ترك الفئران العضلات الحليمية البطين يمكن استخدامها لتحقيق انقباض القلب في المختبر. توضح هذه المقالة بالتفصيل العزلة والبروتوكولات التجريبية لدراسة خصائص مقلص القلب.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
انقباض القياسات على العضلات الحليمية معزولة للتحقيق في القلب Inotropy في الفئران
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
العضلات الحليمية المعزولة من قلوب الماوس الكبار يمكن استخدامها لدراسة انقباض القلب خلال مختلف الفسيولوجية / الحالات المرضية. يمكن تقييم الخصائص مقلص بمعزل عن التأثيرات الخارجية مثل الأوعية الدموية توترية أو وضع عصبي هرموني. وهو يصور منهج علمي بين القياسات خلية واحدة مع myocytes القلب المعزولة والدراسات المجراة مثل ضربات القلب. وبالتالي، فإن الاستعدادات العضلات الحليمية بمثابة نموذجا ممتازا لدراسة علم وظائف الأعضاء قلبية / الفيزيولوجيا المرضية، ويمكن استخدامها لإجراء تحقيقات مثل تعديل من قبل وكلاء الدوائية أو استكشاف النماذج الحيوانية المعدلة وراثيا. هنا، نحن تصف طريقة لعزل العضلات الحليمية الأمامي الأيسر الفئران للتحقيق انقباض القلب في الإعداد حمام الجهاز. على النقيض من إعداد الشريط العضلات المعزولة من الجدار البطيني، والعضلات الحليمية يمكن إعداد جملة وتفصيلا دون الإضرار TISSU العضلاتالبريد بشدة. يتكون الإعداد حمام الجهاز العديد من التجهيز الكهربائي غرف حمام الجهاز، بالغاز والتحكم في درجة حرارته. يتم إصلاح العضلات الحليمية معزولة في غرفة حمام جهاز وحفز كهربائيا. يتم تسجيل قوة نشل أثار باستخدام محول الضغط والمعلمات مثل نشل القوة السعة ونشل ويتم تحليل حركية. بروتوكولات تجريبية مختلفة يمكن القيام بها لتحقيق بالكالسيوم وانقباض تعتمد على التردد فضلا عن منحنيات الاستجابة للجرعة وكلاء مقلص مثل الكاتيكولامينات أو غيرها من المستحضرات الصيدلانية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن محاكاة ظروف مرضية مثل نقص التروية الحاد.
المقدمة
التحقيق في البروتينات مثل القنوات الأيونية في اشارة دورها لانقباض القلب ضروري لاكتشاف pathomechanisms المختلفة ووضع استراتيجيات علاجية جديدة لعلاج أمراض القلب مثل نقص التروية وفشل القلب.
ومن المعروف ظيفة مقلص العضلية الثدييات إلى أن منظم من قبل القنوات الأيونية مختلفة، النقل وغيرها من البروتينات. إمكانات العمل أثار تفعيل الجهد تعتمد sarcolemmal L من نوع كا 2+ قنوات الكالسيوم يؤدي إلى تدفق 2+ من الفضاء خارج الخلية، وبعد ذلك الى كا كا 2+ يسببها 2+ إطلاق سراح (CICR) 1، والذي يؤدي الانكماش الخلوية 2. كاليفورنيا 2+ -signaling يلعب دورا مركزيا في انقباض القلب والتكيف مع الإجهاد الفسيولوجية أو المرضية. الكاتيكولامينات تنشيط مستقبلات β الأدرينالية القلب، وبالتالي تحفيز محلقة أدينيليل (AC) الذي يجمع المخيم. يجري تفعيلها، من البروتينن كينيز (PKA) phosphorylates مختلفة داخل وغشاء البروتينات المرتبطة مثل L-نوع كا 2+ القنوات، فسفولامبان وryanodine المستقبلات مما يؤدي إلى تعديل من الكالسيوم 2+ العابرين والقلب انقباض 1،3،4. تتحلل المخيم فسفودايستراز (PDE). تنشيط مستقبلات غس إلى جانب غيرها من β-adrenoceptors يؤدي أيضا إلى تراكم المخيم.
