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Articles by Igor R. Efimov in JoVE

 JoVE Bioengineering

ランゲンドルフ灌流ウサギの心臓のMultiparametric光学マッピング


JoVE 3160 9/13/2011

Department of Biomedical Engineering, Washington University in St. Louis

この記事では、パノラマのイメージングシステムを用いてランゲンドルフ灌流ウサギの心臓、およびデュアル(電圧とカルシウム)画像診断法で光学マッピング実験を実施するための基本的な手順について説明します。

 JoVE Bioengineering

マウスの心臓の活動電位およびカルシウムトランジェントの光学的マッピング


JoVE 3275 9/13/2011

Department of Biomedical Engineering, Washington University in St. Louis

そのまま孤立ランゲンドルフ灌流マウス心臓における本論文では詳細解剖の手順を、楽器のセットアップ、および実験条件膜電位の光学マッピング(VM)の間と細胞内カルシウムトランジェント(CAT)。

Other articles by Igor R. Efimov on PubMed

メイクとブレーク励起のメカニズム再考:拡張期刺激時の逆説ブレーク励起

電気刺激の開始と終了は、心臓組織の "make"と "休憩"励起する可能性があります。 Wikswoら。 (30)仮想電極分極刺激の両方のタイプを説明した。脱分極領域(仮想陰極)からの励起伝播を行います。過分極領域(仮想陽極)からの励起伝播を破る。しかし、これらの研究は、強い刺激強度に制限されていました。我々は弱い近いしきい値拡張刺激時の励起を調べた。我々は光学的に、15mMの2の存在下でペーシング電極(n = 12)および非存在下(n = 2)の周りにランゲンドルフ灌流家兎心(n = 12)との心外膜の4×4 mmの領域から電気的活動をマッピング3ブタンジオンmonoxime。様々な強度の陽極と陰極2ミリ秒の刺激を適用した。我々は、528マイクロ分解能で励起波面を結像される。我々は強い刺激(X5しきい値)励起を行い、その結果、仮想陰極から始まることがわかった。対照的に、閾値付近の刺激は、仮想陽極から発信された、ブレーク励起をもたらした。仮想陰極領域の特性相性upstrokesが観察された。破ると、それぞれ励起が両極端に近いしきい値の例と遠上記スレッショルド刺激を表すように。両方のメカニズムは、中間臨床的に関連する強みの間に寄与する可能性があります。

風車実験の再再訪

仮想電極誘起相の特異性の仮説は、ローターの人工的な電気誘導、活動の自立源すなわち風の渦によって引き起こされる心臓不整脈の起源を説明しています。このメカニズムは、刺激誘発不整脈とショック除細動治療の両方の根底にあると考えられています。本稿では、心臓組織のbidomainモデルを用いて三次元にこの仮説を拡張します。我々は、仮想電極分極に固定ローターの3トポロジの異なるタイプを生成することができます予測する:(1)貫I字型スクロール波フィラメント(2)表面付近のU字型のスクロール波フィラメント、(3)学内O字型のスクロール波フィラメント。

光コヒーレンストモグラフィを用いた房室結節のイメージング

フェーズIおよび灌流ラット左の心室の短期機械的反発の第II相

我々は、筋線維鞘の電気機械返還に筋小胞体のCa(2 +)チャネルの貢献を検討した。期外収縮は、(F(1))2つまたは3つのHzでペース灌流ラットの心室における定常状態のビート(F(0))以下の40から600ミリ秒を補間した。 F(1)/期外収縮の間隔対F(0)のプロットは、後に発生した定常状態のビートの緩和前に発生した第I相、第II相、から成っていた。フェーズIは、活動電位延長と一致して強化された左心室圧の開発期間を示した。フェーズIは、3マイクロモルのタプシガルギンプラス200 nMのリアノジンとKN-93およびKB-R7943の影響を受けないことによって増強によって-BAY K 8644(100 nM)およびFPL 64176(150 nM)を、解消されました。フェーズIIは、Ca(2 +)チャネルのアゴニストでとイソプロテレノールによって加速されましたが、タプシガルギンプラスリアノジンによって除去されました。結果は、第II相は、Ca(2 +)を解放するために筋小胞体の機能の回復を表し、一方、電気機械の反発私は一時的なL型Ca(2 +)は、現在の円滑化、によって引き起こされる相が示唆された。

SHHFラット左心室の失敗で、機械的交互脈と反発

我々は、機械的交互脈と正常および障害ラットの心臓の電気機械返還を検討した。交互には、制御の心の中で9 Hzのに対し、失敗に5 Hzで発生し、300 nMのイソプロテレノール、6 mMの細胞外Ca(2 +)、300、NM-BAY K 8644、または50 nMのリアノジンによって逆転した。返還曲線は、定常状態のビートの緩和前に完成した私、、、後に発生したフェーズII、フェーズ構成。私の活動電位領域と開発した圧力比は、対照の心臓に対し、失敗で減少したのフェーズ。期外収縮の間隔が増加したとして第II相試験は、相対的な開発圧力のmonoexponential増加しました。第II相のプラトーが大幅に心を失敗で上昇した。心を失敗して両群ともに第II相試験を廃止した対コントロールにおいて有意に大きい程度にタプシガルギン(3マイクロモル)とリアノジン(200 nM)を増強I相。結果は、筋小胞体から筋鞘とCa(2 +)のリリース間でのCa調節(2 +)流入の両方が失敗した自然発症高血圧心不全を起こしやすいラットの心臓に変更された興奮収縮連関に貢献するかもしれないことを示唆している。

急性虚血時のショック誘発性不整脈原性のメカニズム

リトルは、虚血条件下での脆弱性と除細動のメカニズムについて知られています。我々は75%減少流虚血時18ランゲンドルフ灌流家兎心の中にこれらのメカニズムを検討した。の収縮によって生じるモーションアーチファクトを抑制するために使用された。興奮収縮デカップラー2,3 - ブタンジオンmonoxime(15 mMのBDM)が間に電気的活動は、光学的に心臓周期のさまざまな段階で適用される右心室ショック時に前方の心外膜からマップされた心臓。虚血時には、脆弱なウィンドウ幅は、[を虚血における制御における活動電位持続時間(APD)の30から90パーセントからAPDの-10〜100%]増加した。また、不整脈の重症度は、APDの減少とともに増加した(176 + / - 制御と129の9ミリ秒+ / - 虚血の26ミリ秒、P <0.01)と再分極の増加分散(45 + / - 制御の17ミリと73 + / - 28虚血におけるミリ秒、P <0.01)。衝撃により誘起された仮想電極分極が保持されました。脱分極(分極に反して)応答時定数が増加した。励起の仮想電極によって誘導される波面は、分別を波面につながる多くの曲がりくねった経路を持っていた。すべての衝撃強度で除細動の障害は、4つの心の中で観察された。 - 189ミリ秒しかし、不整脈は、339の等電点電気泳動ウィンドウ+ /後の自己由来、光マッピングは、ショックが不整脈を消していることを明らかにした。結論として、ほとんどのケースでは、仮想電極誘起相の特異性(VEIPS)は、急性虚血時の衝撃によって誘発される不整脈原性を担当していました。不整脈原性の増強は、再分極の変化と脱励起の増加分散と関連していた。 4心の中で、不整脈原性はVEIPSでは説明できませんでした。

除細動のバーチャルリアリティの仮想電極

末期刺激時の陽極開放興奮は、ハーフセルダブルレイヤー放電によって説明される

心臓の拡張末期刺激時の陽極ブレーク励起の現象は、B.ホフマンによって何年も前に発見されました。しかし、この効果の存在とメカニズムの説明は、論争のままです。我々はその存在を確認し、半電池の潜在的な可能性のある役割を決定しようとした。我々は、di-4-ANEPPSで染​​色し、15 mMのブタンジオンmonoxime(BDM)で灌流した孤立したランゲンドルフ灌流家兎心(N = 6)を用いた。膜電位は、光学的に仮想電極分極を検出し、再構築するために120マイクロモルの白金イリジウムテフロンコーティングされた単極ペーシング電極の先端付近で高い空間分解能と時間分解能(200 microm/343マイクロ)と左心室心外膜で記録されたアクティベーションパターン。ハーツは0.1 mAおよび5から60ミリ秒の期間の振幅を持つ方形パルスによる陽極300ミリ秒の周期の長さでペースだった。データは、陽極ブレーク励起が存在しないため、ペーシング、現在のレコーディングでオーバーシュートを伴っていることを明らかにした。刺激回路におけるダイオードの追加は、オーバーシュートとブレーク励起の両方を排除した。調査結果は、ペーシング電極金属生理食塩水界面での半電池の表面電位は、アクティベーションのような "ブレーク"を提供するユニポーラ陽極心刺激時のペーシングの電流に影響を与える可能性があることを示唆している。我々はまた、 "ブレーク"のしきい値のような励起する励起よりも低いことを確認した。我々はこの効果の更なる探査が改善多面的ペーシング波形を設計するために必要とされることを示唆している。

Cx43のとデュアル経路房室結節の電気生理学と房室結節リエントリー

蛍光イメージングは​​、後節の拡張子は常伝導と再突入時の房室(AV)ノードのデュアル経路の電気生理学のための解剖学的基質を提供することを明らかにした。再突入は、節内、または同様に後部リンパ節拡張することができ、それは/心房心房、結節房室結節リエントリー(AVNR)回路の一部として(/)細胞の内膜層を含むことができます。 Cx43の膜電位感受性色素と免疫標識と蛍光イメージングを使用して、我々は8ウサギの心の中で、早期心房刺激により誘発されるAVNRの3種類の電気的活動と構造基板をマッピングされます。 6例では、AVNR経路が関与して(1)高速経路(FP)、(2)A /層、(3)遅い経路(SP)。 4例では、再突入は、パス(1)SP(2)/層、(3)FPを取った。 2例では、再突入は2後部リンパ節の拡張子の間で伝播し、節内であった。免疫標識は、FPとSPがCx43のことなく、組織に囲まれたCx43の発現バンドルすることによって形成されることを明らかにした。 Cx43の発現後部リンパ節拡張子は、節内と節外の両方の再突入時にAVNRの基板です。

両心室ペーシングへの応用光学マッピング技法:心室性不整脈の発生の潜在的なメカニズム

それはマルチ心室ペーシングは心室の電気的同期を復元することにより、心不全を軽減することが示唆されていますが、電圧出力、心室遅延、心室性不整脈の発生の開発におけるペーシング部位のそれぞれの役割は、両心室ペーシングまたはLVペーシン​​グ中に検討されていない。膜電位感受性色素は、心室の活性化時間を測定し、3 RVとLV 4サイトからマルチサイトペーシング中の伝導パターンを調べるために8虚血性Langerdorff灌流モルモット心の中で使用されていました。心がジ-4-ANEPPSで染​​色し、ダイオードごとに625ミクロンの解像度で16 x 16のフォトダイオードアレイにマッピングされています。 RVとLVの活性化等時のマップは、プロットした。虚血は徐々に5分かけて血流出力を半減させることによって製造された。 RVの頂点をペーシングと心室前壁の基地が最も均質かつ迅速な活性化パターンに関連付けられていた(28 + / - 9対41 + / - その他の構成、P <0.01で12ミリ秒)、無誘導性不整脈。 6回ペーシング閾値の出力で、心室遅延20ミリ秒で、左右自由に壁からペーシング時6心の中で、心室頻拍が誘発される可能性があります。高電圧出力の4つの心、同時RVとLVペーシン​​グで独立してペーシング部位の、複雑な三次元伝播パターンで心室細動を誘発した。虚血による両心室ペーシング時に、長い心室遅延が心室性不整脈を誘発する可能性があるが残っ場合は特に、高電圧出力でペーシングと心室の心筋線維方向に直交する導電パターンの右ペーシング結果。

サブスレッショルド仮想電極分極の非線形効果

仮想電極分極(VEP)の理論の導入が刺激と除細動のメカニズムの説明を含む心臓電気生理学のいくつかの世紀古いパズルへの解決策を提案した。 Bidomain理論はヴェプス人は、任意の刺激の強さで存在している必要があると予測しています。強力な閾上刺激パルスのヴェプス人の存在が十分に文書化されていますが、拡張期閾値下強度でその存在は議論の余地がある。 - [2 - [6 - (ジブチルアミノ)-2 - ナフタレニル]エテニル] -1我々)は、膜電位感受性色素ピリジニウム4で高解像度の蛍光イメージングを用いたウサギ心室筋を1に閾値以下の刺激によって生成された心臓の膜の偏光を研究 - (3 - スルホプロピル)水酸化物(DI-4-ANEPPS)と羅·ルディイオンチャネル動態2)アクティブBidomainモデル。 in vitroおよびinニュメロモデルの両方に共通するドッグボーン状のVEPは、収縮期と拡張期の両方の間の任意の刺激の強さで存在していることを示している。拡張サブスレッショルドヴェプス人は、刺激の極性に関して膜の分極の時間依存性の非対称反転で発現させた非線形特性を示した。 Bidomainモデルは、この非対称性は、現在の内向き整流カリウムの非線形特性によるものであることが明らかになった。我々の結果は、アクティブなイオンチャネルの動態、心臓合胞体の線形Bidomainモデルによって予測される膜貫通偏光パターンを調節することをお勧めします。

心房細動またはNeurillation:心臓突然死の私たちのコンセプトで未来に戻る?

