Este trabalho foi apoiado pelo Deutsche Forschungsgemeinschaft (KFO 196 &quot;Signaltransduktion bei adaptativen und maladaptiven kardialen Remodelação-Prozessen&quot;, FR 1638 / 1-2) e pelo (Centro Alemão DZHK for Cardiovascular Research, uma parte dos centros alemães de Pesquisa em Saúde , que é um BMBF (Ministério alemão da Educação e Investigação) iniciativa).

NOTA: As etapas básicas do processo de isolamento são mostrados na Figura 1 Todos os passos são descritos em pormenor no seguinte protocolo.. Isolamento dos músculos papilares, montagem no órgão câmara de banho, aquisição e análise é realizada em uma escala de tempo consecutivo e obrigatória. Todos os experimentos com animais foram realizados de acordo com a legislação alemã sobre a protecção dos animais e foram aprovados pelo Comitê de Ética da Universidade de Heidelberg. 1. Preparação de Instrumentação <ol><li> Para contratilidade medições usar uma configuração banho de órgãos com cavidades múltiplas. Componentes de uma contractilidade configuração banho de órgãos ex vivo são mostrados na Figura 2. NOTA: Para minimizar a quantidade de tempo entre a preparação do músculo papilar eo início do protocolo experimental, criado equipamentos e preparar buffers antes da recolha tissue.This experimentais provides a maior quantidade de tempo que o tecido permanece viável para conduzir experiências. </li><li> Inicie o computador e aquisição de dados equipamento. Ligue banho de órgãos de calor (predefinido para 32 ° C) e as unidades a temperatura predefinida permitir. </li><li> Prepare o equipamento de aquisição. Iniciar a gravação de dados, como mencionado no manual do software. </li><li> Verificar e realizar a calibração (se necessário) em cada canal e zero todos os canais para padronizar o sinal eléctrico fornecido a partir do transdutor de força respectivo (associado com aquele canal) a uma força de 2-G fornecida por um peso certificada. </li><li> Ligue o fornecimento de gás (95% de O2 / 5% de CO 2) para câmaras de banho de órgãos. Continuamente gás, todas as câmaras durante as medições de protocolo inteiras. </li></ol> 2. Preparação de tampões e soluções fisiológicas <ol><li> Prepara-se uma solução tampão de Krebs-Henseleit a alcançar concentrações finais de 119 mM de NaCl; MM NaHCO 25 3; KCl 4,6 mM; Glucose 11mm; 1 mM de Na-Pyruvate; 1,5 mM de CaCl2; 1,64 mM de MgSO4; 1,18 mM de KH 2 PO 4 e ajustar o pH para 7,4 (ver Tabela 1 solução fisiológica). </li><li> Preparar a solução tampão de Krebs-Henseleit separado para usar durante o isolamento conforme descrito no passo 2.1 com monoxime adicional 30 mM 2,3-butanodiona (BDM) e 50 IE de heparina / ml. Arrefecer a solução a 4 ° C (ver Tabela 1 Preparação de Solução). Para simulação de isquemia, isquemia preparar-solução, tal como descrito na Tabela 1. </li><li> Para o protocolo de Ca 2 + - contractilidade dependente, adicionar Ca 2+ para a solução tampão de Krebs-Henseleit a concentração final requerida. NOTA: preparar essas soluções diretamente antes de seu uso e gass com carbogênio para evitar a precipitação de Calciumcarbonate. Pré-aquecer solução a 32 ° C antes de usar. </li></ol> 3. Preparação do tubo e Dissection Dish gasificação usado durante a Excisão Processo Papillary <ol><li> Conecte um gás suavecantar tubo (diâmetro externo 2-4 mm) para a ligação do gás (oxigênio a 100%, carbogénio alternativamente) com peritos que trabalham. </li><li> Criar um anel fechado do tubo gaseamento encaixe dentro do prato dissecção. Perfurar o tubo de gaseamento várias vezes que um borbulhar contínua está assegurada. Este tubo de gaseamento pode ser utilizado várias vezes. </li><li> Prepare dissecção prato com um elastómero de silicone na parte inferior (0,5 cm de espessura), de modo que os pinos podem ser preso nele. Este prato pode ser utilizado várias vezes. </li></ol> 4. Isolamento de Anterior Esquerda Músculo Papilar de murganhos NOTA: Antes de iniciar o isolamento do músculo papilar, verifique se as linhas de gás são livre de bloqueios. <ol><li> Prepare configuração banho de órgãos tal como mencionado na secção protocolo 1-3 antes de iniciar a preparação dos músculos papilares. Preparar todas as soluções, no dia da experiência. </li><li> Sacrifique o mouse (cerca de 8-12 semanas de idade) por deslocamento cervical according de trabalho especializada e diretrizes institucionais. </li><li> Corrigir o animal em decúbito dorsal, fixando as patas dianteiras e traseiras