Name: intra-cardiac side-firing light catheter for monitoring cellular metabolism using transmural absorbance spectroscopy of perfused mammalian hearts
Uploaded: 2019-05-12T13:30:00
Duration: 8 min 51 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Intra-cardiac Side-Firing Light Catheter for Monitoring Cellular Metabolism using Transmural Absorbance Spectroscopy of Perfused Mammalian Hearts at JoVE.com

עבודה זו נתמכת במלואה על ידי תוכנית הפנים NHLBI (Project ZIA HL00460131).

כל פרוטוקולי בעלי החיים אושרו על ידי הוועדה הלאומית לבריאות, ריאות, ובעלי חיים מכון הדם והשתמש והופיע בהתאם להנחיות המתוארות בטיפול בבעלי חיים ובחוק הרווחה (7 בדרום קליפורניה 2142 § 13).
1. מערכת לב ומבשם מבודדת
הערה: הכנה זו דומה מאוד לפרסומים קודמים23.
<ol><li>לעשות 4 ליטרים של שונה Krebs-Henseleit מיכל מורכב (ב mmol/L) 137.0 הנאקל, 5.4 KCl, 1.8 CaCl2, 0.5 MgCl2, 1.0 Na2hpo4, 10.0 גלוקוז, 1.0 לקטט, ו 10.0 hepes.</li>
	<li>pH מבשם 7.4 ב 37 ° צ' עם NaOH ו HCl.</li>
	<li>מסננים את האדם באמצעות קרום נקבובית 1 יקרומטר.</li>
	<li>לשטוף את כל הצינורות והתאים של מערכת הלב מעשה ידי ריצה וניקוז מים מטוהרים דרך המערכת.</li>
	<li>העבר את האדם לתוך המיכל ואת החמצן עם 100% O2 עם הבאביק תוך שמירה על הטמפרטורה ב 37 ° צ' באמצעות אמבטיה מחוממת מים מחזורי.</li>
	<li>להוסיף 2 של 12 מסננים ממברנה יקרומטר הנקבוביות ומראש את המערכת עם מבשם בזמן לחזור למצב לאנגדורף.</li>
	<li>הצמד מהדק אבובים על הצינורית מעל צינורית אבי העורקים וכוונן את הבורג כך שזרימת אבי העורקים צונחת ל-10 מ"ל/min.</li>
</ol>2. לב ארנב כריתה ופרזיה
<ol><li>כריתה של הלב<ol>
<li>שפנים זכרים לבנים בניו זילנד (כ -3 ק ג) באמצעות 1.5 mL בזריקה שרירית של תערובת קטמין/איזופרומזין (10:1).</li>
		<li>בערך 10 – 15 דקות לאחר מכן, לספק 3% isof, באמצעות אינהלציה של אפקט הרדמה מלאה.</li>
		<li>לאשר עומק מתאים של הרדמה על ידי הבוהן צובט ואז למקם קו בווריד אוזן שולית עבור ניהול של תרופות עוקבות.</li>
		<li>הכנס 1,500 יחידות (או 1.5 mL של 1,000 יחידות/mL) של הפארין ולתת להסתובב 3 דקות.</li>
		<li>בדיקה כפולה של עומק נכון של הרדמה ולאחר מכן המתת החסד עם 6 mEq (או 3 מ ל 2 mEq/mL) של KCl.</li>
		<li>פתח במהירות את החזה, אתר את. הקודקוד של הלב ואת העורקים הסר את הלב על ידי גזירת העורקים ככל האפשר וחיתוך הורידים הריאתי הקרובים לריאות ככל האפשר. הערה: הסרת הריאות בשלב מוקדם זה שונה מהפרסום הקודם23 אך אינה משפיעה על ההכנה.</li>
		<li>מניחים את הלב בגביע קטן של מבשם (אותו המכונה כמו שלב 1.3) יושב בדלי של קרח עבור הובלה מהניתוח לפרזיה.</li>
	</ol>
</li>
	<li>צינורית הלב<ol>
<li>באמצעות צינורית ולקשור את אבי העורקים בבטחה, הקפד לא לכלול כל בועות בקו אבי העורקים.</li>
		<li>התחל בזרימה ב-70 mmHg לחץ על ידי הסרת מהדק אבובים על קו אבי העורקים ולשמור על לחץ זה במהלך שארית הניתוח והצינורית כלי.</li>
		<li>הפרד את עורק הריאות מעורק העורקים ומכלים אחרים ולנבוב את הורידים והעורקים הריאתי. הסר את השומן ואת רקמת החיבור עדיין נוכח.</li>
		<li>כדי לספק מידה של קצב תזרים. סינוס כלילית ומתח חמצן</li>
		<li>השמט זרימה ראשונית מתוך הלב (כ -10 דקות) במהלך ההכנה לסילוק דם ופסולת כירורגית. לאחר תקופה זו, החזר את המצב למצב הפעולה.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. מיקום סיב אופטי
<ol><li>לחבר את הצנתר סיבים אופטיים לתוך כוח גבוה מצמידים מקור אור לבן LED לעזור ויזואליזציה, כמו גם לספק את האור עבור ספקטרוסקופיה פעם בלב.</li>
	<li>חותכים תוספת קטנה של האטריום השמאלי, להכניס את הקטטר לתוך החדר השמאלי דרך שסתום צניפי, ולאחר מכן לסובב אותו כדי להשיג קיר שמאלי מואר החדר השמאלי.</li>
	<li>מקמו את סיבי האיסוף האופטיים ישירות מול אזור התאורה המקסימלית של החדר השמאלי בערך 1 ס מ מהלב.</li>
	<li>חבר את הקצה השני של סיבי האיסוף לספקטרומטר סריקה מהיר.</li>
</ol>4. ספקטרוסקופיית אופטי
<ol><li>כבו את האורות באזור הניסיוני כדי להשיג חושך מוחלט.</li>
	<li>הפעל את התוכנית המותאמת אישית, תוך שילוב מנהלי התקנים ספקטרומטר לביצוע רכישת נתונים וניתוח בזמן אמת של האור המשודר. הערה: גירסת הפעלה של הגירסה המאוחדים של תוכנית הרכישה והניתוח הספקטרלית מסופקת כקובץ קידוד משלים. קוד מקור זמין על-ידי בקשה למחברים.</li>
	<li>נווט בין כל ההנחיות, בחירת אפשרויות עבור מצב הרכישה של לבבות ומבשם. בעמוד הבא, ציין אם איסוף נתוני עזר מתרחש. לבסוף, הזן פרמטרי רכישה, כולל מיקום הן ספקטרום ההפניות של כראשון ונתונים לשמירה.</li>
	<li>הזן רוחב פס של 490 – 630 ננומטר.</li>
	<li>הזן קצב דגימה של 2 Hz (כלומר 2 דגימות/שניה).</li>
	<li>לאסוף זרם כהה, או אפס אור, ספקטרום כדי לתקן את רמות שידור הרקע על ידי הפיכת מקור האור כבוי.</li>
	<li>לחץ כדי לבחור בהפניות הכרופפור הרצויות לשימוש בשגרה המתאימה.</li>
	<li>בעמוד לרכוש נתונים , להתאים את המיקום של הקטטר הן סיבי הטנדר כדי למקסם את האור המשודר מוצג על התוכנה עם תשומת לב ספציפית לשרעת האות באזור 500 ננומטר, שם מיוסין החמצון יש להקפיד על ספיגה.</li>
	<li>ודא כי האור המשודר אינו שופך את הגלאי באזור 600 ננומטר.</li>
	<li>ודא שמקורות אור חיצוניים אינם תורמים לספקטרום שנאסף על-ידי ביטול ההארה הקטטר ואישור שאין אור מזוהה כעת.</li>
	<li>הפעל את אוסף הנתונים על-ידי לחיצה על לחצן שמור ספקטרום .</li>
	<li>לחץ על הגדר כפקד כדי להציג את ספקטרום ספיגת ההפרש מספקטרום העתידי ועד לספקטרום "הבקרה" הנוכחי.</li>
	<li>בצע את כל ההפרעות הפיזיולוגיות כרצונך.<ol>
<li>פרוטוקול 1: השפעת ציאניד על ביצועי לב וקליטת כרומטופור<ol>
<li>הפסק לסרוק נוזלים מתוך היתוך הלב.</li>
			<li>באמצעות משאבת מזרק, להזריק ציאניד (2.5 כדי 75 mM ב-pH 7) בשיעורים שונים לתוך מבשם בדיוק לפני צינורית אבי העורקים כדי להשיג ריכוזים הרצוי של ציאניד (0.025 כדי 1 מ"מ, מחושב מקצב זרימת אבי העורקים) בתוך הדרך הזורמת ללב, תוך ניטור תפקוד הלב ותכונות אופטיות.</li>
			<li>לעצור את משאבת ציאניד משאבה כאשר ההשפעות על זרימת כלילית וקצב הלב יחד עם שידור אופטי דרך הקיר הלב נמצאים במצב יציב.</li>
		</ol>
</li>
		<li>פרוטוקול 2: איסכמיה/היפוקסיה<ol>
<li>. עצור עירוי ציאניד</li>
			<li>לאחר 5 דקות לעבור את הגז מבעבעים מ 100% חמצן ל 100% חנקן כדי להסיר חמצן מהמערכת.</li>
			<li>לאחר כ 10 דקות, לעצור את הזרימה כדי לדמות מחלת איסכמי/ארוי הכולל.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. ניתוח נתונים ספקטרלי
<ol><li>הפעל את התוכנית במצב ניתוח הלב.</li>
	<li>בחרו ספקטרומטר מתאים.</li>
	<li>הזן את נתיב קובץ הנתונים ואת ההפניה לקובץ ספקטרום ולבחור מקור אור קטטר, אשר טוען את הספקטרום השמור מראש של מקור האור קטטר.</li>
	<li>בחר באפשרות ' קריאת נתוני סל'.</li>
	<li>בחר באפשרות קבע מינימום ומקסימום אורך גל.</li>
	<li>הזן את רוחב הפס עבור ניתוח הנתונים כ-490 – 630 nm.</li>
	<li>בחר באפשרות ' חזור לתפריט הראשי '.</li>
	<li>בחר באפשרות ' הפניות לקריאה '.</li>
	<li>אשר את ספקטרום ההפניות לשימוש בניתוח.</li>
	<li>בחר באפשרות ' חזור לתפריט הראשי '.</li>
	<li>בחר ' נקודות זמן ' בתפריט הראשי.</li>
	<li>בחר נקודת זמן T0 כפקד והגדר את הטווח ל100 נקודות.</li>
	<li>בחרו נקודת זמן של T1 כתקופה הניסיונית בטווח של 100 נקודות.</li>
	<li>שימו לב לספקטרום ההפרש הגולמי של הכרטיסייה Abs.</li>
	<li>בחר באפשרות חשב מקדמי התאמה ולאחר מכן לחץ על הכרטיסיה מקדמי התאמה כדי לצפות בקורס הזמן של התאמת ספקטרום ההפניות. </li>
	<li>חזור אל התפריט הראשי ובחר חישוב Abs הפרש.</li>
	<li>בחר T0 ו-ΔT1 בכל המיקומים. שימו לב לספקטרום המתאים בחלון ספקטרום ההפרש והרכיבים המתאימים בחלון משקל הייחוס. </li>
	<li>חזור על הליך זה כדי להשוות בין נקודות זמן אחרות בניסוי.</li>
	<li>חיזרו לתפריט הראשי.</li>