ショックによって誘発される脆弱性に対するリドカインの効果

リドカインは、単相性ショック(MS)の除細動閾値(DFT)を増加させ、二相性ショックのDFT(BS)に影響を及ぼさないことが知られています。本研究の目的は、この違いの調査を通じて、脆弱性と除細動のメカニズムの理解を高めることでした。

起源とウサギの心臓の房室接合部調律の分子基板のサイト

洞房結節の障害時に、心臓房室(AV)接合部のペースメーカーで駆動することができます。房室接合部リズムの間に主要なペースメーカー部位の位置が議論されています。本研究では、ほとんどの場合(14のうち11)で、房室接合部リズムから伸びる地域に由来し、ウサギの孤立した房室ノード(AVN)製剤中の電気的活動の高分解能蛍光イメージングからの証拠を提示三尖弁(後部リンパ節拡張、PNE)に沿って冠状静脈洞に向かってAVN。組織学的および免疫組織化学的調査は、PNEはAVN自体と同じ形態とneurofilament160(NF160)とコネキシン(CX40、Cx43の、とCx45)の発現のユニークなパターンを有することを示した。 2ミリモルで/ L Csは+ 949に611 + / -84から房室接合部リズム·サイクルの長さを増加させた場合、現在のペースメーカーのブロック、+ / -120ミリ秒(+ /-SD、N = 6、P <0.001を意味する)。免疫組織化学的調査は、プリンシパルがチャネルタンパク質、HCN4は、PNEに豊富に存在する場合、あることを示した。同様に房室接合部リズムとして、本研究で説明されてPNEも遅いAVNへの伝導の経路だけでなく、AVN再突入し、Cx43の発現の顕著な欠如と同様にCx45の存在に関与している可能性がPNEは、遅い伝導を説明するのを助けることが示される。

拡張衝撃的な体験:仮想電極が収縮期にのみ存在していますか?

仮想電極の理論は、心臓組織の損傷によるペーシング閾値の増加を説明しています

仮想電極分極(VEP)効果は、心臓の筋肉の電気刺激で重要な役割を果たすと考えられている。しかし、臨床的に含む一定の条件下で、その存在と重要性は不明のままである。我々は、連続的な刺激によって生成されヴェプス人およびペーシングされたしきい値に(5分間、4 Hzの周波数40-MA、4 msの二相性パルス)強い電流でペーシングによって生成された急性組織損傷の影響を調べた。蛍光灯の光マッピング技術は、ランゲンドルフ灌流家兎心(n = 5)での心室表面に塗布されたペーシング電極周辺刺激によって誘発される膜電位分布を得るために使用されていました。マップおよびペーシング閾値は組織の損傷の前後に記録した。エレクトロポレーションと細胞脱共役の空間エクステントはそれぞれ、ヨウ化プロピジウム(N = 2)とコネキシン43(n = 3)で抗体染色により評価した。これらのデータに基づいて、受動的および能動的な三次元bidomainモデルは、損傷領域の異なるサイズの領域にVEPパターンとしきい値を決定するために構築されています。電気生理学的結果は、ペーシング閾値の関連した有意な増加とVEPの消失につながった急性組織損傷を示した。損傷は、電極の先端付近の約1.0 mmの直径エリア内エレクトロポレーションと細胞脱共役で発現させた。コンピュータシミュレーションは、細胞の脱共役ではなく、エレクトロポレーションによると、損傷領域の大きさに非線形に依存していたVEPの除去としきい値の増加の直接的な原因である可能性があります。深さの繊維の回転は、実質的に数値計算結果に影響を及ぼさなかった。研究では、VEP理論の概念の中に損傷した組織を刺激するために失敗を説明しています。

ハートの光学的イメージング

光学技術は、心臓細胞生理学の研究に革命をもたらし、基本的な電気的活動のメカニズム、カルシウムの恒常性、代謝の我々の理解を進めてきた。光学的方法が広く受け入れられ、科学的発見の最前線にされているが、それらは主に携帯電話や細胞内のレベルで適用され、心臓全体の臓器の生理機能にかなり少ないされています。多数の技術的な問題は、動的光法による無傷の心の中で生理学的プロセスをマッピングするために克服しなければならなかった。収縮のアーティファクト、携帯不均一性、空間分解能と時間分解能、表面の限界画像、被写界深度と、(2x2の平方ミリメートルから3x3の平方センチメートルまで)ビューの大きなフィールドに必要なの問題はすべての新しいデバイスの開発につながっているとそのままの心の中に生理的パラメータを監視するための光プローブ。このレビューは臓器や組織のレベルで心臓生理学に適用される現在のアプローチは、心臓電気生理学の分野への貢献、様々な光学イメージングモダリティの将来の方向性の重要な概要を提供することを目指しています。

AVジャンクショ​​ンの構造と機能の関係

正常な心臓では、房室結節(AVN)は、心房と心室の間の唯一の経路の一部です。正常な生理的条件下では、AVNは、収縮の適切な周波数に依存する遅延時間を制御します。 AVNはまた、病理学に重要な役割を果たしている:それは、心房性頻脈性不整脈心室中を保護し、洞房結節の障害時に房室接合部ペースメーカーは、心臓を駆動することができます。最後に、AVジャンクショ​​ンは、再突入のために解剖学的基質を提供します。電位感受性色素と免疫組織化学と蛍光イメージングを使用して、我々は常伝導、再突入し、接合部調律中にAVジャンクショ​​ンの構造と機能の関係を検討した。我々は、デュアル経路AVN伝導の基板を提供する分子や構造の不均質性を同定した。 Cx43の、Cx45と、CX40:私たちは、コネキシンの3つのアイソフォームの発現の不均一性を観察した。我々は、研究心の79%のAVノード(N = 14)の後部延長で接合部調律の起源部位を同定した。この構造体は、形態学的および分子の調査によって決定されたコンパクトな房室結節に類似していた。特に、後部の拡張とコンパクトなノードの両方とニューロフィラメント160(I(F)現在の担当)pacemakingチャネルHCN4を表現しています。ウサギの心臓では、AVジャンクショ​​ン伝導、リエントラント不整脈、自発的なリズムは、ギャップジャンクショ​​ンとイオンチャネルのいくつかのアイソフォームの発現の不均一性によって支配されています。均一なフィラメント式は、房室結節後部拡張が心臓pacemakingと伝導系の不可欠な一部であることを示唆している。一方、この領域でCxアイソフォームの差次的発現は、縦解離、デュアル経路の電気生理学的、およびAV結節リエントリー性不整脈原性の説明を提供しています。

3D Bidomainモデルで仮想電極によって誘導されるスクロール波リエントリーのダイナミクス

心臓における機能再突入は、そのエッジの周りを回転励起の波面によって引き起こされる場合があります。モノドメインケーブルの方程式に基づいて、以前のシミュレーションは三次元のフィラメントの周りを回転する自立した、渦のような波面(スクロール波)の存在を予測した。私たちのシミュレーションでは、16でスクロール波フィラメントのダイナミクスを研究するために変更されたビーラー·ロイターイオン動態をより正確にBidomainモデルを用い×8ストレート繊維と心室組織のx 1.5 mmのスラブ。の波面は、内向き電流を持つ領域として同定された。それらのエッジは、フィラメントを表されます。両方貫と学内のreentries I-とU字型のフィラメントは、それぞれ、仮想電極誘起相の特異性機構を介してS1-S2点の刺激プロトコルによって得られた。フィラメントは、細長い軌道に沿って蛇行し、お風呂(ゼロ細胞外電位)にではなく、(電流の流れ)は、空気にさらされる組織の境界にアタッチする傾向がみられた。彼らは完全にエレクトロポレーション(ゼロ膜電位)の境界線から切り離さ。私たちのシミュレーションでは、バスの存在は、1.5 mm厚のスラブ用ではなく、0.5または3 mmの厚さのスラブの生存のみU字型のフィラメントの生成につながった。したがって、境界条件は、再突入のタイプとダイナミックスのもう一つの決定要因かもしれません。

過去150年以上の胚Pacemakingと心臓伝導系の機能的イメージング技術課題を克服するために

心臓pacemakingと伝導系(CPCS)開発の初期の分析では、古典的な組織と心臓の鼓動の目視検査に頼っていました。 CPCSの描写を促進する現在の技術では、特定の抗体マーカーと特異的にレポーター遺伝子を発現するトランスジェニックマウスのラインの使用が含まれています。空間分解能と時間分解能のレベルの増加を必要と小さな胎児の心機能を測定する。そのような分析のための現在の方法は、細胞内および細胞外微小電極の使用は、心エコー検査、蛍光色素を用いた迅速な光学イメージング、そして最近光コヒーレンストモグラフィーが含まれています。このレビューは胚心臓の伝導系の機能の出現を調査するために開発された方法に焦点を当てます。適切な場合には、解剖学的パスウェイを描くために使用されるメソッドについても説明します。 CPCSからの形態と機能の両方のデータをキャプチャするための技術の組み合わせは、さらに継続的な学際的なコラボレーションを向上します。この記事に言及補足資料は、解剖学的記録のウェブサイト(http://www.interscience.wiley.com/jpages/0003-276X/suppmat)で見つけることができます。

ショック誘発性不整脈原性は、サイトカラシンDと比較して2,3 - ブタンジオンのMonoximeによって強化されています

不整脈の起源と維持のメカニズムの調査は興奮収縮脱共役を採用した光マッピング技術の使用から恩恵を受けています。我々は、電気ショックにより不整脈の誘導と維持に興奮収縮脱共役2,3 - ブタンジオンmonoxime(BDM)とサイトカラシンD(CYTO D)の影響を検討した。電気的活動は、光学的に活動電位持続時間(APD)のさまざまなフェーズにおける心室リードから適用される(-100 V、8ミリ)ショック時のウサギの心臓の前心外膜(N = 9)からマッピングされていました。回復曲線は、再分極の70%で、APDの値のS1-S2プロトコルと測定値を用いて得られた。再分極の分散に有意差は認められなかったものの、CYTO Dと比較すると、BDMが著しく、再分極の90%にAPDを短縮した。波長は、BDMに短縮されました。一般的に、BDMとCYTO Dの衝撃によって誘発される不整脈は、本質的には心室頻脈であった。ショックによって誘発される持続性不整脈に関しては、脆弱なウィンドウが広かったと罹患率は、2つのエージェント間の心室頻拍(VT)の形態の違いもありましたCYTO D.よりもBDMと高かった。 BDMと不整脈は、通常、特に単相VT、> 30秒続いたものに似ていた。対照的に、CYTO Dで不整脈は多くの多形性VTに似ていた。ショックによって誘発される持続的な不整脈の卓越周波数に有意な差は観察されなかったしかし、位相特異点の平均数は、CYTO D対BDMで増加した。 BDMは、CYTO Dと比較して反発曲線の傾きが減少したが、BDMの下で不整脈の持続時間が大幅に結論CYTO D.と比べて増加した、BDMは、CYTO Dに不整脈起源とメンテナンスの相対的に増加

