Name: dual-dye optical mapping of hearts from ryr2r2474s knock-in mice of catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia
Uploaded: 2023-12-22T12:20:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Dual-Dye Optical Mapping of Hearts from RyR2R2474S Knock-In Mice of Catecholaminergic Polymorphic Ventricular Tachycardia at JoVE.com

Это исследование поддержано Национальным фондом естественных наук Китая (81700308 для XO и 31871181 для ML и 82270334 для XT), Программой поддержки науки и технологий провинции Сычуань (CN) (2021YJ0206 для XO, 23ZYZYTS0433 и 2022YFS0607 для XT и 2022NSFSC1602 для TC) и Государственной ключевой лабораторией химии и молекулярной инженерии медицинских ресурсов (Педагогический университет Гуанси) (CMEMR2017-B08 для XO), MRC (от G10031871181 до ML02647, G1002082, ML), BHF (PG/14/80/31106, PG/16/67/32340, PG/12/21/29473, PG/11/59/29004 ML), BHF CRE в Оксфорде (ML).

Для экспериментов использовали самцов мышей дикого типа в возрасте от 10 до 14 недель или мышей RyR2-R2474S/+ (на фоне C57BL/6) массой 20-25 г. Все процедуры были одобрены комитетом по уходу за животными и их использованию Юго-Западного медицинского университета, Сычуань, Китай (одобрение NO:20160930) ?...