يتم تأسيس تقنية القياسات انقباض في عضلة البطين معزولة شرائط جيدا لأنواع الثدييات الكبيرة 5-8. استنادا إلى إمكانية استهداف الجينات في الفئران فمن المهم وضع طرق لتحليل علم وظائف الأعضاء قلبية الفئران. ومع ذلك فإن البيانات المتوفرة حول الخصائص الفسيولوجية للالاستعدادات العضلات المعزولة في الفئران تختلف باختلاف ظروف تجريبية 12/09.
يستخدم الأسلوب هو موضح لتحليل انقباض القلب من اليسار قبل العضلات الحليمية البطينparations في المختبر. يتم إجراء التحقيق في انقباض القلب في غياب تأثيرات تعديل انقباض القلب في الجسم الحي، مثل ضغط الدم، وتحفيز عصبي هرموني والاجهاد البدني أو التمثيل الغذائي. معدل الضرب من إعداد العضلات التعاقد يمكن تعريفه بدقة وتغيرت بشكل تعسفي. ويمكن تحليل نشل القوة في سياق مؤثرات معينة مثل تركيز الكالسيوم، والضرب التردد أو درجة الحرارة. وبالإضافة إلى ذلك، وهذه الطريقة يمكن استخدامها لتحقيق مختلف مكونات مسار الإشارات ومقارنة أداء القلب من نماذج الماوس المعدلة وراثيا عن طريق التحكم في ظروف تجريبية المذكورة أعلاه.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
البروتوكول
ويبين الخطوات الأساسية لإجراء العزل في الشكل 1 ووصف جميع الخطوات بالتفصيل في البروتوكول التالي: ملاحظة. يتم تنفيذ عزل العضلات الحليمية و التركيب في الجهاز غرفة حمام وحيازة والتحليل في فترة زمنية متتالية والإلزامي.
وقد أجريت التجارب على الحيوانات فقط وفقا للتشريع الألماني على حماية الحيوانات وتمت الموافقة من قبل مجلس مراجعة أخلاقيات جامعة هايدلبرغ.
1. إعداد الأجهزة
- لانقباض القياسات تستخدم multichambered الإعداد حمام الجهاز. وتظهر عناصر من خارج الحي انقباض الإعداد حمام الجهاز في الشكل 2.
ملاحظة: لتقليل مقدار الوقت بين إعداد العضلات الحليمية وبداية من بروتوكول التجريبية، وإعداد المعدات وإعداد مخازن قبل جمع tissue.This تجريبي يقوم بتقديموفاق أكبر قدر من الوقت الذي لا تزال قابلة للحياة الأنسجة لإجراء التجارب. - بدء أجهزة الحاسوب والحصول على البيانات. بدوره على حرارة حمام الجهاز (مسبقا إلى 32 درجة مئوية) والسماح لوحدات إلى درجة الحرارة مسبقا.
- إعداد اقتناء المعدات. بدء تسجيل البيانات على النحو المذكور في دليل البرامج.
- فحص وإجراء معايرة (إذا لزم الأمر) على كل قناة والصفر كل القنوات لتوحيد إشارة كهربائية الموردة من محول القوة المعنية (المرتبطة بهذا قناة) لقوة 2-ز المقدمة من وزن شهادة.
- بدوره على امدادات الغاز (95٪ O 2/5٪ CO 2) لغرف حمام الجهاز. الغاز المتواصل لجميع الدوائر خلال قياسات بروتوكول بأكملها.