patas em uma placa de dissecação, abrir a lateral do tórax de ambos os lados, cortando através das costelas com uma tesoura afiada do osso, em seguida, corte o diafragma com um corte transversal. Remover o pericárdio. Agora, o coração e a aorta são acessíveis. </li><li> Fixar o coração com uma pinça sem corte no truncus vascular perto do coração e separar o coração rapidamente com tesouras dos pulmões e do tecido circundante. </li><li> Transferir o coração batendo para uma placa de Petri com solução de preparação arrefecida gaseados com oxigénio (passo 2.2). Permitir que o coração a bater e estimular contrações do coração suavemente através de tocar o ápice cardíaco com uma pinça. </li><li> Assim o coração está completamente exsanguinous, transferi-lo para o prato dissecção preenchido com solução preparação arrefecida (passo 2.2) e gaseificada com O2. A partir deste passo sobre o uso de um microscópio estereoscópico. </li><li> Fixar o heart com um pequeno pino através do ventrículo direito, de modo que o coração é visto a partir dorsal (ventrículo direito está situado no lado direito do ponto de vista do operador). </li><li> Usando uma tesoura de microcirurgia separar ambos os átrios no nível atrioventricular, corte de ligação do tecido dos ventrículos e descarte. Realizar um corte através da parede do ventrículo-válvula de nível AV ao vértice do coração evitando qualquer pressão mecânica. </li><li> Abra o ventrículo e fixar a parede livre do lado esquerdo com uma pinça, tendo assim um olhar para ambos os músculos papilares do ventrículo esquerdo. </li><li> Ligeiramente cortar o tecido ventricular lateral, em ambos os lados do músculo papilar anterior esquerda preservando uma parte da vela valvular na preparação muscular papilar e evitar tocar ou alongamento do músculo papilar, tanto quanto possível. Dissecar o tecido da parede ventricular remanescente do músculo papilar. </li><li> Anexar fios de seda (7/0, métrica 0,5) em ambos os lados do prep músculo papilarprepara-, um na vela valvular e um na parte muscular. Fixar a preparação na câmara de banho de órgãos cheio com solução de banho de órgãos e gaseificada com carbogénio, como a temperatura de 32 ° C é sugerida. </li></ol> 5. Equilíbrio e estimulação do músculo papilar <ol><li> Estimular a preparação do músculo papilar com pulsos retangulares (duração de 2 ms e corrente de 100 mA) a freqüência de estimulação de 1 Hz imediatamente após a fixação no banho de órgãos. </li><li> Certifique-se de uma mudança frequente da solução de banho de órgãos, seja por mudança contínua ou por alteração manual freqüentes (a cada 5 min) de acordo com a configuração do tipo banho de órgãos utilizados. </li><li> Aumentar gradualmente até que a pretensão força de contração máxima em alcançado. Força de contração máxima é alcançada quando o aumento da pré-tensão não é seguido por um aumento adicional da força de contração. </li><li> Após 45-60 min de equilibração, iniciar o protocolo experimental. </li></ol> NOTA: O protocolo experimental descrito abaixo compreende manobras padrão para caracterizar a contratilidade cardíaca em condições fisiológicas e fisiopatológicas. Na seção representante descrevemos esses protocolos em detalhe também mostra resultados representativos (ver também Quadro 2). <ol><li> A gravação ea análise dos protocolos experimentais <ol><li> Para gravar, utilize um software adequado, com resolução temporal adequada (taxa de aquisição ≥ 1 kHz). </li><li> Analisar parâmetros, incluindo a amplitude da força de contração (altura), tempo para o pico de tensão (TTP) e metade do tempo de relaxamento máximo (R50 / TFall, respectivamente) como mencionado no programa de software (como exemplo 5.5 Gráfico de ADInstruments, ver Figura 4). </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Endoh, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiac+Ca2++signaling+and+Ca2++sensitizers.">Cardiac Ca2+ signaling and Ca2+ sensitizers.</a> Circ J. 12 (12), 1915-1925 (2008).</li><li>Bers, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calcium+cycling+and+signaling+in+cardiac+myocytes.">Calcium cycling and signaling in cardiac myocytes.</a> Annu Rev Physiol. 70, 23-49 (2008).</li><li>Bers, D., Despa, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Na/K-ATPase&#8212;an+integral+player+in+the+adrenergic+fight-or+flight+response.">Na/K-ATPase&#8212;an integral player in the adrenergic fight-or flight response.