	<li>שמור נתונים וניתוח בדוח גיליון אלקטרוני על-ידי הקלדת שם רצוי ובחירה באפשרות ' שמור נתונים ' לצורך ניתוח נוסף עם תוכניות אחרות. הערה: אם לא הוקלד שם, הדוח יישמר בשם זהה לזה של קובץ הקלט. הדוח נשמר בתיקיה בשם ' קבצי ניתוח Excel', הממוקמת באותה תיקיה שבה נמצא קובץ הקלט המקורי.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Arai, A. E., Kasserra, C. E., Territo, P. R., Gandjbakhche, A. H., Balaban, R. 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+oxygenation+in+vivo:+optical+spectroscopy+of+cytoplasmic+myoglobin+and+mitochondrial+cytochromes.">Myocardial oxygenation in vivo: optical spectroscopy of cytoplasmic myoglobin and mitochondrial cytochromes.</a> American Journal of Physiology. 277, 683-697 (1999).</li><li>Epstein, F. H., Balaban, R. S., Ross, B. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Redox+state+of+cytochrome+aa3+in+isolated+perfused+rat+kidney.">Redox state of cytochrome aa3 in isolated perfused rat kidney.</a> American Journal of Physiology. 243 (4), 356-363 (1982).</li><li>Hassinen, I. E., Hiltunen, J. K., Takala, T. E. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reflectance+spectrophotometric+monitoring+of+the+isolated+perfused+heart+as+a+method+of+measuring+the+oxidation-reduction+state+of+cytochromes+and+oxygenation+of+myoglobin.">Reflectance spectrophotometric monitoring of the isolated perfused heart as a method of measuring the oxidation-reduction state of cytochromes and oxygenation of myoglobin.</a> Cardiovascular Research. 15, 86-91 (1981).</li><li>Makino, N., Kanaide, H., Yoshimura, R., Nakamura, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Myoglobin+oxygenation+remains+constant+during+the+cardiac+cycle.">Myoglobin oxygenation remains constant during the cardiac cycle.</a> American Journal of Physiology. 245 (14), 237-243 (1983).</li><li>Takahashi, E., Doi, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visualization+of+oxygen+level+inside+a+single+cardiac+myocyte.">Visualization of oxygen level inside a single cardiac myocyte.</a> American Journal of Physiology. 268, 2561-2568 (1995).</li><li>Heineman, F. W., Kupriyanov, V. V., Marshall, R., Fralix, T. A., Balaban, R. 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+oxygenation+in+the+isolated+working+rabbit+heart+as+a+function+of+work.">Myocardial oxygenation in the isolated working rabbit heart as a function of work.</a> American Journal of Physiology. 262, 255-267 (1992).</li><li>Arakaki, L. S., Burns, D. H., Kushmerick, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Accurate+myoglobin+oxygen+saturation+by+optical+spectroscopy+measured+in+blood-perfused+rat+muscle.">Accurate myoglobin oxygen saturation by optical spectroscopy measured in blood-perfused rat muscle.</a> Applied Spectroscopy. 61 (9), 978-985 (2007).</li><li>Bose, S., French, S., Evans, F. J., Joubert, F., Balaban, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metabolic+network+control+of+oxidative+phosphorylation:+multiple+roles+of+inorganic+phosphate.">Metabolic network control of oxidative phosphorylation: multiple roles of inorganic phosphate.</a> Journal of Biological Chemistry. 278 (40), 39155-39165 (2003).</li><li>Tamura, M., Oshino, N., Chance, B., Silver, I. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+measurements+of+intracellular+oxygen+concentrations+of+rat+heart+in+vitro.">Optical measurements of intracellular oxygen concentrations of rat heart in vitro.</a> Archives of Biochemistry and Biophysics. 191, 18-22 (1978).</li><li>Wright, T. J., Davis, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Myoglobin+oxygen+affinity+in+aquatic+and+terrestrial+birds+and+mammals.">Myoglobin oxygen affinity in aquatic and terrestrial birds and mammals.</a> The Journal of Experimental Biology. 218, 2180-2189 (2015).</li><li>Wright, T. J., Davis, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Myoglobin+extraction+from+mammalian+skeletal+muscle+and+oxygen+affinity+determination+under+physiological+conditions.">Myoglobin extraction from mammalian skeletal muscle and oxygen affinity determination under physiological conditions.</a> Protein Expression and Purification. 107, 50-55 (2015).</li><li>Shibata, T., 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=Relationship+between+oxygen+affinity+and+autoxidation+of+myoglobin.">Relationship between oxygen affinity and autoxidation of myoglobin.</a> Inorganic Chemistry. 51 (21), 11955-11960 (2012).</li><li>Kim, N., Ripple, M. O., Springett, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+the+mitochondrial+membrane+potential+and+pH+gradient+from+the+redox+poise+of+the+hemes+of+the+bc1+complex.">Measurement of the mitochondrial membrane potential and pH gradient from the redox poise of the hemes of the bc1 complex.</a> Biophysical Journal. 102 (5), 1194-1203 (2012).</li><li>Oshino, N., Jamieson, D., Sugano, T., Chance, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitochondrial+function+under+hypoxic+conditions:+The+steady+states+of+cytochrome+a,a3+and+their+relation+to+mitochondrial+energy+states.">Mitochondrial function under hypoxic conditions: The steady states of cytochrome a,a3 and their relation to mitochondrial energy states.</a> Biochimica et Biophysica Acta. 368, 298-310 (1974).</li><li>Glancy, B., Willis, W. T., Chess, D. J., Balaban, R. 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+calcium+on+the+oxidative+phosphorylation+cascade+in+skeletal+muscle+mitochondria.">Effect of calcium on the oxidative phosphorylation cascade in skeletal muscle mitochondria.</a> Biochemistry. 52 (16), 2793-2809 (2013).</li><li>Figulla, H. R., Hoffmann, J., Lubbers, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+reflection+spectra+of+the+isolated+heart+by+multicomponent+spectra+analysis+in+comparison+to+other+evaluating+methods.">Evaluation of reflection spectra of the isolated heart by multicomponent spectra analysis in comparison to other evaluating methods.</a> Advances in Experimental Medicine and Biology. 169, 821-830 (1984).</li><li>Hoffmann, J., Lubbers, D. W., Heise, H. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applicability+of+the+Kubelka-Munk+theory+for+the+evaluation+of+reflectance+spectra+demonstrated+for+haemoglobin-free+perfused+heart+tissue.">Applicability of the Kubelka-Munk theory for the evaluation of reflectance spectra demonstrated for haemoglobin-free perfused heart tissue.</a> Physics in Medicine and Biology. 43 (12), 3571-3587 (1998).</li><li>Fabel, H., Lubbers, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurements+of+Reflection+Spectra+of+Beating+Rabbit+Heart+in+Situ.">Measurements of Reflection Spectra of Beating Rabbit Heart in Situ.</a> Biochemische Zeitschrift. 341 (4), 351 (1965).</li><li>Schenkman, K. A., Beard, D. A., Ciesielski, W. A., Feigl, E. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+buffer+and+red+blood+cell+perfusion+of+guinea+pig+heart+oxygenation.">Comparison of buffer and red blood cell perfusion of guinea pig heart oxygenation.</a> American Journal of Physiology - Heart and Circulatory Physiology. 285 (5), 1819-1825 (2003).