グールビチ波形は直線波形に比べ、低除細動閾値とウサギの心臓の切り捨て指数波形を有している

植込み型除細動器の研究では単相性波形上の二相性波形の優位性を確立しています。しかし、二相​​性波形の除細動器の外部の研究は、広範囲ではありません。我々の目的は、フィブリル化心臓モデルにおいて臨床的に使用相性の直線的な指数関数切り捨ての波形、すなわち、準正弦波(グールビチ)波形の除細動の有効性を比較することであった。ランゲンドルフ灌流家兎心(N = 10)は、ジ-4-ANEPPS、電位感受性蛍光色素で染色した。膜活動電位は、光学的に前心外膜からマッピングされた。我々はグールビチ波形が直線的と切り捨てられた指数関数波形に(p <0.05)に有意に優れていたことがわかった。除細動のしきい値は(+ /意味 - SE)を以下の通りであったグールビチ、0.25 + / - 0.01 J;直線A-1、0.34 + / - 0.01 J;直線A-2、0.33 + / - 0.01 J、および切り捨てられた指数、0.32 + / - 光学的に記録された貫通応答を使用して0.02 J.、私たちは私たちは、高精度での波形に対する細胞応答を予測することは許可されてショック応答の伝達関数を決定した。パッシブ·パラレル抵抗コンデンサモデル(RCモデル)が2 ms未満の一定の膜時間(taum)と心筋のグールビチ波形の偏光優位性を予測した。外部の除細動のin vitroモデルでグールビチ波形と低除細動閾値の知見は、グールビチ波形は、将来の体外式除細動器の設計に重要であることを示唆している。

昇順ランプ波形の優位性のメカニズム:ショックによって誘発される脆弱性と除細動のメカニズムに新たな洞察

相性昇順ランプ(AR)と下降ランプ(DR)の波形が大きく異なる除細動のしきい値を有することが知られている。我々は、この差が2波形の不整脈誘発のメカニズムの違いにより生じるという仮説を立てた。ウサギの心は(n = 10)ランゲンドルフ灌流と、ARであったとDRの波形は、(7、20、および40ミリ秒)をランダムに2行電極から配信された前方の心室心外膜に離れて10ミリメートルを置いた。我々は光学的に様々な強み(5、10、20 V / cm)とカップリング間隔(、120、180、300ミリ秒CIS)のショックに対する細胞応答をマッピングされます。光学マッピングでは、最大仮想電極分極(VEP)はすべてのテストされたCIの同じ期間(P <0.05)のARとDRのために大幅に異なるタイミングで到達したことを明らかにした。その結果、ARのVEPは衝撃の終わりにDRよりも強かった。 ARに起因するPostshockブレーク励起が速く伝播を生成し、通常は再突入を形成することができませんでした。対照的に、DRから生じる部分的に消費VEPが遅く伝播を生成し、波面はdeexcited組織に伝播することができましたので、ショック誘発性リエントリー回路を形成した。したがって、同じ供給されるエネルギーのために、ARは、DRと比べて少ない不整脈であった。アクティブBidomainモデルは、電気生理学的結果を確認するために使用されていました。 VEPの仮説は、相性ARとDRの波形に関連付けられている脆弱性の違いや、拡張機能によって、ARの優れた除細動の有効性は、DRの波形と比較して波形を説明しています。

プルキンエネットワークの光コヒーレンストモグラフィーイメージング

癒さ心筋梗塞ラビットハートで強化されたショック誘発性不整脈原性のメカニズム

衝撃により誘起された脆弱性と除細動は、主に構造的に正常な心の中で研究されている。しかし、除細動の治療は通常、頻繁に病気の心を、事前の心筋梗塞(MI)とのそれらの患者に適用されます。脆弱性ショックによって誘発されると、除細動もこの条件の下で検討されていない。私たちはショック誘発性不整脈原性と治癒MI(4週間以上の梗塞後)のウサギモデルにおける不整脈のメンテナンスのメカニズムを調べるために求めた。 21日急性実験の前に - 頂点40から70パーセントのレベルで左冠状動脈の横方向の分割または後外側部門のライゲーションは53 + /行った。衝撃により誘起された脆弱性は、さまざまな衝撃強度、配信段階で内部相性ショックを提供することにより、梗塞(n = 8)に、構造的に正常な(n = 8)を心の中で評価した。ショック適用時に、前心外膜からショック誘発性不整脈の間の電気的活動は、光学的に記録し、定量的に分析した。ライゲーションは、主として組織学的研究によって確認され一貫した心内膜の境界ゾーン(BZ)の先端部に位置する経左心室自由壁梗塞をもたらした。重要な発生率の増加、重大度、および1による梗塞心に対するコントロール)頻繁に心筋梗塞BZ、作成した梗塞BZの2)の存在の近くに由来postshockブレーク励起波面のショック誘発性不整脈の持続があった解剖学的再突入経路と容易に不整脈のメンテナンス。結論として、心筋梗塞BZは治癒MIのウサギモデルの増加ショック誘発性不整脈原性と不整脈の保守の両方に貢献しています。

左と右心室ジオメトリの違いは電気ショックに心臓の脆弱性に影響を与える

衝撃の強さと電気ショックに心臓の脆弱性の波形の影響は広範囲に記載されているが、このように衝撃誘起分極とpostshockの伝播と、結果に衝撃を与える、に心室の解剖学の寄与が定量化されていない、これは実験の不足によって引き起こされる3-D電気的活動をマッピングすることのできる方法論。本研究の目的は、ウサギの心臓の電気ショックに対する脆弱性の左と右心室の間に構造的な違いの役割を調べるために光イメージング実験と3-D bidomainシミュレーションを使用することでした。心室は、根尖のペースだったし、逆極性の一様な磁場、切り捨てられた指数関数、単相性ショックは、実験とモデルのカップリング区間(CI)の範囲で適用された。実験とシミュレーションは、外部印加磁場(RVまたはLV-ショック)の方向を反​​転すると、脆弱性の領域(VA)、不整脈誘発のエピソードを網羅する2-Dグリッドの形状を変化させることを明らかにした。 RV-ショックのために、VAは、CIにpostshock不整脈原性の少ない依存性を示すほぼ長方形であった。 LV-ショックについては、不整脈の誘発の確率が短いのCIよりも長いために高かった。 3-Dシミュレーションでは、これらの効果がLV壁(RV-ショック)から中隔(LV-ショック)への主要なpostshock興奮領域の再配置のフィールド方向の結果を反転という事実から生じることを実証した。さらに、postshock伝播中隔の影響(ただしLV)興奮性領域は強くショック準備状態に依存して発見されました。 3-D心室ボリューム内のメインpostshock興奮領域の位置に関する知識は、除細動の有効性を向上させるために重要である可能性があります。

心房細動のチェス盤:再入国またはフォーカス?単一または複数のソース(S)?神経や筋原性?

ハートのエレクトロポレーション

除細動ショックは一般的に生命を脅かす不整脈を終了するために使用されています。除細動の励起の理論によれば、このようなショックは、心臓の電気活動の同期化の結果、ほとんどの心筋細胞の膜を脱分極を目的としています。膜電位の衝撃による変化の大きさが十分である場合、それらは、エレクトロポレーションに起因する一時的な組織の損傷を引き起こす可能性があります。このレビューでは証拠は、心臓組織の(1)エレクトロポレーションは、外部電界の臨床的に関連のある強度の間に発生する可能性があることを提示されると、(b)エレクトロポレーションは、除細動治療の結果に影響を与えることができます。プロと抗不整脈薬の両方である。

冬眠動物Citellus波状雲セーフ心臓伝導を維持し、極端な低体温時には頻脈性不整脈に対して保護されています:可能なCx43の役割とCx45アップレギュレーション

ほとんどの哺乳類は低体温時の心停止が発生します。対照的に、冬眠は0度Cの体温でも洞調律に残っている

房室接合部の光学的マッピング

正常な心臓では、房室結節(AVN)は、心房と心室の間の唯一の経路の一部であり、適切な心房·心室遅延の責任があります。正常な生理的条件下では、AVNは、収縮の適切な周波数に依存する遅延時間を制御します。 AVNはまた、病理学に重要な役割を果たしている:それは、心房性頻脈性不整脈心室中を保護し、洞房結節の障害時に房室(AV)接合は、ペースメーカーの役割を前提としています。最後に、AV接合は、人間の最も一般的な上室性頻拍である房室結節リエントリー性頻拍のための解剖学的基質を提供します。膜電位感受性色素と免疫組織化学と蛍光イメージングを使用して、我々は常伝導、再突入し、接合部調律中に房室(AV)の接合部の構造と機能の関係を検討した。我々は、研究心の78%のAVノード(AVN)の後部拡張子(N = 23)で接合部調律の起源の場所を特定し、我々は、このペースメーカーは自律制御に敏感であることがわかった。閾値以下の刺激が終了したときに、例えば、自律神経系は、閾値下の刺激を使用してアクティブにしたときに、一時的な加速接合部調律が観察された。非常によく似た現象が房室結節リエントリー性頻拍(AVNRT)の治療が遅い経路アブレーション中に臨床的に観察される。 AVジャンクショ​​ンの自律制御は、ウサギのAV接合は非常に密にコリン作動性とアドレナリン作動性ニューロンの両方を支配していることを示し、免疫組織化学を用いて調べた。後房室結節の拡張子は、形態と分子の調査によって決定されるコンパクトAVNに類似していた。特に、後部の拡張とコンパクトなノードの両方がpacemakingチャネルHCN4(IF現在の担当)とニューロフィラメント160を表現しています。ウサギの心臓では、AVジャンクショ​​ン伝導、リエントラント不整脈、自発的なリズムは、ギャップジャンクショ​​ンとイオンチャネルのいくつかのアイソフォームの発現の不均一性によって支配されており、これらのプロパティは、自律神経系によって調節される。均一なフィラメント式は、房室結節後部拡張が心臓pacemakingと伝導系の不可欠な一部であることを示唆している。

高輝度のリアルタイムモニタリングのための蛍光イメージングは​​、超音波心臓アブレーションを中心に

不整脈の高周波アブレーションの副作用や制限は、アプリケーションの代替エネルギー源と手段の検索を要求され​​ます。高強度集束超音波(HIFU)が介在すると周囲の細胞に影響を与えずにいるため、3Dボリュームで非侵襲的または侵襲、非接触焦点アブレーションのための独自の能力のアブレーションのためにますます魅力的なモダリティとなっています。本研究の目的は、心臓組織中の電気伝導のHIFU誘発性の変更を明らかにするために、最適なHIFUアブレーションの結果を達成するためにHIFU心臓アブレーションプロセスを調査するためにリアルタイムモニタリング技術を開発することです。私たちは、房室(AV)ノードとランゲンドルフ灌流家兎心の心室組織を切除するために4.23 MHzでHIFUを適用して実験研究を行った。我々はリアルタイムでHIFUアプリケーションによって誘導される電気伝導の活動を監視するために蛍光膜電位感受性色素イメージングと表面電極を採用しています。心室心外膜HIFUアブレーションでは、蛍光イメージングでは、活動電位のプラトー相と振幅の緩やかな減少を明らかにした。その後、伝導ブロックと細胞死は、アブレーション部位で観察された。 HIFUは、AVノードに適用されたときに、蛍光イメージングとelectrogramsは、房室ブロックの開発を明らかにした。研究では、リアルタイム蛍光イメージングは​​、HIFU心臓アブレーションプロセスと成功した臨床応用の開発に有用なメカニズムの理解の向上を提供することができるかもしれませんHIFU心臓アブレーションを研究するための新しいモニタリングとアセスメントを提供していますが確立されます。

初期胚のウサギの心臓の刺激伝導系の三次元解剖学

完全な胚の心臓伝導系は、開発のあらゆる段階で、通常のシステムのすべてのセグメントのマーカーがされていない主な理由は、三次元で表示することは困難である。別のマーカーは、または伝導システムのコンポーネントを表していない場合があります異なる経路を明らかにするため、心房内伝導システムコンポーネントのイメージングは​​、特に論争されています。成人および胎児のウサギの伝導系は、しかしながら、ニューロフィラメントマーカー、NF-160との完全にラベルを付けることができます。心臓の中隔にまたがる開発のいくつかの段階で、ウサギの胚の伝導システムは、したがって、検討した。伝導系の電気的な署名の光学的マッピングは、以前に心臓の活性化パターンとシリアルセクションで示すように、解剖学の間に密接な相関関係を明らかにした。伝導システムのコンポーネント間の3D関係は、2D断面から推測することができます。セクションは、その結果、市販のソフトウェアプログラム(AutoQuant)を使用して再建されました。これは、開発のいくつかの段階で三次元を完全に正常ウサギ胚の心臓伝導系の最初のデモンストレーションである。