<ol>
	<li>Priori, S. G., Chen, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inherited+dysfunction+of+sarcoplasmic+reticulum+Ca2++handling+and+arrhythmogenesis.">Inherited dysfunction of sarcoplasmic reticulum Ca2+ handling and arrhythmogenesis.</a> Circulation Research. 108 (7), 871-883 (2011).</li><li>Goddard, C. 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=Physiological+consequences+of+the+P2328S+mutation+in+the+ryanodine+receptor+(RyR2)+gene+in+genetically+modified+murine+hearts.">Physiological consequences of the P2328S mutation in the ryanodine receptor (RyR2) gene in genetically modified murine hearts.</a> Acta Physiologica. 194 (2), 123-140 (2008).</li><li>Sabir, I. 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=Alternans+in+genetically+modified+langendorff-perfused+murine+hearts+modeling+catecholaminergic+polymorphic+ventricular+tachycardia.">Alternans in genetically modified langendorff-perfused murine hearts modeling catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia.</a> Frontiers in Physiology. 1, 126 (2010).</li><li>Zhang, Y., Matthews, G. D., Lei, M., Huang, C. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Abnormal+Ca2++homeostasis,+atrial+arrhythmogenesis,+and+sinus+node+dysfunction+in+murine+hearts+modeling+RyR2+modification.">Abnormal Ca2+ homeostasis, atrial arrhythmogenesis, and sinus node dysfunction in murine hearts modeling RyR2 modification.</a> Frontiers in Physiology. 4, 150 (2013).</li><li>Leenhardt, 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=Catecholaminergic+polymorphic+ventricular+tachycardia+in+children.+A+7-year+follow-up+of+21+patients.">Catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia in children. A 7-year follow-up of 21 patients.</a> Circulation. 91 (5), 1512-1519 (1995).</li><li>Priori, S. G., 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=Mutations+in+the+cardiac+ryanodine+receptor+gene+(hRyR2)+underlie+catecholaminergic+polymorphic+ventricular+tachycardia.">Mutations in the cardiac ryanodine receptor gene (hRyR2) underlie catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia.</a> Circulation. 103 (2), 196-200 (2001).</li><li>Wehrens, X. 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=FKBP12.6+deficiency+and+defective+calcium+release+channel+(ryanodine+receptor)+function+linked+to+exercise-induced+sudden+cardiac+death.">FKBP12.6 deficiency and defective calcium release channel (ryanodine receptor) function linked to exercise-induced sudden cardiac death.</a> Cell. 113 (7), 829-840 (2003).</li><li>Novak, 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=Functional+abnormalities+in+iPSC-derived+cardiomyocytes+generated+from+CPVT1+and+CPVT2+patients+carrying+ryanodine+or+calsequestrin+mutations.">Functional abnormalities in iPSC-derived cardiomyocytes generated from CPVT1 and CPVT2 patients carrying ryanodine or calsequestrin mutations.</a> Journal of Cellular and Molecular Medicine. 19 (8), 2006-2018 (2015).</li><li>Napolitano, C., Mazzanti, A., Bloise, R., Priori, S. G., Adam, M. 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=CACNA1C-related+disorders.">CACNA1C-related disorders.</a> GeneReviews. , (1993).</li><li>Makita, 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=Novel+calmodulin+mutations+associated+with+congenital+arrhythmia+susceptibility.">Novel calmodulin mutations associated with congenital arrhythmia susceptibility.</a> Circulation. Cardiovascular Genetics. 7 (4), 466-474 (2014).</li><li>Gomez-Hurtado, 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=Novel+CPVT-associated+calmodulin+mutation+in+CALM3+(CALM3-A103V)+activates+arrhythmogenic+Ca+waves+and+sparks.">Novel CPVT-associated calmodulin mutation in CALM3 (CALM3-A103V) activates arrhythmogenic Ca waves and sparks.</a> Circulation, Arrhythmia and Electrophysiology. 9 (8), (2016).</li><li>Wleklinski, M. J., Kannankeril, P. J., Knollmann, B. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+and+tissue+mechanisms+of+catecholaminergic+polymorphic+ventricular+tachycardia.">Molecular and tissue mechanisms of catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia.</a> Journal of Physiology. 598 (14), 2817-2834 (2020).</li><li>Neco, 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=Paradoxical+effect+of+increased+diastolic+Ca2++release+and+decreased+sinoatrial+node+activity+in+a+mouse+model+of+catecholaminergic+polymorphic+ventricular+tachycardia.">Paradoxical effect of increased diastolic Ca2+ release and decreased sinoatrial node activity in a mouse model of catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia.</a> Circulation. 126 (4), 392-401 (2012).</li><li>Bogdanov, K. Y., Vinogradova, T. M., Lakatta, E. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sinoatrial+nodal+cell+ryanodine+receptor+and+Na(+)-Ca(2+)+exchanger:+molecular+partners+in+pacemaker+regulation.">Sinoatrial nodal cell ryanodine receptor and Na(+)-Ca(2+) exchanger: molecular partners in pacemaker regulation.</a> Circulation Research. 88 (12), 1254-1258 (2001).</li><li>O'Shea, C., 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=ElectroMap:+High-throughput+open-source+software+for+analysis+and+mapping+of+cardiac+electrophysiology.">ElectroMap: High-throughput open-source software for analysis and mapping of cardiac electrophysiology.</a> Scientific Reports. 9 (1), 1389 (2019).</li><li>O'Shea, C., 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=High-throughput+analysis+of+optical+mapping+data+using+ElectroMap.">High-throughput analysis of optical mapping data using ElectroMap.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (148), e59663 (2019).</li><li>Choi, B. R., Salama, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simultaneous+maps+of+optical+action+potentials+and+calcium+transients+in+guinea-pig+hearts:+mechanisms+underlying+concordant+alternans.">Simultaneous maps of optical action potentials and calcium transients in guinea-pig hearts: mechanisms underlying concordant alternans.</a> Journal of Physiology. 529, 171-188 (2000).</li><li>Rybashlykov, D., Brennan, J., Lin, Z., Efimov, I. R., Syunyaev, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Open-source+low-cost+cardiac+optical+mapping+system.">Open-source low-cost cardiac optical mapping system.