2. إعداد مخازن والحلول الفسيولوجية
- يعد حل العازلة كريبس-هنسلايت لتحقيق تركيزات النهائي من 119 ملي كلوريد الصوديوم. 25 ملي NaHCO 3؛ 4.6 ملي بوكل؛ الجلوكوز 11MM؛ 1 ملم نا فyruvate. 1.5 ملي CaCl 2؛ 1.64 ملي MgSO 4؛ 1.18 ملي KH 2 PO 4 وضبط درجة الحموضة إلى 7.4 (انظر الجدول 1 حل الفسيولوجي).
- إعداد منفصل حل العازلة كريبس-هنسلايت لاستخدامها أثناء العزلة كما هو موضح في الخطوة 2.1 مع إضافية 30MM 2،3 Butanedione monoxime (بي دي إم) و 50 IE الهيبارين / مل. حل بارد إلى 4 ° C (انظر الحل إعداد الجدول 1). لمحاكاة نقص التروية، وإعداد نقص التروية-الحل كما هو موضح في الجدول 1.
- لبروتوكول كا 2 + - انقباض المعالين، إضافة الكالسيوم 2+ إلى حل العازلة كريبس-هنسلايت لطلب تركيز النهائي.
ملاحظة: إعداد هذه الحلول مباشرة قبل استخدامه، وغاس مع كربوجين لتجنب ترسيب Calciumcarbonate. حل Prewarm إلى 32 ° C قبل استخدام.
3. إعداد بالغاز أنبوب وتشريح طبق استخدمت خلال حليمي الختان الداخلي
- توصيل الغاز لينةالغناء أنبوب (الخارجية قطرها 2-4 مم) لاتصال الغاز (100٪ أكسجين، كربوجين بدلا من ذلك) مع خبير يعمل.
- إنشاء حلقة مغلقة من الأنبوب بالغاز المناسب داخل طبق تشريح. ثقب الأنبوب بالغاز عدة مرات الذي أكد على السطح المستمر. هذا الأنبوب بالغاز يمكن استخدامها عدة مرات.
- إعداد طبق تشريح مع المطاط الصناعي السيليكون في الجزء السفلي (0.5 سم سميكة)، بحيث دبابيس يمكن أن يكون عالقا فيه. هذا الطبق يمكن استخدام عدة مرات.
4. عزل اليسار الأمامي حليمي العضلات من الفئران
ملاحظة: قبل البدء في عزل العضلات الحليمية، والتحقق من أن خطوط الغاز واضحة من انسداد.
- إعداد بالأعضاء الإعداد حمام على النحو المذكور في قسم البروتوكول 1-3 قبل البدء في إعداد العضلات الحليمية. إعداد جميع الحلول في يوم من التجربة.
- التضحية الماوس (حوالي 8-12 أسابيع من العمر) من خلال عنق الرحم التفكك accordiنانوغرام للمبادئ التوجيهية المؤسسية الخبراء العامل و.
- إصلاح الحيوان في موقف الظهرية عن طريق تحديد الأرجل الأمامية وهند الكفوف على لوحة التشريح، وفتح جانبي القفص الصدري على كلا الجانبين من خلال قطع الأضلاع مع مقص العظام الحادة، ثم قص الحجاب الحاجز مع خفض مستعرضة. إزالة التامور. الآن القلب والشريان الأورطي يمكن الوصول إليها.
- إصلاح القلب مع ملقط حادة على الجذع الأوعية الدموية بالقرب من القلب وفصل القلب بسرعة مع مقص من الرئتين والأنسجة المحيطة بها.
- نقل القلب النابض لطبق بيتري مملوءة بمحلول إعداد تبريد بالغاز مع الأكسجين (الخطوة 2.2). السماح للالقلب ينبض ويحفز انقباضات القلب بهدوء عن طريق لمس قمة القلب مع ملقط.
- في أقرب وقت القلب exsanguinous تماما، نقلها إلى الطبق تشريح مملوءة بمحلول إعداد تبريد (الخطوة 2.2) وابيدوا O 2. من هذه الخطوة على استخدام وstereomicroscope.
