונקצית התכווצות של שריר לב יונקים ידוע להיות מווסת על ידי ערוצים שונים יון, מובילים וחלבונים אחרים. פוטנציאל פעולה עורר הפעלה של מתח L-סוג sarcolemmal תלוי Ca ^{2 +} ערוצים מובילים לזרם Ca ^{2 +} מהחלל תאי ולאחר מכן לCa ^{2 +} -induced שחרור Ca ^{2 +} (CICR) ^1, אשר מפעיל התכווצות סלולרית ^2. Ca ^{2 +} -signaling משחק תפקיד מרכזי בהתכווצות והסתגלות לב ללחץ פיסיולוגי או פתולוגי. קטכולאמינים להפעיל רצפטורים β-adrenergic לב, ובכך מגרה cyclase adenylyl (AC) שמסנתז cAMP. שהופעל, protein kinase (PKA) phosphorylates חלבונים תאיים וקרום שונים הקשורים כמו L-סוג ^{2 +} ערוצי Ca, phospholamban וקולטנים ryanodine וכתוצאה מכך השינוי של Ca ^{2 +} ארעיים ^ו1,3,4 התכווצות לב. המחנה הוא מושפל על ידי phosphodiesterase (PDE). הפעלה של קולטנים מצמידים Gs האחרים מאשר β-adrenoceptors גם מובילה להצטברות של cAMP.

טכניקת מדידות התכווצות בשריר של חדר מבודד רצועות מבוססת היטב למיני יונקים גדולים ^5-8. בהתבסס על האפשרות של גן המיקוד בעכברים חשוב להקים שיטות לנתח פיזיולוגיה של לב עכברית. עם זאת, הנתונים קיימים על המאפיינים הפיסיולוגיים של הכנות שריר מבודדות בעכברים משתנים בהתאם לתנאי ניסוי ^9-12.

השיטה המתוארת משמשת כדי לנתח התכווצות לב של שריר פפילרי מראש עזב חדריתparations במבחנה. חקירה של התכווצות לב מבוצעת בהיעדר השפעות שינוי התכווצות לב in vivo, כמו לחץ דם, גירוי neurohumoral ולחץ פיזי או חילוף חומרים. שיעור הפועם של הכנת שריר קבלנות יכול להיות מוגדר בקפדנות ושינה באופן שרירותי. עווית כוח ניתן לנתח בהקשר של גירויים ספציפיים כגון ריכוז סידן, להכות בתדירות או בטמפרטורה. בנוסף, שיטה זו יכולה לשמש כדי לחקור רכיבי מסלול איתות שונים ולהשוות את ביצועי לב של דגמי עכבר מהונדסים גנטי על ידי שליטה תנאי ניסוי שהוזכרו לעיל.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

הערה: השלבים הבסיסיים של הליך הבידוד מוצגות באיור 1 כל השלבים מתוארים בפירוט בפרוטוקול הבא.. בידוד שריר פפילרי, הרכבה בתא אמבטיה איבר, רכישה והניתוח מתבצעת בלוח זמנים ברציפות וחובה.

כל הניסויים בבעלי החיים בוצעו בהתאם לחקיקה גרמנית בהגנה על בעלי החיים ואושרו על ידי דירקטוריון האתיקה הסקירה של אוניברסיטת היידלברג.

1. הכנת מכשור

1. להתכווצות מדידות להשתמש התקנת אמבטיה איבר מרובה חדרים. רכיבים של vivo לשעבר התקנת אמבטיה איבר התכווצות מוצגים באיור 2.
   הערה: כדי למזער את כמות הזמן בין ההכנה של שריר פפילרי ותחילת פרוטוקול הניסוי, להגדיר את הציוד ולהכין מאגרים לפני provid איסוף tissue.This הניסיוניes את הכמות הגדולה ביותר של זמן שהרקמה נשארת קיימא לבצע ניסויים.
2. התחל את ציוד מחשבים ורכישת נתונים. הפעל חום אמבטיה איבר (מראש ל 32 מעלות צלזיוס) ולאפשר ליחידות טמפרטורה קבועה מראש.
3. הכן את ציוד הרכישה. התחל הקלטת נתונים כאמור בתוכנה ידנית.
4. בדקו ולנהל כיול (במידת צורך) בכל ערוץ ואפס כל הערוצים כדי לתקנן את האות החשמלית שסופקה ממתמר כוח בהתאמה (הקשורים לערוץ ש) לכוח 2-ז מסופק על ידי משקל מוסמך.
5. הפעל אספקת גז (95% O _2/5% CO ₂₎ לתאי אמבטיה איברים. ברציפות בגז כל התאים במהלך מדידות הפרוטוקול כולו.