</a> PLoS One. 17 (3), 0259174 (2022).</li><li>Lucas-Lopez, C., 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=Absolute+stereochemical+assignment+and+fluorescence+tuning+of+the+small+molecule+tool,+(-)-blebbistatin.">Absolute stereochemical assignment and fluorescence tuning of the small molecule tool, (-)-blebbistatin.</a> European Journal of Organic Chemistry. 2005 (9), 1736-1740 (2005).</li><li>Ponsaerts, 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=The+myosin+II+ATPase+inhibitor+blebbistatin+prevents+thrombin-induced+inhibition+of+intercellular+calcium+wave+propagation+in+corneal+endothelial+cells.">The myosin II ATPase inhibitor blebbistatin prevents thrombin-induced inhibition of intercellular calcium wave propagation in corneal endothelial cells.</a> Investigative Ophthalmology &amp; Visual Science. 49 (11), 4816-4827 (2008).</li><li>Jou, C., Spitzer, K., Tristani-Firouzi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Blebbistatin+effectively+uncouples+the+excitation-contraction+process+in+zebrafish+embryonic+heart.">Blebbistatin effectively uncouples the excitation-contraction process in zebrafish embryonic heart.</a> Cellular Physiology &amp; Biochemistry. 25 (4-5), 419-424 (2010).</li><li>Brack, K. E., Narang, R., Winter, J., Ng, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+mechanical+uncoupler+blebbistatin+is+associated+with+significant+electrophysiological+effects+in+the+isolated+rabbit+heart.">The mechanical uncoupler blebbistatin is associated with significant electrophysiological effects in the isolated rabbit heart.</a> Experimental Physiology. 98 (5), 1009-1027 (2013).</li><li>O'Shea, C., 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=High-throughput+analysis+of+optical+mapping+data+using+ElectroMap.">High-throughput analysis of optical mapping data using ElectroMap.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (148), e59663 (2019).</li><li>He, 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=A+dataset+of+dual+calcium+and+voltage+optical+mapping+in+healthy+and+hypertrophied+murine+hearts.">A dataset of dual calcium and voltage optical mapping in healthy and hypertrophied murine hearts.</a> Scientific Data. 8 (1), 314 (2021).</li><li>Lei, M., Huang, C. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiac+arrhythmogenesis:+a+tale+of+two+clocks.">Cardiac arrhythmogenesis: a tale of two clocks.</a> Cardiovascular Research. 116 (14), e205-e209 (2020).</li><li>Mal Baudot, ., 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=Concomitant+genetic+ablation+of+L-type+Cav1.3+&#945;1D+and+T-type+Cav3.1+&#945;1G+Ca2++channels+disrupts+heart+automaticity.">Concomitant genetic ablation of L-type Cav1.3 &#945;1D and T-type Cav3.1 &#945;1G Ca2+ channels disrupts heart automaticity.</a> Scientific Reports. 10 (1), 18906 (2020).</li><li>Dai, W., 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=ZO-1+regulates+intercalated+disc+composition+and+atrioventricular+node+conduction.">ZO-1 regulates intercalated disc composition and atrioventricular node conduction.</a> Circulation Research. 127 (2), e28-e43 (2020).</li><li>Glukhov, 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=Calsequestrin+2+deletion+causes+sinoatrial+node+dysfunction+and+atrial+arrhythmias+associated+with+altered+sarcoplasmic+reticulum+calcium+cycling+and+degenerative+fibrosis+within+the+mouse+atrial+pacemaker+complex1.">Calsequestrin 2 deletion causes sinoatrial node dysfunction and atrial arrhythmias associated with altered sarcoplasmic reticulum calcium cycling and degenerative fibrosis within the mouse atrial pacemaker complex1.</a> European Heart Journal. 36 (11), 686-697 (2015).</li><li>Torrente, A. G., 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=Burst+pacemaker+activity+of+the+sinoatrial+node+in+sodium-calcium+exchanger+knockout+mice.">Burst pacemaker activity of the sinoatrial node in sodium-calcium exchanger knockout mice.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 112 (31), 9769-9774 (2015).</li><li>Yang, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ventricular+SK2+upregulation+following+angiotensin+II+challenge:+Modulation+by+p21-activated+kinase-1.">Ventricular SK2 upregulation following angiotensin II challenge: Modulation by p21-activated kinase-1.</a> Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 164, 110-125 (2022).</li><li>Dong, 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=A+protocol+for+dual+calcium-voltage+optical+mapping+in+murine+sinoatrial+preparation+with+optogenetic+pacing.">A protocol for dual calcium-voltage optical mapping in murine sinoatrial preparation with optogenetic pacing.</a> Frontiers in Physiology. 10, 954 (2019).</li><li>He, 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=A+protocol+for+transverse+cardiac+slicing+and+optical+mapping+in+murine+heart.">A protocol for transverse cardiac slicing and optical mapping in murine heart.</a> Frontiers in Physiology. 10, 755 (2019).</li><li>Hoeker, G. S., Katra, R. P., Wilson, L. D., Plummer, B. N., Laurita, K. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spontaneous+calcium+release+in+tissue+from+the+failing+canine+heart.">Spontaneous calcium release in tissue from the failing canine heart.</a> American Journal of Physiology. Heart and Circulatory Physiology. 297 (4), H1235-H1242 (2009).</li><li>Laurita, K. R., Singal, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mapping+action+potentials+and+calcium+transients+simultaneously+from+the+intact+heart.">Mapping action potentials and calcium transients simultaneously from the intact heart.</a> American Journal of Physiology. Heart and Circulatory Physiology. 280 (5), H2053-H2060 (2001).</li><li>Johnson, P. L., Smith, W., Baynham, T. C., Knisley, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Errors+caused+by+combination+of+Di-4+ANEPPS+and+Fluo3/4+for+simultaneous+measurements+of+transmembrane+potentials+and+intracellular+calcium.">Errors caused by combination of Di-4 ANEPPS and Fluo3/4 for simultaneous measurements of transmembrane potentials and intracellular calcium.</a> Annals of Biomedical Engineering. 27 (4), 563-571 (1999).</li></ol>