</a> Trends Cardiovasc Med. 19, 111-118 (2009).</li><li>Bers, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiac+excitation&#8211;contraction+coupling.">Cardiac excitation&#8211;contraction coupling.</a> Nature. 415, 198-205 (2002).</li><li>Pieske, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=al.+Ca(2+)-dependent+and+Ca(2+)-independent+regulation+of+contractility+in+isolated+human+myocardium.">al. 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D., Perez, N. G., Marban, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calcium+cycling+and+contractile+activation+in+intact+mouse+cardiac+muscle.">Calcium cycling and contractile activation in intact mouse cardiac muscle.</a> J Physiol. 507, 175-184 (1998).</li><li>Bluhm, W. F., Kranias, E. G., Dillmann, W. 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G., Jewell, B. R., Wood, E. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Studies+of+the+contractility+of+mammalian+myocardium+at+low+rates+of+stimulation.">Studies of the contractility of mammalian myocardium at low rates of stimulation.</a> J Physiol. 254 (1), 1-17 (1976).</li><li>Pieske, B., Maier, L. S., Schmidt-Schweda, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sarcoplasmic+reticulum+Ca2++load+in+human+heart+failure.">Sarcoplasmic reticulum Ca2+ load in human heart failure.</a> Basic Res Cardiol. 97, 163-171 (2002).</li><li>Koch-Weser, J., Blinks, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Influence+of+the+Interval+between+Beats+on+Myocardial+Contractility.">The Influence of the Interval between Beats on Myocardial Contractility.</a> Pharmacol Rev. 15, 601-652 (1963).</li><li>Bocalini, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Myocardial+remodeling+after+large+infarcts+in+rat+converts+post+rest-potentiation+in+force+decay.">Myocardial remodeling after large infarcts in rat converts post rest-potentiation in force decay.</a> Arq Bras Cardiol. 98 (3), 243-251 (2012).</li><li>Juggi, 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=Effect+of+ischemia-reperfusion+on+the+post-rest+inotropy+of+isolated+perfused+rat+heart.">Effect of ischemia-reperfusion on the post-rest inotropy of isolated perfused rat heart.</a> J Cell Mol Med. 6 (4), 621-630 (2002).</li><li>Lakatta, E. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Beyond+Bowditch:+the+convergence+of+cardiac+chronotropy+and+inotropy.">Beyond Bowditch: the convergence of cardiac chronotropy and inotropy.</a> Cell Calcium. 35 (6), 629-624 (2004).</li><li>Taylor, D. G., Parilak, L. D., LeWinter, M. M., Knot, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantification+of+the+rat+left+ventricle+force+and+Ca2++-frequency+relationships:+similarities+to+dog+and+human.">Quantification of the rat left ventricle force and Ca2+ -frequency relationships: similarities to dog and human.</a> Cardiovasc Res. 61 (1), 77-86 (2004).</li><li>Schmidt, U., Hajjar, R. J., Gwathmey, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+force-interval+relationship+in+human+myocardium.">The force-interval relationship in human myocardium.</a> J Card Fail. 1 (4), 311-321 (1995).</li><li>Rossman, E. I., Petre, R. E., Chaudhary, K. W., Piacentino, V. 3. r. d., Janssen, P. M., Gaughan, J. P., Houser, S. R., Margulies, K. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Abnormal+frequency-dependentresponses+represent+the+pathophysiologic+signature+of+contractile+failure+inhuman+myocardium.">Abnormal frequency-dependentresponses represent the pathophysiologic signature of contractile failure inhuman myocardium.</a> JMCC. 36 (1), 33-42 (2004).</li><li>Moran, A. E., Forouzanfar, M. H., Roth, G. A., Mensah, G. A., Ezzati, M., Murray, C. J., Naghavi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temporal+trends+in+ischemic+heart+disease+mortality+in+21+world+regions,+1980+to+2010:+the+Global+Burden+of+Disease+2010+stud.">Temporal trends in ischemic heart disease mortality in 21 world regions, 1980 to 2010: the Global Burden of Disease 2010 stud.</a> Circulation. 129 (14), 1483-1492 (1980).</li><li>Lee, J. A., Allen, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Changes+in+intracellular+free+calcium+concentration+during+long+exposures+to+simulated+ischemia+in+isolated+mammalian+ventricular+muscle.">Changes in intracellular free calcium concentration during long exposures to simulated ischemia in isolated mammalian ventricular muscle.</a> Circ Res. 71 (1), 58-69 (1992).</li></ol>