</li><li>Femnou, A. N., 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=Intracardiac+light+catheter+for+rapid+scanning+transmural+absorbance+spectroscopy+of+perfused+myocardium:+measurement+of+myoglobin+oxygenation+and+mitochondria+redox+state.">Intracardiac light catheter for rapid scanning transmural absorbance spectroscopy of perfused myocardium: measurement of myoglobin oxygenation and mitochondria redox state.</a> American Journal of Physiology - Heart and Circulatory Physiology. 313 (6), 1199-1208 (2017).</li><li>Kuzmiak-Glancy, S., 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=Cardiac+performance+is+limited+by+oxygen+delivery+to+the+mitochondria+in+the+crystalloid-perfused+working+heart.">Cardiac performance is limited by oxygen delivery to the mitochondria in the crystalloid-perfused working heart.</a> American Journal of Physiology - Heart and Circulatory Physiology. 314 (4), 704-715 (2018).</li><li>Chess, D. J., 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=Optical+spectroscopy+in+turbid+media+using+an+integrating+sphere:+mitochondrial+chromophore+analysis+during+metabolic+transitions.">Optical spectroscopy in turbid media using an integrating sphere: mitochondrial chromophore analysis during metabolic transitions.</a> Analytical Biochemistry. 439 (2), 161-172 (2013).</li><li>Lou, Q., Li, W., Efimov, I. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiparametric+optical+mapping+of+the+Langendorff-perfused+rabbit+heart.">Multiparametric optical mapping of the Langendorff-perfused rabbit heart.</a> Journal of Visualized Experiments. (55), (2011).</li><li>Coburn, R. F., Grubb, B., Aronson, R. D. <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+cyanide+on+oxygen+tension-dependent+mechanical+tension+in+rabbit+aorta.">Effect of cyanide on oxygen tension-dependent mechanical tension in rabbit aorta.</a> Circulation Research. 44 (3), 368-378 (1979).</li><li>Schenkman, K. A., Marble, D. R., Burns, D. H., Feigl, E. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Myoglobin+oxygen+dissociation+by+multiwavelength+spectroscopy.">Myoglobin oxygen dissociation by multiwavelength spectroscopy.</a> Journal of Applied Physiology. 82 (1), 86-92 (1997).</li><li>Femnou, A. N., 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=Intracardiac+light+catheter+for+rapid+scanning+transmural+absorbance+spectroscopy+of+perfused+myocardium:+measurement+of+myoglobin+oxygenation+and+mitochondria+redox+state.">Intracardiac light catheter for rapid scanning transmural absorbance spectroscopy of perfused myocardium: measurement of myoglobin oxygenation and mitochondria redox state.</a> American Journal of Physiology - Heart and Circulatory Physiology. 313 (6), 1199-1208 (2017).</li><li>Giles, A. V., 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=Paradoxical+Arteriole+Constriction+Compromises+Cytosolic+and+Mitochondrial+Oxygen+Delivery+in+the+Isolated+Saline-Perfused+Heart.">Paradoxical Arteriole Constriction Compromises Cytosolic and Mitochondrial Oxygen Delivery in the Isolated Saline-Perfused Heart.</a> American Journal of Physiology - Heart and Circulatory. , (2018).</li><li>Matthews, P. M., 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=A+31P-NMR+study+of+some+metabolic+and+functional+effects+of+the+inotropic+agents+epinephrine+and+ouabain,+and+the+ionophore+R02-+2985+(X537A)+in+the+isolated,+perfused+rat+heart.">A 31P-NMR study of some metabolic and functional effects of the inotropic agents epinephrine and ouabain, and the ionophore R02- 2985 (X537A) in the isolated, perfused rat heart.</a> Biochimica et Biophysica Acta. 720, 163-171 (1982).</li><li>Lewandowski, E. D., Damico, L. A., White, L. T., Yu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiac+responses+to+induced+lactate+oxidation:+NMR+analysis+of+metabolic+equilibria.">Cardiac responses to induced lactate oxidation: NMR analysis of metabolic equilibria.</a> American Journal of Physiology. 269, 160-168 (1995).</li><li>Lewandowski, E. D., 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=Multiplet+structure+of+13C+NMR+signal+from+glutamate+and+direct+detection+of+tricarboxylic+acid+(TCA)+cycle+intermediates.">Multiplet structure of 13C NMR signal from glutamate and direct detection of tricarboxylic acid (TCA) cycle intermediates.</a> Magnetic Resonance in Medicine. 35 (2), 149-154 (1996).</li><li>Ball, D. R., 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=Hyperpolarized+butyrate:+a+metabolic+probe+of+short+chain+fatty+acid+metabolism+in+the+heart.">Hyperpolarized butyrate: a metabolic probe of short chain fatty acid metabolism in the heart.</a> Magnetic Resonance in Medicine. 71 (5), 1663-1669 (2014).</li><li>Mariotti, E., 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=Modeling+non-linear+kinetics+of+hyperpolarized+[1-(13)C]+pyruvate+in+the+crystalloid-perfused+rat+heart.">Modeling non-linear kinetics of hyperpolarized [1-(13)C] pyruvate in the crystalloid-perfused rat heart.</a> NMR in Biomedicine. 29 (4), 377-386 (2016).</li><li>Pisarenko, O. I., Khlopkov, V. N., Ruuge, E. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+1H+NMR+study+of+succinate+synthesis+from+exogenous+precursors+in+oxygen-deprived+rat+heart+mitochondria.">A 1H NMR study of succinate synthesis from exogenous precursors in oxygen-deprived rat heart mitochondria.</a> Biochemistry International. 12 (1), 145-153 (1986).</li><li>Kuzmiak-Glancy, S., 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=Cardiac+performance+is+limited+by+oxygen+delivery+to+the+mitochondria+in+the+crystalloid-perfused+working+heart.">Cardiac performance is limited by oxygen delivery to the mitochondria in the crystalloid-perfused working heart.</a> American Journal of Physiology - Heart and Circulatory Physiology. 314 (4), 704-715 (2018).</li><li>Schenkman, K. A., Marble, D. R., Burns, D. H., Feigl, E. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Myoglobin+oxygen+dissociation+by+multiwavelength+spectroscopy.">Myoglobin oxygen dissociation by multiwavelength spectroscopy.</a> American Journal of Physiology. 82 (1), 86-92 (1997).</li><li>Beard, D. A., Schenkman, K. A., Feigl, E. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Myocardial+oxygenation+in+isolated+hearts+predicted+by+an+anatomically+realistic+microvascular+transport+model.">Myocardial oxygenation in isolated hearts predicted by an anatomically realistic microvascular transport model.</a> American Journal of Physiology - Heart and Circulatory Physiology. 285 (5), 1826-1836 (2003).</li><li>Paul, R. J., Bohr, D. E., Somlyo, A. P., Sparks, H. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Section+II:+The+Cardiovascular+System,+Vol+II,+Vascular+Smooth+Muscle.">Section II: The Cardiovascular System, Vol II, Vascular Smooth Muscle.</a> Handbook of Physiology. , 201-252 (1980).</li><li>Feigl, E. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coronary+physiology.">Coronary physiology.</a> Physiological Reviews. 63, 1-205 (1983).</li></ol>