Основываясь на нашем опыте, мы пришли к выводу, что ключом к успешному оптическому картированию сердца мыши с использованием двойного красителя являются хорошо подготовленный раствор и загрузка сердца, красителя, достижение наилучшего соотношения сигнал/шум и уменьшение артефактов д...

Наследственное заболевание сердца, катехоламинергическая полиморфная желудочковая тахикардия (КПВТ), проявляется в виде эпизодов полиморфной желудочковой тахикардии (ПВТ) после физической активности, стресса или катехоламиновой нагрузки, которая может перерасти в потенциально смертельную фибрилляцию желудочков 1,2,3,4 . Недавние данные, полученные после первого сообщения о клиническом синдроме в 1995 году, указывают на мутации в семи генах, все из которых участвуют в высвобождении Са2+ в саркоплазматическом ретикулярном (СР) запасе Ca2+ при этом состоянии: наиболее часто сообщаемый RYR2, кодирующий рианодиновый рецептор 2 (RyR2) каналов высвобожденияCa2+ 5,6, FKBP12.67, CASQ2, кодирующий сердечный кальсеквестрин8, TRDN кодирует соединительный белок SR триадин 9, а CALM1 9, CALM2 10 и CALM3 идентично кодирует кальмодулин11,12. Эти генотипические паттерны связывают аритмические события с нерегулируемым патологическим высвобождением запаса SR Ca2+12.
Спонтанное высвобождение Ca2+ из SR может быть обнаружено в виде искр Ca2+ или волн Ca2+, что активирует обменник Na+/Ca2+ (NCX). Обменник одного Ca2+ на три Na+ генерирует внутренний ток, который ускоряет диастолическую деполяризацию и доводит мембранное напряжение до порога потенциала действия (AP). У мышей с нокаутом RyR2 повышенная активность RyR2R4496C в синоатриальном узле (SAN) приводит к непредвиденному снижению автоматизма SAN за счет Ca2+-зависимого снижения истощения ICa,L и SRCa2+ во время диастолы, что позволяет выявить субклеточные патофизиологические изменения, способствующие дисфункции SAN у пациентов с CPVT13,14. Возникновение соответствующих цитозольных волн Ca2+ кардиомиоцитов более вероятно после увеличения фонового цитозольного [Ca2+] после сенсибилизации RyR катехоламином, включая изопротеренол (ISO).
Детальные кинетические изменения в передаче сигналов Ca2+ после RyR2-опосредованного высвобожденияCa2+ в ответ на активацию потенциала действия (AP), которые могут быть причиной наблюдаемых желудочковых аритмий в интактных моделях CPVT сердца, еще предстоит определить для всего спектра зарегистрированных генотипов RyR212. В данной работе представлена приборная настройка и экспериментальная методика высокопроизводительного картирования сигналов Ca2+ и трансмембранных потенциалов (Vм) в мышиных сердцах дикого типа (WT) и гетерозиготных RyR2-R2474S/+ в сочетании с программируемой электрической стимуляцией до и после изопротеренолового вызова. Этот протокол представляет собой метод механистического изучения заболевания ЦПВТ в изолированных сердцах мышей.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>0.2 &#956;m syringe filter</td>
			<td>Medical equipment factory of Shanghai Medical Instruments Co., Ltd., Shanghai, China</td>
			<td>N/A</td>
			<td>To filter solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>15 mL centrifuge tube</td>
			<td>Guangzhou Jet Bio-Filtration Co., Ltd. China</td>
			<td>CFT011150</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1 mL Pasteur pipette</td>
			<td>Beijing Labgic Technology Co., Ltd. China</td>
			<td>00900026</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1 mL Syringe</td>
			<td>B. Braun Medical Inc.</td>
			<td>YZB/GER-5474-2014</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>200 &#956;L PCR tube</td>
			<td>Sangon Biotech Co., Ltd. Shanghai. China</td>
			<td>F611541-0010</td>
			<td>Aliquote the stock solutions&#160; to avoid repeated freezing and thawing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>50 mL centrifuge tube</td>
			<td>Guangzhou Jet Bio-Filtration Co., Ltd. China</td>
			<td>CFT011500</td>
			<td>Store Tyrode&#39;s solution at 4 &#176;C for follow-up heart isolation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>585/40 nm filter</td>
			<td>Chroma Technology</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Filter for calcium signal</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>630 nm long-pass filter</td>
			<td>Chroma Technology</td>
			<td>G15604AJ</td>
			<td>Filter for voltage signal</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Avertin (2,2,2-tribromoethanol)</td>
			<td>Sigma-Aldrich Poole, Dorset, United Kingdom</td>
			<td>T48402-100G</td>
			<td>To minimize suffering and pain reflex</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Blebbistatin</td>
			<td>Tocris Bioscience, Minneapolis, MN, United States</td>
			<td>SLBV5564</td>
			<td>Excitation-contraction uncoupler to&#160; eliminate motion artifact during mapping</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CaCl2</td>
			<td>Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, United States</td>
			<td>SLBK1794V</td>
			<td>For Tyrode&#39;s solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Custom-made thermostatic bath</td>
			<td>MappingLab, United Kingdom</td>
			<td>TBC-2.1</td>
			<td>To keep temperature of perfusion solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dimethyl sulfoxide (DMSO)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>(RNBT7442)</td>
			<td>Solvent for dyes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dumont forceps</td>
			<td>Medical equipment factory of Shanghai Medical Instruments Co.,Ltd.,Shanghai, China</td>
			<td>YAF030</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ElectroMap software</td>
			<td>University of Birmingham</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Quantification of electrical parameters</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EMCCD camera</td>