Os autores declaram que não têm interesses financeiros concorrentes.

Neste manuscrito nós descrevemos um método para investigar a contratilidade do músculo papilar murino in vitro que pode ser usada para responder a várias questões científicas relacionadas com a fisiologia do coração e patologia em ratos, bem como para apoiar a análise de linhagens transgênicas e da descoberta de novas abordagens farmacêuticas para o tratamento de disfunções cardíacas. Nós ilustram a utilização deste método para avaliar as propriedades fisiológicas, patológicas e farmacológi...

A investigação de proteínas de canais iônicos, como referem o seu papel para a contratilidade cardíaca é essencial para descobrir diferentes pathomechanisms e estabelecer novas estratégias terapêuticas para doenças cardíacas como isquemia e insuficiência cardíaca. Função contrátil de cardiomiócitos de mamíferos é conhecido por ser modulada por vários canais iônicos, transportadores e outras proteínas. Potencial de ação evocava a ativação de tensão dependente sarcolemal L-tipo canais de Ca2 + leva a influxo de Ca2 + do espaço extracelular e, posteriormente, ao Ca2 + induzida por Ca2 + release (CICR) 1, o que desencadeia a contração celular 2. Ca 2+ -signaling desempenha um papel central na contratilidade cardíaca e adaptação ao estresse fisiológico ou patológico. Catecolaminas ativar receptores beta-adrenérgicos cardíacos, estimulando assim adenililciclase (AC), que sintetiza cAMP. Sendo ativado, proteiN cinase A (PKA) fosforila diferentes proteínas associadas intracelulares e de membrana de tipo L como canais de Ca2 +, e receptores de rianodina fosfolambam, resultando em modificação de transientes de Ca 2+ e 1,3,4 contractilidade cardíaca. O AMPc é degradada pela fosfodiesterase (PDE). A activação dos outros do que os receptores beta-adrenérgicos Gs-acoplado também conduz à acumulação de cAMP. A técnica das medições de contratilidade em tiras isoladas de músculo ventricular está bem estabelecida para espécies de mamíferos maiores 5-8. Com base na possibilidade de direccionamento de genes em ratinhos é importante para estabelecer métodos para analisar fisiologia cardíaca murino. No entanto, os dados existentes sobre as propriedades fisiológicas das preparações musculares isoladas em camundongos diferem dependendo das condições experimentais 9-12. O método descrito é usado para analisar a contractilidade cardíaca de pré músculo papilar do ventrículo esquerdoparações in vitro. Investigação da contractilidade cardíaca é realizada na ausência de influências que modificam a contractilidade cardíaca in vivo, como a pressão sanguínea, a estimulação neuro-humoral e stress físico ou metabólica. A taxa de batimento da preparação muscular contratação pode ser rigorosamente definido e alterado arbitrariamente. Força de contração pode ser analisado no contexto de estímulos específicos, tais como a concentração de cálcio, batendo frequência ou temperatura. Além disso, este método pode ser usado para investigar diferentes componentes da via de sinalização e para comparar o desempenho cardíaco de modelos de ratinho geneticamente modificadas controlando as condições experimentais mencionadas acima.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Sodium chloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S7653</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium bicarbonate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S5761&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium chloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P9333</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glucose</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>D9434&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium pyruvate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P5280&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcium chloride dihydrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td align="right">223506</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnesium sulfate heptahydrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td align="right">230391</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium phosphate monobasic</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P 5655</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2,3-Butanedione monoxime</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>B0753</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Forskolin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>F3917</td>
			<td>Hazard statement H312, solve in DMSO</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3-?Isobutyl-?1-?methylxanthine</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>I5879</td>
			<td>Hazard statement H 302, solve in DMSO</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dimethyl sulfoxide (DMSO)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>D2650</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoprenaline hydrochloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>I5627</td>
			<td>Hazard statement H 315-H319-H335</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Heparine 250.000 IE/10ml</td>
			<td>ratiopharm</td>
			<td>PZN 3874685</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Histamine dihydrochloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>H7250</td>
			<td>Hazard statement H 315-H 317-H319- H334-H335</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

contractility measurements on isolated papillary muscles for the investigation of cardiac inotropy in mice

Músculo papilar isolado a partir de corações de rato adulto pode ser utilizado para estudar a contractilidade cardíaca durante as diferentes condições patológicas / fisiológicas. As características contráteis pode ser avaliado de forma independente de influências externas, tais como tônus ​​vascular ou o estado neuro-humorais. Descreve uma abordagem científica entre as medições de células individuais com os miócitos cardíacos isolados e estudos in vivo, como a ecocardiografia. Assim, preparações de músculo papilar servir como um excelente modelo para estudar a fisiologia cardíaca / fisiopatologia e pode ser utilizado para investigações como a modulação por agentes farmacológicos ou a exploração de modelos animais transgénicos. Aqui, nós descrevemos um método de isolamento do músculo papilar anterior esquerda murino para investigar a contractilidade cardíaca num banho de órgãos de configuração. Em contraste com a preparação de uma tira de músculo isolado a partir da parede ventricular, o músculo papilar podem ser preparados in toto sem danificar o músculo tissuum e severamente. A configuração banho de órgão é composto por várias câmaras de banho equipada órgão eletrodos, gaseados e com temperatura controlada. O músculo papilar isolado é fixo na câmara de banho de órgãos e estimulado eletricamente. A força de contração evocada é gravada usando um transdutor de pressão e parâmetros, tais como contração amplitude da força e contração muscular cinética são analisados. Diferentes protocolos experimentais podem ser realizadas para investigar o cálcio e contractilidade dependente da frequência, bem como as curvas de dose-resposta de agentes contrácteis, tais como catecolaminas e outros produtos farmacêuticos. Além disso, condições patológicas, como isquemia aguda pode ser simulado.