אין קונפליקטים של עניין מוצהר.

הכנת הלבבות הבודדים או ההכנה הכנה לבבות היא התווך בחקר הפיזיולוגיה של הלב, כמו גם החקירה הקדם-קלינית של טכניקות ותרופות על הלב. המפתח לשימוש בו היה קלות ההכנה, מאפיינים פונקציונליים חזקים ושליטה על פרמטרים ניסיוניים, כמו גם את היכולת למדוד פרמטרים פונקציונליים רבים של הלב הפועם. ספקטרוסקופיית בליעה אופטית מספק תובנה לחמצון רקמות, כמו גם המיטו, פעילויות מטבוליות. ספקטרוסקופיית אופטי נערך בעיקר בלימודי לב מבודדים במצב השתקפות, כי קשה לפרש בשל התנועה וסיבוכים פיזור אור.
יש לנו הציג שידור קיר חדר ספקטרוסקופיית אופטי (VWTOS) כדי לספק שיטה איתנה של ניטור כרומואופוליות מטבולית רקמות הלב. בפרסום קודם, הדגמנו כי הנורית קשיחה לקצה כבל קואקסיאלי20 הופך מקור ייחודי לירי ממקור האור תאיים שניתן להשתמש בו ללבבות VWTOS. הצד-ירי מתייחס הקרנת אור בניצב לציר ארוך של הקטטר, אידיאלי להאיר את הקיר חינם החדר. קטטר LED היה קטן מספיק כדי לא להשפיע על תפקוד הלב אבל נדרש ייצור מיוחדים במעבדה. המחקר הנוכחי מציג את השימוש של 500 מיקרון מסחרית צד-ירי קטטר שיכול להיות משולב לכל מקור אור תואם סיבים אופטיים. אלה לירות מהצד לירי קטטרים אופטיים פותחו מסחרית עבור אבלציה לייזר בניצב לציר ארוך של סיבים. באופן טבעי, אנו משתמשים בכוח קל הרבה יותר נמוך מאשר נדרש photoablation. סיבים קטנים יותר זמינים לשימוש בהכנות קטנות כגון לב העכבר27. מערכת סיבים אופטיים זו סיפקה תאורה מספקת דרך קיר הלב בטווח אורך הגל שבו כרומטוes לב לקלוט (450-630 nm). באמצעות הטנדר סיב אופטי מחוץ ללב, ספיגה של מיו, ואת המיטו, ציטוכרומס יכול להיות מנוטר עם החלטה מעולה הטמפורלית הספקטרלית (ראה איור 5). הגישה הצדדית האופטית סיבים אופטיים יש מספר יתרונות על הקטטר LED עבור vwtos, כולל פרופיל החוצה הרבה יותר קטן החתך של הקטטר ממזער את ההשפעה של הצנתר על הלב, גמישות יותר להפחתת ההשפעה על שסתום הלב ו ביצועים החדר, אין קשרים חשמליים שיכולים להיות קצר בתוך מבשם מלוחים, ולבסוף קטטר המשתמשת מקור אור חיצוני המגביר את הגמישות של בחירת מקור אור עבור VWTOS.
בשל הספיגה החזקה של הלב מתחת 490 ננומטר, קשה ליצור מידע רב על הלהקה Soret של ציטוכרובס באזור 410-445 ננומטר או NADH ב 340 nm. לפיכך, הספיגה הנרחבת של האופנה ב-450 ננומטר היא הספיגה הנמוכה ביותר שנצפתה, אם כי השיא הספיגה של כרומואופורס זה אינו מנדגם. שימוש VWTOS האות ליחס הרעש הוא גבוה מאוד כמו הקיר כולו הוא שנדגם בניגוד לרפלקציה השתקפות המשטח, בשימוש נפוץ20, אשר רק דגימות את פני השטח של הלב עם בעיות פיזור רבות. Vwtos לדגימת הקיר הלב כולו הוא אנלוגי יותר כדי התהודה מגנטית גרעינית ספקטרוסקופיה (nmrs) מדדים של מטבוליטים לב רבים כגון 31P שאותרו אדנוזין טריפוספט ו קראטין פוספט28, 13C זוהה שכותרתו מטבוליטים29,30 כולל תוויות היפרקוטב31,32, ו 1H זיהה מטבוליטים33. כמו VWTOS יכול להתבצע באמצעות מכשירים שאינם מגנטיים, זה אפשרי לחלוטין כי NMR ו VWTOS יכול להתבצע בו. VWTOS אינו מוגבל אנדודוגני כרומניים והוא יכול לשמש כדי לפקח על הקליטה מבדיקות אופטיות עבור pH, Ca2 +, ופוטנציאל קרום פלזמה.
אנו משתמשים ב-2 הרץ (כלומר 2 דגימות/שניה) אשר מספק אות מעולה של ספקטרום יחיד לרעש. למרות שקצבי דגימה גבוהים יותר ניתן להשיג כי היתר ניתוח מחזור הלב, מחקרים קודמים הוכיחו כי אין היכו להכות וריאציה בספיגת כרומטופור, אז לא מאמץ לאסוף באופן סלקטיבי את האור כפונקציה של מחזור הלב היה 34. בשל הגיאומטריה של VWTOS, גילוי האור תלוי פחות בתנועת הרקמה מאשר בשיטות השתקפות, מאחר שהפיזור של האירועים המורכבים מפני השטח מסולק. אנו מוצאים כי התנועה הקשה יכול לשבש את האמצעים האלה, אבל בזמן אמת ניתוח ספקטרלי במהירות מגלה מעברים ספקטרלי עקבית עם מעברים כרומטופור רקמות. שוב, זה מתרחש רק כאשר הלב זז בגסות הרחק מסיבים איסוף באופן דרמטי לצמצם את כמות האור המשודר שנאסף.
נתונים vwtos מנותח באמצעות שגרת התאמה ספקטרלית מלאה מבוסס על ספריית התייחסות של ספקטרום של כרומואופהורס הלב ואת הספקטרום של מקור האור כפי שתוארה בעבר20,22,27, 35 עם גישה פשוטה ליניארית לפחות ריבועים. הליך מתאים ספקטרלי זה מפצה על ספקטרום הספיגה החופף ואינו מסתמך על אורכי גל "איזועבסטיסטי". ניתוח ספקטרום מלא זה מבטל חפצים הקשורים קרן כפולה משותפת (כלומר שני אורכי גל) ניתוח1,3,6 אשר הוכח להיות בעייתי20. היתרון הנוסף של ניתוח ספקטרלי מלא הוא הדור של טוב לב של התאים מתוך הרסילים, לא זמין בפרוטוקולים קרן כפולה.
במחקר זה, התמקדנו בהשפעה של ציאניד על התכונות האופטיות של הלב. כמו ציאניד חוסם ציטוכרום אוקסידאז, זה מעכב את צריכת החמצן ולמעשה תוצאות הפחתה נטו של כל ציטוכרובס כמו האלקטרונים בחזרה בשרשרת ציטוכרום. עם זאת, הפוטנציאל של הממברנה הוא ככל הנראה גבוה, כמו השינויים החוזרים ב-bL ו-bH הם קטנים מאוד כאשר לעומת ציטוכרום c13. עם הפסקת צריכת החמצן, המתח החמצן ברקמה צריך להגיע אל הדרך, והגענו לעלייה מוקדמת בתוך הציאניד העקבי עם הרעיון שהלב המלח, אפילו בפרזיה הנסיגה מצבים, הוא לא מיוהחמצן מלא ב ציטוזול19,20,21,36. השוואת ההשפעה המקסימלית של ציאניד על מיוצימיה עם הספקטרום המכסימלי המלא המתקבל עם איסכמיה חושף חמצון מיוציאני של רק כ 88%, עקבי עם המחקרים הקודמים.
חשוב לציין במחקר זה כי השפעות ציאניד על מיוציציה והפחתת ציטוכרום תוקנו באופן זמני. זה מפתיע כי ההשפעות של ציאניד נצפו לראשונה על זרימת כלילית ומיוציאני לפני שינויים גדולים במצב של הציטוכרומס של הלב החדש נצפתה. העלייה מסומנים מוקדם בזרימה עולה כי השפעה על שריר החלקה העורקים24,37 עלול להתרחש לפני השפעות מטבולית גולמי בתאי הלב הם נצפו. העלייה בזרימה, העלולה לגרום לירידה בקצב הנשימה באמצעות ציאניד צנוע, עלולה לגרום לעלייה מיידית במייו, הנגרמת כתוצאה מעליה באספקת החמצן. עם התפשטות של הציאניד עיכוב המיציטים, עלייה נוספת בזרם כלילית הוא נצפתה (לראות את האזור מסומן 3 באיור 5א), כנראה מונע על ידי גורמים מטבולית רבים38. ההשפעה המוקדמת הגדולה של ציאניד על הזרימה עולה כי חילוף החומרים של השריר החלק כלי הדם עשוי להיות חזק יותר בשנות הטון של כלי הדם מאשר חילוף החומרים של המיציטים. נתונים אלה תומכים הרעיון מבוסס כי מיוהסין יש זיקה נמוכה הרבה יותר עבור חמצן מאשר קוקס, אפילו בלב שלם, כמו החמצן היה היטב התרחשה לפני שינויים במדינה המיטו, מדינה מחודשת (איור 5). הרמה הגבוהה הזו של מיובליט תחת תנאי שליטה היא עקבית עם מחקרים קודמים המעיד כי הלב מבודד מלוחים עשוי להיות חלקית ארוי אפילו תחת תנאי שליטה9,19, 20,21,27,36, הבקיע את החשיבות של ניטור החמצן של רקמת הלב בעת שימוש במודל זה חשוב בפיזיולוגיה הלב.
אנו מציגים כאן את הפרטים הניסיוניים לניהול ספקטרוסקופיית ספיגת שידור על לב הדבר המבודד. התאמתי בהצלחה את הטכניקה הזאת לשימוש על לבבות מן הארנב אל העכבר באמצעות מעבר דק לירי סיבים אופטיים תאיים. ניצול המצב של האמנות שגרת התאמה ספקטרלית מלאה, האינטראקציה האופטית מורכבת של כרומטואלים לב יכול להיות מחולץ בקלות מתן, מידה בזמן אמת בקרוב של אלמנטים קריטיים של מטבוליזם אוטם שריר בו עם קונבנציונאלי אמצעים פונקציונליים.