2. הכנת חוצצים ופתרונות פיסיולוגיים

1. הכן פתרון חיץ קרבס-Henseleit מנת להגיע לריכוזים סופיים של 119 מ"מ NaCl; 25 מ"מ NaHCO _3; 4.6 מ"מ KCl; גלוקוז 11mm; 1 מ"מ Na-pyruvate; 1.5 מ"מ CaCl _2; 1.64 מ"מ MgSO _4; 1.18 מ"מ KH ₂ PO ₄ ולהתאים את ה- pH 7.4 (ראה פתרון פיזיולוגי טבלת 1).
2. הכן פתרון חיץ קרבס-Henseleit נפרד לשימוש במהלך בידוד כמתואר בשלב 2.1 עם monoxime נוסף 30mm 2,3-Butanedione (BDM) ו -50 IE הפרין / מיליליטר. פתרון מגניב ל- C ° 4 (ראה פתרון הכנת טבלת 1). לסימולציה איסכמיה, להכין איסכמיה-פתרון כפי שמתואר בטבלה 1.
3. לפרוטוקול של ^{2 +} Ca ^- ההתכווצות תלויה, להוסיף Ca ^{2 +} לפתרון חיץ קרבס-Henseleit לריכוז סופי מבוקש.
   הערה: להכין פתרונות אלה ישירות לפני השימוש בו וGass עם carbogen להימנע משקעים של Calciumcarbonate. פתרון Prewarm 32 מעלות צלזיוס לפני השימוש.

3. הכנת תבשיל Tube וDissection בגז המשמש בpapillary כריתת הנוהל

1. חבר גז רךלשיר צינור (מ"מ קוטר 2-4 חיצוני) לחיבור הגז (100% חמצן, carbogen לחלופין) עם המומחה עובד.
2. צור טבעת סגורה של צינור הגזים ההולם בתוך הצלחת לנתיחה. לנקב את צינור הגזים מספר פעמים שמבעבעות רציף מובטחת. צינור בגז זה יכול לשמש מספר פעמים.
3. הכן צלחת לנתיחה עם אלסטומר סיליקון בתחתית (0.5 סנטימטרים עובי), כך שיכולות להיות תקועות סיכות לתוכו. מנה זו יכולה לשמש מספר פעמים.

4. בידוד של שרירים השמאל הקדמי papillary מעכברים

הערה: לפני שמתחילה את הבידוד של שריר פפילרי, לבדוק שקווי הגז ברורים של חסימות.

1. הכן התקנת אמבטיה איבר כאמור בסעיף הפרוטוקול 1-3 לפני שמתחיל בהכנה של שרירי papillary. הכן את כל הפתרונות ביום של הניסוי.
2. להקריב את העכבר (כ 8-12 שבועות) על ידי accordi נקע בצוואר הרחםng לעבודת מומחה והנחיות מוסדיות.
3. תקן את החיה בעמדת גב כפות רגליו קדמיות על ידי תיקון ואחורי כפות על לוח לנתיחה, לפתוח את בית החזה לרוחב משני הצדדים על ידי חיתוך דרך הצלעות במספריים חדים עצם, ואז לחתוך את הסרעפת עם חתך רוחבי. הסר את קרום הלב. עכשיו הלב ואב העורקים נגישים.
4. לתקן את הלב עם מלקחיים בוטים על truncus כלי הדם הקרוב ללב ולהפריד את הלב במהירות עם מספריים מהריאות והרקמות שמסביב.
5. העבר את הלב הפועם בצלחת פטרי המלא בפתרון הכנה מקוררת בגז עם חמצן (שלב 2.2). לאפשר ללב להכות ולעורר התכווצויות לב ברכות באמצעות נגיעה בשיא של הלב עם מלקחיים.
6. ברגע הלב הוא exsanguinous לגמרי, להעביר אותו לצלחת לנתיחה מלאה בפתרון מקורר הכנה (שלב 2.2) וגז עם O _2. מהצעד הזה על שימוש סטראו.
7. לתקן את חימוםרט בסיכה קטנה בחדר ממני, כך שהלב הוא ראה מגב (חדר ממני ממוקם בצד ימין ממבטו של המפעיל).
8. מספריים מייקר שימוש להפריד שני הפרוזדורים ברמה בין העליות והחדרים, לחתוך חיבור רקמה מחדרי הלב וזורקים. לבצע חתך דרך קיר החדר מAV-שסתום הרמה-לשיא של הלב להימנע מכל לחץ מכאני.
9. פתח את החדר ולתקן את הקיר החופשי בצד השמאל עם מלקחיים, ובכך שיש להסתכל בשני שרירי papillary חדר שמאלי.
10. לחתוך מעט מרוחב רקמת חדרית בשני הצדדים של שריר פפילרי הקדמי השמאלי שימור חלק מהמפרש מסתמית על הכנת שריר פפילרי ולהימנע מלגעת או מתיחת שריר פפילרי ככל האפשר. לנתח את קיר רקמת חדרית שנותרה משריר פפילרי.
11. צרף חוטי משי (7/0, 0.5 מדד) בשני הצדדים של הכנת שריר פפילרי aration, אחד על המפרש מסתמית ואחד בחלק השרירי. תקן את ההכנה בתא האמבטיה איבר מלא בפתרון אמבטיה איבר וגז עם carbogen, כמו טמפרטורת 32 מעלות צלזיוס הוא הציעה.

