تمت الموافقة على التجارب التي أجريت في هذه الدراسة من قبل لجنة الأخلاقيات التابعة للجنة رعاية واستخدام الحيوانات بجامعة ناريسوان (NUACUC) ، رقم البروتوكول NU-AE620921 ، لرعاية واستخدام الحيوانات للأغراض العلمية.
1. تكوين الحلول الفسيولوجية
- قم بصياغة محلول كريبس عن طريق إذابة المواد الكيميائية في الماء المقطر لتحقيق التركيزات النهائية على النحو التالي: 122 mM NaCl ، 10 mM HEPES ، 5 mM KCl ، 0.5 mM KH 2 PO 4 ، 0.5 mM NaHPO4 ، 1 mM MgCl 2 ، 1.8 mM CaCl 2، و 11 mM glucose8. اضبط الرقم الهيدروجيني للمحلول على 7.3 مع 1 M NaOH وسخن مسبقا إلى 37 درجة مئوية قبل الاستخدام.
- قم بإعداد محلول كريبس البارد بالمثل كما هو مذكور في الخطوة 1.1. لاستخدامها كوسيلة عزل ل IPA ، كما هو موضح في الخطوة 2.
2. عزل الشريان الرئوي (IPA)
- تخدير ذكور فئران Wistar البالغة من العمر 8 أسابيع عن طريق حقن ثيوبنتال الصوديوم داخل الصفاق (100 مجم / كجم)9. تحقق من الفئران بحثا عن رد فعلها على المحفزات المؤلمة في النوم العميق باستخدام ملقط مثبت على أقدامها ، ثم تأكد من أن الفئران ليس لديها رد فعل سحب القدم قبل القتل الرحيم لها في الخطوة 2.2.
- قطع فتح الصدر الأوسط من الفئران وطرف القلب مع مقص (حجم 14 سم). ثم ، حدد موقع جذر الرئة بمقص (حجم 14 سم). حصاد الرئة بأكملها عن طريق القطع بالمقص وغمرها في محلول كريبس البارد10,11.
- يقطع فص واحد من الرئة بمقص (مقاس 11 سم) ويوضع على طبق بتري (مقاس 9 سم) مع توجيه الجانب الإنسي / الجذر للرئة لأعلى (الشكل 2A ، B). مراقبة وتحديد محاذاة الوريد والشعب الهوائية والشريان من أعلى إلى أسفل (الشكل 2B).
- قطع فتح الشعب الهوائية طوليا مع مقص (حجم 11 سم). ثم ، استخدم الملقط (حجم 11 سم) للاستيلاء على طرف الشعب الهوائية. تشريح بلطف وإزالة الشعب الهوائية والأوردة من الرئة. لاحظ أن IPA محاذاة دائما تشريحيا تحت الشعب الهوائية.
- بعد ذلك ، يمكن تصور IPA الرئيسي (الشكل 2C). استخدم الملقط (مقاس 11 سم) للاستيلاء على طرف IPA وتشريحه بعناية من أنسجة الرئة باستخدام مقص (حجم 11 سم).
- احتفظ ب IPA المعزول في محلول كريبس البارد حتى يتم إعداد مجموعة حمام الجهاز (درجة الحموضة 7.3 ودرجة الحرارة 4 درجة مئوية)1 1.
3. عزل خلايا العضلات الملساء الوعائية (VSMCs)
- عزل IPA كما هو موضح سابقا في الخطوة 2. قطع الفرع الرئيسي من IPA طوليا مع مقص (حجم 11 سم) وقطع إلى شرائح صغيرة (2 ملم) (الشكل 3A).
- اغمر شرائط IPA في وسط تفكك (DM) 10,12 يحتوي على 110 mM NaCl و 5 mM KCl و 0.5 mM KH 2 PO 4 و 0.5 mM NaH 2 PO4 و 10 mM NaHCO3 و 10 mM HEPES و 0.03 mM phenol red و 10 mM taurine و 0.5 mM EDTA و 2 mM MgCl 2 و 11 mM glucose و 0.16 mM CaCl 2، واضبط الرقم الهيدروجيني إلى 7.0 مع 1 M NaOH. احتضن الشرائط لمدة 1 ساعة عند 4 درجات مئوية في DM تحتوي على غراء 1 ملغم / مل ، و 0.04٪ ألبومين مصل البقر (BSA) ، و 0.4 mM 1,4- dithiothreitol (DTT) ، واحتضنها مرة أخرى عند 37 درجة مئوية لمدة 15 دقيقة. أضف 1 ملغم / مل كولاجيناز من النوع 1A في DM واحتضان المزيد عند 37 درجة مئوية لمدة 5 دقائق.