皿の中で竜巻:エンジニア心臓組織に心室性不整脈のメカニズムを明らかに

前胸部叩打と心臓振とう:ハートのMechanoelectricフィードバックの陰と陽

心室頻拍の確保解除と終了のメカニズム

高エネルギー除細動ショック、心室頻拍性不整脈のための唯一の治療法です。しかし、副作用のため、除細動エネルギーを下げることが望ましい。我々は、ウサギ摘出右心室標本(nは= 22)で低エネルギーのショックで心室頻拍(VT)の確保解除のメカニズム、不安定化、および終了を検討した。安定したVTは、バーストペーシングで開始され、光学的にマッピングされていました。異なる強度の相性 "確保解除"ショック(10 ms)の突入サイクルを通じた様々なフェーズで適用された。 8 22の製剤は、抗頻拍ペーシング(ATP:8-20パルス周期の50から105パーセント、0.8〜10ミリアンペア)も適用されました。 ATPによる再入国の終了は、5の製剤で達成された。全22の準備で発生した固定解除による終了。レイリーのテストでは、再突入が固定解除され、その後E80(reentriesの80%が固定解除された時の大きさ)= 1.2 V / cmので終えることができましたその間、統計的に有意な確保解除相のウィンドウを示した。すべてのreentriesは、電界強度<または= 2.4 V / cmの固定解除されました。確保解除は、再突入のコアで仮想電極分極と励起の二次情報源を誘導することによって達成された。光学マッピングは、再突入の位相依存性の確保解除のメカニズムを明らかにした。これらの結果は、エネルギーの20倍の減少は、従来の高エネルギー除細動で確保解除とメソッドは、この実験モデルで安定し、固定された再突入を終端するためにATPより効果的であるかもしれないと比較して達成することができることを示唆している。

節後神経刺激はウサギ洞房結節の興奮の時間的阻害を誘導する

洞房結節(SAN)内のペースメーカーの興奮性の複雑な変更で迷走神経刺激の結果。ウサギSAN内の迷走神経の影響を調べるために、我々は活性化パターンと活動電位の形態の同時変化を解決できる唯一の​​技術である、光学マッピングを使用していました。免疫標識を使用すると、我々はニューロフィラメント160の正がコネキシン43の負領域(n = 5)のようにSANを同定した。稜終(CT)に沿って異方性広がりミリ秒(n = 14)で、14および中隔に向かって実施することに失敗しました - 通常の励起は405 + /のサイクル長(CL)を使用したSANの中心に始まりました。節後神経刺激(PNS、400から800ミリ秒)+ / 74 CLを低減 - 7%一過性と2〜10ミリメートルで、SANの中心部から大手ペースメーカー下方(78%)または上方に(22%)にシフト。一時的な過分極とinexcitabilityの1ミリメートル(2)地域 - SANセンターと中隔のブロックゾーンとの間intercaval地域では、PNSは、8 + /を作り出した。第一自発的またはペースの励起は、次のPNSは500〜msのこの領域に入ることができませんでした。免疫標識は、PNSによって誘発される冷静な領域はSANの中心とブロックゾーンとの間に位置し、CTよりもコリンアセチルトランスフェラーゼの2.5倍高い密度を持っていますが、SANの中心より倍低くなってされていることを明らかにした。 inexcitability領域が最も神経支配領域と一致しないという事実は、心筋細胞の性質そのものと同様に、細胞間の結合は、inexcitability誘導の役割を果たす必要があることを示します。光学的マッピングは、PNSは、SANの周囲にペースメーカー細胞の興奮性と一方向の入り口の伝導ブロックの一時的な損失をもたらしたことを明らかにした。

遺伝子プリンタ:培養心筋新生仔ラット細胞のレーザースキャンターゲットのトランスフェクション

心臓細胞と選択したセルまたは領域への外来DNAの標的化送達を必要とする組織における異種遺伝子の発現は、新規治療法の開発に必要とされる。いくつかの技術がこのような細胞または標的エレクトロポレーションへの直接マイクロインジェクションなどターゲットを絞ったトランスフェクションのために採用されている。しかし、これらのテクニックは、限られた帯域幅またはトランスフェクションの空間分解能を持っています。我々は標準的な共焦点顕微鏡を用いたレーザアシストoptoporationによる心筋細胞のトランスフェクションのための方法を開発することを目的とした。このテクニックは、顕微鏡で区別される限り、他の細胞型の存在下で選択したセルの種類のトランスフェクションが可能になります。この手法は、トランスフェクトした細胞の任意の形状の領域を作成する "遺伝子プリンタ"として動作することができます。

内部除細動用ショック極性の現状を理解する:明らかに、非自明臨床的意義

最高の電極構成についての不確実性は高い除細動閾値(DFT)に対処するためのインプラントの間にルーチン極性の反転につながることが近代的な植込み型除細動器のプログラミングの柔軟性(除細動器)と組み合わせています。我々は、この練習は、常に臨床データと除細動の現在の科学的理解ではサポートされていないと感じています。

ラットにおける房室接合部と房室結節でのNa +チャネルアイソフォームの局在

房室結節(AVN)の電気的活動は、機能的に不均一であるが、これは異なる種類の細胞に関連する方法と、AVNの3次元構造は不明である。この問題に対処するために、我々は、Na(V)1.5とAVNの他のNa +チャネルアイソフォームの発現を検討してきた。

接続、接続、コネキシン:不整脈のシステム生物学のパラダイムに向けて

神経や筋肉にテイザー·デバイスの電界の影響の有限要素モデリング

TASERsは、一時的に対象を無力化することができます電気パルスを提供します。本稿の目的は、筋層内の電流の分布を分析し、TASERsの電気筋肉無能力の安全性と有効性を理解することです。分析では、テーザー電極の浸透と分離のワーストケースの仮定の下で、皮膚、脂肪、筋肉層を介して骨格筋と運動神経の活性化、細胞のエレクトロポレーション、現在および電界分布を説明します。筋層では、分析では、ワーストケースの電流密度と94ミリアンペア/ cm(2インチ)、47 V / cmの電界強度の値を予測します。両方の値は、神経筋活性化に必要なしきい値より高いが、永久的な細胞のエレクトロポレーションまたは組織の損傷のために必要なレベルよりも有意に低くなっています。結果はTASERsが安全かつ一時的な主題無能力の製造に有効であることを示している。

不整脈と除細動時に光信号歪みの光子散乱の役割

不整脈と除細動の光学的マッピングは、重要な洞察を提供しますが、技術の制限は、光子の散乱に起因する信号歪みです。この実験/シミュレーション研究の目的は、心室頻拍(VT)と除細動時に光信号の歪みの三次元光子散乱の役割を検討することである。三次元の現実的なbidomainウサギ心室モデルは、光子輸送のモデルと組み合わせた。ショックは持続的なVTを誘発するために外部電極を介して印加され、膜電位が(V(m))を合成した光信号(V(OPT))と比較した。蛍光灯の録音は、シミュレーション結果を検証するために隔離されたウサギの心の中で行われた。その結果、衝撃誘起膜の分極の大きさがV(m)に比べて、V(opt)に、実験信号が小さいことを示している。これは、弱い偏midmyocardiumから心外膜に電位の伝達によるものである。衝撃により誘起された再突入時と持続的なVTで、複雑な波面のダイナミクスと組み合わせ光子散乱が、私を示すフィラメントの近くに光の活動電位の結果)、高架静止電位、ⅱ)、ペーシングの相対減少し、振幅、およびiii)、デュアルこぶ形態。 V(m)に比較した場合、位相特異点の位置で4ミリメートルまでのシフトがV(OPT)のマップで観察された。この組み合わせ実験/シミュレーション研究では、VTと除細動時の光記録の解釈を提供します。

除細動強度のショック中の定数の膜時間の直接測定

除細動ショックが植込み型除細動器(ICD)に大きなエネルギー需要を課している。いくつかのモデリング研究は、ショックのパラメータを最適化することに専念し、これらの研究の多くは、簡略化され集中ネットワークとして心臓の治療されています。膜の偏光の時定数(τ(M))などのモデリング作業のために重要な変数です。

アトリアでコネキシン40と43の無菌性心膜炎の影響:異常伝導と心房性不整脈との相関

犬の無菌性心膜モデルは、伝導障害、心房不整脈の脆弱性によって特徴付けられる。炎症反応によって引き起こされる電気的、構造的リモデリングのプロセスは、おそらくこれらの異常を推進しています。本研究では、これにより心房粗動(AFL)と心房細動(AF)の誘導と維持管理に対する脆弱性への貢献、心房コネキシンの分布の変化が著しく異常な心房伝導に関連付けられているという仮説を検証した。迅速なペーシング中および誘導され、心外膜心房electrogramsは、両方の心房(380電極)から、または右心房(RA)とバッハマンのバンドルから同時に記録された(5無菌心膜炎(SP)と5ノーマル(NL)の犬でAFLまたはAFを維持212電極)。 RAサイトからの組織は免疫染色とコネキシン(Cx)の40とCx43の分布と発現を評価するために、イムノブロットに供した。経筋細胞(α-アクチニン)及び線維芽細胞(ビメンチン)ボリュームは、免疫染色により評価した。 RAペーシングマップはNLで均一伝導で、SPで著しく異常な伝導を示した。合計RA活性化時間が大幅に300ミリと200ミリ秒ペーシング周期の長さでSP対NLに延長された。 [:4/5(;:1/5 AFL AF 3月5日)の合計]持続的な不整脈はSPのみで誘導した。 NL、CX40、Cx43の、α-アクチニン、およびビメンチンに均一にtransmurally配布された。 SP、CX40、Cx43のでは、α-アクチニンは、epicardially欠席したmidmyocardially減少し、通常のendocardially。 SPは、線維芽細胞の増殖を示唆し、心外膜ビメンチンの発現を増加させた。イムノブロット分析は、SPでCX40とCx43の発現低下が確認された。 SPでCX40とCx43の体積分率の経勾配が著しく異常な心房伝導に関連付けられており、おそらくSPのAFL / AFの誘導と維持に脆弱性の重要な要因です。

ラットおよびウサギ心の電気生理学的研究のための興奮収縮脱共役剤としてBlebbistatinのアプリケーション

心臓の電気的活動の蛍光イメージングのアプリケーションは、モーションアーチファクト、および/または現在利用可能な薬理学的興奮収縮脱共役剤の副作用によって制限されます。

房室結節遅延付きとなしの房室伝導:ウサギの心臓の彼のバンドルへの二つの経路

房室(AV)結節二重伝導路の電気生理学的特性は、伝統的に右心房ペーシングで配信早期刺激で検討されている。しかし、ほとんどは、このコンテキストの外房室結節入力の機能的特性についてはほとんど知られていない。灌流ウサギコッホ製剤の三角形(n = 8)およびランゲンドルフ灌流心は(n = 10)のコッホの三角形全体にペースだったとアクティベーションパターン、心電図と光作用の潜在的な形態のために電気的および光学的にマッピングされ、刺激のしきい値および刺激彼(SH)の間隔。光学マッピングとその心電図の形態の変化が活性化経路を確認するために使用されました。 >または= 2ミリメートル三尖弁上記のペーシング刺激は房室結節の高速経路の活性化を引き起こし、彼の2.4のしきい値+ /で - 1.6ミリアンペア。また、高速経路励起(P <0.001)の結果 - 直接冠状静脈洞の下の領域は、高しきい値(1.4ミリアンペア8.6 + /)であった。 SH間隔(81 + / - 19ミリ秒)の高速経路の活性化のためには、AV遅延を反映し、コッホの三角形全体に一定のままであった。刺激が遅い経路の結果三尖弁(SP)励起から<2 mmを適用したり彼の励起を導く(4.4 + / - 2.2ミリアンペアのしきい値、高速な経路と比較してP <0.001)。 SP /彼のペーシングについては、SH間隔は彼の電極からの距離に強く依存を示し、高速経路の活性化のためのSHの間隔よりも有意に低かった。 SP /彼のペーシングはまた彼の心電図の形態の特性の変化を表示します。結論としては、SP /彼の活性化のための光マップとSHの間隔は、SPは、長期的な心室の同期を達成するために利用されていてもよい低級節バンドルを介してコンパクトなAVノードをバイパスを経由してその房室伝導を示唆している。