5. איזון וגירוי של שריר פפילרי

1. לעורר את הכנת שריר פפילרי עם פולסים מלבניים (משך 2 ms והנוכחי של 100 מילי-אמפר) בתדירות גירוי של 1 הרץ מייד לאחר הקיבוע באמבטיה האיברים.
2. ודא שינוי תכוף של פתרון האמבטיה איבר, או על ידי שינוי רציף או על ידי שינוי תכוף במדריך (כל 5 דקות) על פי ההגדרה של סוג האמבטיה איבר בשימוש.
3. בהדרגה להגדיל את היומרה עד כוח עווית מקסימאלי בהגיעה. הוא הגיע כוח עווית מקסימאלי כאשר הגידול של היומרה לא אחרי הגדלת נוספת בכוח העווית.
4. לאחר 45-60 דקות של איזון, להתחיל פרוטוקול הניסוי.

"Jove_title"> 6. הציע פרוטוקולי ניסוי למדידת התכווצות

הערה: פרוטוקול הניסוי המפורט להלן כולל תמרונים סטנדרטיים לאפיין התכווצות לב בתנאים פיסיולוגיים וpathophysiological. בסעיף הנציג אנו מתארים פרוטוקולים אלה בפירוט גם מראה תוצאות נציג (ראה גם טבלה 2).

1. הקלטה וניתוח של פרוטוקולי הניסוי
   1. להקלטה, להשתמש בתוכנה מתאימה עם רזולוציה נאותה זמנית (1kHz ≥ שיעור רכישה).
   2. ניתוח פרמטרים כוללים משרעת כוח העווית (גובה), זמן שיא מתח (TTP) וזמן המחצית מקסימאלי הרפיה (R ₅₀ / TFall, בהתאמה) כאמור בתוכנה (כמו בדוגמה של תרשים 5.5 של ADInstruments, ראה איור 4).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

תוצאות

הפרוטוקול של כתב היד הזה למדידות התכווצות של שריר הכנות מבודדות עכברית פפילרי מכוון לתנאים אופטימליים כדי להשיג תוצאות ניסוי לשחזור בתנאים פיסיולוגיים. כדי להגדיר תנאי ניסוי אופטימליים ביצענו ניסויי טייס משתנים טמפרטורת אמבטיה איבר וריכוז סידן תאי (ראה גם ^12)....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

בכתב יד זה אנו מתארים שיטה לחקור התכווצות של שריר פפילרי עכברי במבחנה אשר ניתן להשתמש בי לענות על כמה שאלות מדעיות הקשורים לפיזיולוגיה והפתולוגיה לב בעכברים, כמו גם לתמוך בניתוח של קווים מהונדסים והגילוי של גישות תרופות חדשות לטיפול בבעיות בתפקוד לב. אנו מדגימי...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Sodium chloride	Sigma-Aldrich	S7653
Sodium bicarbonate	Sigma-Aldrich	S5761
Potassium chloride	Sigma-Aldrich	P9333
Glucose	Sigma-Aldrich	D9434
Sodium pyruvate	Sigma-Aldrich	P5280
Calcium chloride dihydrate	Sigma-Aldrich	223506
Magnesium sulfate heptahydrate	Sigma-Aldrich	230391
Potassium phosphate monobasic	Sigma-Aldrich	P 5655
2,3-Butanedione monoxime	Sigma-Aldrich	B0753
3-Isobutyl-1-methylxanthine	Sigma-Aldrich	I5879	Hazard statement H 302, solve in DMSO
Dimethyl sulfoxide (DMSO)	Sigma-Aldrich	D2650
Isoprenaline hydrochloride	Sigma-Aldrich	I5627	Hazard statement H 315-H319-H335
Sodium Heparine 250.000 IE/10 ml	ratiopharm	PZN 3874685
Histamine dihydrochloride	Sigma-Aldrich	H7250	Hazard statement H 315-H 317-H319- H334-H335