JoVE Logo
Yazarlar
Bize Ulaşın

Oturum Aç

Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.

Bu Makalede

  • Özet
  • Özet
  • Giriş
  • Protokol
  • Sonuçlar
  • Tartışmalar
  • Açıklamalar
  • Teşekkürler
  • Malzemeler
  • Referanslar
  • Yeniden Basımlar ve İzinler

Özet

Murin sol ventrikül papiller kas in vitro kardiyak kontraktiliteyi araştırmak için kullanılabilir. Bu makalede ayrıntılı olarak izolasyon ve deneysel protokoller kalp kasılma özelliklerini incelemek için açıklar.

Özet

Yetişkin fare kalpleri izole papiller kas farklı fizyolojik / patolojik koşullar kardiyak kontraktiliteyi incelemek için kullanılabilir. Kasılma özellikleri bağımsız gibi damar tonusunu veya nörohumoral durumu gibi dış etkilerden değerlendirilebilir. Bu izole kardiyak miyositler tek hücreli ölçümler arasında ve ekokardiyografi gibi in vivo çalışmalarda bilimsel bir yaklaşım gösteriyor. Mükemmel bir model kalp fizyolojisi / patofizyolojisini ve farmakolojik maddeler ile modülasyon ve transgenik hayvan modelleri keşfi gibi araştırmalar için kullanılabilir Dolayısıyla, papiller kas preparasyonlar vermektedir. Burada, bir organ banyosu kurulumunda kardiyak kontraktilite araştırmak için fare sol ön papiller kas izole bir yöntem açıklanmaktadır. Ventriküler duvara izole edilmiş bir kas şerit hazırlanmasında aksine, papiller kas, kas tissu zarar vermeden toto hazırlanabilirciddi e. Organ banyosu kurulumun birkaç ısı kontrollü, gazlanmış ve elektrot donatılmış organ banyosu daireden oluşur. İzole papiller kas organ banyosu odasında sabit ve elektriksel uyarılır. Uyarılmış seğirme gücü gibi kuvvet genliği seğirme ve kinetik analiz edilir seğirme gibi basınç dönüştürücü ve parametreler kullanılarak kaydedilir. Farklı deney protokolleri, katekolaminlerin ya da diğer ilaç olarak kontraktil ajanlar, kalsiyum ve frekansa bağlı kasılma yanı sıra doz-tepki eğrileri araştırmak için gerçekleştirilebilir. Ayrıca, akut iskemi gibi patolojik durumlar simüle edilebilir.

Giriş

Kalp kasılmasında için rollerini atıfta iyon kanalları gibi proteinlerin incelenmesi, farklı patomekanizmaların keşfetmek ve iskemi ve kalp yetmezliği gibi kalp hastalıkları için yeni tedavi stratejilerinin oluşturulması esastır.

Memeli kardiyomiyositlerde Kontraktil fonksiyonu çeşitli iyon kanalları, taşıyıcılar ve diğer proteinler ile modüle edilmesi bilinmektedir. Aksiyon potansiyeli 2+ kanalları dışı alandan Ca 2 + akını yol açar ve daha sonra Ca 2 + hücresel daralma 2. tetikler Ca 2 + salınımını (YÜÇAM) 1, -kaynaklı Ca voltaj bağımlı sarkolemmal L-tipi aktivasyonunu uyarılmış. Fizyolojik veya patolojik stres kalp kontraktilite ve adaptasyon merkezi bir rol oynar -signaling Ca 2 +. Katekolaminler böylece cAMP'yi sentezler adenilil siklaz (AC) uyarıcı, kalp β-adrenerjik reseptörleri aktive. Aktif hale, protein,n Ca 2 + transientler ve kardiyak kontraktilite 1,3,4 modifikasyonu ile sonuçlanan L-tipi Ca 2 + kanalları, fosfolamban'ın ve ryanodin reseptörleri gibi farklı hücre içi ve zar bağlı proteinleri fosforile A (PKA) kinaz. cAMP fosfodiesteraz (PDE) tarafından parçalanır. Β-adrenoseptörleri dışında Gs-bağlanmış reseptörlerin aktivasyonu, aynı zamanda, cAMP birikmesine yol açar.

Izole ventriküler kas şeritlerinde kontraktilite ölçümleri tekniği de daha memeli türler 5-8 için kurulmuştur. Genin olasılığı farelerde hedef dayanarak fare kalp fizyolojisi analiz yöntemleri kurmak önemlidir. Ancak, farelerde izole kas hazırlıkları fizyolojik özellikleri hakkında varolan verileri deneysel koşullara 9-12 bağlı olarak değişiklik gösterir.