光イメージングのイノベーション:ハートの中を見る

アメリカンブラックベアハートから分離したコネキシン43のクローニング、配列解析及び系統

心臓の伝導はギャップ結合を必要とします。哺乳類の心室筋細胞では、これらは、コネキシン43(Cx43の)で構成されています。非冬眠種の心は、還元温度での伝導障害を表示します。これらは致死性不整脈に悪化させる可能性があります。冬眠種は、非解決メカニズムによって、これらの不整脈に対して保護されています。冬眠アメリカのツキノワグマからCx43のアミノ酸組成物は、特定の機能を表示するかどうかを分析するために、我々は、アメリカクロクマCx43の完全なコード配列をクローン化し、他の(非)冬眠種のそ​​れと比較した。 UaCx43は、アミノ酸レベルでのCx43のウサギに99.7%の同一性を表示します。哺乳類の冬眠と非冬眠から、以前にクローン化されたCx43のと比較すると、特定の機能がUaCx43観察されなかった。これと他の公開され、完全長Cx43の配列の系統樹の再構築は、魚から男性に保全の非常に高いレベルを明らかにする。最後に、以前に同定された6哺乳類の特徴のアミノ酸の一つで、ツキ​​ノワグマに保存されていません。

ループハートの形態形成の変形を測定するためのツールと​​して光コヒーレンストモグラフィー

光コヒーレンストモグラフィー(OCT)は、C字型のチューブに心を曲げるとねじれのように、ループの最初の段階(C-ループ)にニワトリ胚心臓の形態形成を調べるために使用されていました。本研究では内臓葉(SPL)、心臓の腹面を押圧することによって心臓のねじれに大きな役割を果たすことが示されている膜のmorphomechanical効果に焦点を当てています。 SPLを使用しない場合、右ねじれ(回転)が遅延されます。画像はSPLによって発揮される圧縮力は、心臓の管の形状と原始心房、ならびにそれらの空間関係を変更することを示している。 SPLは、通常胚と力の心臓ゼリー(CJ)心房に隣接する領域のうちの面に心を保持しています。 SPLが削除されたときに、断面がより円形になり、CJは、より均一に分布しており、腹心臓変位。さらに、10月ベースの形態形成の歪みマップは、心筋に置か微小球の三次元の動きを追跡することによって、ループ中に測​​定した。株の時空間パターンは、SPL欠損胚で発生する遅延ねじれを含む心臓の観測された行動、とよく相関した。これらの結果は、形態形成の研究のツールと​​して10月の可能性を説明するだけでなく、心臓のループを駆動する機械的な力のより良い理解を提供しています。

ウサギ心臓における不整脈の三次元パノラマ画像

心臓の蛍光灯の光イメージングは​​、心室性不整脈と強力な電気ショックによる不整脈の終了時に電気の波の伝播のダイナミクスを調べるためのユニークな機会を提供しています。光検出器として電荷結合素子(CCD)カメラを使用してパノラマ画像システムは、全体の心臓の表面からの電気的活動を監視することができないことを克服するために開発されています。フォトダイオードアレイ(PDAなど)は、より高い時間分解能と信号品質を有することが知られているが、低い空間分解能は、CCDカメラと比較されます。我々は、正常洞調律、心外膜ペーシング、不整脈時のウサギの心臓(N = 18)を灌流3 PDAや画像ランゲンドルフでパノラマ撮像システムを構築します。電気的活動の記録時空間ダイナミクスを研究し、それぞれの心に特定の再構築された3-D形状心臓モデルにマッピングするテクスチャです。 PDAベースのシステムでは、ウサギの心臓の波面の伝播を研究するための十分な空間分解能(補間なしで1.72ミリメートル)を提供します。再構築された3-D電気的活動は、不整脈のメンテナンスおよび終端の基本的なメカニズムを調べるための強力なツールを提供してくれます。

強化された貫光ファイバ回転とコネキシン43不均一性は、人間の肥大型心筋症のトラ​​ンスジェニックウサギ·モデルの脆弱性の増加を上限と関連付けられている

心肥大と心筋細胞混乱によって特徴づけ人間性肥大型心筋症は、若年者の心臓突然死の最も一般的な原因です。肥大型心筋症は、多くの場合、サルコメア遺伝子の突然変異によって引き起こされる。我々は不整脈傾向と人間性肥大型心筋症のトラ​​ンスジェニック(TG)ウサギモデル(β-ミオシン重鎖-Q403)に不整脈に貢献して基本的なメカニズムを決定しようとした。 TG(n = 6)と野生型(WT)ウサギ(n = 6)のからランゲンドルフ灌流心は光学的にマッピングされています。脆弱性、活動電位持続時間(APD)返還し、伝導速度の上限と下限を測定した。経繊維の角度のずれは、拡散テンソルMRIを用いて決定した。コネキシン43の経分布は免疫組織化学を用いて定量した。脆弱性の下限は同様であったのに対し、。脆弱性の上限が大幅にTG対WTの心(P = 3.2e(-5)13.3 + / -2.1対7.4 + / -2.3 V / cm)で増加した。 APDの返還、伝導速度、異方性も同様であった。左心室貫光ファイバの回転がTG対WTの心(P = 0.039 79.2 + / -7.8度対95.6 + / -10.9度)で有意に高かった。エンドおよび心外膜で観察された、同様の密度。コネキシン43の密度が大幅にWT(P = 0.024 2.68対5.46 + / -2.44%+ / -0.77%)と比較してTGの心の半ばに心筋に増加した脆弱性の上限にほぼ2倍の増加は、APDの返還、伝導速度、または異方性比の大幅な変更を加えずにTGの心の中に観察されたので、その構造的な改造は、人間の肥大型心筋症における脆弱性の上昇の上限を根底にあると結論。

房室接合部ペースメーカーの自律制御と神経分布

AV接合部の主な生理学的機能は、心房と心室の興奮の間のタイミングの制御である。しかし、病理学的条件下では、AVジャンクショ​​ンは、心臓のペースメーカーになることがあります。よく特徴付けられた洞房結節(SAN)、房室接合部ペースメーカーの自律制御とは異なり、研究されていない。

コネキシン43の発現は、ヒト房室接合部の2つの離散経路の輪郭を描く

ギャップ結合の発現が多くの種の房室接合部(AVJ)で検討されている、しかし、人間のAVJその分布は不明である。ギャップジャンクショ​​ン蛋白質コネキシン43(Cx43)ののAVJ式は種依存であるため我々は、人間のAVJでその分布を調べた。マッソン三重組織を使用して、我々は3つの正常な人間の心のAVJと三次元に拡張型心筋症の1を再構築した。 Cx43のは、Cx43の細胞起源を決定するためにビメンチン、α-アクチニンで免疫標識し、以下の構造体で定量した:心房中隔(IAS)、ヒス束、コンパクトなノード(CN)、下側節点バンドル(LNB)、左右に節点拡張機能(LEとRE)、および、劣っ心内膜、左サイド移行細胞。組織は、4分の3心の中で2節の拡張機能を明らかにした。 Cx43のはAVJから、心筋細胞ではなく、線維芽細胞で発見された。 LEとCN Cx43のは、IAS(P <0.05)より低かったとRE、LNB、と彼のすべて(RE IAS式の約半分で、同様にCx43のを表明:44 + / - 36%、LNB:50 + / - 26 %彼:48 + / - 12%、P = NS IAS)となりました。移行上皮細胞におけるCx43のレベルはIAS(P =しない重要な)と類似していた。 Cx43のは、人間のAVJの筋細胞で発見され、その発現パターンは2つの独立した連続的な構造を線引きされました。一つは少しCx43のとLEとCNで構成されており、他の彼の、LNBで構成され、の約半分Cx43のを表現し、RE IAS。差動Cx43発現はAVJに起因する不整脈に貢献して、ユニークな伝導特性を持つ各構造体を提供することがあります。

房室結節のコンピュータ三次元再構成

その複雑さから、房室結節(AVN)が、心のうちに理解の領域の1のままです。研究の目的は、AVNの詳細な解剖学的モデルを構築し、AVNの機能に関係することでした。ウサギAVN準備の電気的活動は、電位依存性色素を用いて画像化されました。準備は、固定および切片であった。 60六十五節 - 340マイクロモルの間隔には、組織のために染色し、神経フィラメント(リンパ組織のマーカー)とコネキシン(ギャップ結合蛋白質)のために免疫標識された。これは過渡的な組織、悪いリンパ節拡張、貫通バンドル、ヒス束、心房および心室筋、中央の繊維状体、トダーロの腱、バルブなど、AVN内で、周りに複数の構造を明らかにした。すべての種類の細胞を組み込んだAVNと周囲の心房と心室の3次元解剖学的に詳細な数学的モデル(約13百万要素の配列)は、構築した。実験で記録された電気的活性を持つモデルの比較は、過渡的な組織はAVNに高速な経路を形成するのに対し、劣った節点の拡張子は、遅い経路を形成することを示唆している。また、房室接合部のペースメーカー活性が劣る節点の拡張子に由来を示唆している。解剖学的モデルを介して活動電位の伝播のコンピュータシミュレーションは、AVNの複雑な構造のため、再突入は(低速、高速と高速、低速)が発生する可能性がある方法を示しています。要約すると、AVNの解剖学の数学的モデルは、AVNの導通を模索することができますが生成されています。

循環器内科の画像。人間の房室接合部の光学的マッピング

心房は心室よりエレクトロに影響されやすい:心房見事な、ショック誘発性不整脈と除細動障害に対する影響

除細動ショックは、電気的および機械的な機能不全である、見事な心房誘導することが知られている。

心臓電気生理学的にエレクトロポレーションの効果

除細動ショックは一般的に生命を脅かす不整脈を終了するために使用されています。除細動の励起の理論によれば、このようなショックは、心臓の電気活動の同期化、その結果、ほとんどの心筋細胞の膜を脱分極を目的としています。衝撃誘起膜電位が十分に大きい場合、それらは、エレクトロポレーションに起因する一時的な組織の損傷を引き起こす可能性があります。このレビューでは、証拠は、心臓組織のエレクトロポレーションは、外部電界の臨床的に関連強度時に発生する可能性があるとそのエレクトロポレーションは、プロとantiarrhythmic.Here両方されて、除細動治療の結果に影響を与えることが、我々は、エレクトロポレーションのための実験的証拠を提示することが提示されヨウ化プロピジウムの取り込み、一時的な拡張期脱分極し、活動電位の振幅およびその誘導体の減少から明らかなように25 V / cmのしきい値を超えて発生した心臓組織、インチこれらの電気生理学的変化は、頻脈性不整脈を誘発する伝導ブロック、おそらく撃発活動に起因することができます。このような不整脈と見事な機械的な可能な限り副作用を回避しながら、しかし、我々の知見は、心臓組織に遺伝子や薬剤を提供する効果的な方法の将来設計のための基盤を提供します。

無傷の構造的にノーマルと慢性梗塞ウサギの心臓の強力な内部ショックによるエレクトロポレーションの空間分布およびエクステント

命を救うが、強力な内部除細動ショックが一時的または恒久的に細胞膜の破壊(エレクトロポレーション)を介して心臓に損傷を与える可能性があります。そのまま、通常の、または梗塞心の中にエレクトロポレーションの空間的な広がりを調査されていません。本研究では、慢性的(> 4週間)左心室の心筋梗塞(MI)の有無にかかわらず無傷ウサギの心の中で衝撃により誘起されたエレクトロポレーションは、特徴付けられた。

光コヒーレンストモグラフィを用いた心臓の繊維配向の定量化

心臓組織の微細構造の不均一性は不整脈の生成と維持のための潜在的なメカニズムです。繊維配向の異常な変化は、不整脈の可能性を高める。我々は摘出した無傷の心臓標本の画像筋線維への方法として、光コヒーレンストモグラフィー(OCT)を提示します。 3次元(3-D)画像セットは、顕微鏡に統合されたOCTシステムを用いてウサギ右心室自由壁(RVFW)から収集されました。壁面に平行な平面における繊維配向の定量化のための自動化されたアルゴリズムが開発されました。アルゴリズムは、手動測定との比較により検証されました。 OCT画像から壁面に平行な平面で繊維配向を定量化するには、撮像されている特定のサンプルの伝導系を理解するために使用することができます。