ملاحظة: DM هو حل يستخدم للحفاظ على صلاحية الخلية. الغراء والكولاجيناز من النوع 1A هي إنزيمات تكسر بروتينات المصفوفة خارج الخلية لعزل الخلايا المفردة. BSA هو بروتين ألبومين في المصل يستخدم لتحقيق الاستقرار في الإنزيمات أثناء التخزين والتفاعلات الأنزيمية. DTT هو عامل اختزال يستخدم لتحقيق الاستقرار وتعزيز نشاط الإنزيمات أثناء عملية عزل الخلايا. التورين هو حمض الكبريتيك الأميني المستخدم لتحقيق الاستقرار في غشاء الخلية وسلامة الخلية.
- انقل الأنسجة إلى DM طازجة وتشتت عن طريق التتبع اللطيف باستخدام ماصة باستور الزجاجية (الشكل 3B). استمر في التتبع حتى تصبح VSMCs المعزولة مرئية في محلول الاستحمام تحت المجهر (الشكل 3C).
ملاحظة: يمكن استخدام VSMCs المعزولة حديثا لدراسة فسيولوجيا الأوعية الدموية / الفيزيولوجيا المرضية ، إلى جانب العديد من التحقيقات التجريبية ، مثل التعديل بواسطة العوامل الدوائية ، والتحليل الكهروفسيولوجي المشبك بالتصحيح ، وتصوير الكالسيوم ، وما إلى ذلك. ومع ذلك ، تركز هذه الدراسة فقط على استرخاء الأوعية الدموية ل IPA المعزولة باستخدام تقنية حمام الأعضاء.
4. تقنية حمام الجهاز
- عزل IPA كما هو موضح سابقا في الخطوة 2. قطع الفرع الرئيسي من IPA إلى حلقات طولها ~ 2 مم (الشكل 2D)13.
- قم بتثبيت حلقات IPA في غرف حمام الأعضاء (الشكل 4) عن طريق ربطها بسلكين من الفولاذ المقاوم للصدأ قطرهما 40 ميكرومتر (الشكل 2E)11،13،14.
- قم بتوصيل أسلاك الفولاذ المقاوم للصدأ المثبتة بحلقات IPA بمحولات القوة متساوي القياس المتصلة بجهاز الحصول على البيانات ونظام الكمبيوتر المثبت بالبرنامج الفسيولوجي المناسب لتسجيل البيانات وتحليلها ، ثم ارفع توتر حلقة IPA برفق إلى 1 جم11.
- اسمح لأجزاء السفينة بالتوازن لمدة 45 دقيقة تقريبا عند توتر الراحة البالغ 1 جم. خلال فترة التوازن ، تأكد من تغيير محلول Krebs بانتظام كل 15 دقيقة. بعد هذه الفترة من التوازن ، اختبر جدوى الأوعية عن طريق قياس تضيق الأوعية إلى محلول K + (80 mM) عالي خارج الخلية يحتوي على 47.4 mM NaCl و 80 mM KCl و 10 mM HEPES و 0.5 mM KH 2 PO 4 و 0.5 mM NaHPO4 و 1.8 mM CaCl 2 و 1 mM MgCl2 و 11 mM glucose10,11.
- قم بتقييم وجود أو عدم وجود البطانة عن طريق حساب استجابة الاسترخاء للأسيتيل كولين (1 × 10−5 م) في الحلقات المتعاقد عليها مسبقا مع فينيليفرين (PE ، 1 × 10-5 م) (لاحظ أن تقلصات الأوعية الدموية تظل مستقرة لمدة ساعة واحدة بعد إضافة PE). ضع في اعتبارك الحلقات على أنها بطانة سليمة إذا كانت تحدد كميا للاسترخاء بنسبة تزيد عن 70٪ (الشكل 5A). إذا كان لديهم أقل من 10٪ من الاسترخاء ، ففكر في الحلقات على أنها13 بطانة عارية (الشكل 5B). قم بإزالة البطانة ميكانيكيا عن طريق فرك الوعاء بلطف بسلك صغير للحث على التعري.