O protocolo deste manuscrito para medições de contratilidade de murino isolados preparações de músculos papilares está sintonizado com as condições ideais para atingir resultados experimentais reprodutíveis em condições fisiológicas. Para definir as condições experimentais ótimas, realizamos experimentos-piloto variando temperatura do banho de órgãos e concentração de cálcio extracelular (ver também 12). O protocolo aqui descrito foi realizado com uma concentração extracelular de cálci...

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Contractility Measurements on Isolated Papillary Muscles for the Investigation of Cardiac Inotropy in Mice

Músculo papilar do ventrículo esquerdo de murino pode ser usado para investigar in vitro a contractilidade cardíaca. Este artigo descreve em detalhes o isolamento e protocolos experimentais para estudar características contráteis cardíacas.

Medidas de contratilidade no isolado músculos papilares de Investigação de Cardiac inotropia em Ratos

Papillary muscle isolated from adult mouse hearts can be used to study cardiac contractility during different physiological/pathological conditions. The ...

contractility-measurements-on-isolated-papillary-muscles-for

Research

JoVE Journal

Biology

14.8K visualizações.  Universität Heidelberg.  Músculo papilar do ventrículo esquerdo de murino pode ser usado para investigar in vitro a contractilidade cardíaca. Este artigo descreve em detalhes o isolamento e protocolos experimentais para estudar características contráteis cardíacas. 

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Bioengineering Human Microvascular Networks in Immunodeficient Mice

The future of tissue engineering and cell-based therapies for tissue regeneration will likely rely on our ability to generate functional vascular networks in vivo. In this regard, the search for experimental models to build blood vessel networks in vivo is of utmost importance 1. The feasibility of bioengineering microvascular networks in vivo was first shown using human tissue-derived mature endothelial cells (ECs) 2-4; however, such autologous endothelial cells present problems for wide clinical use, because they are difficult to obtain in sufficient quantities and require harvesting from existing vasculature. These limitations have instigated the search for other sources of ECs. The identification of endothelial colony-forming cells (ECFCs) in blood presented an opportunity to non-invasively obtain ECs 5-7. We and other authors have shown that adult and cord blood-derived ECFCs have the capacity to form functional vascular networks in vivo 7-11. Importantly, these studies have also shown that to obtain stable and durable vascular networks, ECFCs require co-implantation with perivascular cells. The assay we describe here illustrates this concept: we show how human cord blood-derived ECFCs can be combined with bone marrow-derived mesenchymal stem cells (MSCs) as a single cell suspension in a collagen/fibronectin/fibrinogen gel to form a functional human vascular network within 7 days after implantation into an immunodeficient mouse. The presence of human ECFC-lined lumens containing host erythrocytes can be seen throughout the implants indicating not only the formation (de novo) of a vascular network, but also the development of functional anastomoses with the host circulatory system. This murine model of bioengineered human vascular network is ideally suited for studies on the cellular and molecular mechanisms of human vascular network formation and for the development of strategies to vascularize engineered tissues.

Here, we describe a methodology to deliver human cord blood-derived endothelial colony-forming cells (ECFCs) and bone marrow-derived mesenchymal stem cells (MSCs), embedded in a collagen/fibronectin gel, subcutaneously into immunodeficient mice. This cell/gel combination generates a human vascular network that connects with the mouse vasculature.

Bioengenharia Humanos Networks microvascular em camundongos imunodeficientes

The future of tissue engineering and cell-based therapies for tissue regeneration will likely rely on our ability to generate functional vascular networks ...

Biologia

The ex vivo Isolated Skeletal Microvessel Preparation for Investigation of Vascular Reactivity

The isolated microvessel preparation is an ex vivo preparation that allows for examination of the different contributions of factors that control vessel diameter, and thus, perfusion resistance1-5. This is a classic experimental preparation that was, in large measure, initially described by Uchida et al.15 several decades ago. This initial description provided the basis for the techniques that was extensively modified and enhanced, primarily in the laboratory of Dr. Brian Duling at the University of Virginia6-8, and we present a current approach in the following pages. This preparation will specifically refer to the gracilis arteriole in a rat as the microvessel of choice, but the basic preparation can readily be applied to vessels isolated from nearly any other tissue or organ across species9-13. Mechanical (i.e., dimensional) changes in the isolated microvessels can easily be evaluated in response to a broad array of physiological (e.g., hypoxia, intravascular pressure, or shear) or pharmacological challenges, and can provide insight into mechanistic elements comprising integrated responses in an intact, although ex vivo, tissue. The significance of this method is that it allows for facile manipulation of the influences on the integrated regulation of microvessel diameter, while also allowing for the control of many of the contributions from other sources, including intravascular pressure (myogenic), autonomic innervation, hemodynamic (e.g., shear stress), endothelial dependent or independent stimuli, hormonal, and parenchymal influences, to provide a partial list. Under appropriate experimental conditions and with appropriate goals, this can serve as an advantage over in vivo or in situ tissue/organ preparations, which do not readily allow for the facile control of broader systemic variables. 
The major limitation of this preparation is essentially the consequence of its strengths. By definition, the behavior of these vessels is being studied under conditions where many of the most significant contributors to the regulation of vascular resistance have been removed, including neural, humoral, metabolic, etc. As such, the investigator is cautioned to avoid over-interpretation and extrapolation of the data that are collected utilizing this preparation. The other significant area of concern with regard to this preparation is that it can be very easy to damage cellular components such as the endothelial lining or the vascular smooth muscle, such that variable source of error can be introduced. It is strongly recommended that the individual investigator utilize appropriate measurements to ensure the quality of the preparation, both at the initiation of the experiment and periodically throughout the course of a protocol.