性質は対心伝導に育成:心臓組織工学の統合的パラダイムに向けて

心外膜の電気的活動の定量的なパノラマ画像

電圧および/またはカルシウム感受性色素を用いた蛍光イメージングは​​、心臓生理学の研究に革命をもたらしました。ここでは、光学的にランゲンドルフ灌流家兎心の全体心外膜から電気的活動をマッピングするための改善パノラマ画像を提示します。 3D心臓表面の再構成と組み合わせることで、機能的なデータは、現実的な心臓ジオメトリ上の便利な視覚化することができます。パノラマのデータセットを定量化するためのメソッドは、最初の定期的なグリッド形式で心をメッシュに単純なアプローチを記述することで導入されています。通常のグリッドメッシュは2次元配列データの以前に使用可能な非線形動力学法の簡単な翻訳のための基質を提供します。また、機能的なデータのグローバル心外膜の可視化のための2D面に湾曲した三次元表面のアンラップを簡素化します。翻訳定量法は、アクティベーション·マップ(等時線)、位相マップ、位相特異点、電気刺激によって誘発される仮想電極分極(VEP)のマップが含まれています。また、考慮に入れ、心臓表面の曲率を取ることによって、グローバルな心外膜面上の伝導速度を計算する方法を適応します。

心臓組織の構造と機能の関係の二峰性のバイオフォトニックイメージング

システム生理学の開発は、インビボまたはインビトロで無傷の器官における組織構造と機能を関連付ける限られた能力によって妨げられている。ここでは、心臓の組織レベルでの構造と機能の関係を調べるために光コヒーレンストモグラフィーと蛍光イメージングを採用してモーダルバイオフォトニックイメージングアプローチの適用を示しています。心臓の励起と構造の再構成は、心房組織で約2ミリメートル、および心室心筋の約1ミリメートルにモーダルイメージングの深さの浸透により制限されていた。光コヒーレンストモグラフィーの細胞内解像度は明らかに微細な繊維の配向は、機能的特徴ウサギ洞房と房室結節標本で波の伝播のパターンを支配し、心室性不整脈に貢献する構造の不均質性を明らかにしたことを明らかにした。組織および/または免疫組織化学では、この峰バイオフォトニックイメージングアプローチの組み合わせは、無傷の組織の生理機能の分子と構造決定の調査のために解像度の複数のスケールにまたがることができます。

冬の低体温時の不整脈の保護の電気生理学的メカニズムは、哺乳類の冬眠冬眠していない対

強固な細胞間結合は心臓伝導と心室細動(VF)に対する保護の安全性に非常に重要です。冬眠哺乳動物は、体温と再灌流傷害によって誘導されるVFに対する自然防御機構を進化させてきた。

低電圧カルディオバージョンのための含意:パノラマ画像では、慢性心筋梗塞のウサギの心臓の心室頻拍の誘発および終端の基本的なメカニズムを明らかに

慢性的心筋梗塞(MI)の設定で、不整脈による心臓突然死は重要な臨床的問題である。不整脈のリスクポストMI、心不全、急性虚血が原因で傷や国境ゾーン(BZ)組織の解剖学的基質に提示されていない場合でも、無期限に継続します。

除細動のクロナキシー:除細動波形のさらなる最適化に向けて経路?

犬洞房結節とアトリアを接続して離散出口経路の構造と機能の証拠

彼らは学内の構造であるため、表面電極の録音は、ヒトまたはイヌの洞房結節(SAN)内のアクティベーションを描くことはできません。したがって、これらの哺乳類のSAN内での励起と伝導経路の起源(s)のサイトは依然として不明である。イヌの右心房製剤(N = 7)は光学的にマッピングされています。 SANの3D構造とタンパク質の発現を免疫組織化学を使用してマッピングされた。 SAN光活動電位は、ノードと表面心房層の別の励起に対応した拡張期脱分極し、複数のアップストロークのコンポーネントを持っていた。ペーシングによって誘発されるSAN出口ブロックは、心房活動電位の光学部品を排除しますが、SAN光学作用の潜在的なコンポーネントを保持した。励起は、直接稜終と心房内隔壁を励起するために失敗した、SAN内の(1.2〜14センチメートル/秒)SANに起源(サイクル長、557 + / -72ミリ秒)、ゆっくりと広がった。 SAN内の49 + / -22 msの伝導遅延の後、励起は、優れたおよび/または劣っ洞の出口経路8.8 +主要なペースメーカーのサイトから/ -3.2ミリメートルを介して心房の心筋に達した。楕円13.7 + / -2.8/4.9 + / -0.6ミリメートルSANの構造は、機能的に心房から絶縁されました。この断熱材は、コネキシン43の負のノード、結合組織の境界での領域、および冠状動脈と一致した。正常洞調律の間に、犬のSANは、機能的に12.8 + / -4.1ミリメートルで区切られた2つ(以上)の狭い優劣洞の出口経路を除いて周囲の心房心筋から絶縁されている。これらの洞の出口経路の伝導障害は、SANの出口ブロックにつながると心拍数の変調器である。

チオール敏感なメカニズムを介してヒト型心筋症のトラ​​ンスジェニックウサギ·モデルの収縮機能障害の設立心肥大や線維化予防の分解能

心臓肥大、肥大型心筋症(HCM)の臨床的特徴は、罹患率およびHCMでなく、心血管疾患の数だけでなく死亡率の主要な決定要因である。 HCMのために、一般的に心臓肥大のための効果的な治療法はありません。心筋酸化ストレスとチオール敏感なシグナリング分子が肥大と線維症の病因に関与している。 N-アセチルシステイン、グルタチオンの前駆物質、酸化ストレスに対する最大の細胞内チオールプールのある治療はHCMの心肥大や線維化を逆にできることを我々は仮定。

ナウムLazarevichグールビチ(1905-1981)と除細動の歴史への貢献

複数の単相性ショックは、慢性心筋梗塞のウサギモデルにおける心室頻拍の電気療法を改善する

我々は以前に心室頻拍(VT)の除細動閾値(CVT)は、単一の単相性ショック(1MP)が使用されている依存する位相であることを示した。

右心室の心電図における過渡電流のローカル傷害植込み型除細動器のショックは、心不全の進行を予測した後

本研究では、心不全の進行の予測因子としての植込み型除細動器(ICD)ショック後の機能障害の早期マーカーを識別することを目的とした。

除細動:過去、現在、未来

光コヒーレンストモグラフィを用いた人間の心臓の仮想組織学

光コヒーレンストモグラフィー(OCT)は、不透明な生体組織内でミクロンスケールの構造の可視化が可能になります。初めて、我々は、外植ヒトの心臓の心臓伝導系やその他の構造のコンポーネントを特定するのOCTの使用方法を示しています。組織表面下に2ミリメートルまでの心臓の構造の再構成は、心房、心室、洞房結節と房室結節標本でマッソントリクローム組織で達成され、検証されました。 OCTの高空間分解能は、心臓の心筋内の繊維だけでなく、心臓の伝導系の要素の可視化を提供しますが、制限要因は、心臓組織中の約2ミリメートルであることが明らかに、その深さの浸透のままになります。その現在の限られたイメージングの深さにもかかわらず、無傷のヒト心臓における正常と異常機能の両方の構造決定要因を識別するために、OCTの使用は、心臓内の不整脈の診断と治療への潜在的な援助として、その開発において重要である。

慢性心筋梗塞のウサギモデルにおける交互脈に強化された感受性

本研究の目的は、検討することでどのように構造不連続と機能の改造変更は慢性的心筋梗塞(MI)のウサギモデルにおける活動電位持続時間(APD)の交互に対する感受性。電位感受性色素を用いた光マッピング実験は14ウサギの心の中で行われた。我々は梗塞領域と梗塞隣接に位置してAPDの交互の元のサイトで、通常の心(N = 7)に比べて(1)APD交互にMIと心の中で​​著しく遅くペーシングレートで開始すること(N = 7)を発見地域。 (2)活性化のサイクル長(CL)の交互脈は、梗塞隣接する領域に位置してアクティベーションのCL交互の領域で、APDの空間的に耳障りな交互の出現に先行する。これらの結果に基づいて、我々は、交互に感受性が有意に慢性的MIのこのウサギモデルで強化されていると結論し、増強が強く梗塞によって課された構造的および機能的不均一性に相関している。

インタクトハートの内部除細動強度ショック中の定数の膜時間:ナトリウムの効果+とCa2 +チャネル遮断薬

我々はリドカイン、​​ナトリウム(Na(+))チャネルブロッカー、またはニフェジピン、L型カルシウムの投与後に無傷ウサギの心の中に(DeltaVm)除細動の強さの衝撃誘起膜時間の変更定数(τ)と膜電位を評価した(のCa(2 +))チャネルブロッカー。

虚血性心筋症における心房と心室筋細胞のイオンチャネル、交換器とポンプの分子モデリング

心血管疾患の既存の分子の知識ベースがあるため、セルタイプと機能に固有の属性の不足のため初歩的なものです。本研究の目的は、虚血性心筋症に関連付けられたヒト心房および心室筋細胞で細胞特異的な分子モデリングを検討した。我々の戦略は2つの技術革新、イオン恒常性を調節する機能が最も重要な遺伝子の狭いカタログの心とスプライスマイクロアレイの選択された解剖学的領域に同定され、心臓の細胞のレーザーキャプチャーマイクロダイセクションを兼ね備えています。我々は、心臓の電気的、機械的、シグナリング機能に関与しており、最も利用創薬ターゲットを構成しているイオンチャネル、交換、ポンプをコードする遺伝子の主要なファミリー(CE&P遺伝子)の発現に焦点を当てた。虚血性心筋症心室筋と心房筋細胞の12本質的に異なった遺伝子の63 CE&Pの遺伝子に影響を与えた:私たちは、セル固有の方法で(1)CE&P遺伝子改造していることを発見した。 (2)同定され、CE&Pの遺伝子のわずか以前は人間の心臓のdisfunctionsにリンクされていた。 (3)虚血の影響を受けたCE&Pの遺伝子は核のクロライドチャネル、アドレナリン受容体、環状ヌクレオチド依存性チャネルは、Na(+)、K(+)とCa(2 +)チャネルの補助サブユニット、および細胞表面CE&PSが含まれています。 (4)心房と心室の両方の筋細胞では虚血性心筋症は、CACNG7の発現とFXYD1の誘導過剰発現は、Na(+)とK(+)恒常性に重要な遺伝子を減らした。したがって、我々の細胞特異的分子プロファイリングは、虚血性心筋症と標的療法の基礎となる開発の正しい分子モデリングのための新しいランドマークを定義しました。

ヒト心室失敗して全体を構成解除します。の再分極の貫分散

再分極の貫分散は、心不全(HF)の異なる動物モデルでの心室頻拍や心房細動の起源に重要な役割を果たすことが示されている。心室細胞のmidmyocardial集団内の再分極の不均一な変化は、HFの表現に重要な貢献と考えられてきた。しかし、人間の心からの限られた電気生理学的データがあります。

心臓ペースメーカー回路のマッピング:洞房結節光学マッピングの方法論パズル

歴史的に、科学のマイルストーンは、通常の方法論のブレークスルーに関連付けられています。同様に、心電図、微小電極記録と最近では光学マッピングの出現は、心臓電気生理学の基本的なメカニズムの解明の進展の重要性の新しい期間に先駆けています。すべての新しい技術と同様に、ただし、データの解釈は困難であると、それが単に以前に使用した方法論からの外挿と経験と時間と最終的には検証になることはできませんので、慎重に接近する必要があります。この良い例は洞房結節(SAN)内の光のマッピングを使用することである:微小電極および光記録は心筋内の同じサイトから入手された場合、大幅に異なる結果が形態を信号に対して留意することができ、結果としてする必要があります原理の異なるセットによって解釈されます。光学マッピングの使用の急速な普及を考えると、慎重な評価は、蛍光電位感受性色素からの光センサーによって収集されたデータの解釈に関して、方法論の観点から行わなければなりません。実験データの異なる解釈が異なる機序の結論につながる可能性があります。このレビューは、SANの領域から得られた光学活動電位の "二重成分"形態の起源や解釈に対処しようとします。つのビューでは、これら2つのコンポーネントは、SANおよび心房細胞から独特の信号を表しており、完全に信号処理を分離できることです。 2番目のビューは、フェーズ0の活性化を先行する最初のコンポーネントは、膜電流およびSANから拡張期脱分極を誘導した細胞内カルシウムトランジェントを表している。です。両グループのコンセンサス、すなわちイオン機構、膜とカルシウム自動性の共同行動は、SANの機能に重要であることですが、それはダブルコンポーネントが記録の方法論に由来するか、基本的な生理機能を表しているかどうか未解決です。この概要では、複雑な3D解剖学的構造の光学マッピングの基本原則の共通の理解を進めることを目指しています。