Anlatılan yöntem sol ventrikül papiller kas öncesi kardiyak kontraktilite analiz etmek için kullanılırin vitro parations. Kardiyak kontraktilite incelenmesi kan basıncı, nörohümoral stimülasyonu ve fiziksel veya metabolik stres gibi in vivo olarak kardiyak kontraktiliteyi, modifiye etkilerin yokluğunda gerçekleştirilir. Müteahhitlik kas hazırlık dayak oranı titizlikle tanımlanmış ve keyfi değiştirilebilir. Seğirme kuvvet belirli kalsiyum konsantrasyonu gibi uyaranlara, frekans veya sıcaklık yenerek bağlamında analiz edilebilir. Buna ek olarak, bu yöntem, farklı sinyal geçiş yolu bileşenlerinin veya araştırmak ve yukarıda belirtilen deney koşullarının kontrol edilmesi suretiyle genetik olarak modifiye edilmiş fare modellerinde kalp performansını karşılaştırmak için kullanılabilir.

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

Protokol

Not: izolasyon prosedürü temel adımları Şekil 1 'de belirtilen etaplar aşağıdaki protokolde ayrıntılı olarak tarif edilmiştir.. Papiller kas izolasyonu, organ banyosu odasında montaj, toplama ve analiz ardışık ve zorunlu zaman ölçeğini yapılır.

Tüm hayvan deneyleri hayvanların korunması Alman mevzuatına göre yapılmış ve Heidelberg Üniversitesi Etik Değerlendirme Kurulu tarafından onaylanmıştır.

Enstrümantasyon hazırlanması 1.

  1. Kontraktilite için ölçümler multichambered organ banyosu kurulumu kullanın. Bir ex vivo kontraktilite organ banyosu kurulum bileşenleri, Şekil 2 de gösterilmiştir.
    NOT: papiller kas hazırlanması ve deney protokolünde başlangıcı arasındaki süreyi kurmak ekipman en aza indirmek ve deneysel tissue.This toplama provid için tamponlar önce hazırlamak içinDoku deneyler için canlı kalır zaman büyük miktarda es.
  2. Bilgisayar ve veri toplama ekipmanı başlatın. Organ banyosu ısı (önceden ayarlanmış 32 ° C) açın ve önceden sıcaklığa birimleri izin verir.
  3. Edinim ekipmanı hazırlayın. Yazılım kılavuzunda belirtildiği gibi verileri kaydetmeye başlayın.
  4. Giriş ve her kanalda (gerekirse) kalibrasyonu yapmak ve sertifikalı ağırlıkça verilen bir 2-g kuvvetine (yani, kanal ile ilişkili) karşılıklı kuvvet dönüştürücü temin elektrik sinyali standardize etmek için tüm kanallar sıfır.
  5. Organ banyosu odalarına gaz temini (% 95 O 2 /% 5 CO 2) açın. Sürekli tüm protokol ölçümleri sırasında tüm odaları gaz.

Tamponlar ve Fizyolojik Çözümler 2. Hazırlık

  1. 119 mM NaCI nihai konsantrasyonlar elde etmek için Krebs-Henseleit tampon çözeltisi hazırlayın; 25 mM NaHCO 3; 4,6 mM KCI; 11mm glukoz; 1 mM Na-pyruvate; 1,5 mM CaCl2; 1.64 mM 4 MgSO; 1.18 mM KH 2 PO 4 ve (Tablo 1 Fizyolojik çözüm bakınız) 7.4 pH ayarlamak.
  2. Ek 30 mM 2,3-Butandion monoxime (BDM) ve 50 IE Heparin / ml ile adım 2.1 'de açıklandığı gibi izolasyonu sırasında kullanmak üzere ayrı Krebs-Henseleit tampon çözeltisi hazırlayın. 4 ° C (Tablo 1 Hazırlama çözeltisi bakınız) soğutun çözeltisi. Tablo 1 de tarif edildiği gibi işemi simülasyonu için, iskemi-solüsyon hazırlanır.
  3. Ca 2 + protokolü için - bağımlı kontraktilite, istenen nihai konsantrasyona Krebs-Henseleit tampon çözeltisine Ca 2+ ekleyin.
    NOT: doğrudan kullanmadan önce bu çözümleri hazırlamak ve Calciumcarbonate çökmesini önlemek için karbojen ile Gass. Kullanmadan önce 32 ° C'ye kadar ön ısıtılması çözeltisi.