- إصلاح هيئة التعليم العاليRT مع دبوس صغير من خلال البطين الأيمن بحيث ينظر إلى القلب من الظهرية (يقع البطين الأيمن على الجانب الأيمن من وجهة نظر المشغل).
- باستخدام مقص المجهرية فصل كل من الأذينين على مستوى الأذينية البطينية، وقطع ربط الأنسجة من البطينين وتجاهل. إجراء قطع من خلال الجدار البطيني من على المستوى صمام AV إلى قمة القلب تجنب أي ضغط الميكانيكي.
- فتح البطين الأيسر وإصلاح من جانب جدار الحرة مع ملقط، وبالتالي وجود نظرة على كل من اليسار العضلات الحليمية البطين.
- خفض قليلا بعيدا الجانبية نسيج البطين على كلا الجانبين من العضلات الحليمية الأمامية اليسرى الحفاظ على جزء من الشراع صمامي على إعداد العضلات الحليمية وتجنب لمس أو شد العضلات الحليمية قدر الإمكان. تشريح الأنسجة المتبقية جدار البطين من العضلات الحليمية.
- نعلق خيوط الحرير (7/0، متري 0.5) على كلا الجانبين من الإعدادية العضلات الحليمية aration، واحدة على الشراع صمامي واحد على جزء العضلي. إصلاح إعداد في غرفة حمام جهاز مملوءة بمحلول حمام الجهاز وابيدوا كربوجين، كما اقترح درجة الحرارة 32 ° C.
5. موازنة وتحفيز العضلات الحليمية
- تحفيز إعداد العضلات الحليمية مع نبضات مستطيلة (مدة 2 مللي ثانية والحالية من 100 مللي أمبير) في وتيرة التحفيز 1 هرتز مباشرة بعد تثبيت الجهاز في الحمام.
- ضمان التغيير المتكرر للحمام حل الجهاز، إما عن طريق التغيير المستمر أو عن طريق تغيير يدوي متكررة (كل 5 دقائق) وفقا لإعداد من نوع حمام الجهاز المستخدم.
- زيادة تدريجية في ادعاء حتى نشل القوة القصوى في التوصل إليها. يتم التوصل إلى القوة القصوى نشل عندما لم يتبع هذه الزيادة من ادعاء من قبل زيادة أخرى في القوة نشل.
- بعد 45-60 دقيقة من موازنة، بدء بروتوكول تجريبي.
"jove_title"> 6. اقترح التجريبية بروتوكولات لانقباض القياسات
ملاحظة: بروتوكول تجريبي المبينة أدناه وتشمل المناورات القياسية لتوصيف انقباض القلب في ظل الظروف الفسيولوجية والمرضية في جسم المريض. في قسم التمثيل وصفنا هذه البروتوكولات في التفاصيل تبين أيضا نتائج ممثل (انظر أيضا الجدول 2).
- تسجيل وتحليل البروتوكولات التجريبية
- للتسجيل، واستخدام البرمجيات المناسبة لقرار الزمني الكافي (نسبة الاستحواذ ≥ 1KHZ).
- تحليل المعلمات بما في ذلك القوة نشل السعة (الارتفاع)، والوقت لذروتها التوتر (TTP) ونصف أقصى وقت الاسترخاء (R 50 / TFall، على التوالي) كما ذكر في البرنامج (كمثال الرسم البياني 5.5 من ADInstruments، انظر الشكل 4).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
النتائج
يتم ضبطها بروتوكول لهذه المخطوطة لقياس انقباض معزولة الفئران الاستعدادات العضلات الحليمية إلى الظروف المثلى لتحقيق النتائج التجريبية استنساخه في ظل الظروف الفسيولوجية. لتحديد الظروف التجريبية المثلى أجرينا التجارب الرائدة متفاوتة درجة حرارة حمام الجهاز وتركيز الكالسيوم خارج الخلية (انظر أيضا 12). تم تنفيذ بروتوكول الموصوفة هنا مع تركيز الكالسيوم خارج الخلية من 1.5 مم ودرجة حرارة 32 ° C.