The ex vivo Isolated Skeletal Microvessel Preparation for Investigation of Vascular Reactivity

An ex vivo preparation is described for isolation of the largest gracilis muscle resistance arterioles for interrogation of both vascular responses to vasoactive stimuli and the assessment of basic structural properties via passive wall mechanics.

O Ex vivo Preparação microvasos isolada esquelético de Investigação da reatividade vascular

The isolated  microvessel preparation is an ex vivo preparation that allows for examination of the different contributions of  factors that control vessel ...

Ex Vivo Assessment of Contractility, Fatigability and Alternans in Isolated Skeletal Muscles

Described here is a method to measure contractility of isolated skeletal muscles. Parameters such as muscle force, muscle power, contractile kinetics, fatigability, and recovery after fatigue can be obtained to assess specific aspects of the excitation-contraction coupling (ECC) process such as excitability, contractile machinery and Ca2+ handling ability. This method removes the nerve and blood supply and focuses on the isolated skeletal muscle itself. We routinely use this method to identify genetic components that alter the contractile property of skeletal muscle though modulating Ca2+ signaling pathways. Here, we describe a newly identified skeletal muscle phenotype, i.e., mechanic alternans, as an example of the various and rich information that can be obtained using the in vitro muscle contractility assay. Combination of this assay with single cell assays, genetic approaches and biochemistry assays can provide important insights into the mechanisms of ECC in skeletal muscle.

Ex Vivo Assessment of Contractility, Fatigability and Alternans in Isolated Skeletal Muscles

We describe a method to directly measure muscle force, muscle power, contractile kinetics and fatigability of isolated skeletal muscles in an in vitro system using field stimulation. Valuable information on Ca2+ handling properties and contractile machinery of the muscle can be obtained using different stimulating protocols.

Avaliação ex vivo de Fatigabilidade Contratilidade e Alternans em músculos esqueléticos isolados

 
Described here is a method to measure contractility of isolated skeletal muscles. Parameters such as muscle force, muscle power, contractile kinetics, ...

Intravital Microscopy of the Microcirculation in the Mouse Cremaster Muscle for the Analysis of Peripheral Stem Cell Migration

In the era of intravascular cell application protocols in the context of regenerative cell therapy, the underlying mechanisms of stem cell migration to nonmarrow tissue have not been completely clarified. We describe here the technique of intravital microscopy applied to the mouse cremaster microcirculation for analysis of peripheral bone marrow stem cell migration in vivo. Intravital microscopy of the M. cremaster has been previously introduced in the field of inflammatory research for direct observation of leucocyte interaction with the vascular endothelium. Since sufficient peripheral stem and progenitor cell migration includes similar initial steps of rolling along and firm adhesion at the endothelial lining it is conceivable to apply the M. cremaster model for the observation and quantification of the interaction of intravasculary administered stem cells with the endothelium. As various chemical components can be selectively applied to the target tissue by simple superfusion techniques, it is possible to establish essential microenvironmental preconditions, for initial stem cell recruitment to take place in a living organism outside the bone marrow.

Intravital microscopy of the mouse M. cremaster microcirculation offers a unique and well-standardized in vivo model for the analysis of peripheral bone marrow stem cell migration.

Microscopia intravital da Microcirculação no músculo Rato Cremaster de Análise de Migração Stem Peripheral celular

In the era of intravascular cell application protocols in the context of regenerative cell therapy, the underlying mechanisms of stem cell migration to ...