Papiller Eksizyon Prosedür sırasında kullanılan Gazlı Tüp ve Diseksiyon Dish 3. Hazırlık

  1. Yumuşak bir gaz bağlayınuzman çalışma ile gaz bağlantısı (% 100 oksijen, alternatif karbojen) tüp (dış çapı 2-4 mm) şarkı.
  2. Diseksiyon çanak içine uydurma gazlama tüpün kapalı halka oluşturun. Gazlama tüpü sürekli köpürme güvence birkaç kez delinme. Bu gazlaştırma içi tüpü birkaç kez kullanılabilir.
  3. Pimleri içine sıkışmış, böylece altta (0.5 cm kalınlığında) bir silikon elastomer diseksiyon çanak hazırlayın. Bu yemek birkaç kez kullanılabilir.

Fareler ile Sol Ön Papiller kas 4. İzolasyonu

NOT: papiller kas izolasyonu başlamadan önce, gaz hatları tıkanmalar açık olup olmadığını kontrol edin.

  1. Papiller kas hazırlık başlamadan önce protokol bölümünde 1-3 bahsedildiği gibi organ banyosu kurulumu hazırlayın. Deney günü tüm çözümleri hazırlayın.
  2. Servikal dislokasyon accordi tarafından (yaklaşık 8-12 haftalık) fare Kurbanuzman çalışma ve kurumsal kurallarına ng.
  3. Forepaws sabitleyerek dorsal pozisyonda hayvan düzeltmek ve bir diseksiyon gemide arka pençeleri, keskin kemik makasla kaburga ile keserek her iki tarafta toraks yanal açın, daha sonra bir çapraz kesim ile diyafram kesti. Perikard çıkarın. Şimdi kalp ve aort erişilebilir.
  4. Kalbine yakın damar trunkustan üzerinde künt forseps ile kalbi düzeltmek ve akciğerlerden makas ve çevresindeki doku ile hızlı bir şekilde kalbi ayırın.
  5. Oksijen (adım 2.2) ile gaz verilerek soğutulmuş hazırlık solüsyonu ile dolu bir Petri kabı kalpte aktarın. Kalp yendi ve forseps ile kardiyak apeks dokunmadan yoluyla usulca kalp kasılmalarını uyarmak için izin verin.
  6. En kısa sürede kalbi tamamen kansızdırlar olduğunu O 2 ile soğutulan hazırlık solüsyonu (adım 2.2) ile doldurulur ve gazlı diseksiyon çanak aktarın. Kullanımı konusunda bu aşamada bir stereomikroskopta itibaren.
  7. Hea FixKalp (sağ ventrikül operatörün görünümü sağ tarafta yer alan) dorsal görüldüğü şekilde sağ ventrikül ile küçük bir iğne ile rt.
  8. Kullanımı mikrocerrahi makas ventriküllerin doku bağlayan atriyoventriküler düzeyde hem atriyumları kesmek ayırmak ve atın. Herhangi bir mekanik basınç kaçınarak kalbin apeks AV-valf-seviyesinden ventrikül duvarından bir kesim yapın.
  9. Ventrikül açın ve dolayısıyla sol ventrikül papiller kas hem bakmak zorunda, forseps ile sol taraflı serbest duvarı sabitleyin.
  10. Biraz papiller kas hazırlama kapak yelken bir kısmını koruyarak sol ön papiller kas her iki tarafında ventrikül doku yanal kesip ve dokunaklı önlemek veya mümkün olduğunca papiller kas germe. Papiller kas kalan ventrikül duvar dokusu teşrih.
  11. Papiller kas hazırlık her iki tarafında takın ipek ipler (7/0, metrik 0.5)preparasyonu, kapak yelken biri ve kas parçası üzerinde tek. Sıcaklık 32 ° C olduğu ileri sürülmektedir, organ banyosu çözeltisi ile doldurulur ve karbojen gazı verilmiş organ banyosu odası içinde hazırlanmasını sabitleyin.

Papiller kas 5. Dengeleme ve Uyarım

  1. Hemen organ banyosunda fiksasyon sonra 1 Hz stimülasyon frekansında dikdörtgen darbeler (2 ms süresi ve 100 mA akım) ile papiller kas hazırlık Canlandıracak.
  2. Sürekli değişim ya da kullanılan organ banyosu Çeşidi kurulum göre sık manuel değişim (her 5 dk) yoluyla, organ banyosu çözeltisi sık değişiklik sağlayın.
  3. Ulaştı giderek maksimal seğirme kuvveti kadar gösteriş artırın. Gösteriş artış seğirme yürürlükte bir başka güçlendirme tarafından takip değilken maksimal seğirme gücü ulaşılır.
  4. Dengeleme 45-60 dakika sonra, deneysel protokol başlatın.