خصائص انقباض ال...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
في هذه المخطوطة وصفنا أسلوبا للتحقيق في انقباض العضلات الحليمية الفئران في المختبر والتي يمكن استخدامها للإجابة على عدة أسئلة علمية تتعلق فسيولوجيا القلب وأمراض في الفئران وكذلك لدعم تحليل خطوط المعدلة وراثيا واكتشاف نهج الأدوية الجديدة لعلاج الخلل في القلب. نحن لتوضيح استخدام هذا الأسلوب لتقييم الخصائص الفسيولوجية، المرضية والدوائية من انقباض عضلة القلب (انظر الشكل 3). تطبيقات إضافية لم يتضح هنا تشمل تقييم مسارات الخلايا باستخدام وكلاء ا...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
تعلن الكتاب أنه ليس لديهم المصالح المالية المتنافسة.
شكر وتقدير
وأيد هذا العمل من قبل جمعية الألمانية للبحوث (KFO 196 "Signaltransduktion باي adaptativen اوند maladaptiven kardialen إعادة تشكيل-Prozessen"، FR 1638 / 1-2) وقبل (مركز DZHK الألماني لأبحاث القلب والأوعية الدموية، وهو جزء من مراكز الألمانية للبحوث الصحية ، وهو BMBF (الوزارة الاتحادية للتعليم والبحوث) المبادرة).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| كلوريد الصوديوم | سيجما-ألدريتش | S7653 | |
| بيكربونات الصوديوم | سيجما-ألدريتش | S5761 ؛ | |
| كلوريد البوتاسيوم | سيجما-ألدريتش | P9333 | |
| الجلوكوز | سيجما-ألدريتش | D9434 ؛ | |
| بيروفات الصوديوم | سيجما ألدريتش | P5280 ؛ | |
| ثنائي هيدرات كلوريد الكالسيوم | سيجما ألدريتش | 223506 | |
| كبريتات المغنيسيوم سباعي هيدرات | سيجما ألدريتش | 230391 | |
| فوسفات البوتاسيوم أحادي القاعدة | سيجما ألدريتش | ص 5655 | |
| 2،3-بوتانديون مونوكسیم | سيجما ألدريتش | B0753 | |
| 3-إيزوبوتيل -1-ميثيل زانثين | سيجما ألدريتش | I5879 | بيان الخطر H 302 ، حل في DMSO |
| ثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO) | سيجما ألدريتش | D2650 | |
| إيزوبرينالين هيدروكلوريد | سيجما ألدريتش | I5627 | بيان الخطر H 315-H319-H335 |
| هيبارين الصوديوم 250.000 IE / 10 مل | نسبة فارم | PZN 3874685 | |
| هيستامين ثنائي هيدروكلوريد | سيجما ألدريتش | H7250 | بيان الخطر H 315-H 317-H319- H334-H335 |
المراجع
- Endoh, M. Cardiac Ca2+ signaling and Ca2+ sensitizers. Circ J. 12 (12), 1915-1925 (2008).
- Bers, D. M. Calcium cycling and signaling in cardiac myocytes. Annu Rev Physiol. 70, 23-49 (2008).
- Bers, D., Despa, S. M. Na/K-ATPase—an integral player in the adrenergic fight-or flight response. Trends Cardiovasc Med. 19, 111-118 (2009).
- Bers, D. M. Cardiac excitation–contraction coupling. Nature. 415, 198-205 (2002).
- Pieske, B., et al. al. Ca(2+)-dependent and Ca(2+)-independent regulation of contractility in isolated human myocardium. Basic Res Cardiol. 92, Suppl 1. 75-86 (1997).