人間のAVノードの解剖学と電気生理学

房室結節(AVN)が最後の世紀以上の研究者の世代を不思議と解剖、実験家との間でelectrophysiologists議論の中心地にあると今日続けています。長年にわたり、不一致が微小電極、光学マッピング、および電気生理学研究室から研究によって明らかなように、関数にAVNの構造の構成要素を相関に関しては残っています。歴史的に、AVNは、古典的な組織学的方法で定義されているが、分子生物学的技術の最近の進歩により、構造のより正確な特性評価は、達成可能となっています。異なる分子のコンパートメントはAVNとその周辺の構造以前に特徴付けられる機能的な側面に新しい洞察を提​​供し、コネキシン染色および遺伝子型に基づいて明らかになっています。ネイティブAVNペースメーカーのマスキングプロパティおよび房室伝導に関与する基本的なメカニズムさらなる洞察を提供する - 光マッピングの進歩は、構造と機能を関連付けるためのユニークな機会を提供してきました。さらに、植人間の心の調達は、さらに分子生物学的手法および光学的マッピングの両方で構造的および機能的に人間のAVNを特徴付けるためのユニークな機会を提供してきました。分子の調査と光学マッピングを介しての構造と機能の両方の基本的な要素の解明と、新たな機会は、臨床電気生理学に関連する小説の臨床応用を追求するためAVNのユニークな特性を利用して明らかになっています。

マウス洞結節の機能解剖学:アンキリン-Bのヘテロ接合体マウスの高分解能光学マッピング

マウスが広く洞房結節(SAN)pacemakingの分子機構を調べるために遺伝的なプラットフォームとして使用されます。最近、アンキリン-B(AnkB)欠損マウスから単離されたSANの細胞はアンキリン2対立遺伝子変異体を保有する個人に同様の厳しいpacemakingの機能不全を表示することが示されている。しかしながら、これらの結果は、したがって、広く分布している心房ペースメーカーの複雑な(例えば、プライマリおよび子会社ペースメーカーの動的相互作用)の機能解剖学的構造を評価していない孤立したSANの細胞に限定されています。我々は、SAN、房室接合部(AVJ)、および両方の心房、心室中隔のほとんどを除くが含まれてそのままマウス心房準備でペースメーカ機能について検討した。 - 膜電位感受性色素とCMOSカメラULTIMA-Lを用いた光マッピングは、野生型(WT)マウス(n = 7)とAnkBヘテロ(AnkB(+ /自律変調の有無にかかわらず自発的なペースメーカー活動をマップするために使用された)n = 9)で人間のSAN病のマウスモデル。 WTマウスでは、イソプロテレノールは、SANの速度(10マイクロモルのために - 19から510 +または - 325 +またはから33ビート/分、P <0.01)加速0.77 +または上方に主要なペースメーカーのサイトにシフト - 内で0.11ミリメートルSAN。アセチルコリンは、SANレート( - 96から26まで+または - 333 +またはから22拍/分、P <0.01)減少し、AVJに向かってどちらかの下方に、SAN内または突然大手ペースメーカーを移した。解体:(0.8ミリ秒、P <0.01対WT - マウス - 3.6対2.5 + 13.4 +またはサイクル長のSD) - イソプロテレノールの後、AnkB(+ / - )マウスは大きなビート·ツー·ビートの変動を​​示した主要なペースメーカーのシフト(2.04 +または - 0.37ミリメートル、P <0.05対WTマウス)、および、その結果、複数のペースメーカーを競合するビートにビートSANとAVJ地域間の主要なペースメーカーの場所のサイトの変更を。特に、AnkB(+ / - ) - 67対12%+または - 4%、P <0.05、AnkB(+ / - )対WTマウス、マウスはまた、アセチルコリンへの感度が低下する(32減速率+または表示されたそれぞれ)。結論では、単離されたマウス心房の準備のSAN異常でAnkB機能不全の結果。 AnkB機能不全が飛躍的に単一のSAN細胞機能を変化させる一方で、心臓の自動性のメカニズムは明らかに複雑であり、表現型が部分的にペースメーカーコンプレックス内のセルの動的な相互作用によって補償されることがあります。これらの新しい知見は、SANおよびAVJを含む全体の心房ペースメーカー分散複合体の機能解剖の重要性を強調し、はっきりと心臓の自動性にAnkBの役割を示しています。

心房細動のメカニズム:神経原性または筋原性?リエントラントまたはフォーカル?複数または単一の?お問い合わせの160年後でもパズ

イヌ心臓におけるリエントラント不整脈時に洞房結節と心房の間の複雑な相互作用

多くの研究では、心房粗動(AFL)と心房細動(AF)などの心房性不整脈、の参加者として洞房結節(SAN)を巻き込む。ただし、SANの直接的な役割について説明されていない。

隔離された冠動脈灌流人間洞結節の光学マッピング

我々は、人間の洞房結節(SAN)は、機能的電気的にリンパ節の組織および心房心筋を埋めるいくつかの出口経路以外の周囲の心房心筋から絶縁されていることを我々の仮説を確認しようとした。

無傷のマウス心臓における差K(ATP)チャネルの薬理学

古典的には、心臓の筋線維鞘のK(ATP)チャネルはKir6.2を(KCNJ11)とSUR2A(ABCC9)のサブユニットから構成されると考えられてきた。しかし、証拠が強いですSUR1(スルフォニルウレア受容体1型、ABCC8)サブユニットはまた、心臓で発現させ、彼らが心房で重要な機能的役割を果たしていることをしていること。これをさらに調べるために、我々は、アイソタイプ特異的カリウムチャネル開口薬、ジアゾキシド(SUR1> SUR2Aに固有)とピナシジル(SUR2A> SUR1)、野生型マウスからの無傷の心の中で(WTは、n = 6の効果を評価した)、SUR1( - / - )(n = 6)と、及びKir6.2 - / - マウス(n = 5)。心房と心室の両方で活動電位持続時間(APDの)は、ランゲンドルフ灌流心臓の後面の光学的マッピングによって推定した。 ( - / - )(n = 3)でマウスの両方のオープナーの心房効果を確認するために、隔離された心房の製剤は、両方のWT(n = 4)およびSUR1にマップされた。ガラス微小電極技術は、光の活動電位を検証するために使用されていました。 WTの心の中で、ジアゾキシド(300マイクロモル)は、(33.8 + / -1.9ミリ24.2に+ / -1.1ミリ秒、P <0.001から)心房におけるAPDを減少させたが、心室の効果(APD 60.0 + / -7.6対60.8ミリもしていませんでしたSUR1のために心房固有の役割と一致してそれぞれ+ / -7.5ミリ、NS)。 SUR1の不在は、SUR1にジアゾキシドの有効性の損失をもたらした( - / - )心房(APD 36.8 + / -1.9ミリ秒対36.8 + / -2.8ミリ、それぞれ、NS)。対照的に、ピナシジル(300マイクロモル)が大幅にWTとSUR1の両方の心室APDを減少させ( - / - )心の(ミリ秒60.0 + / -7.6からWT、P <0.001で29.8 + / -3.5ミリ秒へと、63.5から+ / ( - / - )24.8 + / -3.8 SUR1 MSに-2.1ミリハート) - / - 、P <0.001)が、(WTまたはSUR1のいずれかで心房APDを減少させていませんでした。グリベンクラミド(10マイクロモル)は、心室でピナシジルの効果を逆転し、APDの値を制御するために復元されます。 ( - / - )Kir6.2のでKir6.2のサブユニットが存在しない心は、両方のオープナーの有効性の損失をもたらした(APD 47.2 + / -2.2ミリ秒対47.6 + / -2.1ミリと50.8 + / -2.4ミリ秒、 90.6 + / -5.7ミリ秒対93.2 + / -6.5 msと117.3 + / -6.4ミリ、心房と心室制御対それぞれジアゾキシドとピナシジル、単位)。総称して、これらの結果は、同じマウスの心臓では、心房チャネルを形成するのにSUR1優位性に起因する心房と心室の著しい差K(ATP)薬理学は、2室でAPDにカリウムチャンネルオープナーの差の影響につながることを示しています。

心外膜力学の構造化された光イメージング

in vitroおよびin vivoの両方で、心臓の機械的歪みや動きの正確な測定が必要である。我々は、768×768ピクセルの解像度で333 fpsで心外膜形状計測が可能な新たな構造化された光イメージングシステムを開発しました。ここでは、心外膜の力学を測定するためにin vitroで打つウサギの心臓に適用される当社のシステムからのproof-of-conceptのデータを提示します。このメソッドは、心外膜のひずみと蛍光色素を用いた心外膜の録音からのモーションアーチファクトを除去するための心の仮想固定の高解像度のマッピングが可能になります。これは、in vivoで含む、心臓の鼓動に貫通電位とカルシウム·トランジェントのマッピングが可能になります。

人間の心臓のマルチスケールイメージング:ヒューマンシステム生理学およびトランスレーショナル医学の基盤を構築

人間の心血管系の生理学の発展は、分子、細胞、組織、器官、およびシステムレベルでの人間の心の生理を表すマルチスケール機能の生理学的データの欠如により阻害される。我々は、イメージングモダリティの広い配列を持つ複数の生理学的なスケールで、in vitroで外植人間の心を研究するための実験的なアプローチを開発しました。このアプローチは、すでに病気と実際の人間の心臓病の動物モデルの間に有意差を示すデータが得られている。我々のデータは、心臓血管系のマルチスケール生理学的モデルの定量的な基盤を提供し、動物モデルから治療への医療技術や薬理学の翻訳の改善が可能になります。

ヒト心不全における心室興奮収縮連関の経不均一性とリモデリング

興奮収縮(EC)カップリングは、末期心不全で変更されています。しかし、このリモデリングの空間的不均一性は、人間の心を失敗で組織レベルで確立されていません。この記事の目的は、人間の心を失敗して全体を構成解除します。の興奮収縮連関とカルシウム処理の機能の再構築を検討した。

人間の心を失敗すると非失敗から冠動脈灌流心房と心室におけるKATPチャネルオープナーのジアゾキシドとピナシジルの効果

本研究では、病気と正常なヒトの心房と心室のATP調節カリウムチャンネル(K(ATP))オープナー、ジアゾキシドとピナシジルの効果を比較した。我々は光学的になく、うっ血性心不全(CHF、n = 8)および非失敗人間の心と冠状動脈灌流右の人の心から(N = 11)または左(n = 2)の後心房·心室自由壁製剤の内膜をマッピング(NF、N = 3)または(INF、n = 2)の梗塞である。また、KのmRNAの発現(ATP)はK(IR)6.1 K(IR)6.2 SUR1と、NF(n = 8)およびCHF(n = 4)で心臓の左心房と心室のSUR2をターゲットにして分析。 CHFとINFの心の両方で、ジアゾキシドが大幅に活動電位心房の期間(APD)は(-21から±3%と-27±13%、p <0.01)および心室(-28から±7%と-28±4を減少させ%、P <0.01)。ジアゾキシドは、NF心房でAPD(0±5%)を変更されませんでした。すべての心の中に心房(-46〜-80%、p <0.01)および心室の両方でピナシジル有意に減少したのAPD(-65〜-93%、p <0.01)が調査した。 APDにピナシジルの効果は、心房とすべてのグループの心室た(p <0.05)の両方で、ジアゾキシドのそれより有意に高かった。ピナシジル灌流中に、14.4の支配的な周波数の±6.1 Hzおよび17.5±5.1 Hzで、それぞれ、すべての心房と心室の調製における誘導フラッター/細動をペーシングバースト。グリベンクラミド(10μM)の値を制御するために、これらの不整脈と復元されたAPDを終了しました。 K(ATP)の目標の相対的mRNA発現レベルは、機能的な観測に相関していた。 CHFおよび/または前の梗塞増強ジアゾキシド誘導APDの短縮に応じて改造。心房および心室のK(ATP)チャネルの活性化は、このような活性化は虚血性心の中でリエントラント性不整脈に貢献するかもしれないことを示唆し、催不整脈性を向上させます。