			<td>Evolve 512 Delta, Photometrics, Tucson, AZ, United States</td>
			<td>A18G150001</td>
			<td>Acquire images for optical signals</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ET525/36 sputter coated filter</td>
			<td>Chroma Technology</td>
			<td>319106</td>
			<td>Excitation filter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glucose</td>
			<td>Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, United States</td>
			<td>SLBT4811V</td>
			<td>For Tyrode&#39;s solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heparin Sodium</td>
			<td>Chengdu Haitong Pharmaceutical Co., Ltd., Chengdu, China</td>
			<td>(H51021209)</td>
			<td>To prevent blood clots in the coronary artery</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#160;Iris forceps</td>
			<td>Medical equipment factory of Shanghai Medical Instruments Co.,Ltd.,Shanghai, China</td>
			<td>YAA010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoproterenol</td>
			<td>MedChemExpress, Carlsbad, CA, United States</td>
			<td>HY-B0468/CS-2582</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KCl</td>
			<td>Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, United States</td>
			<td>SLBS5003</td>
			<td>For Tyrode&#39;s solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MacroLED</td>
			<td>Cairn Research, Faversham, United Kingdom</td>
			<td>7355/7356</td>
			<td>The excitation light of fluorescence probes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MacroLED light source</td>
			<td>Cairn Research, Faversham, United Kingdom</td>
			<td>7352</td>
			<td>Control the LEDs</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mayo scissors</td>
			<td>Medical equipment factory of Shanghai Medical Instruments Co.,Ltd.,Shanghai, China</td>
			<td>YBC010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MetaMorph</td>
			<td>Molecular Devices</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Optical signals sampling</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MgCl2</td>
			<td>Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, United States</td>
			<td>BCBS6841V</td>
			<td>For Tyrode&#39;s solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MICRO3-1401</td>
			<td>Cambridge Electronic Design limited, United Kingdom</td>
			<td>M5337</td>
			<td>Connect the electrical stimulator and Spike2 software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MyoPacer EP field stimulator</td>
			<td>Ion Optix Co, Milton, MA, United States</td>
			<td>S006152</td>
			<td>Electric stimulator</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaCl</td>
			<td>Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, United States</td>
			<td>SLBS2340V</td>
			<td>For Tyrode&#39;s solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaH2PO4&#160;</td>
			<td>Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, United States</td>
			<td>BCBW9042</td>
			<td>For Tyrode&#39;s solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaHCO3</td>
			<td>Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, United States</td>
			<td>SLBX3605</td>
			<td>For Tyrode&#39;s solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NeuroLog System</td>
			<td>Digitimer</td>
			<td>NL905-229</td>
			<td>For ECG amplifier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OmapScope5</td>
			<td>MappingLab, United Kingdom</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Calcium alternans and arrhythmia analysis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ophthalmic scissors</td>
			<td>Huaian Teshen Medical Instruments Co., Ltd., Jiang Su, China</td>
			<td>T4-3904</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OptoSplit</td>
			<td>Cairn Research, Faversham, United Kingdom</td>
			<td>6970</td>
			<td>Split the emission light for detecting Ca2+ and Vm&#160; simultaneously</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Peristalic pump</td>
			<td>Longer Precision Pump Co., Ltd., Baoding, China,</td>
			<td>BT100-2J</td>
			<td>To pump the solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Petri dish</td>
			<td>BIOFIL</td>
			<td>TCD010060</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pluronic F127</td>
			<td>Invitrogen, Carlsbad, CA, United States</td>
			<td>1899021</td>
			<td>To enhance the loading with Rhod2AM</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RH237</td>
			<td>Thermo Fisher Scientifific, Waltham, MA, United States</td>
			<td>1971387</td>
			<td>Voltage-sensitive dye</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rhod-2 AM</td>
			<td>Invitrogen, Carlsbad, CA, United States</td>
			<td>1890519</td>
			<td>Calcium indicator</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silica gel tube</td>
			<td>Longer Precision Pump Co., Ltd., Baoding, China,</td>
			<td>96402-16</td>
			<td>Connect with the peristaltic pump</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silk suture</td>
			<td>Yuankang Medical Instrument Co., Ltd.,Yangzhou, China</td>
			<td>20172650032</td>
			<td>To fix the aorta</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spike2</td>
			<td>Cambridge Electronic Design limited, United Kingdom</td>
			<td>N/A</td>
			<td>To record and analyze ECG data</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stimulation electrode</td>
			<td>MappingLab, United Kingdom</td>
			<td>SE1600-35-2020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>T510lpxr</td>
			<td>Chroma Technology</td>
			<td>312461</td>
			<td>For light source</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>T565lpxr</td>
			<td>Chroma Technology</td>
			<td>321343</td>
			<td>For light source</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