6. Kasılma Ölçümler için deneysel Protokolleri Önerilen

NOT: Aşağıda belirtilen deneysel protokol fizyolojik ve patofizyolojik koşullarda kalp kasılmasını karakterize standart manevraları içermektedir. Temsili bölümde de temsili sonuçları gösteren ayrıntılı olarak bu protokolleri tanımlar (ayrıca bkz Tablo 2).

  1. Kayıt ve deneysel protokollerinin analizi
    1. Kayıt için yeterli temporal çözünürlük (satın alma oranı ≥ 1kHz) uygun bir yazılımı kullanın.
    2. Seğirme kuvvet genliği (yükseklik), gerginlik (TTP) ve (örnek olarak bakınız Şekil 4, ADInstruments ve 5.5 Grafik) yazılım programında belirtildiği gibi yarım maksimal gevşeme zamanı (R 50 sırasıyla / TFall) zirve zaman gibi parametreleri analiz edin.

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

Sonuçlar

İzole fare papiller kas hazırlıkları kontraktilite ölçümleri için bu yazının protokol fizyolojik koşullar altında tekrarlanabilir deneysel sonuçlar elde etmek için optimum koşullara ayarlanmıştır. Optimal deneysel koşullar tanımlamak için biz organ banyosu sıcaklığı ve hücre dışı kalsiyum konsantrasyonu (ayrıca 12 bakınız) değişen Pilot deneyleri yaptık. Burada açıklanan protokol 1,5 mM hücre dışı kalsiyum konsantrasyonu ile 32 ° C arasındaki bir sıcaklıkta gerçek...

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

Tartışmalar

Bu yazıda farelerde kalp fizyolojisi ve patoloji ile ilişkili çok sayıda bilimsel sorulara cevap olarak transgenik hatların analizi ve yeni farmasötik yaklaşımların keşfedilmesi desteklemek için kullanılabilir in vitro fare papiller kas kontraktilitesini araştırmak için bir yöntem açıklanmaktadır Kalp bozuklukları tedavi etmek için. Biz kalp kası kasılma, fizyolojik, patolojik ve farmakolojik özelliklerini değerlendirmek için bu yöntemin kullanımını göstermektedir (Şekil ...

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

Açıklamalar

Yazarlar hiçbir rakip mali çıkarlarını var olduğunu beyan ederiz.

Teşekkürler

Bu çalışma, Deutsche Forschungsgemeinschaft (KFO 196 "Signaltransduktion bei adaptativen und maladaptiven kardialen Remodeling-Prozessen", 1638 / 1-2 FR) tarafından Kalp ve Damar Araştırma, Sağlık Araştırma Merkezleri Alman bir kısmı için DZHK (Almanca Merkezi tarafından desteklenen Bir BMBF (Eğitim ve Araştırma Alman Bakanlığı) girişimi) olan.

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

Malzemeler

NameCompanyCatalog NumberComments
Sodium chlorideSigma-AldrichS7653
Sodium bicarbonateSigma-AldrichS5761 
Potassium chlorideSigma-AldrichP9333
GlucoseSigma-AldrichD9434 
Sodium pyruvateSigma-AldrichP5280 
Calcium chloride dihydrateSigma-Aldrich223506
Magnesium sulfate heptahydrateSigma-Aldrich230391
Potassium phosphate monobasicSigma-AldrichP 5655
2,3-Butanedione monoximeSigma-AldrichB0753
3-Isobutyl-1-methylxanthineSigma-AldrichI5879Hazard statement H 302, solve in DMSO
Dimethyl sulfoxide (DMSO)Sigma-AldrichD2650
Isoprenaline hydrochlorideSigma-AldrichI5627Hazard statement H 315-H319-H335
Sodium Heparine 250.000 IE/10 mlratiopharmPZN 3874685
Histamine dihydrochlorideSigma-AldrichH7250Hazard statement H 315-H 317-H319- H334-H335