- مرة أخرى قم بموازنة الحلقات الشريانية لمدة 30 دقيقة قبل بدء تجارب الاختبار.
5. استجابة مرخية للأوعية الدموية للمستخلصات النباتية
- تحقق من التأثير المرخي للمستخلص النباتي عن طريق التعاقد المسبق على حلقات IPA مع PE (1 × 10-5 م).
- ثم ، أضف بعناية المستخلص النباتي (1-1000 ميكروغرام / مل) بشكل تراكمي إلى حلقات البطانة السليمة والحلقات العارية للبطانة للحث على استرخاء الأوعية (الشكل 6A ، B) والحصول على منحنى استجابة يعتمد على التركيز (الشكل 6C).
- تأكد من أن تأثير ثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO) المستخدم كمذيب يتم تقييمه أيضا بالمثل ليكون بمثابة عنصر تحكم سلبي (الشكل 6C).
6. آلية استرخاء الأوعية الناجم عن المستخلصات النباتية عن طريق البطانة
- تقييم آلية عمل المستخلص النباتي عن طريق سينثاز أكسيد النيتريك البطاني (eNOS) ، و cyclo-oxygenase (COX)13 ، ومسارات عامل فرط الاستقطاب المشتق من البطانة (EDHF) عن طريق احتضان حلقات IPA السليمة للبطانة لمدة 30 دقيقة مع المثبطات التالية (الشكل 7A): 1 × 10−4 M NG-nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME ، مثبط eNOS) 9 ، 1 × 10−5 M indomethacin (مثبط COX)9 ، أو مزيج من 1 × 10−7 M apamin (مانع قناة بوتاسيوم صغير منشط بالكالسيوم) و 1 × 10−7 M charybdotoxin (مانع قناة البوتاسيوم المنشط بالكالسيوم وسيط وكبير التوصيل) ، قبل إحداث تقلصات IPA مع 1 × 10−5 M PE.
- ثم ، بعد الانقباضات إلى PE ، أضف تركيزات تراكمية (0.1-1000 ميكروغرام / مل) من المستخلص النباتي.
- عرض آثار المستخلصات النباتية كنسبة مئوية من الاسترخاء لحلقات IPA في وجود مثبطات مقارنة باستجابة حلقات IPA بدون مثبطات (الشكل 7B-D) وبناء منحنى التركيز والاستجابة.
7. آلية استرخاء الأوعية الدموية الناجمة عن المستخلصات النباتية عبر قنوات العضلات الملساء الوعائية K +
- حلقات IPA العارية قبل احتضان البطانة لمدة 30 دقيقة مع 1 × 10−3 M 4-aminopyridine (4-AP) ، مانع لقناة البوتاسيوم ذات بوابات الجهد (KV) (الشكل 8A) ، 1 × 10−5 M glibenclamide ، مانع لقناة البوتاسيوم الحساسة ل ATP (KATP) ، أو 1 × 10−7 M iberiotoxin ، مانع للتوصيل الكبير Ca 2 + قنوات K + المنشطة (KCa) ، قبل إحداث تقلصات IPA مع 1 × 10-5 M PE.
- ثم ، أضف تركيزات تراكمية من المستخلص النباتي.
- عرض آثار المستخلصات النباتية كنسبة مئوية من الاسترخاء لحلقات IPA مع مثبط مقارنة بحلقات IPA بدون مثبط (الشكل 8B-D) وبناء منحنى التركيز والاستجابة.
8. آلية استرخاء الأوعية الناجم عن المستخلصات النباتية عن طريق تثبيط تدفق الكالسيوم خارج الخلية (Ca2 +) في VSMCs
- حلقات IPA العارية بالبطانة قبل احتضانها لمدة 30 دقيقة في محلول كريبس الخالي من Ca 2+ الذي يحتوي على 1 mM من الإيثيلين جلايكول-مكرر (2-aminoethylether)-N,N,N',N'-حمض رباعي الأسيتيك (EGTA) (الشكل 9A).