dual-dye optical mapping of hearts from ryr2r2474s knock-in mice of catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia

Проаритмическое заболевание сердца, катехоламинергическая полиморфная желудочковая тахикардия (КПВТ), проявляется в виде эпизодов полиморфной желудочковой тахикардии после физической активности, стресса или катехоламиновой нагрузки, которая может ухудшиться до потенциально смертельной фибрилляции желудочков. Сердце мыши является широко распространенным видом для моделирования наследственных заболеваний сердечной аритмии, включая CPVT. Одновременное оптическое картирование трансмембранного потенциала (Vm) и кальциевых транзиентов (CaT) из перфузионных сердец мышей по методу Лангендорфа может пролить свет на механизмы, лежащие в основе аритмогенеза. По сравнению с исследованием на клеточном уровне, метод оптического картирования позволяет проверить некоторые электрофизиологические параметры, такие как определение активации, скорости проводимости, длительности потенциала действия и длительности CaT. В данной работе представлена приборная установка и экспериментальная методика для высокопроизводительного оптического картирования CaT и Vm в мышиных сердцах дикого типа и гетерозиготных сердец RyR2-R2474S/+ в сочетании с программируемой электрической стимуляцией до и во время испытания изопротеренолом. Этот подход продемонстрировал осуществимый и надежный метод механистического изучения заболевания ЦПВТ в препарате сердца мыши ex vivo .

Оптическое картирование является популярным подходом при изучении сложных сердечных аритмий в последнее десятилетие. Установка оптического картографирования состоит из камеры EMCCD, обеспечивающей частоту дискретизации до 1 000 Гц и пространственное разрешение 74 x 74 мкм для каждого пикс...

Watch this Scientific Journal Video about Dual-Dye Optical Mapping of Hearts from RyR2R2474S Knock-In Mice of Catecholaminergic Polymorphic Ventricular Tachycardia at JoVE.com

Dual-Dye Optical Mapping of Hearts from RyR2R2474S Knock-In Mice of Catecholaminergic Polymorphic Ventricular Tachycardia

Этот протокол вводит оптическое картирование сердца мышей с двойным окрасителем, полученное от животных дикого типа и животных, пораженных катехоламинергической полиморфной желудочковой тахикардией, включая электрофизиологические измерения трансмембранного напряжения и внутриклеточных транзиентовCa2+ с высоким временным и пространственным разрешением.

Двухцветное оптическое картирование сердец у мышей RyR2R2474S с катехоламинергической полиморфной желудочковой тахикардией

The pro-arrhythmic cardiac disorder catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia (CPVT) manifests as polymorphic ventricular tachycardia episodes ...

