تم تنفيذ جميع إجراءات الحيوانات في هذه الدراسة بدقة وفقا لإرشادات لجنة رعاية واستخدام الحيوانات المؤسسية (IACUC) المعتمدة من لجنة الأخلاقيات في مستشفى ديتشينغ الشعبي. استخدمت الدراسة فئران ذكور تتراوح أعمارهم بين 8-12 أسبوعا من نوع C57BL/6 تم شراؤهم من شركة GemPharmatech Co., Ltd. تم إيواء جميع الحيوانات في مرافق حاجز بدرجة SPF مع معايير بيئية تفي بالمعايير الوطنية (درجة حرارة الغرفة 22 ± 2 درجة مئوية، الرطوبة النسبية 50 ± 10٪، دورة الضوء والظلام 12/12 ساعة). خلال التجارب، التزمت هذه الدراسة بدقة بمبادئ "3R" (الاستبدال، التقليل، التحسين) وطبقت إجراءات قياسية، بما في ذلك التخدير وتخفيف الألم لتقليل معاناة الحيوانات.
ملاحظة: باختصار، يتم استئصال القلب السليم بسرعة من تجويف الفأر الصدري ويتعرض لتروية عكسية مع محلول كولاجناز النوع الثاني عبر جهاز لانغندورف لهضم المصفوفة خارج الخلية إنزيميا. بعد هضم كامل للأنسجة، يتم تفكيك عضلة القلب اللينة بعناية إلى تعليق خلوي واحد. يتم ترشيح تعليق الخلية الناتج بشكل متسلسل لإزالة شظايا الأنسجة غير المهضومة، تليها ترسيب بالجاذبية لإثراء خلايا عضلة القلب القابلة للحياة. يمكن بعد ذلك استخدام خلايا عضلة القلب المنقاة في التطبيقات التجريبية اللاحقة.
1. تحضير جهاز التروية لانغندورف
ملاحظة: يبلغ حجم الأنابيب الكلي لنظام لانغندورف 15.5 مل. معدل تدفق التروية هو 3.5 مل/دقيقة لتروية القلب و10-15 مل/دقيقة لغسل النظام.
- قم بغسل نظام لانغندورف بتدفق 50 مل من 75٪ إيثانول.
ملاحظة: قم بتنظيف شهري لأنابيب الزجاج باستخدام 1 M HCl لضمان التعقيم.
- اشطف ب 250 مل من DDH2O المعقم لإزالة بقايا الإيثانول والقضاء على فقاعات الهواء.
- اضبط درجة حرارة حمام الماء على 42 درجة مئوية. شغل المضخة لبدء التسخين الدائري واملأ التجويف الخارجي لأنبوب السيربنتين بالماء الدافئ.
ملاحظة: هذا يضمن وصول البرفيوسات إلى القلب عند 37 درجة مئوية.
2. تحضير المخزن
- جهز محلول كريبس-بيكربونات (KB)، ومخزن التروية (PB)، ومخزن الهضم (DB)، ووسط طلاء الخلايا العضلية (MPM)، ووسط زراعة الخلايا العضلية (MCM) وفقا للتركيبات المدرجة في الجدول 1.
ملاحظة: حضر طازجا في يوم الاستخدام.
- تبريد مسبق 10 مل من مخزن الكيلوبايت على الثلج.
- املأ التلوين بالفول السوداني. اضبط معدل التدفق إلى 3.5 مل/دقيقة وقس درجة حرارة الصرف (37 درجة مئوية هي الأمثل).
- أغسل 7 مل من الحمض الديمقراطي في خط الأنابيب، ثم أغلق خط التروية.
- حضر محلول هيبارين الصوديوم (0.5٪، 62.5 كلار) وحمل 300 ميكرولتر في حقنة الأنسولين.
- أليكوت 10 مل من زبدة الفول و10 مل من الكيلوبايد في صحنين منفصلين من بتري وبردهما مسبقا على الثلج.
- ضع مصفاة خلية بحجم 100 ميكرومتر على غطاء أنبوب طرد مركزي بسعة 50 مل، ثم رطبها مسبقا بسعة 1 مل من كيلوبايت، وتثبيتها على أنبوب طرد مركزي بسعة 50 مل.