人間の心の失敗で解剖学的局在と房室接合部調律の自律神経の変調

様々な動物種の房室接合部の構造と機能の関係(AVJ)が詳細に研究されているが、以下は人間のAVJについて知られている。本研究では、そのペースメーカーのプロパティを定義し、自律神経の刺激に応答するために人間のAVJ(n = 6)での高分解能光学マッピングを行った。

心臓不整脈原性のPyk2の役割

プロリンリッチチロシンキナーゼ2(Pyk2)は細胞内Ca(2 +)、CAMK、およびPKCによって調節と心不全に関与するさまざまなストレスシグナルによって活性化することができる非レセプタータンパク質キナーゼである。しかし、Pyk2は、人間の心に検討されていないし、心臓全体レベルでのPyk2シグナリングの機能的役割が解明されていない。我々は、Pyk2のCa(2 +)依存性活性化は心臓電気生理学に関与していると仮定した。我々は全体を構成解除します。対虚血および非虚血性障害が発生し人間の心(N = 6の心/群)にPyk2の発現を調べた。とノックアウト、我々は光学的に野生型(n = 7のWT)から灌流心をマッピングされ、Pyk2の機能を調べるために、( - / - Pyk2(); n = 8)にマウスを自律神経刺激中。実験は、対照マウスではと横大動脈狭窄の1週間後に行われました。 ( - / - )マウスの心室我々は、WTとPyk2の転写プロファイリングのためのイルミナbeadarrayのアプローチを使用していました。ウェスタンブロット分析は、非虚血性失敗に対する障害のない人間の心の中でPyk2活性化の倍増を明らかにした。 ( - / - )対WTマウスマウスの心の中で、我々は、Pyk2のACh灌流時の心室頻脈性不整脈のはるかに高い確率を観察した。 WTマウスではマウスではなく、心室には、Pyk2でAPDの短縮を誘発したのに対し、マウス( - / - )( - / - )副交感神経刺激は、WTとPyk2の両方の心房活動電位持続時間(APD)の用量依存的に減少した。 ( - / - )Pyk2の欠乏は、Pyk2の房室遅延のアセチルコリン誘発性延長廃止マウスの心をが心拍数に影響を及ぼさなかった。 sarco(遠藤)原形質小胞体のCaの低いmRNAおよびタンパク質レベル(2 +)-ATPaseの2およびNa(+​​)/ Caの高いmRNAレベル(2 +)交換1 Pyk2で検出されたWTと比較して心( - / - )心。横大動脈収縮プロトコルは、表現型を変更しませんでした。結論として、我々の結果は、Ca(2 +)処理に関連する遺伝子発現の調節によって副交感神経刺激時の心室性頻脈性不整脈に関してPyk2の保護の役割を示しています。我々は心不全時の人間の心の中Pyk2の活性化は、不整脈の保護に貢献するかもしれないと仮定した。

ウサギ心臓における心拍数の時空間制御

洞房結節が心臓全体に広がり、カルシウムを介した興奮収縮カップリングを介して心臓の収縮を調整励起の波の起源を担当しています。 P波は心房の興奮の広がりを表しています。それは自律神経系が動的にセルラーイオンフラックスと大手ペースメーカーの解剖学的位置の両方を変更することにより、心拍数を制御することがよく知られています。本研究では、単離されたウサギ右心房とウサギの心臓のペースメーカー領域の数学的モデルを使用していました。イソプロテレノールのアプリケーションでは、心拍数および主要なペースメーカーの優れたシフトの用量依存的な加速をもたらした。数学的モデルでは、このような動作が優れた、劣った軸に沿ったβ1-アドレナリン受容体の発現の勾配によって再現することができた。アセチルコリンのアプリケーションでは、ペースメーカーと心拍数の減速の優先的に劣ってシフトをもたらした。数学的モデルでは、アセチルコリン感受性カリウムチャネルの発現の勾配を課すことでこの動作を再現しました。我々は、ウサギの心臓の主要なペースメーカーの解剖学シフトはβ1-アドレナリン受容体とI(K、ACH)の発現の勾配を通じて達成することができたと結論する。

低エネルギーの多段階性心房細動の治療は、シングルショックより少ないエネルギーで心房細動を終了します

心房細動(AF)の植込みデバイス療法は高エネルギーの衝撃から痛みによって制限されます。我々は、低エネルギーの多段除​​細動療法を開発し、AFのイヌのモデルでそれをテストされています。

低電圧マルチショック療法を使用して持続的な心房粗動と心房細動の終了

心房細動(AF)やフラッター(AFL)の除細動療法は高エネルギーショックによって誘発される痛みによって制限されます。したがって、AFL / AFの除細動エネルギーを下げることが望ましい。

Blebbistatin VSとパノラマ画像によって明らかにされた不整脈のメンテナンスの動的不安定性と波長の役割。 2,3 - ブタンジオンMonoxime

他の興奮収縮脱共役とは異なり、blebbistatinは、いくつかの電気生理学的な副作用を持っており、光学マッピング実験における興奮収縮脱共役剤としてますます受け入れられています。しかし、心室性不整脈のblebbistatinの可能な役割は、これまでされて、未知を持っています。さらに、blebbistatinと2,3 - ブタンジオンmonoxime(BDM)を用いた実験では、心室性不整脈の誘導と維持にインパルス伝播の動的不安定性と波長の寄与を評価する機会を提供しています。単相性活動電位の記録はランゲンドルフ灌流家兎心の中でblebbistatin(n = 5)での効果を評価するために使用された。さらに、パノラマ光学マッピング実験を順次その後、BDMで灌流して洗浄し、その後blebbistatinで灌流したウサギの心臓(N = 7)で行われた。不整脈に対する感受性は、ショックで-Tプロトコルを用いて調べた。持続的な不整脈の発生率が下よりもblebbistatin下にはるかに低かった、3)我々はblebbistatin 1)アプリケーションは、活動電位持続時間(APD)の返還を変更していないことが判明し、2)blebbistatinとは対照的に、BDMは、APD返還曲線を平坦化し、波長を減少させBDM(123分の2対99分の23)。 BDM下に不整脈が安定することができた一方で、blebbistatin下に不整脈が不安定で、自発的に終了しました。結論として、BDM下よりblebbistatin下の不整脈に低感受性はそのblebbistatinは不整脈動態に関する以下の効果を持つことを示します。 blebbistatin下に急反発スロープは、波の休憩だけでなく、波の絶滅だけでなく、より高い発生率によって明らかに高い動的不安定性に関連付けられています。この比較的高い動的な不安定性があるためblebbistatin下に十分に長い波長の不整脈の自己終了につながります。

心筋梗塞後のウサギにおける心臓リモデリングの縦断的研究

背景:心筋梗塞後の心臓リモデリングは、(MI)、複雑で動的なプロセスである。これらの変更のいくつかの縦断的研究が行われている。方法:2次元経胸壁心エコー検査をする前に、20ウサギで行われ、1、2、4、8、12週MI後(n = 14)および倍のコントロールにした(n = 6)。慢性的な左心室(LV)梗塞サイズは、組織学的に特徴づけられ、機械的機能と相関していた。線形混合モデルは、縦方向および梗塞LV収縮末期容積のサイズに関連した変化(ESV)、拡張末期容積(EDV)、左室駆出率(EF)、真球度、円周方向ひずみと壁運動スコア指数を分析するために使用されていました。結果:LV梗塞サイズの平均は28.9%±9.3%であった。 MI後、急速な改造は、その後遅いの変更を、4週間、2週間とLVEDVについてLVESV、LVEF、および真球度で発生しました。 LV梗塞サイズはLVESVた(r = 0.76)、LVEDVた(r = 0.71)、およびLVEFた(r = 0.69)と相関していた。大きな梗塞が大きいLVESVの拡張(P = 0.04)の結果とLVEDV(P <0.01)、LVEF(P <0.01)、および真球度(P <0.01)改造速くなります。心尖​​部グローバル円周ひずみと壁運動スコア指数にかかわらず梗塞の大きさの、その後安定し、1週間に増加し、心尖部グローバル円周方向ひずみは心尖部梗塞た(r = 0.58)と相関していた。さらに、地域の周方向ひずみはマイナー(<20%)、心筋梗塞のセグメントと比較してより迅速に重度(> 80%)梗塞(P <0.01)で、より大きな度合い(P = 0.04)によってセグメントで減少した。結論:このモデルにおける心機能の最もダイナミックなリモデリングは、12週まで維持変更と、その後の安定化、最初の4週間の間に発生しました。梗塞サイズは早い速度と機械的な改造の長期的な範囲の両方に影響を与えた。

心臓組織におけるHIFUアブレーションの失敗のための3つの潜在的なメカニズム

背景:これは、直接心筋に接触することなく閉じ込められたボリュームの急速な組織の変更を作成する機能を提供しているため高強度集束超音波(HIFU)は、不整脈の治療のために導入されました。 HIFUの利点にもかかわらず、いくつかの制限は、その臨床導入を妨げている、と報告されている。方法と結果: - この研究では、我々は、心臓アブレーションにおけるHIFUの熱的および非熱効果を評価するために集学的アプローチを使用していました。我々は、同時蛍光マッピングとHIFUアブレーションが可能なコンピュータ制御システムを設計しました。このシステムを使用して、線形病変はウサギ摘出心房(n = 6)で作成された点の病変は、臨床用量(4-16W)で、HIFUを適用することによって、全体の心臓(n = 6)の準備の心室で作成された。さらに、我々は、心房製剤(n = 4)での伝導のために必要なアブレーションラインにギャップの大きさを評価します。電圧感受性色素ジ-4-ANEPPSはHIFUによって生成された機能的な損傷を評価するために使用されていました。光コヒーレンストモグラフィーと一般的な組織は、病変の程度を評価するために使用されました。伝導ブロックは、単一のアブレーションライン6心房の準備の1(17%)で達成された。残りの10分に続いて、6心房準備の0(0%)は、単一のアブレーションラインから持続的な伝導ブロックを示した。 1〜3ミリメートルの組織変位が病変に沿って音響放射力によるHIFUの適用中に観察された。さらに、HIFUから過度の音圧と高温は、巨視的な組織の損傷を引き起こすキャビテーションが発生しました。 1.5mmの最小ギャップの大きさは電気的活動を行うことが見出された。結論:·本研究は、心臓組織におけるHIFUアブレーションの失敗の責任の3つの潜在的なメカニズムを同定した。一貫性のない熱蒸着と一緒に音響放射力と音響キャビテーションの両方は、アブレーションの障害を促進するギャップの大きさの病変不連続と結果のリスクを高めることができます。

相分離状態で架橋モジュラーポリ(エチレングリコール)微小球ベースの足場のHL-1心筋細胞の長期培養

ポリ(エチレングリコール)(PEG)ミクロスフェアを多孔性の高いモジュラー足場を生成するためにHL-1心筋細胞の周りに組み立てた。本研究で我々は前述のモジュラー足場の製造方法を改善するためにPEGとデキストランの非混和性を利用した。デキストラン溶液中でPEG微小相分離は、血清蛋白質ベースの架橋の​​必要性を排除し、一緒に急速にdeswellと架橋にそれらを引き起こした。これは、足場の剛性の劇的な増加と大幅に向上しハンドリング特性につながった。 HL-1心筋細胞は、足場の形成に続いて高い細胞生存率を示す、cytocompatibleデキストラン溶液中でのマイクロ架橋中に存在していた。 2週間の経過とともに細胞数の9倍の拡大が観察された。心臓の機能的なマーカーサルコメアα-アクチニンとコネキシン43は、足場を形成した後13および24日で発現した。 HL-1細胞は自発的にカルシウム感受性色素を用いた共焦点顕微鏡により可視化した足場形成の後、38日脱分極された。電気刺激は足場全体に活性化のピークに同期しました。これらの知見は、デキストランの存在下で作製したPEGのマイクロ足場は、心血管組織工学への応用を示唆し、細胞の長期的な三次元培養をサポートしていることを示しています。

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