Этот метод поможет выявить электрофизиологические свойства и механизмы мазков остановки желудочков, связанных с такими заболеваниями, как катехоламинергическая полиморфная желудочковая тахикардия. Используя этот метод, мы можем одновременно получать мембранный потенциал и межклеточные кальциевые сигналы по различным протоколам электростимуляции, что особенно подходит для изучения основных механизмов и динамики сердечной аритмии, такой как CPVT. Чтобы провести этот эксперимент успешно, убедитесь, что у вас есть хорошо перфузионное сердце, правильная загрузка красителя, развязка возбуждения-сжатия и тщательная настройка камеры.Для начала настройте систему оптического картографирования и включите камеру для стабильной температуры отбора проб в минус 50 градусов по Цельсию. Поместите собранное сердце мыши в холодный раствор CREB, чтобы замедлить метаболизм и защитить сердце. Удалить окружающие ткани аорты.Используйте изготовленную на заказ иглу для канюляции, чтобы канюлировать его, и зафиксируйте его шелковым швом 4-0. Теперь перфузии сердца с помощью системы Лангендорфа с постоянной скоростью от 3,5 до 4,0 миллилитров в минуту. Вставьте маленькую пластиковую трубку в левый желудочек, чтобы уменьшить скопление раствора в камере, чтобы избежать перегрузки, и зафиксируйте пластиковую трубку в канюлирующей игле.Затем поместите два вывода в перфузат в ванне и включите питание блока усилителя электрокардиограммы и контроллера электростимуляции. Затем запустите указанное программное обеспечение для электрокардиограммы или ЭКГ и непрерывно контролируйте ЭКГ. Последующие действия выполняйте в темноте, когда сердце достигнет стабильного состояния.Перфузируйте смесь раствора блеббистатина CREBs постоянно в сердце в течение 10 минут, чтобы отделить сокращение от возбуждения и избежать артефактов сокращения во время съемки. Затем с помощью красного фонарика осмотрите сердце, чтобы подтвердить полное прекращение сокращений. Перфузии сердца рабочим раствором Rhod-2 AM в течение 15 минут в перфузионной системе Лангендорфа после развязки возбуждения.Поддерживают поступление кислорода во время внутриклеточной загрузки кальциевым красителем. Чтобы предотвратить образование пузырьков от плюронического F-127, вставьте пузырьковую ловушку в перфузионную систему. Разведите 10 микролитров исходного раствора RH 237 в 50 миллилитрах перфузата и загружайте на 10 минут.После завершения загрузки двойного красителя сделайте последовательность фотографий. Убедитесь, что сигналы напряжения и кальция достаточны для анализа. Включите два светодиода для ламп возбуждения и отрегулируйте их интенсивность до нужного диапазона.Поместите сердце под детектирующее устройство, убедившись, что оно хорошо освещено двумя светодиодами, регулирующими диаметр светового пятна до двух сантиметров. Установите рабочее расстояние между объективом и сердцем на уровне 10 сантиметров, чтобы добиться желаемой частоты дискретизации и пространственного разрешения. Откройте программное обеспечение для выборки сигналов, чтобы одновременно управлять камерой и захватывать сигналы напряжения и кальция.Запустите стимулятор поля MyoPacer и установите шаблон стимуляции на транзисторную логику с длительностью кардиостимуляции в две миллисекунды на импульс. Установите начальную интенсивность на 0,3 вольта. Расположите пару платиновых электродов, прикрепленных к эпикарду верхушки левого желудочка.Примените 30 последовательных стимулов 10 герц S1, чтобы проверить порог диастолического напряжения сердца с помощью программного обеспечения для записи ЭКГ. Постепенно увеличивайте амплитуду напряжения до тех пор, пока не будет достигнут захват один к одному. Внедрите протокол S1-S1 для измерения альтернатив кальция или потенциала действия и восстановительных свойств.Последовательно выполняйте сердечные сокращения, начиная с базовой длины цикла 100 миллисекунд. Уменьшайте длину цикла на 10 миллисекунд в каждой последующей последовательности, пока она не достигнет 50 миллисекунд. Одновременно инициируйте оптическое картирование перед стимуляцией.Чтобы измерить эффективный рефрактерный период желудочков с помощью протокола стимуляции S1-S2, начните с длительности цикла стимуляции S1-S1 в 100 миллисекунд. Соедините S2 через 60 миллисекунд и уменьшайте с шагом в две миллисекунды до тех пор, пока S2 не сможет захватить эктопический комплекс QRS. Для индукции аритмии введите постоянную импульсную стимуляцию с частотой 50 Гц и выполните тот же эпизод кардиостимуляции, выждав двухсекундный интервал отдыха.Внимательно следите за записями электрокардиограммы в течение непрерывного высокочастотного периода стимуляции, чтобы своевременно начать одновременную запись оптического картирования при генерации интересной аритмической волны. Приступайте к съемке изображений с помощью камеры устройства с умножением заряда электронов. В программном обеспечении для получения изображений нажмите «Выбрать папку» и загрузите изображения, чтобы начать полуавтоматический процесс анализа больших объемов видеоданных.Введите правильные параметры выборки для анализа. Вручную установите порог изображения и выберите интересующую область. Примените пространственный фильтр Гаусса размером три на три пикселя, фильтр Савицкого-Голея и коррекцию базовой линии цилиндра.Затем нажмите Process Images, чтобы удалить базовую линию и рассчитать электрофизиологические параметры, такие как APD-80 и CATD-50. Для расчета APD-80 установите время начала действия длительности потенциала на пике и конечную точку на 80%реполяризации. Аналогично определите время начала переходной длительности кальция как пик с конечной точкой 80%-ной релаксации.Показаны типичные трассы на тепловых картах APD-80 и CATD-80. Изопротеренол укорачивает APD-80 и мышей дикого типа, а также катехоламингическую полиморфную желудочковую тахикардию или CPVT, но после провокации изопротеренолом различий обнаружено не было. У мышей с CATD-80 и CPVT после введения изопротеренола наблюдалось дольше, чем у дикого типа, в то время как до лечения не было никакой значимости.Согласно сигналам напряжения, сердца дикого типа и сердца CPVT обладали одинаковой проводимостью через эпикард на исходном уровне и после вмешательства изопротеренолом. Тепловые карты показали, что мыши CPVT обладают такой же способностью к проводимости, как и мыши дикого типа до и после испытания изопротеренолом. Анализ альтернативной амплитуды кальция показал, что кальциевые сигналы в сердцах дикого типа оставались стабильными на исходном уровне во время последовательной стимуляции S1-S1 на частотах 14,29 и 16,67 Гц, в то время как сердца CPVT показывали частотно-зависимые альтернативы.После введения изопротеренола сердца CPVT демонстрировали частотно-зависимые альтернативы и кальциевый сигнал во время кардиостимуляции S1-S1, в то время как сердца дикого типа не подвергались влиянию. Анализ тахиальной аритмии показал, что сердца как дикого типа, так и сердца CPVT демонстрируют нормальную проводимость во время пиковой стимуляции 50 герц на исходном уровне. После обилия изопротеренола сердца CPVT показали высокочастотные роторы после всплеска частоты 50 герц, в то время как сердца дикого типа сохранили нормальную проводимость.После этой процедуры для иллюстрации электрофизиологических и функциональных свойств в этих моделях или при изобретении фармацевтических препаратов используются адогенные типы и мыши дикого типа. Оптическое картирование является мощным инструментом для изучения нарушений сердечного ритма, однако оно не может быть использовано клинически из-за ограниченности флуоресцентного красителя при развязке сокращения возбуждения. С развитием флуоресцентных ламп, подходящих для различных молекул-мишеней, с развитием высокооборотной вычислительной техники, метод картирования сердечной оптики обречен на достижение только приложений.