- بعد ذلك ، استبدل محلول الاستحمام بمحلول Ca2+ free-80 mM K + لمدة 10 دقائق لإزالة الاستقطاب عن VSMCs ، والتي تفتح بعد ذلك المركبات العضوية المتطايرة (الشكل 9A).
- أضف بشكل تراكمي CaCl2 (0.01-10 mM) للحث على تضيق الأوعية في IPA وبناء منحنى التركيز والاستجابة (الشكل 9A).
- كرر هذا البروتوكول في نفس حلقات IPA ولكن احتضنها مسبقا بمستخلص نباتي أو 1 ميكرومتر نيكارديبين (مانع قناة Ca 2+ من النوع L) في Ca2+ يحتوي على محلول 80 mM K + لمدة 10 دقائق متبوعا بإضافة تراكمية ل CaCl28.
- وأخيرا، قارن الاستجابة الانقباضية بالحد الأقصى للانكماش الذي أثارته سابقا تحديات التحكم في CaCl2 (الشكل 9B).
9. آلية استرخاء الأوعية الناجم عن المستخلصات النباتية عن طريق تثبيط الكالسيوم داخل الخلايا (Ca2 +) من الشبكة الساركوبلازمية (SR)
- تعريض حلقات IPA العارية بالبطانة إلى حل 80 mM K + لمدة 5 دقائق تقريبا ، وإزالة الاستقطاب من VSMCs ، وفتح المركبات العضوية المتطايرة ، وفي النهاية توليد تحميل Ca2 + في SR (الشكل 10A).
- استبدل محلول الاستحمام لمدة 10 دقائق بمحلول كريبس الخالي من Ca2 + الذي يحتوي على 1 mM EGTA (الشكل 10A).
- ثم ، تحدى حلقات IPA باستخدام 1 × 10−5 M PE ، مما ينشط مسار phospholipase C / IP3 ، مما يؤدي في النهاية إلى إطلاق Ca2+ من SR واستحضار انكماش عابر ل IPA (الشكل 10A).
- كرر نفس البروتوكول للتأكد من الانقباضات العابرة بالمثل إلى PE.
- تحدى حلقات IPA مرة أخرى بمحلول 80 mM K + لمدة 5 دقائق تقريبا ، ثم استبدل محلول الاستحمام بمحلول Krebs الخالي من Ca2 + الذي يحتوي على 1 mM EGTA مع أو بدون المستخلص النباتي لمدة 10 دقائق.
- مرة أخرى ، تحدى حلقات IPA باستخدام 1 × 10-5 M PE.
- قارن تقلصات IPA الناجمة عن PE بين الحالة مع وبدون المستخلص النباتي (الشكل 10B).
10. التحليل الإحصائي
- عبر عن النتائج كمتوسط ± SEM. قارن هذه القيم باستخدام اختبار t الخاص بالطالب أو قم بتحليلها عن طريق تحليل التباين (ANOVA) متبوعا باختبار Tukey-Kramer اللاحق باستخدام برنامج إحصائي مناسب. ضع في اعتبارك الفروق عند p < 0.05 لتكون ذات دلالة إحصائية. هنا ، كان هناك n = 6 فئران / بروتوكول تجريبي.
ملاحظة: يمكن تقييم تسجيل تضيق الأوعية واسترخاء الأوعية باستخدام برنامج مناسب مثبت على الكمبيوتر. على سبيل المثال ، يوضح الشكل 5A أنه عندما يتم تحفيز الأوعية الدموية بواسطة PE مما يسبب الانكماش ، يمكن ملاحظة ذلك من زيادة التوتر في التتبع الأصلي. سوف يستقر التتبع في 20-30 دقيقة ، والذي يعتبر انكماشا بنسبة 100٪. بعد ذلك ، يحفز ACh الأوعية الدموية ، مما يسبب الاسترخاء ، والذي يمكن ملاحظته من انخفاض التوتر في التتبع الأصلي. وبالتالي ، يتم حساب انخفاض التوتر كنسبة مئوية مقارنة بانكماش 100٪.