ספקטרוסקופיית בליעה אופטית לניטור איברים ביוכימיה ללא פגע היא גישה נפוצה בשל האופי הפנימי, לא הרסני שלה1,2,3,4,5, . שש,שבע,שמונה,תשע המלון מספק מידה של מתח החמצן ממוצע של ציטוסולג10,11,12. ציטוכרום מיטוכונדריאלי מספקים מידע בנוגע להזנת מצע ברמה של פלזינים, פוטנציאל ממברנה מ ציטוכרום bL: bH13, ומשלוח חמצן אל המיטו, בתא מאוקסידאז ציטוכרום (קוקס . המדינה הזאת, מדינה מחודשת14 גלבסי ואח ' הפגינו כי הפעילויות של כל מתחמי ניתן לקבוע על ידי מדידת פוטנציאל הממברנה מיטוכונדריאלי ואת שיעור מטבולית15. מכאן, באמצעות ספקטרוסקופיה אופטית, שפע של מידע ניתן להשיג ללא צורך בבדיקות אקסוגני או שינויים משמעותיים של מערכות המחקר הנוכחיות. המטרה של הנייר הזה היא להציג שיטה איתנה לאיסוף ספקטרום אופטי שידור בהכנות לב קונבנציונאלי מעשה עם השינוי הגדול היחיד להופיע במחקר בסביבה החשוך.
ספקטרוסקופיית הקליטה בהצלחה בשימוש כדי לבצע ספקטרוסקופיה אופטית של הלב המכונה3,6,16,17,18,19 גם כמו הלב ב vivo1. ספקטרוסקופיית השתקפות מורכב מאור מהיר על משטח הלב ואיסוף האור המתפזר באמצעות הלב, כמו גם באור מתפזר ומשתקף. לפיכך, האור שנאסף בגישה זו הוא מורכב של מנגנוני פיזור מרובים, כמו גם בספיגת כרומטופור של רקמות הריבית. בשל התנועה והמשטח המורכב של הלב, השתקפות האור מעל פני השטח של הלב בעייתית במיוחד, תוך שינוי עומק החדירה וכמות האור המשתקף לחלוטין.
מגבלות של ספקטרוסקופיית ספיגת השתקפות שהוצגו לעיל נפתרו על ידי החדרת קטטר אופטי לחלל החדר השמאלי, המתיר איסוף של אור משודר על פני החדר השמאלי החדר בחינם20. היתרונות של ספקטרוסקופיית שידור עבור סוג זה של מחקר היה מוערך במחקרים פולשנית מוקדם על ידי Tamura ואח '9 היישום הנוכחי מספק ניתוח מאוד חזק של ספיגת שידור של הלב שלמים עם בנוגע לחמצן ציטוסי והמיטופיקציה מדינה באמצעות מגוון רחב של תנאים21. אלה המחקרים הראשוניים השתמשו קטטר מפוברק במיוחד עם LED מופעל על קצה מונחה כדי ליצור דפוס צד-ירי של אור לבן דרך שריר הלב. עם זאת, הצנתר גדול יחסית LED משופעת מתאים רק לשימוש בגודל בינוני לבבות (ארנב, שפן גינאה, וכו ') והצורך בייצור מותאם אישית. במחקר הנוכחי, שיטה של שימוש מסחרי זמין 200-מיקרון הליבה סיבים אופטיים היורה כמו מדריך אור מוצג. במקום LED מחווט בקצה, הקטטר עם 500-מיקרו תשר הפניות האור ממקור חיצוני הגדלת רב-תכליתיות של המערכת. גישה זו מאפשרת שימוש במגוון רחב של מקורות אור חיצוניים כולל לייזרים עבור יישומים כגון ספקטרוסקופיית פיזור ראמאן. כדי לכמת את הנתונים הללו, ניתוח ספקטרלי מקוון מלא של רכיבים מרובים באמצעות ספקטרום התייחסות מוכר כדי לשפר את הדיוק של ההגדרה הספקטרוסקופית של כרומוסקופיות הלב מוצגת כמתואר בעבר20,22. קוד המקור לניתוח זה יסופק על-ידי המחברים על פי בקשה. באמצעות גישה זו, ניתן להשיג מידע על ביוכימיה קרדיולוגית ותפקוד מיטוכונדריאלי במקביל עם הפרמטרים המקובלים הפונקציונליים לב עם מעט או ללא השפעה על הכנת הלב. ככל שהלב תלוי באופן ביקורתי בתפקוד מיטוכונדריאלי ובאספקת חמצן, התוספת הטכנית הזו למערכת הלב הקלאסית המכונה משפרת מאוד את הפרשנות והתועלת של המודל החשוב הזה של ביצועי הלב.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:643px;" width="643">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">BIOPAC data acquisition system</td>
			<td style="width:108px;">BIOPAC</td>
			<td style="width:119px;">MP150</td>
			<td style="width:167px;">Analog to digitial conversion</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:249px;">BIOPAC general purpose transducer amplifiers</td>
			<td style="width:108px;">BIOPAC</td>
			<td style="width:119px;">DA100C</td>
			<td>Pressure monitoring</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">BIOPAC System skin temperature amplifier</td>
			<td style="width:108px;">BIOPAC</td>
			<td style="width:119px;">SKT100B</td>
			<td>temperature monitoring</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:249px;">Compact Universal 1- and 2- Channel LED Controllers</td>
			<td style="width:108px;">Mightex</td>
			<td style="width:119px;">SLC-MA02-U</td>
			<td>External light source power supply</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">Disposable pressure sensors</td>
			<td style="width:108px;">BIOPAC</td>
			<td style="width:119px;">RX104A</td>
			<td>Pressure monitoring</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:249px;">Dual Syringe, Infusion Pump</td>
			<td style="width:108px;">KdScientific</td>
			<td style="width:119px;">KDS 200 / 200P LEGACY SYRINGE PUMP</td>
			<td>drug injection</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">Flow-through probes</td>
			<td style="width:108px;">Transonic</td>
			<td style="width:119px;">4PXN</td>
			<td>perusate flow monitoring</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:249px;">Glass Syringe</td>
			<td style="width:108px;">FORTUNA Optima</td>
			<td style="width:119px;">30 CC</td>
			<td>Air tight fluid injection</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:249px;">High power fiber-coupled LED white light source</td>
			<td style="width:108px;">Mightex</td>
			<td style="width:119px;">Type-A FCS-0000</td>
			<td>External light source</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:249px;">Perfused heart system</td>
			<td style="width:108px;">Radnoti</td>
			<td style="width:119px;">120101BEZ</td>
			<td style="width:167px;">This system was heavily modified to provide adequate flow (see manuscript)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">Phase fluorimeter</td>
			<td style="width:108px;">Ocean Optics</td>
			<td style="width:119px;">NeoFox-GT</td>
			<td>oxygen concentration</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">Pickup fiber optic</td>
			<td style="width:108px;">Thor labs</td>
			<td style="width:119px;">BF20HSMA01</td>
			<td>Fiber for collecting transmitted light (pick up fiber)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">PowerLab unit</td>
			<td style="width:108px;">AD Instruments</td>
			<td style="width:119px;">PowerLab 8/35</td>
			<td>Analog to digitial conversion</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">Pressure transducers</td>
			<td style="width:108px;">BIOPAC</td>
			<td style="width:119px;">TSD104A</td>
			<td>pressure monitoring</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">Programming environment</td>
			<td style="width:108px;">LABViEW</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td>Software for driving spectrometer, digitiziing data and analysis. Code available on request</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">Rapid scanning spectrophotometer</td>
			<td style="width:108px;">Ocean Optics</td>
			<td style="width:119px;">QE65PRO</td>
			<td>Rapid scanning spectrometer for spectral analysis</td>
		</tr>
		<tr height="147">
			<td height="147" style="height:147px;width:249px;">Side firing fiber optic</td>
			<td style="width:108px;">Polymicro Technologies Molex, LLC 18019 North 25th Av, Phoenic AZ 85023-1200</td>
			<td style="width:119px;">JTFLH200230500/1.5M&#160;</td>
			<td>side firing fiber optic 200 microns core&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">Sodium cyanide</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:119px;">380970</td>
			<td>Metabolic inhibitor</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">Temperature probe</td>
			<td style="width:108px;">BIOPAC</td>
			<td style="width:119px;">TSD102A</td>
			<td>temperature monitoring</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">Tubing flow modules</td>
			<td style="width:108px;">Transonic</td>
			<td style="width:119px;">TS410</td>
			<td>perusate flow monitoring</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

intra-cardiac side-firing light catheter for monitoring cellular metabolism using transmural absorbance spectroscopy of perfused mammalian hearts

ספקטרוסקופיית ספיגת שריר הלב מספק הערכה לא-הרסנית של ציטוסולוציה וחמצון מיטוכונדריאלי באמצעות ספיגת מיווליות וציטוכרום בהתאמה. בנוסף, היבטים רבים של מצב מטבולית מיטוכונדריאלי כגון פוטנציאל הממברנה וכניסת המצע יכול גם להיות מוערך. כדי לבצע ספקטרוסקופיית אופטי הילוכים בקיר הלב, קטטר מסחרית זמין לירי הסיבים האופטיים ממוקם בחדר השמאלי של הלב המבודד מבודד כמקור אור. אור העובר דרך קיר הלב נאסף עם סיבים אופטיים חיצוניים כדי לבצע ספקטרוסקופיה אופטית של הלב בקרוב בזמן אמת. גישת התמסורת נמנעת מהפרעות רבות בפיזור המשטח המתרחשות בגישות השתקפות נפוצות. שינויים בספקטרום השינוי של הציור היו באמצעות ספרייה של ספקטרום התייחסות כרומטופור, המספקת אמצעים כמותיים של כל כרומטוהדום הלב הידועים בו זמנית. הגישה הספקטרלית הזאת ביטלה שגיאות פנימיות שעלולות לנבוע משימוש בשיטות משותפות באורך גל כפול שהוחלו על ספקטרום הספיגה החופף, וכן בתנאי הערכה כמותית של טוב ההתאמה. תוכנית מותאמת אישית תוכננה עבור עריכת נתונים וניתוח, אשר אפשרה לחוקר לפקח על מצב חילוף החומרים של ההכנה במהלך הניסוי. אלה תוספות פשוטות יחסית מערכת ההיתוך לב סטנדרטי לספק תובנה ייחודית למצב חילוף החומרים של קיר הלב בנוסף מדדים קונבנציונליים של התכווצות, זלוף, ו מצע/חמצן חילוץ.

המערכת בשימוש היא מחוץ המדף בעלי חיים הקטן מערכת ההיתוך לב אבל היה שונה בכבדות לשימוש עם לב ארנב. השינויים היו בעיקר כדי להגדיל את הגודל הנשא של כל אבובים כדי להבטיח מסירת זרימה נאותה ללב הארנב. הטיפול הגדול נעשה כדי להבטיח, על לחצים זלוף בשימוש, קצב הזרימה של מערכת זלוף הילידים חרג הזרם עם הלב המצורפת על ידי לפחות 5-קיפול. 2 – 12 יקרומטר מסנני הממברנה הונחו במקביל בין משאבת הנוזלים לבין מלכודת האבי העורקים בועה ללכוד תא להסיר את כל הפסולת מהלב.
האור המשודר מהלב הארנב איור 1 מציג את הספקטרום של הקטטר (איור 1א) והספקטרום הגולמי של האור המשודר מקיר הארנב החופשי של הלב (איור 1B). נתונים אלה חושפים הנחתה גדולה מאוד של אור באזור הכחול של הספקטרום, אולם להקות ספיגה של מיו, וציטוכרובס מיטוכונדריאלי ניתן להבחין ישירות בין 490 ו 580 ננומטר בתוך הכנס. חשוב במחקרים אלה כדי להבטיח אור משודר מספיק מזוהה באזור מ 490 כדי 630 nm כדי לקבל מידע על כרומטו, הלב metabolically תגובה לב. מיקום הסיבים החיצוניים והפנימיים מותאם לפני שמירת הנתונים כדי למקסם את עוצמת האור אבל לא למצות את הגלאי באזור ננומטר 625.
הפניה מופחתת ספקטרום מופחת של התייחסות כרומאופורי בלב. איור 2 מציג את ספקטרום ההתייחסות המשמש להתאמת ספקטרום ההפרש שנאסף במחקרים אלה. הפניות אלה כוללות מיו, ציטוכרום aa3 (לחילופין ציטוכרום a605 ו ציטוכרום a607, בהתאם לסוג של הפרטורציה22), ציטוכרום a580, ציטוכרום bL, ציטוכרום bH , ציטוכרום c, ציטוכרום c1, אופנה, ייצוג ספיגה של אור האירוע (מסומן אני0, אשר משמש כדי להסביר את האור, כלומר, פוטונים שעברו את הרקמה מבלי להיות נספג), ו קו (במגוון מדרון ויירוט לחשבון עבור פיזור, לא מוצג באיור 2). ספקטרום מסוים רועש, כאשר הריכוז של חומר הייחוס הטהור היה נמוך מאוד22.
מהלך הזמן של ספקטרום ההפניות מתאים במהלך הניסוי הכולל איור 3 מייצג את קורס הזמן של ניסוי אופייני המחושב בשלב 5.15 של הפרוטוקול. זה מורכב בשלב השליטה, ואחריו שלב הזרקת ציאניד, ואחריו כשלון ציאניד, ואחריו שלב הדגנציה, ולבסוף איסכמיה. השינויים ב ראשון בודדים (מיו,, ציטוכרום aa3, ו ציטוכרום c) לאורך זמן מותווים לאורך זמן יחד עם קצב הזרימה כלילית. שינוי הדחיסות האופטית של כל כרומטופור מוערך על-ידי הכפלת מקדם ההתאמה המתקבל משגרת הריבועים הפחותים הליניארית והשיא המייצג של כרומטופור (או הספיגה המקסימלית של כרומטופור אמר). לדוגמה, עבור מיו, מקדם ההתאמה של ההפניה מיו, מוכפל בערך של ספקטרום ההפניה מיו, ב 580 ננומטר. שימו לב שהחמצן המהיר של היוציאני לתוספת הציאניד מותאם לגידול בזרימה, אך לפני הירידה המשמעותית בציטוכרומס. אפקט זה התאושש באופן חלקי עם הכישלון של ציאניד. לבסוף, הפחתה מלאה של ציטוכרובס והדחמצן של מיו, מושגת עם איסכמיה. נתונים אלה מדגימים כי נתונים דינאמיים הנוגעים למצב חילוף החומרים של הלב יכולים בקלות להתקבל עם מתודולוגיה זו. המיקום של ספקטרום המשמש ספקטרום ההבדל מסומנים בקורס זה כמו: C בסיס, CN ציאניד הזרקת, CNW ציאניד שטיפה, H N2 היפוקסיה (חנקן להיות בעבע המכונה במקום חמצן), ו-HI אין איסכמיה זרימת (לא מבשם הזורם דרך הלב).
ספקטרום ההבדל של ציאניד טיפול לעומת בקרה והתאמה של הספקטרום ציאניד ההבדל מהלב ארנב. כדי להשיג ספקטרום שונה, שני ספקטרום מוחלט מופחתים. כל ספקטרום מוחלט מתקבל על ידי לקיחת ממוצע של רבים (בדרך כלל 100) ספקטרום כדי למטב את האות ליחס הרעש. איור 4 A מייצג את ספקטרום ההפרש של הפקד (C) ו ציאניד (CN) התייחס ללב. באמצעות ספקטרום ההפניות המתואר באיור 2, מחושב ספקטרום ההתאמה. הספקטרום השיורי הוא החיסור של ההתאמה מהנתונים הגולמיים. אותה הערכה משמשת לכל המצגות הספקטרליות העוקבות. איור 4 ב מציג את הספקטרום המוני של ספקטרום ההתייחסות (המוצג באיור 2) המשמש להתאמת איור 4א. עליות חזקות בספיגת רוב הציטוכרומס נצפו כזרימת האלקטרונים בשרשרת הציטוכרום חסומה על ידי ציאניד במצב יציב. בנוסף לכך, הספיגה של מיו, החמצן הוגדלה על ידי ציאניד. איור 4 ג מציג את ספקטרום ההפרש ואת ההתאמה של ספקטרום ההבדל מ cnw ו-CN, חשיפת היפוך חלקי של אפקט ציאניד. זה הושג על ידי בחירת נקודות הזמן בשלב הפרוטוקול 5.18, הזזת T0 אל CNW ו-T1 לאזור CN של קורס הזמן. איור 4 D מציג את ספקטרום ההפרש של HI ו-C, אשר מייצגת את המצב המלא ומופחת של ציטוסול ואת המיטו, לעומת מצב השליטה. שוב, זה בוצע בשלב הפרוטוקול 5.18, הזזת T0 ל C ו-T1 ל-HI.
מהלך הזמן ההתחלתי של השפעות ציאניד על זרם כלילית וכרומטוטיים איור 5 A מראה דוגמה של חניכה של אפקט ציאניד על הרקמה. התאים ליו, ציטוכרום a605 ו ציטוכרום c יחד עם הזרימה הכלילית מוצגים לב אחד. קורסים אלה נוצרו בשלב הפרוטוקול 5.15 עבור ניסוי ציאניד. ההבדל היחיד מול קו הבסיס (מיקום 1) מוצג באיור 5ב. הספקטרום נוצר ממספר המיקום המתאים (1-4) במהלך הזמן. זה הושג בשלב הפרוטוקול 5.18, שבו T0 היה תמיד בעמדה 1, ולאחר מכן ספקטרום שונה (2-4) נוצרו על ידי הזזת T1 למיקום 2, 3, ו 4 בהתאמה. מפתיע במקצת היה ההתבוננות כי זרימת ומיו, החמצן עלה לפני שינויים משמעותיים במדינת ציטוכרום החמצון. מועד ההתחלה של השינויים בזרימה ובספיגת כרומטופור הוערך על ידי אומדן ליניארי של השיעור ההתחלתי של השינוי מקו הבסיס. שימוש בגישה זו, והגדרת השינוי בזרימה כלילית כשעה אפס, הגידול בשנת החמצן יזם 1.71 min ± 0.39 דקות לאחר השינוי בזרימה, בעוד ציטוכרום a605 ו ציטוכרום c בספיגה היו זהים כמעט אבל הרבה יותר איטי ב 4.24 דקות ± 0.76 דקות ו 4.34 דקות ± 0.77 דקות, בהתאמה (n = 8). נתונים אלה מצביעים על כך שציאניד משחרר את הטון וסקולרית24 לפני שינוי משמעותי במצב חילוף החומרים בשריר הלב מתרחשת. אפקט זה עלול להיגרם על ידי ציאניד נתקל השריר חלק כלי הדם לפני להגיע למינון יעיל סביב מייציטים הלב.
הערכות של חמצון מיו, בלבבות השליטה באמצעות הנתונים ציאניד כהערכה של מיוצילציה מלאה הנתונים של איסכמיה עבור מיוציטיים מלאה, אנו מעריכים כי תחת תנאי שליטה מיוסין היה רק 88.2% ± 1.0% (n = 10) חמצון, עקבי עם מחקרים קודמים20 , מיכל בן 21 , . עשרים וחמש
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58992/58992fig1.jpg"> איור 1 : ספקטרה של צנתר הצדדית ירי אופטי. (א) זהו ספקטרום של האור הנפלט ממקור אור מרחוק דרך הקטטר זוהה עם סיבים הטנדר בערך 1 ס מ מהקטטר. בגיאומטריה זו, הלב נעדר ועוצמת מקור האור מכוונת כך שהמזהה אינו מבצע רוויה. (ב) צנתר הירי הצדדי מוכנס לחדר השמאלי והאור המשודר מהלב נאסף ומוצג. ההוספה מציגה את 400 לאזור המורחב של 580 ננומטר, וחושפת את השידור המורכב של אור מאזור זה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58992/58992fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58992/58992fig2.jpg"> איור 2 : ספקטרום הפניה של כרומואופורי הלב משמש למדידות ספקטרליות. ספקטרה נאספו באמצעות מגוון של שיטות22 והם של מופחת – תחמוצת (עבור ציטוכרומונים) ו מחמצן – חמצון (עבור מיוקטו). כי אני0, הספקטרום באיור 1א הוא פשוט המרה למונח ספיגה כדי לבצע את ההפניה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58992/58992fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58992/58992fig3.jpg"> איור 3 : זרימה ושינויים אופטיים לאורך זמן. שינוי הדחיסות האופטית (ΔOD) של כל כרומטופור הוא פשוט ספקטרום של כרומטופור בודדים מצויד בספיגה המקסימלית שלה. תדרי הספיגה המרביים היו כמתואר בעבר20,26. כמובן הזמן המוצג הוא לניסוי אחד, הצגת בסיס, ואחריו הזרקת ציאניד (0.10 mM על זרימת מבשם מקסימלית), ציאניד כשלון, היפוקסיה חנקן שבוצעו על ידי החלפת חמצן עם חנקן, ולאחר מכן להשלים איסכמיה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58992/58992fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58992/58992fig4.jpg"> איור 4 : ספקטרום ההפרש המצויד של תנאים שונים. ספקטרום של זריקת הציאניד. פחות מקו הבסיס הספקטרום המתאים המתקבל משגרת הריבוע הפחות מותווה גם הוא. הספקטרום השיורי הוא ההבדל בין הספקטרום הגולמי והמתאים. (ב) ספקטרום ההפניות המשמש ליצירת ההתאמה המוצגת באיור 4א. התוכנית משנה את ההפניות באיור 2 לתרומתם היחסית בספקטרום ההפרש הנוכחי. (ג) כמו ב, אבל מראה את ספקטרום ההבדל של כשלון נגד ציאניד הזרקה. (ד) כמו ב, אבל מראה את הספקטרום ההפרש של איסכמיה לעומת הבסיסית. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58992/58992fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58992/58992fig5.jpg"> איור 5 : הרזולוציה הטמפורלית הגבוהה של האפקט אינפוזיה ציאניד על cytochromes נבחר, מיוסין וזרימת הלב. (A) מסלול הזמן של זרימת הלב, הפחתת מיו, מופחתת ציטוכרום A605, ו ציטוכרום מופחת c. המספרים מתייחסים למיקום הספקטרום שנלקח ביחס לקו הבסיס באיור 5ב. (ב) ספקטרום ההפרש עבור 4 המיקומים המסומנים באיור 5A לעומת בקרה (מיקום 1). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58992/58992fig5large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Intra-cardiac Side-Firing Light Catheter for Monitoring Cellular Metabolism using Transmural Absorbance Spectroscopy of Perfused Mammalian Hearts at JoVE.com