3. استخراج القلب والانتقال
ملاحظة: في هذا البروتوكول، تم استخدام قفازات معقمة وأجهزة وشاش ومسحات قطنية طوال العملية لتقليل التلوث الخارجي. بينما تعتبر تقنية المعقم الكامل ضرورية لزراعة الخلايا الأولية، إلا أنها هنا خدمت لدعم رفاهية الحيوان وسلامة الأنسجة في التحليلات النسيجية والجزيئية لاحقا، بدلا من الحفاظ على العقم لعزل الخلايا.
- تخدير الفأر عن طريق الحقن داخل الصفاق بجرعة 80 ملغ/كجم من بنتوباربيتال الصوديوم (درجة دوائية) مع 5 وحدة دولية/جم هيبارين صوديوم وزن الجسم. راقب عن كثب حتى يتم الحصول على تخدير عميق. اضغط أصابع الفأر وراقب اختفاء رد فعل قرص إصبع القدم للتأكد من نجاح التخدير.
- قم بإزالة شعر الصدر باستخدام كريم إزالة الشعر.
- ثبت الفأرة على لوح رغوي وقم بتعقيم جلد الصدر بنسبة 75٪ كحول.
- ارفع الجلد الصدري بالملاقط، وقم بعمل شق في عملية التوزيع.
- ارفع الزيفويد وقطع الأضلاع بشكل ثنائي الجانب نحو مناطق الإبط، ثم قطع الحجاب الحاجز بالكامل.
ملاحظة: تجنب إلحاق الضرر بالقلب.
- قم بتثبيت عظمة القص والأضلاع باستخدام ملقط دموي لكشف القلب بالكامل.
- امتصاص الدم، وحرك الكبد بلطف نحو الأطراف الخلفية باستخدام الأنسجة. استخدم عشايات القطن بعناية لتحريك القلب وكشف الوريد الأجوف السفلي.
- حقن 300 ميكرولتر من محلول الهيبارين الصوديوم (من الخطوة 2.5) في الوريد الأجوف السفلي باستخدام حقنة الأنسولين المحضرة.
ملاحظة: احرص على منع ظهور فقاعات الهواء.
- قم بإزالة الأنسجة الغدة الزعترية، ثم اقطع الأوردة والشرايين المحيطة. انقل القلب إلى مخزن زبدة الفول السوداني المبرد مسبقا (من الخطوة 2.6) فورا.
ملاحظة: إزالة الغدة الدعترية تحسن رؤية الأبهر. حافظ على جزء من الشريان الأبهر أثناء الاستئصال. تم إبطاء انقباض عضلة القلب بسبب محلول زبدان الفول المبرد مسبقا. يؤدي الاستئصال القلبي تحت التخدير إلى القتل الرحيم الإنساني.
- باستخدام المضاق الدقيقة، أمسك الشريان الأبهر وركبه على قناة نظام التروية لانغندورف. ثبته بخياطة حرير 5-0.
ملاحظة: قم بهذه الخطوة بسرعة. تأكد من إيقاف نظام التروية أثناء تركيب القلب.
4. تروية القلب
- شغل نظام التروية وابدأ التوقيت لمدة دقيقتين و30 ثانية. خلال هذه الفترة، يتكون الصرف الصحي من مخزن PB ولا يحتاج إلى جمع.
- عند الانتهاء من فترة دقيقتين و30 ثانية، ابدأ بجمع وإعادة تدوير مخزن DB مع توقيت لمدة 15 دقيقة.
ملاحظة: راقب حالة عضلة القلب - الهضم الأمثل يشير إلى انخفاض مرونة الأنسجة وزيادة شفافية الجسم. إذا بدا الهضم غير مكتمل، يمكن تمديد المدة بشكل متوسط، ولكن يجب ألا تتجاوز 20 دقيقة إجمالا لمنع تلف خلايا عضلة القلب.
- بعد انتهاء الفترة المحمولة، انتقل من DB إلى مخزن PB واستمر في التروية لمدة 4 دقائق و30 ثانية إضافية. يحتوي الصرف خلال هذه المرحلة على مخزن DB؛ اجمعها.
- إنهاء التروية عن طريق إيقاف النظام بعد الفاصل الزمني النهائي.
5. تفكك الخلايا وتنقيها
- أزل القلب من القنية وانقله إلى مخزن KB المبرد مسبقا (المعد في الخطوة 2.6).
ملاحظة: تم إنهاء الهضم الإنزيمي بنقل القلب فورا إلى مخزن الكيلوبايت. هذا يخفف بسرعة الإنزيم المتبقي، مما يمنع فرط الهضم ويضمن حيوية عالية للخلايا.
- باستخدام مقص دقيق، قم بإزالة الأنسجة الأذينية والأبهرية بعناية، مع الاحتفاظ فقط بعضلة القلب.
- يتم تفكيك نسيج عضلة القلب ميكانيكيا إلى شظايا صغيرة (<1 مم3) باستخدام الملقط الدقيق.
- قم بنفخ شظايا الأنسجة بلطف باستخدام قطارة بحجم 2 مل للحصول على تعليق خلية واحدة.
ملاحظة: كن حذرا للغاية أثناء النفخ للحفاظ على شكل خلايا عضلة القلب على شكل قضيب. تجنب استخدام رؤوس الماصة العادية، لأن فتحتها الضيقة قد تعكر ميكانيكيا سلامة الخلية.
- قم بترشيح تعليق الخلية الناتج عبر مصفاة الخلية المبللة مسبقا بحجم 100 ميكرومتر (المجمعة في الخطوة 2.7) إلى أنبوب بسعة 50 مل.
- انقل التعليق المصفى إلى أنبوب بحجم 15 مل ودع خلايا عضلة القلب تستقر عن طريق ترسيب الجاذبية (15 دقيقة، 4 درجات مئوية).
ملاحظة: المساحة السطحية القاعدية المخفضة لأنابيب 15 مل تعزز بشكل كبير كفاءة استرداد الخلايا مقارنة بأنابيب 50 مل.
- استنشق السوبرناتانت بعناية، وأعد تعليق الخلايا القلبية المثقلة بالحبيبات في 10 مل من مخزن KB البارد جدا باستخدام ماصة نقل بحجم 2 مل، وكرر الترسيب (15 دقيقة، 4 درجات مئوية).
- كرر الخطوات 5.4-5.7 للحصول على تحضير منقى من خلايا عضلة القلب الصلبة السليمة المناسبة للتطبيقات.
6. زراعة الخلايا
- غطى أطباق الزراعة بطبقة 10 ميكروغرام/مل من اللامينين واحتضن على حرارة 37 درجة مئوية لمدة ساعتين.
ملاحظة: لتقليل الضرر الميكانيكي لخلايا عضلة القلب على شكل قضبان وتقليل وقت المعالجة الممتد المرتبط بالطلاء التفاضلي، استخدمت هذه الدراسة طلاء اللامينين بدلا من الطلاء التفاضلي، وهي استراتيجية لا تعزز فقط كفاءة التعلق الخلوي، بل تحافظ أيضا على الخصائص الفسيولوجية الأصلية لخلايا عضلة القلب.
- أعد تعليق خلايا عضلة القلب في 4 مل من MPM المسخن مسبقا (37 درجة مئوية). بعد إزالة محلول اللامينين، قم بزرع خلايا عضلة القلب في الأطباق المغطاة. الحضانة عند 37 درجة مئوية مع 2٪ ثاني أكسيد الكربونلمدة ساعة واحدة. راقب شكل الخلية وحجمها وكثافتها تحت المجهر.
- بعد الحضانة، قم بإخراج MPM بعناية واستبداله ب MCM مسخن مسبقا (37 درجة مئوية). حافظ على الحضانة عند 37 درجة مئوية مع 2٪ ثاني أكسيد الكربون2 لمدة 24 ساعة.
- بعد 24 ساعة، فحص خلايا عضلة القلب من حيث السلامة الهيكلية والشكل.
ملاحظة: حافظ على تقنية المعقمة الصارمة طوال الإجراء.
تحذير: قد يسبب الكولاجيناز النوع الثاني حساسية الجهاز التنفسي، وتهيج في الجلد والعين. تأكد من العمل في مكان جيد التهوية وتجنب استنشاق الغبار أو ملامسته للجلد والأغشية المخاطية. يجب جمع جميع أنسجة قلب الفئران المهملة، وعينات الدم، وأي مستلزمات قابلة للتخلص منها كنفايات بيولوجية خطرة في حاويات مخصصة مقاومة للتسرب تحمل رمز الخطر البيولوجي. تخضع هذه المواد لاحقا لإجراءات مركزية لإزالة التلوث والتخلص منها.