Referanslar

  1. Endoh, M. Cardiac Ca2+ signaling and Ca2+ sensitizers. Circ J. 12 (12), 1915-1925 (2008).
  2. Bers, D. M. Calcium cycling and signaling in cardiac myocytes. Annu Rev Physiol. 70, 23-49 (2008).
  3. Bers, D., Despa, S. M. Na/K-ATPase—an integral player in the adrenergic fight-or flight response. Trends Cardiovasc Med. 19, 111-118 (2009).
  4. Bers, D. M. Cardiac excitation–contraction coupling. Nature. 415, 198-205 (2002).
  5. Pieske, B., et al. al. Ca(2+)-dependent and Ca(2+)-independent regulation of contractility in isolated human myocardium. Basic Res Cardiol. 92, Suppl 1. 75-86 (1997).
  6. Corbin, J. Sildenafilcitrate does not affect cardiac contractility in human or dog heart. Curr Med ResOpin. 19 (8), 747-752 (2003).
  7. Romero-Vecchione, E., Vasquez, J., Rosa, F. Direct negative inotropic effect of cocaine in rat ventricle strip. Acta Cient Venez. 47 (1), 17-23 (1996).
  8. Näbauer, M., et al. Positive inotropic effects in isolated ventricular myocardium from nonfailing and terminally failing human hearts. Eur J Clin Invest. 18 (6), 600-606 (1988).
  9. Gao, W. D., Perez, N. G., Marban, E. Calcium cycling and contractile activation in intact mouse cardiac muscle. J Physiol. 507, 175-184 (1998).
  10. Bluhm, W. F., Kranias, E. G., Dillmann, W. H., Meyer, M. Phospholamban: a major determinant of the cardiac force-frequency relationship. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 278 (1), H249-H255 (2000).
  11. Redel, A., Baumgartner, W., Golenhofen, K., Drenckhahn, D., Golenhofen, N. Mechanical activity and force-frequency relationship of isolated mouse papillary muscle: effects of extracellular calcium concentration, temperature and contraction type. Pflugers Arch. 445 (2), 297-304 (2002).
  12. Uhl, S., Mathar, I., Vennekens, R., Freichel, M. Adenylyl cyclase-mediated effects contribute to increased Isoprenaline-induced cardiac contractility in TRPM4 deficient mice. JMCC. 74, 307-317 (2014).
  13. Allen, D. G., Jewell, B. R., Wood, E. H. Studies of the contractility of mammalian myocardium at low rates of stimulation. J Physiol. 254 (1), 1-17 (1976).
  14. Pieske, B., Maier, L. S., Schmidt-Schweda, S. Sarcoplasmic reticulum Ca2+ load in human heart failure. Basic Res Cardiol. 97, Suppl 1. 163-171 (2002).
  15. Koch-Weser, J., Blinks, J. R. The Influence of the Interval between Beats on Myocardial Contractility. Pharmacol Rev. 15, 601-652 (1963).
  16. Bocalini, D. S. Myocardial remodeling after large infarcts in rat converts post rest-potentiation in force decay. Arq Bras Cardiol. 98 (3), 243-251 (2012).
  17. Juggi, J. S. Effect of ischemia-reperfusion on the post-rest inotropy of isolated perfused rat heart. J Cell Mol Med. 6 (4), 621-630 (2002).
  18. Lakatta, E. G. Beyond Bowditch: the convergence of cardiac chronotropy and inotropy. Cell Calcium. 35 (6), 629-624 (2004).
  19. Taylor, D. G., Parilak, L. D., LeWinter, M. M., Knot, H. J. Quantification of the rat left ventricle force and Ca2+ -frequency relationships: similarities to dog and human. Cardiovasc Res. 61 (1), 77-86 (2004).
  20. Schmidt, U., Hajjar, R. J., Gwathmey, J. K. The force-interval relationship in human myocardium. J Card Fail. 1 (4), 311-321 (1995).
  21. Rossman, E. I., Petre, R. E., Chaudhary, K. W., Piacentino, V. 3rd, Janssen, P. M., Gaughan, J. P., Houser, S. R., Margulies, K. B. Abnormal frequency-dependentresponses represent the pathophysiologic signature of contractile failure inhuman myocardium. JMCC. 36 (1), 33-42 (2004).
  22. Moran, A. E., Forouzanfar, M. H., Roth, G. A., Mensah, G. A., Ezzati, M., Murray, C. J., Naghavi, M. Temporal trends in ischemic heart disease mortality in 21 world regions, 1980 to 2010: the Global Burden of Disease 2010 stud. Circulation. 129 (14), 1483-1492 (1980).
  23. Lee, J. A., Allen, D. G. Changes in intracellular free calcium concentration during long exposures to simulated ischemia in isolated mammalian ventricular muscle. Circ Res. 71 (1), 58-69 (1992).

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

Yeniden Basımlar ve İzinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi

Izin talebi

Daha Fazla Makale Keşfet

T pSay 103Papiller kaskontraktilitefarekalpadrenerjik sinyalizasyoniskemi

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Gizlilik

Kullanım Şartları

İlkeler

Bize Ulaşın

KÜTÜPHANEYE TAVSİYE ET

JoVE HABER BÜLTENLERİ

Araştırma

Eğitim

Yazarlar

Kütüphaneciler

JoVE Hakkında

Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır