Name: magnetic adjustment of afterload in engineered heart tissues
Uploaded: 2020-05-05T13:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Magnetic Adjustment of Afterload in Engineered Heart Tissues at JoVE.com

المؤلفين أشكر جوتا ستارباتي لدعمها في العمل ثقافة الأنسجة، أكسل كيرشيف للتصوير الفوتوغرافي، أليس كازاغراند سيسوونتو لأعمال التحرير، وشكر خاص لبولنت Aksehirlioglu للدعم التقني في تطوير هذا الجهاز. بدعم B.B. من قبل DZHK (المركز الألماني لأبحاث القلب والأوعية الدموية) منحة الباحث، M.L.R. من قبل منحة العالم في مرحلة ما بعد الدكتوراه منحة وويتيكر وM.N.H. من أموال من DZHK.

1. إعداد منصة ضبط ما بعد التحميل
ملاحظة: الخطوات التي ينطوي عليها هذا الجزء من البروتوكول ليست حساسة للوقت.
<ol><li>تصنيع رفوف السيليكون المتجاوبة مغناطيسيا ملاحظة: هذه الرفوف بمثابة منصة الثقافة لEHTs. يتم تعليق كل EHT بين اثنين من وظائف السيليكون، والتي تضفي ...

<ol>
	<li>Zipes, D. P., Libby, P., Bonow, R. O., Mann, D. L., Tomaselli, G. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Braunwald's Heart Disease: A Textbook of Cardiovascular Medicine. 11th edn. , (2018).</li><li>McCain, M. L., Yuan, H., Pasqualini, F. S., Campbell, P. H., Parker, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Matrix+elasticity+regulates+the+optimal+cardiac+myocyte+shape+for+contractility.">Matrix elasticity regulates the optimal cardiac myocyte shape for contractility.</a> American Journal of Physiology- Heart and Circulatory Physiology. 306 (11), 1525-1539 (2014).</li><li>de Groot, P. C., van Dijk, A., Dijk, E., Hopman, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preserved+cardiac+function+after+chronic+spinal+cord+injury.">Preserved cardiac function after chronic spinal cord injury.</a> Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 87 (9), 1195-1200 (2006).</li><li>Perhonen, M. A., 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+atrophy+after+bed+rest+and+spaceflight.">Cardiac atrophy after bed rest and spaceflight.</a> Journal of Applied Physiology. 91 (2), 645-653 (2001).</li><li>Levy, D., Larson, M. G., Vasan, R. S., Kannel, W. B., Ho, K. 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+progression+from+hypertension+to+congestive+heart+failure.">The progression from hypertension to congestive heart failure.</a> Journal of the American Medical Association. 275 (20), 1557-1562 (1996).</li><li>Levy, 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=Long-term+trends+in+the+incidence+of+and+survival+with+heart+failure.">Long-term trends in the incidence of and survival with heart failure.</a> The New England Journal of Medicine. 347 (18), 1397-1402 (2002).</li><li>Maggioni, A. P., 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=EURObservational+Research+Programme:+regional+differences+and+1-year+follow-up+results+of+the+Heart+Failure+Pilot+Survey+(ESC-HF+Pilot).">EURObservational Research Programme: regional differences and 1-year follow-up results of the Heart Failure Pilot Survey (ESC-HF Pilot).</a> European Journal of Heart Failure. 15 (7), 808-817 (2013).</li><li>Mozaffarian, 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=Heart+disease+and+stroke+statistics--2015+update:+a+report+from+the+American+Heart+Association.">Heart disease and stroke statistics--2015 update: a report from the American Heart Association.</a> Circulation. 131 (4), 29 (2015).</li><li>Klautz, R. J., Teitel, D. F., Steendijk, P., van Bel, F., Baan, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interaction+between+afterload+and+contractility+in+the+newborn+heart:+evidence+of+homeometric+autoregulation+in+the+intact+circulation.">Interaction between afterload and contractility in the newborn heart: evidence of homeometric autoregulation in the intact circulation.</a> Journal of the American College of Cardiology. 25 (6), 1428-1435 (1995).</li><li>Liedtke, A. J., Pasternac, A., Sonnenblick, E. H., Gorlin, R. <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+canine+ventricular+dimensions+with+acute+changes+in+preload+and+afterload.">Changes in canine ventricular dimensions with acute changes in preload and afterload.</a> The American Journal of Physiology. 223 (4), 820-827 (1972).</li><li>Toischer, K., 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=Differential+cardiac+remodeling+in+preload+versus+afterload.">Differential cardiac remodeling in preload versus afterload.</a> Circulation. 122 (10), 993-1003 (2010).</li><li>Zhang, H., 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=Cellular+Hypertrophy+and+Increased+Susceptibility+to+Spontaneous+Calcium-Release+of+Rat+Left+Atrial+Myocytes+Due+to+Elevated+Afterload.">Cellular Hypertrophy and Increased Susceptibility to Spontaneous Calcium-Release of Rat Left Atrial Myocytes Due to Elevated Afterload.</a> PloS one. 10 (12), 0144309 (2015).</li><li>Hori, 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=Loading+sequence+is+a+major+determinant+of+afterload-dependent+relaxation+in+intact+canine+heart.">Loading sequence is a major determinant of afterload-dependent relaxation in intact canine heart.</a> The American Journal of Physiology. 249, 747-754 (1985).</li><li>Schotola, H., 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=The+contractile+adaption+to+preload+depends+on+the+amount+of+afterload.">The contractile adaption to preload depends on the amount of afterload.</a> ESC Heart Failure. 4 (4), 468-478 (2017).</li><li>Sonnenblick, E. H., Downing, S. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Afterload+as+a+primary+determinat+of+ventricular+performance.">Afterload as a primary determinat of ventricular performance.</a> The American Journal of Physiology. 204, 604-610 (1963).</li><li>Hirt, M. 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=Increased+afterload+induces+pathological+cardiac+hypertrophy:+a+new+in+vitro+model.">Increased afterload induces pathological cardiac hypertrophy: a new in vitro model.</a> Basic Research in Cardiology. 107 (6), 307 (2012).</li><li>Hirt, M. 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=Deciphering+the+microRNA+signature+of+pathological+cardiac+hypertrophy+by+engineered+heart+tissue-+and+sequencing-technology.">Deciphering the microRNA signature of pathological cardiac hypertrophy by engineered heart tissue- and sequencing-technology.</a> Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 81, 1-9 (2015).</li><li>Dorn, G. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+fuzzy+logic+of+physiological+cardiac+hypertrophy.">The fuzzy logic of physiological cardiac hypertrophy.</a> Hypertension. 49 (5), 962-970 (2007).</li><li>Hill, J. A., Olson, E. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiac+plasticity.">Cardiac plasticity.</a> The New England Journal of Medicine. 358 (13), 1370-1380 (2008).</li><li>Maillet, M., van Berlo, J. H., Molkentin, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+basis+of+physiological+heart+growth:+fundamental+concepts+and+new+players.">Molecular basis of physiological heart growth: fundamental concepts and new players.</a> Nature Reviews Molecular Cell Biology. 14 (1), 38-48 (2013).</li><li>Stenzig, 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=DNA+methylation+in+an+engineered+heart+tissue+model+of+cardiac+hypertrophy:+common+signatures+and+effects+of+DNA+methylation+inhibitors.">DNA methylation in an engineered heart tissue model of cardiac hypertrophy: common signatures and effects of DNA methylation inhibitors.</a> Basic Research in Cardiology. 111 (1), 9 (2016).</li><li>Werner, T. R., Kunze, A. C., Stenzig, J., Eschenhagen, T., Hirt, M. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Blockade+of+miR-140-3p+prevents+functional+deterioration+in+afterload-enhanced+engineered+heart+tissue.">Blockade of miR-140-3p prevents functional deterioration in afterload-enhanced engineered heart tissue.</a> Scientific Reports. 9 (1), 11494 (2019).</li><li>Leonard, A., 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=Afterload+promotes+maturation+of+human+induced+pluripotent+stem+cell+derived+cardiomyocytes+in+engineered+heart+tissues.">Afterload promotes maturation of human induced pluripotent stem cell derived cardiomyocytes in engineered heart tissues.</a> Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 118, 147-158 (2018).</li><li>Rodriguez, M. L., Werner, T. R., Becker, B., Eschenhagen, T., Hirt, M. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetics-Based+Approach+for+Fine-Tuning+Afterload+in+Engineered+Heart+Tissues.">Magnetics-Based Approach for Fine-Tuning Afterload in Engineered Heart Tissues.</a> ACS Biomaterials Science &amp; Engineering. 5 (7), 3663-3675 (2019).</li><li>Mannhardt, I., 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=Automated+Contraction+Analysis+of+Human+Engineered+Heart+Tissue+for+Cardiac+Drug+Safety+Screening.">Automated Contraction Analysis of Human Engineered Heart Tissue for Cardiac Drug Safety Screening.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (122), e55461 (2017).</li></ol>

يصف البروتوكول المبين هنا تقنية جديدة لتغيير الحمل اللاحقة مغناطيسيًا في أنسجة القلب المهندسة. تعتمد هذه التقنية على استخدام مرحلة بيزوكهربائية لترجمة لوحة من المغناطيس القوي نحو وبعيدا ً عن رفوف السيليكون المستجيبة مغناطيسياً. كلما اقتربت مجموعتين من المغناطيس ، كلما كانت الحمولة الل?...

بعد التحميل هو الحمل الانقباضي على البطين بعد أن بدأت في إخراج الدم1. أثناء تطور القلب ، فإن الحمل التالي المناسب له أهمية حاسمة لنضوج عضلة القلب2. في مرحلة البلوغ، يمكن أن يؤدي انخفاض مستويات الحمل العقبي البطيني (على سبيل المثال، في المرضى طريح الفراش الذين يعانون من إصابة الحبل الشوكي عالية المستوى3 أو في حالات خاصة جدا مثل رحلة الفضاء4)إلى انخفاض في القلب. على العكس من ذلك، يمكن أن يؤدي ارتفاع الحمل اللاحقة إلى تضخم القلب5. في حين أن تضخم القلب في الرياضيين التحمل أو النساء الحوامل يعتبر مفيدًا وفسيولوجياً ، فإن تضخم الدم المرتبط بارتفاع ضغط الدم الشرياني على المدى الطويل أو تضيق الصمام الأبهري الشديد ضار لأنه يهيئ واحدًا لعدم انتظام ضربات القلب وفشل القلب6. على الرغم من أن معدل الوفيات لمدة 5 سنوات لمرضى قصور القلب قد انخفض من حوالي 70٪ في 1980s6 إلى 40-50٪7 في الوقت الحاضر، لا تزال هناك حاجة كبيرة لخيارات العلاج العلاجية الجديدة لهذه الحالة السائدة للغاية (حاليا 2.2٪ من السكان في العالم الغربي)8.
من أجل التحقيق في الآليات الجزيئية للتضخم القلبي المرضي واختبار الاستراتيجيات الوقائية أو العلاجية لعلاج هذا المرض ، في الجسم الحي نماذج من الحمل اللاحقة تمتطويرها 9،10،11،12. في حين أن هذه النماذج قد قدمت رؤى مفيدة في آثار الحمل اللاحقة على أداء البطين، فإنها لا تسمح للسيطرة الدقيقة على حجم ما بعد الحمل. بدلا من ذلك, في المختبر دراسات ما بعد الحمل الذي أجريت على قلوب مكوس واستعدادات العضلات تسمح للسيطرة الدقيقة على تحميل الأنسجة, ولكن هذه النماذج ليست مواتية للدراسات الطولية13,,14,,15.
للتغلب على هذه القضايا، وضعنا نموذجا في المختبر من ارتفاع بعد الحمل في أنسجة القلب المهندسة (EHTs)16،17. هذا النموذج هو تنسيق الثقافة 3 الأبعاد لخلايا قلب الفئران جزءا لا يتجزأ من مصفوفة الفيبرين علقت بين وظائف سيليكون مجوفة مرنة. هذه الأنسجة فاز تلقائيا (ضد مقاومة وظائف السيليكون) وأداء العمل auxotonic. لقد قمنا بزيادة الحمل اللاحقة المطبقة على EHTs بعامل 12 في التجارب السابقة عن طريق إدخال الأقواس المعدنية الجامدة في وظائف السيليكون الجوفاء لمدة أسبوع واحد. أدى هذا إلى العديد من التغييرات ، وهي سمة من سمات تضخم القلب المرضي18،19،20: تضخم عضلة القلب ، النضوب الجزئي ، انخفاض في قوة العقد ، ضعف استرخاء الأنسجة ، إعادة تنشيط برنامج جين الجنين ، تحول استقلابي من أكسدة الأحماض الدهنية إلى الجليكوز اللاهوائي ، وزيادة في التليف. على الرغم من أن هذا الإجراء قد استخدمت بنجاح في العديد من الدراسات17،21،22، لديها بعض العيوب. هناك دولتان فقط، منخفضة أو عالية جداً (12 مرة) بعد الحمل، ويتطلب الإجراء التعامل اليدوي مع EHTs، مما يحد من مرونته الزمنية ويشكل خطر التلوث.
في الآونة الأخيرة، ليونارد وآخرون استخدام تقنية مماثلة لتعديل الحمل اللاحقة في EHTs المستزرعة على وظائف السيليكون23. تم وضع أقواس ذات أطوال مختلفة حول الجزء الخارجي من المشاركات لتقييد حركة الانحناء الخاصة بها. أفاد مؤلفو هذه الدراسة أن زيادة فريدة من صغيرة إلى متوسطة في تطوير القوة المعززة ونضوج EHTs المشتقة من iPS البشري ، في حين أن الأحمال الأعلى أدت إلى حالة مرضية. ومع ذلك ، على غرار نظامنا الخاص ، تسمح هذه التقنية فقط بزيادات مفردة في الحمل اللاحقة ، والتي يملي هاوية حجمها طول الأقواس. على هذا النحو ، لا يمكن إجراء تعديلات دقيقة في الحمل اللاحقة ، والتعديلات في التحميل اللاحقة بمرور الوقت ، وأنظمة التحميل الدقيقة مع هذه التقنيات.
هنا، ونحن نقدم بروتوكول لنظام التي يمكن استخدامها لتعديل ما بعد المقاومة، أي بعد حمولة من EHTs مغناطيسيا24. تسهل هذه المنصة ضبط الحمل اللاحقة ، وتمكن أنظمة التحميل اللاحقة المعرفة من قبل المستخدم ، وتضمن عقم EHT.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Cylindrical plate magnets</td>
			<td>HKCM</td>
			<td>9962-55184</td>
			<td>h = 14 mm, d = 13 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cylindrical post magnets</td>
			<td>HKCM</td>
			<td>9962-63571</td>
			<td>h = 2 mm, d = 0.5 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dental wire</td>
			<td>Ormco</td>
			<td>266-1316</td>
			<td>d = 0.016 inches (0.406 mm)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GraphPad</td>
			<td>GraphPad Software, La Jolla, California, USA</td>
			<td>version 6.00 for Windows</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Motion control software for piezo motor</td>
			<td>Micronix USA</td>
			<td></td>
			<td>free download on manufacturer homepage</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Motion controller for piezo motor</td>
			<td>Micronix USA</td>
			<td>MMC-100-01000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical contractility analysis platform</td>
			<td>EHT technologies</td>
			<td>A0001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Piezoelectric linear motor</td>
			<td>Micronix USA</td>
			<td>PPS-20-15206</td>
			<td>fitted with linear optical encoder, incubator-environment compatible</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Styrene Rod</td>
			<td>Plastruct</td>
			<td>MR-15</td>
			<td>d= 0.015 inches (0.381 mm)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>USB camera</td>
			<td>Reichelt Elektronik</td>
			<td>REFLECTA 66142</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

magnetic adjustment of afterload in engineered heart tissues

ومن المعروف بعد الحمل لدفع تطور كل من الحالات الفسيولوجية والقلبية المرضية. وعلى هذا النحو، فإن دراسة نتائج الدول التي تم تغييرها بعد التحميل يمكن أن تسفر عن رؤى مهمة حول الآليات التي تتحكم في هذه العمليات الحرجة. ومع ذلك، هناك حاجة حاليا ً إلى تقنية تجريبية لضبط الحمل اللاحقة بدقة في أنسجة القلب مع مرور الوقت. هنا ، يتم وصف تقنية مغناطيسية حديثة التطوير لتحقيق هذه السيطرة في أنسجة القلب المهندسة (EHTs). من أجل إنتاج EHTs تستجيب مغناطيسيا (MR-EHTs)، يتم تركيب الأنسجة على وظائف سيليكون جوفاء، وبعضها يحتوي على مغناطيس دائم صغير. مجموعة ثانية من المغناطيس الدائم هو الصحافة تناسب في لوحة الاكريليك بحيث يتم توجيهها مع نفس القطبية ومحوري الانحياز مع المغناطيس آخر. لضبط ما بعد الحمل، يتم ترجمة هذه اللوحة من المغناطيس نحو (أعلى بعد الحمل) أو بعيدا (أقل بعد الحمل) من المغناطيس آخر باستخدام مرحلة بيزوكهربائية مزودة الترميز. برنامج التحكم في الحركة المستخدمة لضبط تحديد المواقع المرحلة يسمح لتطوير أنظمة الحمل بعد المعرفة من قبل المستخدم في حين أن الترميز يضمن أن المرحلة يصحح لأي تناقضات في موقعها. يصف هذا العمل تصنيع ومعايرة وتنفيذ هذا النظام لتمكين تطوير منصات مماثلة في مختبرات أخرى في جميع أنحاء العالم. يتم تضمين النتائج التمثيلية من تجربتين منفصلتين لتجسيد مجموعة الدراسات المختلفة التي يمكن إجراؤها باستخدام هذا النظام.

المغناطيس آخر صلابة القياس الكمي تم تركيب منشور سيليكون سريع الاستجابة مغناطيسيًا أفقيًا في وضع ثابت ، وتم وضع مغناطيس معايرة محاذي بشكل محوري على عدة مسافات محددة ("تباعد المغناطيس") من هذا المنشور. تم تعليق أحمال الاختبار ذات الوزن المعروف من نهاية منشور السيليكون ، مما تسبب ف...

Watch this Scientific Journal Video about Magnetic Adjustment of Afterload in Engineered Heart Tissues at JoVE.com

Magnetic Adjustment of Afterload in Engineered Heart Tissues

يوفر هذا البروتوكول طرقًا تفصيلية تصف تصنيع وتنفيذ منصة ضبط ما بعد التحميل المستندة إلى المغناطيسية لأنسجة القلب المهندسة.

التكيف المغناطيسي للحمولة اللاحقة في أنسجة القلب المهندسة

Afterload is known to drive the development of both physiological and pathological cardiac states. As such, studying the outcomes of altered afterload ...

يمكن استخدام هذا النظام لفضح أنسجة القلب المهندسة لنظم مختلفة من afterload، من أجل دراسة آثار هذه المحفزات على تطوير قوة الأنسجة، وإعادة عرض ونضوج. يسمح أسلوبنا للمرء أن يخضع بدقة أنسجة الضرب لمجموعة واسعة من إجراءات التحميل afterload القابلة للتخصيص على مدى فترات طويلة من الثقافة دون الحاجة حتى إلى فتح لوحة ثقافة الخلية. ويمكن تعديل طريقتنا للسيطرة على afterload في نظام ثقافة الأنسجة العضلية الأخرى, مثل العضلات والهيكل العظمي, العضلات الملساء أو العضلات الحليمية ختان.منذ نهج أنظمتنا هو فريد من نوعه إلى حد ما ويتميز الجوانب التقنية التي العديد من العلماء ليسوا على دراية، قد مظاهرة البصرية تساعد في إعادة الإعداد لدينا. لتصنيع رفوف السيليكون المستجيبة مغناطيسيًا ، يمكن الحصول على لوحة 24 بئرًا على التجديف برفوف من وظائف السيليكون الموصوفة في بروتوكول النص. باستخدام قطبية ثابتة، تليين المغناطيس بالماء وإدراجها واحدة في وقت واحد في الوظائف الخارجية من رفوف السيليكون.استخدام قطعة المخلوطة من الفولاذ المقاوم للصدأ سلك الأسنان لدفع بعناية لهم إلى الجزء السفلي من تجويف آخر جوفاء. يمكن أن تكون مكدسة ما يصل إلى خمسة مغناطيسات في كل وظيفة. استخدام كماشة الأنف جولة لثني الفولاذ المقاوم للصدأ سلك الأسنان في الأقواس 11.25 ملليمتر واسعة و 15 ملليمتر طويلة.لضمان تحقيق الأبعاد الصحيحة، يمكن للمرء استخدام رقصة صنع النفس للمساعدة في الانحناء الأسلاك، ثم استخدام قواطع الأسلاك لقطع الأقواس والملف لتنعيم سطح القطع. تليين الأقواس أو المشاركات بالماء وإدراجها في رف السيليكون تحديد الثانية والثالثة إلى آخر الخارجي في هذه العملية. بدء إعداد ما بعد تحميل جهاز ضبط كما هو موضح في بروتوكول النص، نعلق على حامل المغناطيس إلى مرحلة الكهروضوئية باستخدام مادة غير المغناطيسي، وهذا يمكن تحقيقه باستخدام قطعة على شكل لام من الألومنيوم.لتمكين التحليل البصري للأنسجة، قم بتثبيت مصدر الضوء داخل جهاز الضبط بعد التحميل. هنا تم استخدام مجموعة من المصابيح لإلقاء الضوء على المهندس إلى أنسجة القلب من الأسفل. لمعايرة نظام ضبط ما بعد التحميل، قم بتركيب أحد رفوف السيليكون واستخدام مواد غير مغناطيسية رأسيًا، بحيث يتم توجيه وظائف السيليكون المتجاوبة مغناطيسيًا أفقيًا.الآن جبل واحد من المغناطيس لوحة على مرحلة خطية السفر أفقيا بحيث يتم الانحياز بشكل اكسي مع آخر استجابة مغناطيسيا. ضع مغناطيس المعايرة على مسافة محددة من وظيفة سيليكون متجاوبة مغناطيسيًا باستخدام المرحلة الأفقية. ضع كاميرا إلى جانب هذا الإعداد لكي تتمكن من تسجيل الوظائف بصريًا تحت تأثير أحمال الاختبار.تأكد من وجود مساحة كافية أسفل آخر للأحمال المرفقة إلى تعليق بحرية. التقاط صورة من وظيفة في غياب أي أوزان لاستخدامها كمرجع لمنصب محايد الوظائف. دون تغيير منظور الكاميرا ، إرفاق واحدة من الأحمال إلى نهاية جدا من وظيفة سيليكون ، ثم التقاط صورة من آخر الانحناء تحت تأثير الوزن.الآن رسم بياني انحراف من وظيفة سيليكون على محور س ضد قوة الجاذبية لكل وزن اختبار على محور ص. وينبغي أن يؤدي ذلك إلى وجود علاقة خطية بين القوة والانحراف. رسم دالة انحدار خطي يمر عبر 00 و الحصول على البيانات.المنحدر من هذه الوظيفة هو صلابة، ك من وظيفة سيليكون استجابة مغناطيسيا في التباعد المغناطيس اختبارها. كرر هذه الخطوات في التباعدات المتعددة بين dmax وdmin. هنا تم تحليل الانحرافات في ثمانية مواقع المغناطيس المختلفة، بدءا من حوالي 31 ملليمترا إلى حوالي خمسة ملليمترات.الكثير من دالة الانحدار من خلال هذه القيم. على سبيل المثال، استخدام احتواء غير الخطية، وظيفة اضمحلال مرحلة واحدة في برنامج التحليل. توضح دالة الانحدار هذه العلاقة بين تباعد المغناطيس والحمولة التالية.لتحضير جهاز الضبط بعد التحميل للتجارب، قم بتوصيل محرك المرحلة الكهروضوئية بوحدة التحكم بالحركة وتوصيل وحدة تحكم الحركة بالكمبيوتر. تأكد من توصيل وحدة تحكم الحركة بمصدر طاقة. ثم بدء برنامج منصة تحكم الحركة، وربط البرنامج إلى المحرك المرحلة بيزو عن طريق اختيار المنفذ المعين كلوحة المرحلة أثناء تثبيت برنامج التحكم بالحركة ومن ثم انقر فوق زر منفذ مفتوح.انتقل إلى لوحة النظام، حدد حلقة مفتوحة، في القائمة المنسدلة حلقة. يدويا نقل لوحة المغناطيس إلى أعلى وضعها، أقرب التباعد المغناطيس ممكن دومين. لوحة المغناطيس يجب أن تجعل الاتصال مع جبل لوحة الثقافة.الآن انتقل إلى لوحة الحركة، مثل زر الصفر لإعادة تعيين الموقف الحالي لمرحلة بيزو إلى صفر ملليمتر. يدويا نقل شفرة المغناطيس إلى أدنى موقف ممكن ، وكتابة موقف التشفير لتحديد نطاق الحركة لمحرك المرحلة الكهروضوئية. تعيين حدود السفر في لوحة النظام إلى القيم ضمن نطاق الحركة المحدد في الخطوة السابقة.وهذا يمنع شفرة المغناطيس من الاصطدام بشفرة الثقافة أو الجزء السفلي من جهاز الضبط afterload. مرة أخرى، نقل شفرة المغناطيس إلى أعلى وضع وانقر فوق زر الصفر. انتقل إلى لوحة النظام وتغيير وضع حلقة الملاحظات إلى حلقة مغلقة، والقيام بذلك يضمن أن المرحلة سوف تصحيح أي أخطاء في وضعها.انقر فوق الزر حفظ في مربع معلمات المتجر لتخزين هذه الإعدادات في النظام. الآن ضع 24 بئر ثقافة لوحة تحتوي على أنسجة القلب المهندسة على رفوف السيليكون استجابة مغناطيسيا على جبل لوحة الثقافة. لحساب تباعد المغناطيس اللازمة لتحقيق afterload المطلوب ، حل دالة الانحدار غير الخطية التي تم تحديدها في وقت سابق لd.طرح dmin من التباعد المغناطيس المحسوب، د. والنتيجة هي المسافة لوحة المغناطيس على السفر من موقعها صفر لتحقيق afterload المطلوب. اكتب هذه القيمة في حقل الإدخال الهدف في لوحة الحركة وانقر فوق الانتقال لضبط التحميل التالي للأنسجة القلبية المهندسة إلى القيمة المحسوبة.تم استزراع السيطرة على MREHTs المنتجة من قلوب الفئران في غياب الحمولة المغناطيسية حتى تم الوصول إلى هضبة في قوة انكماشية. في هذا اليوم، كان MREHTs و EHTs الخاضعة للرقابة قوى متوسطة مماثلة. على مدى الأسبوع التالي، تم زيادة ما بعد التحميل على MREHTs تدريجيا من النقطة التاسعة إلى ست نقاط ثمانية خمسة millinewton لكل ملليمتر، في حين أن afterload للسيطرة EHTs ظلت ثابتة.وارتفع متوسط قوة التقلص مع زيادة التحميل إلى نقطة تصل إلى تسعة خمسة millinewton، الذي يمثل أكثر من ثلاثة أضعاف زيادة في القوة مقارنة مع متوسط القيمة التي تقاس لEHTs الخاضعة للرقابة. تراجع انحراف آخر من ناحية أخرى مقارنة مع الأنسجة السيطرة. في اليوم الأخير من الثقافة كان الانحراف الرئيسي الذي تم قياسه لـ MREHTs نقطة واحدة فقط من ملليمتر واحد ، مقارنة بنقطة أربعة ثمانية ملليمترات للتحكم في EHT.تم استزراع Rad EHTs على وظائف السيليكون المستجيبة مغناطيسيًا في أقل حمولة من النقطة تسعة ميلينوات واحدة لكل ملليمتر حتى تم الوصول إلى الهضبة وقوة العقد. من هذا اليوم فصاعدا، خضع MREHTs نظام بعد سبعة أيام الذي يعرض EHTs لدورات من afterload بالتناوب بين نقطة تسعة واحدة وست نقاط ثمانية خمسة millinewton لكل ملليمتر. تم الاحتفاظ بعد حمولة من السيطرة EHT ثابت في نقطة ستة صفر millinewton لكل ملليمتر على مدى كامل مدة الثقافة.ولم تكن الاختلافات الملحوظة ذات دلالة إحصائية. جنبا إلى جنب مع تحليل قابلية بصرية، وهذه الطريقة تمكن من قياس الوقت الحقيقي للاستجابة العقدية قصيرة الأجل لمقادير متقلبة من ما بعد الحمل، والتي يمكن أن تكون مفيدة للتحقيق في خصائص العضلات الفسيولوجية. مغناطيس قوي قد التشبث فجأة لبعضها البعض، مما يحتمل أن يسبب إصابة للمستخدم وإتلاف المغناطيس أنفسهم، لتجنب هذا، والحفاظ على المغناطيس فصل على مسافة آمنة.

Research

JoVE Journal

Developmental Biology

Analysis of Cardiomyocyte Development using Immunofluorescence in Embryonic Mouse Heart

تحليل التنمية Cardiomyocyte باستخدام المناعي في القلب الجنينية الماوس

During heart development, the generation of myocardial-specific structural and functional units including sarcomeres, contractile myofibrils, intercalated ...

Improved Generation of Induced Cardiomyocytes Using a Polycistronic Construct Expressing Optimal Ratio of Gata4, Mef2c and Tbx5

تحسين توليد المستحثة العضلية باستخدام تعبيد متعدد المقارين تعرب عن النسبة المثلى من Gata4، Mef2c وTbx5

Direct conversion of cardiac fibroblasts (CFs) into induced cardiomyocytes (iCMs) holds great potential for regenerative medicine by offering alternative ...

Epigenetic Regulation of Cardiac Differentiation of Embryonic Stem Cells and Tissues

تنظيم جينية من القلب تمايز الخلايا الجذعية الجنينية والأنسجة

Specific gene transcription is a key biological process that underlies cell fate decision during embryonic development. The biological process is mediated ...

Maturation of Human Stem Cell-derived Cardiomyocytes in Biowires Using Electrical Stimulation

نضوج الجذعية البشرية العضلية المشتقة من الخلايا في Biowires باستخدام التنبيه الكهربائي

Human pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes (hPSC-CMs) have been a promising cell source and have thus encouraged the investigation of their ...

Organotypic Culture Method to Study the Development Of Embryonic Chicken Tissues

أسلوب الثقافة أورجانوتيبيك لدراسة تطوير الأنسجة الجنينية الدجاج

The embryonic chicken is commonly used as a reliable model organism for vertebrate development. Its accessibility and short incubation period makes it ...

Nanoparticle-mediated siRNA Gene-silencing in Adult Zebrafish Heart

SiRNA نانوحبيبات بوساطة إسكات الجينات في قلب الزرد الكبار

Mammals have a very limited capacity to regenerate the heart after myocardial infarction. On the other hand, the adult zebrafish regenerates its heart ...

Tissue Preparation and Immunostaining of Mouse Craniofacial Tissues and Undecalcified Bone

إعداد الأنسجة وتلطيخ المناعة من أنسجة الفئران القحفية والعظام غير الصائق

Tissue immunostaining provides highly specific and reliable detection of proteins of interest within a given tissue. Here we describe a complete and ...

Microinjection-based System for In Vivo Implantation of Embryonic Cardiomyocytes in the Avian Embryo

النظام القائم على microinjection لفي غرس فيفو Cardiomyocytes الجنينية في جنين الطيور

Interpreting the relative impact of cell autonomous patterning versus extrinsic microenvironmental influence on cell lineage determination represents a ...

In Vitro Generation of Heart Field-specific Cardiac Progenitor Cells

في المختبر جيل من خلايا القلب القلب حقل محدد

Pluripotent stem cells offer great potential for understanding heart development and disease and for regenerative medicine. While recent advances in ...

Analysis of Congenital Heart Defects in Mouse Embryos Using Qualitative and Quantitative Histological Methods

تحليل عيوب القلب الخلقية في أجنة الفئران باستخدام أساليب النسيج النوعي والكمي

Congenital heart defects (CHD) are the most common type of birth defect in humans, affecting up to 1% of all live births. However, the underlying causes ...