- Corbin, J. Sildenafilcitrate does not affect cardiac contractility in human or dog heart. Curr Med ResOpin. 19 (8), 747-752 (2003).
- Romero-Vecchione, E., Vasquez, J., Rosa, F. Direct negative inotropic effect of cocaine in rat ventricle strip. Acta Cient Venez. 47 (1), 17-23 (1996).
- Näbauer, M., et al. Positive inotropic effects in isolated ventricular myocardium from nonfailing and terminally failing human hearts. Eur J Clin Invest. 18 (6), 600-606 (1988).
- Gao, W. D., Perez, N. G., Marban, E. Calcium cycling and contractile activation in intact mouse cardiac muscle. J Physiol. 507, 175-184 (1998).
- Bluhm, W. F., Kranias, E. G., Dillmann, W. H., Meyer, M. Phospholamban: a major determinant of the cardiac force-frequency relationship. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 278 (1), H249-H255 (2000).
- Redel, A., Baumgartner, W., Golenhofen, K., Drenckhahn, D., Golenhofen, N. Mechanical activity and force-frequency relationship of isolated mouse papillary muscle: effects of extracellular calcium concentration, temperature and contraction type. Pflugers Arch. 445 (2), 297-304 (2002).
- Uhl, S., Mathar, I., Vennekens, R., Freichel, M. Adenylyl cyclase-mediated effects contribute to increased Isoprenaline-induced cardiac contractility in TRPM4 deficient mice. JMCC. 74, 307-317 (2014).
- Allen, D. G., Jewell, B. R., Wood, E. H. Studies of the contractility of mammalian myocardium at low rates of stimulation. J Physiol. 254 (1), 1-17 (1976).
- Pieske, B., Maier, L. S., Schmidt-Schweda, S. Sarcoplasmic reticulum Ca2+ load in human heart failure. Basic Res Cardiol. 97, Suppl 1. 163-171 (2002).
- Koch-Weser, J., Blinks, J. R. The Influence of the Interval between Beats on Myocardial Contractility. Pharmacol Rev. 15, 601-652 (1963).
- Bocalini, D. S. Myocardial remodeling after large infarcts in rat converts post rest-potentiation in force decay. Arq Bras Cardiol. 98 (3), 243-251 (2012).
- Juggi, J. S. Effect of ischemia-reperfusion on the post-rest inotropy of isolated perfused rat heart. J Cell Mol Med. 6 (4), 621-630 (2002).
- Lakatta, E. G. Beyond Bowditch: the convergence of cardiac chronotropy and inotropy. Cell Calcium. 35 (6), 629-624 (2004).
- Taylor, D. G., Parilak, L. D., LeWinter, M. M., Knot, H. J. Quantification of the rat left ventricle force and Ca2+ -frequency relationships: similarities to dog and human. Cardiovasc Res. 61 (1), 77-86 (2004).
- Schmidt, U., Hajjar, R. J., Gwathmey, J. K. The force-interval relationship in human myocardium. J Card Fail. 1 (4), 311-321 (1995).
- Rossman, E. I., Petre, R. E., Chaudhary, K. W., Piacentino, V. 3rd, Janssen, P. M., Gaughan, J. P., Houser, S. R., Margulies, K. B. Abnormal frequency-dependentresponses represent the pathophysiologic signature of contractile failure inhuman myocardium. JMCC. 36 (1), 33-42 (2004).
- Moran, A. E., Forouzanfar, M. H., Roth, G. A., Mensah, G. A., Ezzati, M., Murray, C. J., Naghavi, M. Temporal trends in ischemic heart disease mortality in 21 world regions, 1980 to 2010: the Global Burden of Disease 2010 stud. Circulation. 129 (14), 1483-1492 (1980).
- Lee, J. A., Allen, D. G. Changes in intracellular free calcium concentration during long exposures to simulated ischemia in isolated mammalian ventricular muscle. Circ Res. 71 (1), 58-69 (1992).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
الوسوم