The Mouse Isolated Perfused Kidney Technique

The mouse isolated perfused kidney (MIPK) is a technique for keeping a mouse kidney under ex vivo conditions perfused and functional for 1 hr. This is a prerequisite for studying the physiology of the isolated organ and for many innovative applications that may be possible in the future, including perfusion decellularization for kidney bioengineering or the administration of anti-rejection or genome-editing drugs in high doses to prime the kidney for transplantation. During the time of the perfusion, the kidney can be manipulated, renal function can be assessed, and various pharmaceuticals administered. After the procedure, the kidney can be transplanted or processed for molecular biology, biochemical analysis, or microscopy.
This paper describes the perfusate and the surgical technique needed for the ex vivo perfusion of mouse kidneys. Details of the perfusion apparatus are given and data are presented showing the viability of the kidney&#39;s preparation: renal blood flow, vascular resistance, and urine data as functional, transmission electron micrographs of different nephron segments as morphological readouts, and western blots of transport proteins of different nephron segments as molecular readout.

The mouse isolated perfused kidney (MIPK) is a technique for keeping a mouse kidney under ex vivo conditions perfused and functional for 1 hr. The buffers and surgical technique are described in detail.

A técnica de rim perfundidos rato isolado

The mouse isolated perfused kidney (MIPK) is a technique for keeping a mouse kidney under ex vivo conditions perfused and functional for 1 hr. This is a ...

A Simple and Efficient Method for In Vivo Cardiac-specific Gene Manipulation by Intramyocardial Injection in Mice

Gene manipulation specifically in the heart significantly potentiate the investigation of cardiac disease pathomechanisms and their therapeutic potential. In vivo cardiac-specific gene delivery is commonly achieved by either systemic or local delivery. Systemic injection via tail vein is easy and efficient in manipulating cardiac gene expression by using recombinant adeno-associated virus 9 (AAV9). However, this method requires a relatively high amount of vector for efficient transduction, and may result in nontarget organ gene transduction. Here, we describe a simple, efficient, and time-saving method of intramyocardial injection for in vivo cardiac-specific gene manipulation in mice. Under anesthesia (without ventilation), the pectoral major and minor muscles were bluntly dissected, and the mouse heart was quickly exposed by manual externalization through a small incision at the fourth intercostal space. Subsequently, adenovirus encoding luciferase (Luc) and vitamin D receptor (VDR), or short hairpin RNA (shRNA) targeting VDR, was injected with a Hamilton syringe into the myocardium. Subsequent in vivo imaging demonstrated that luciferase was successfully overexpressed specifically in the heart. Moreover, Western blot analysis confirmed the successful overexpression or silencing of VDR in the mouse heart. Once mastered, this technique can be used for gene manipulation, as well as injection of cells or other materials such as nanogels in the mouse heart.

A Simple and Efficient Method for In Vivo Cardiac-specific Gene Manipulation by Intramyocardial Injection in Mice

Here we present a protocol for cardiac-specific gene manipulation in mice. Under anesthesia, the mouse hearts were externalized through the fourth intercostal space. Subsequently, adenoviruses encoding specific genes were injected with a syringe into the myocardium, followed by protein expression measurement via in vivo imaging and Western blot analysis.

Um método simples e eficiente para In Vivo cardíaco-específicas do Gene manipulação por injeção Intramiocárdica em ratos

Gene manipulation specifically in the heart significantly potentiate the investigation of cardiac disease pathomechanisms and their therapeutic potential. ...

Isolation of Cardiac and Vascular Smooth Muscle Cells from Adult, Juvenile, Larval and Embryonic Zebrafish for Electrophysiological Studies

Zebrafish have long been used as a model vertebrate organism in cardiovascular research. The technical difficulties of isolating individual cells from the zebrafish cardiovascular tissues have been limiting in studying their electrophysiological properties. Previous methods have been described for dissection of zebrafish hearts and isolation of ventricular cardiac myocytes. However, the isolation of zebrafish atrial and vascular myocytes for electrophysiological characterization was not detailed. This work describes new and modified enzymatic protocols that routinely provide isolated juvenile and adult zebrafish ventricular and atrial cardiomyocytes, as well as vascular smooth muscle (VSM) cells from the bulbous arteriosus, suitable for patch-clamp experiments. There has been no literary evidence of electrophysiological studies on zebrafish cardiovascular tissues isolated at embryonic and larval stages of development. Partial dissociation techniques that allow patch-clamp experiments on individual cells from larval and embryonic hearts are demonstrated.

The present protocol describes the acute isolation of viable cardiac and vascular smooth muscle cells from adult, juvenile, larval, and embryonic zebrafish (Danio rerio), suitable for electrophysiological studies.

Isolamento de células musculares lisas cardíacas e vasculares de zebrafish adulto, juvenil, larval e embrionário para estudos eletrofisiológicos

Zebrafish have long been used as a model vertebrate organism in cardiovascular research. The technical difficulties of isolating individual cells from the ...