Intra-cardiac Side-Firing Light Catheter for Monitoring Cellular Metabolism using Transmural Absorbance Spectroscopy of Perfused Mammalian Hearts

כאן אנו מציגים שיטה לשימוש צנתר אופטי פנים-חדר בלבבות מעשה כדי לבצע ספקטרוסקופיה ספיגת על פני קיר הלב. הנתונים שהושגו מספק מידע חזק על מתח החמצן ברקמות, כמו גם ניצול מצע ופוטנציאל הממברנה במקביל עם ביצועים מדדים לב בהכנה זו בכל מקום.

מהצד הפנים-לב-אש קטטר אור עבור ניטור מטבוליזם הסלולר באמצעות בליעה בספיגת העבר של הלבבות המגברים

Absorbance spectroscopy of cardiac muscle provides non-destructive assessment of cytosolic and mitochondrial oxygenation via myoglobin and cytochrome ...

פרוטוקול חדש זה מאפשר לחוקר לפקח על פרמטרים מטבוליים מרובים כולל חמצון ציטוסולי ומיטוכונדריאלי, כמו גם מצב חמצון מחדש ציטוסולי. בעת ובעונה אחת מדידות המדידות המסורתיות של תפקוד שריר הלב. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא ניטור דינמי פשוט ולא הרסני של אלמנטים חשובים של חילוף החומרים המיטוכונדריאלי בלב מחורפר שנמנע הממצאים הקשורים ספקטרוסקופיה השתקפות.אלה חדשים בטכניקה זו עשויים להיאבק עם החדרת קטטר מבלי לפגוע בשסתום ולהימנע זיהום אור החדר. יש להכניס את הקטטר ולתאים אותו בזהירות. סיבי האיסוף חייבים גם להיות ממוקמים כראוי כדי למקסם את האור המועבר על פני הקיר השמאלי ללא חדרית אשר יכול להיות קשה.כדי להתחיל לחתוך חתיכה קטנה של התוספת פרוזדור השמאלי ולהכניס קטטר סיבים אופטיים לתוך החדר השמאלי דרך שסתום מיטרלי. לאחר מכן סובב אותו כדי להשיג קיר שמאלי מואר ללא החדר. חבר את הקצה השני של סיב האיסוף לספקטרומטר סריקה מהיר.מקם את סיבים אופטיים להרים ישירות מול האזור של תאורה מקסימלית של החדר השמאלי על סנטימטר אחד מהלב. מקורות אור החדר צריכים להיות אפס. הסיבוב של הקטטר ומיקום הסיב האופטי להרים חייב להיות מותאם כדי לקבל אור הולם ללא רוויה של הגלאי.כבה את האורות באזור הניסוי כדי להשיג חושך מוחלט. התחל את התוכנית המותאמת אישית המשלבת מנהלי התקני ספקטרומטר כדי לבצע רכישת נתונים וניתוח בזמן אמת של האור המשודר. נווט בכל ההנחיות לבחירת אפשרויות עבור מצב רכישת ספקטרוסקופיית לב מנוון.בדף הבא ציינו אם איסוף נתוני עזר מתרחש. לבסוף הזן פרמטרי רכישה כולל מיקום הספקטרום של חומר הייחוס הכרומופור והנתונים שיש לשמור. עכשיו הזן רוחב פס של 490 עד 630 ננומטר.הזן קצב דגימה של שני הרץ. אסוף זרם כהה או ספקטרום אור אפס כדי לתקן את רמות האות ברקע על-ידי כיבוי מקור האור. לחץ כדי לבחור את הפניות הכרומופור הרצויות לשימוש בשגרה המתאימה.בדף הנתונים הרכישה להתאים את המיקום של הקטטר ואת סיבי להרים כדי למקסם את האור המועבר המוצג על התוכנה עם תשומת לב ספציפית משרעת האות באזור 500 ננומטר שבו ספיגת מיוגלובין מחומצן יש לראות. ודא שהאור המועבר אינו מרווה את הגלאי באזור 600 ננומטר. ודא כי מקורות אור חיצוניים אינם תורמים לספקטרום שנאסף על-ידי כיבוי תאורת הקטטרים ואשר שלא זוהה כעת אור.ליזום את איסוף הנתונים על ידי לחיצה על כפתור שמור ספקטרה. לחץ על קבע כבקרה כדי להציג את ספקטרום ספיגת ההפרשים מהספקטרום העתידי ביחס לספקטרום הבקרה הנוכחי. בשלב זה לבצע כל הפרעה פיזיולוגית כרצונו.לדוגמה, כדי לקבוע את ההשפעות של cyanidine על ביצועי לב וספיגת כרומופור, להפסיק את ההיתוך של perfusate כדי למנוע מיחזור ציאניד. השתמש במשאבת מזרק כדי להזריק ציאניד בשיעורים שונים לתוך perfusate ממש לפני canula האאורטיק כדי להשיג את הריכוזים הרצויים של ציאניד ב perfusate זורם לתוך הלב. בו זמנית לפקח על תפקוד הלב ומאפיינים אופטיים.לעצור את משאבת מזרק ציאניד כאשר ההשפעות של זרימה כליילית וקצב הלב, יחד עם שידור אופטי דרך קיר הלב נמצאים במצב יציב. חמש דקות לאחר עצירת עירוי ציאניד לעבור את הגז המבעבע מ 100% חמצן ל 100% חנקן כדי להסיר חמצן מהמערכת. לאחר כ -10 דקות לעצור את הזרימה כדי לדמות מצב איסכמי והיפוקסי הכולל.לניתוח נתונים ספקטרליים הפעל את התוכנית במצב ניתוח לב מנוון. בחר את תוכנית הניתוח המתאימה. הזן את נתיב קובץ הנתונים ואת קובץ ספקטרום ההפניה.בחר מקור אור קטטר אשר טוען את הספקטרום שנשמר מראש של מקור האור קטטר. בחר נתוני סל קריאה. לאחר מכן, בחר הגדר אורך גל מינימלי ומקסימום.הזן את רוחב הפס עבור ניתוח הנתונים כ- 490 עד 630 ננומטר. בחר חזור לתפריט הראשי ולאחר מכן בחר קרא הפניות. אשר את ספקטרום ההפניה לשימוש בניתוח.בחר חזור לתפריט הראשי ולאחר מכן בחר נקודות זמן בתפריט הראשי. כעת בחר נקודת זמן של אפס זמן כפקד והגדר את הטווח ל- 100 נקודות. בחר גם נקודת זמן חד-זמנית כתקופה הניסיונית בטווח של 100 נקודות.שים לב לספקטרום ההבדלים הגולמיים בכרטיסיה ספקטרום ספיגה ממוצעת. חזור לתפריט הראשי ובחר חשב ספיגת הפרשים.בחר זמן אפס והפרש בין זמן אפס לשעה אחד בכל המיקומים. שימו לב לספקטרום המותאם בחלון הספקטרום השונה ובאלמנטים המתאימים בחלון משקל הייחוס. חזור על הליך זה כדי להשוות נקודות זמן אחרות בניסוי.חזור לתפריט הראשי. שמור נתונים וניתוח בדוח גיליון אלקטרוני על-ידי הקלדת שם רצוי ובחירה באפשרות שמור נתונים לניתוח נוסף עם תוכניות אחרות. מוצג כאן הספקטרום של הקטטר ואת הספקטרום הגולמי של האור המועבר מהקיר נטול הלב ארנב.נתונים אלה חושפים התעצמות גדולה מאוד של אור באזור הכחול של הספקטרום. עם זאת, רצועות הספיגה ממיוגלובין ומהציטוכרומים המיטוכונדריאליים ניתן לצפות ישירות בין 490 ל -580 ננומטרים בתוסף. ספקטרום ההבדלים של הבקרה והלב שטופל בציאניד מוצג כאן.ספקטרום מתאים מחושב מתוך ספקטרום הייחוס. הספקטרום שיורית הוא חיסור של התאמה מן הנתונים הגולמיים. מוצגים כאן משרעת ספקטרום של ספקטרום הייחוס.עליות חזקות בספיגה של רוב הציטוכרומים נצפו כאשר זרימת האלקטרונים במורד שרשרת הציטוכרום נחסמה על ידי ציאניד במצב יציב. בנוסף, הספיגה של מיוגלובין מחומצן גדל כמו צריכת החמצן בוטלה על ידי ציאניד. ספקטרום ההבדלים משטיפת ציאניד לעומת הזרקת ציאניד חושף היפוך חלקי של אפקט הציאניד.מוצג כאן ספקטרום ההבדלים של מצב קשהמיה ללא זרימה לעומת שליטה. ספקטרום זה מייצג את המצב מנוון לחלוטין מופחת של המיטוכונדריה cytosolent verus מצב הבקרה. אנו חוקרים כעת את ההשפעות של תחמוצת החנקן על חילוף החומרים של הלב.בנוסף הכרומופורים הנ"ל אנו יכולים גם לעקוב אחר מינים אחרים הניתנים לגילוי אופטי כללו מטמיוגלובין שנוצר על ידי תחמוצת החנקן. בנוסף, קטטר יכול להיות מחובר לייזר ללמוד חילוף החומרים של השומנים באמצעות ספקטרוסקופיה אמן. חילוף החומרים של לב סידן יכול להיחקר גם על ידי ספיגת בדיקות סידן משולב אקסוגניים או גנטית.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Low-Cost Cryo-Light Microscopy Stage Fabrication for Correlated Light/Electron Microscopy

בעלות נמוכה cryo-Light Stage מיקרוסקופית ייצור עבור אור בקורלציה / מיקרוסקופית אלקטרונים

The coupling of cryo-light microscopy (cryo-LM) and cryo-electron microscopy (cryo-EM) poses a number of advantages for understanding cellular 
dynamics ...

Multiparametric Optical Mapping of the Langendorff-perfused Rabbit Heart

Multiparametric מיפוי אופטי של הלב Langendorff-perfused הארנב

Optical imaging and fluorescent probes have significantly advanced research methodology in the field of cardiac electrophysiology in ways that could not ...

Non-contact, Label-free Monitoring of Cells and Extracellular Matrix using Raman Spectroscopy

ללא קשר, לייבל ללא ניטור של תאים תאי מטריקס באמצעות ספקטרוסקופיית ראמאן

Non-destructive, non-contact and label-free technologies to monitor cell and tissue cultures are needed in the field of biomedical research.1-5 However, ...

Mass Cytometry: Protocol for Daily Tuning and Running Cell Samples on a CyTOF Mass Cytometer

Cytometry המוני: פרוטוקול לכוונון יומי ודגימות תאים פועלים על Cytometer המוני CyTOF

In recent years, the rapid analysis of single cells has commonly been performed using flow cytometry and fluorescently-labeled antibodies. However, the ...

Cultivation of Mammalian Cells Using a Single-use Pneumatic Bioreactor System

טיפוח של תאי יונקים באמצעות מערכת פניאומטיים Bioreactor יחיד שימוש

Recent advances in mammalian, insect, and stem cell cultivation and scale-up have created tremendous opportunities for new therapeutics and personalized ...

Viability of Bioprinted Cellular Constructs Using a Three Dispenser Cartesian Printer

כדאיות של מבנים ניידים Bioprinted באמצעות מדפסת הקרטזיאני Dispenser שלוש

Tissue engineering has centralized its focus on the construction of replacements for non-functional or damaged tissue. The utilization of ...

Automated Lipid Bilayer Membrane Formation Using a Polydimethylsiloxane Thin Film

גיבוש ליפידים אוטומטי bilayer ממברנה באמצעות סרט polydimethylsiloxane רזה

An artificial lipid bilayer, or black lipid membrane (BLM), is a powerful tool for studying ion channels and protein interactions, as well as for ...

Correlative Light- and Electron Microscopy Using Quantum Dot Nanoparticles

מיקרוסקופי אלקטרונים בהירי-עור גומל באמצעות חלקיקי נקודה קוונטית

A method is described whereby quantum dot (QD) nanoparticles can be used for correlative immunocytochemical studies of human pathology tissue using ...

Construction and Setup of a Bench-scale Algal Photosynthetic Bioreactor with Temperature, Light, and pH Monitoring for Kinetic Growth Tests

בנייה והתקנה של אלגורית מידה של אלגוריה ביאוריאקטור פוטוסינתטי עם טמפרטורה, אור, וניטור pH עבור בדיקות צמיחה קינטית

The optimal design and operation of photosynthetic bioreactors (PBRs) for microalgal cultivation is essential for improving the environmental and economic ...

Fabrication of a Multiplexed Artificial Cellular MicroEnvironment Array

ייצור של מערך מרובבת MicroEnvironment הסלולר מלאכותי

Cellular microenvironments consist of a variety of cues, such as growth factors, extracellular matrices, and intercellular interactions. These cues are ...