Research

JoVE Journal

Biology

Dual-Dye Optical Mapping of Hearts from RyR2R2474S Knock-In Mice of Catecholaminergic Polymorphic Ventricular Tachycardia

Proper Care and Cleaning of the Microscope

Правильный уход и очистка микроскоп

Keeping the microscope optics clean is important for high-quality imaging. Dust, fingerprints, excess immersion oil, or mounting medium on or in a ...

Major Components of the Light Microscope

Основные компоненты светового микроскопа

The light microscope is a basic tool for the cell biologist, who should have a thorough understanding of how it works, how it should be aligned for ...

Phase Contrast and Differential Interference Contrast (DIC) Microscopy

Phase Contrast and Differential Interference Contrast DIC Microscopy

Фазового контраста и дифференциальных помех контраста (DIC) микроскопии

Phase-contrast microscopy is often used to produce contrast for transparent, non light-absorbing, biological specimens. The technique was discovered by ...

Optical Mapping of Langendorff-perfused Rat Hearts

Оптический Картирование Langendorff-перфузии сердца крысы

Optical mapping of the cardiac surface with voltage-sensitive fluorescent dyes has become an important tool to investigate electrical excitation in ...

Semi-automated Optical Heartbeat Analysis of Small Hearts

Полуавтоматическая оптического анализа Heartbeat малых сердца

We have developed a method for analyzing high speed optical recordings from Drosophila, zebrafish and embryonic mouse hearts (Fink, et. al., 2009). Our ...

Isolation of Embryonic Ventricular Endothelial Cells

Выделение эмбриональных клетках эндотелия желудочков

Cell culture has greatly enhanced our ability to assess individual populations of cells under myriad culture conditions. While immortalized cell lines ...

Voltage and Calcium Dual Channel Optical Mapping of Cultured HL-1 Atrial Myocyte Monolayer

Напряжение и кальция Dual Channel Оптический Картирование Искусственный HL-1 мерцательной миоцитов монослоя

Optical mapping has proven to be a valuable technique to detect cardiac electrical activity on both intact ex vivo hearts and in cultured myocyte ...

Optical Mapping of Intra-Sarcoplasmic Reticulum Ca2+ and Transmembrane Potential in the Langendorff-perfused Rabbit Heart

Optical Mapping of Intra-Sarcoplasmic Reticulum Ca2+ and Transmembrane Potential in the Langendorff-perfused Rabbit Heart

Оптический Картирование Intra-саркоплазматического ретикулума Са<sup&gt; 2+</sup&gt; И трансмембранный потенциал в Лангендорфа-перфузии сердца кролика

Sarcoplasmic reticulum (SR) Ca2+ handling plays a key role in normal excitation-contraction coupling and aberrant SR Ca2+ handling is known to play a ...