Terminal H-reflex Measurements in Mice

The Hoffmann reflex (H-reflex), as an electrical analog to the stretch reflex, allows electrophysiological validation of the integrity of neural circuits after injuries such as spinal cord damage or stroke. An increase of the H-reflex response, together with symptoms like non-voluntary muscle contractions, pathologically augmented stretch reflex, and hypertonia in the corresponding muscle, is an indicator of post-stroke spasticity (PSS).
In contrast to rather nerve-unspecific transcutaneous measurements, here, we present a protocol to quantify the H-reflex directly at the ulnar and median nerves of the forepaw, which is applicable, with minor modifications, to the tibial and sciatic nerve of the hindpaw. Based on the direct stimulation and the adaptation to different nerves, the method represents a reliable and versatile tool to validate electrophysiological changes in spasticity-related disease models.

The clinical evaluation of spasticity based on the Hoffmann reflex (H-reflex) and using electrical stimulation of peripheral nerves is an established method. Here, we provide a protocol for a terminal and direct nerve stimulation for H-reflex quantification in the mouse forepaw.

Medições do reflexo H terminal em camundongos

The Hoffmann reflex (H-reflex), as an electrical analog to the stretch reflex, allows electrophysiological validation of the integrity of neural circuits ...

Investigating Cardiac Metabolism in the Isolated Perfused Mouse Heart with Hyperpolarized [1-13C]Pyruvate and 13C/31P NMR Spectroscopy

Metabolism is the basis of important processes in cellular life. Characterizing how metabolic networks function in living tissues provides crucial information for understanding the mechanism of diseases and designing treatments. In this work, we describe procedures and methodologies for studying in-cell metabolic activity in a retrogradely perfused mouse heart in real-time. The heart was isolated in situ,&#160;in conjunction with cardiac arrest to minimize the myocardial ischemia and was perfused inside a nuclear magnetic resonance (NMR) spectrometer. While in the spectrometer and under continuous perfusion, hyperpolarized [1-13C]pyruvate was administered to the heart, and the subsequent hyperpolarized [1-13C]lactate and [13C]bicarbonate production rates served to determine, in real-time, the rates of lactate dehydrogenase and pyruvate dehydrogenase production. This metabolic activity of hyperpolarized [1-13C]pyruvate was quantified with NMR spectroscopy in a model free-manner using the product selective saturating-excitations acquisition approach. 31P spectroscopy was applied in between the hyperpolarized acquisitions to monitor the cardiac energetics and pH. This system is uniquely useful for studying metabolic activity in the healthy and diseased mouse heart.

Investigating Cardiac Metabolism in the Isolated Perfused Mouse Heart with Hyperpolarized [1-13C]Pyruvate and 13C/31P NMR Spectroscopy

We describe an experimental setup for administrating hyperpolarized 13C-labeled metabolites in continuous perfusion mode to an isolated perfused mouse heart. A dedicated 13C-NMR acquisition approach enabled the quantification of metabolic enzyme activity in real-time, and a multiparametric 31P-NMR analysis enabled the determination of the tissue ATP content and pH.

Investigando o Metabolismo Cardíaco no Coração de Rato Perfundido Isolado com Piruvato Hiperpolarizado [1-13C]Piruvato e Espectroscopia de RMN 13C/31P

Metabolism is the basis of important processes in cellular life. Characterizing how metabolic networks function in living tissues provides crucial ...

Medições em tempo real de parâmetros de cálcio e contratilidade em hiPSC-CMs

Real-Time Measurements of Calcium and Contractility Parameters in Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Cardiomyocytes

Human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes (hiPSC-CMs) represent a powerful tool for studying mutation-mediated changes in cardiomyocyte function and defining the effects of stressors and drug interventions. In this study, it is demonstrated that this optics-based system is a powerful tool to assess the functional parameters of hiPSC-CMs in 2D. By using this platform, it is possible to perform paired measurements in a well-preserved temperature environment on different plate layouts. Moreover, this system provides researchers with instant data analysis.
This paper describes a method for measuring the contractility of unmodified hiPSC-CMs. Contraction kinetics are measured at 37 &#176;C based on pixel correlation changes relative to a reference frame taken at relaxation at a 250 Hz sampling frequency. Additionally, simultaneous measurements of intracellular calcium transients can be acquired by loading the cell with a calcium-sensitive fluorophore, such as Fura-2. Using a hyperswitch, ratiometric calcium measurements can be performed on a 50 &#181;m diameter illumination spot, corresponding to the area of the contractility measurements.

Autor em destaque: Medições em tempo real de parâmetros de cálcio e contratilidade em cardiomiócitos derivados de células-tronco pluripotentes induzidas por humanos  

Here, an established method is described to perform contractility and calcium measurements in human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes using an optics-based platform. This platform enables researchers to study the effect of mutations and the response to various stimuli in a rapid and reproducible manner.

Medidas em Tempo Real de Parâmetros de Cálcio e Contratilidade em Cardiomiócitos Derivados de Células-Tronco Pluripotentes Induzidos Humanos

Human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes (hiPSC-CMs) represent a powerful tool for studying mutation-mediated changes in cardiomyocyte ...