النظام البصري لتقييم ميكانيكا الأذين والبطين في قلوب الفئران المرواة بطريقة لانجندورف

ملخص

يصف هذا البروتوكول إجراءات استخراج قلب الفأر وقسطرته، بالإضافة إلى تحضير وتجهيز نظام لانجندورف للإرواء التراجعي. يرتبط الإعداد التجريبي بنظام بصري عالي الدقة مصمم لتقييم الاستجابات الميكانيكية للأذينين والبطينين مع الحفاظ على ديناميكياتهما الطبيعية.

الملخص

يُعد قلب الفأر نموذجاً شائع الاستخدام في أبحاث القلب والأوعية الدموية، وذلك بفضل التقدم في التقنيات الهندسية. ومع ذلك، لا يزال تقييم انقباضية الأذين والبطين يمثل تحدياً بسبب صغر حجم قلب الفأر. تقدم هذه الدراسة منهجية جديدة لتقييم الانقباضية ومعدل ضربات القلب في قلب معزول وسليم. يتيح استخدام قلب فأر يتم ترويته بطريقة Langendorff بالتزامن مع نظام بصري عالي الدقة تقييم انقباضية الأذين والبطين. ويعالج الإعداد التجريبي التحديات المرتبطة بصغر حجم القلب ومعدلات الانقباض السريعة مع الحصول على إشارات عالية الدقة. وكان التزامن بين تردد التحفيز وتردد انقباض القلب في نطاق يتراوح من 420 إلى 660 نبضة في الدقيقة (bpm) متسقاً مع النتائج المستخلصة من طريقة auxotonic. بالإضافة إلى ذلك، تسمح قياسات تقصير البطين والإشارات الديناميكية للأذين بتحديد الانقباض الأذيني البطيني. وتعتبر هذه الطريقة مناسبة لتقييم الانقباضية ومعدل ضربات القلب في قلب معزول وسليم دون تأثيرات صيدلانية أو جهازية. وتظهر هذه النتائج أن النظام البصري يتيح قياس استجابات تقصير البطين والأذين.

المقدمة

هناك الكثير لاكتشافه في فسيولوجيا القلب؛ حيث تُعد العمليات الرئيسية، مثل تنظيم ضربات القلب واقتران الاستثارة والتقلص، من المبادئ الأساسية التي تخضع للبحث المستمر¹. ورغم أن تأثيرات الضوضاء البيولوجية على انقباضية القلب² ونشاط تنظيم ضربات القلب لا تزال غير مفهومة بشكل جيد¹، إلا أن طرق التصوير الضوئي الجديدة سمحت بطرح نماذج معرفية جديدة^3,4.

لقد قدمت منهجيتان تجريبيتان تستخدمان نظام لانجندورف (Langendorff) مساهمات قيمة في قياس الوظائف القلبية. الأولى هي طريقة الانقباض متساوي الحجم (isovolumic contraction)، حيث يتم ا....

البروتوكول

أُجريت جميع الإجراءات الحيوانية وفقاً للوائح الفيدرالية الخاصة بتجارب ورعاية الحيوان، وحصلت على موافقة لجنة رعاية الحيوان في CINVESTAV (CINVESTAV Zacatenco, D.F., Mexico). في هذه الدراسة، استُخدمت فئران ذكور من سلالة C57BL/6J، بوزن يتراوح بين 28–34 g، وعمر يتراوح بين 8–14 أسبوعاً. جميع المواد والمعدات المستخدمة في البروتوكول مدرجة في جدول المواد. توفر الملفات التكميلية 1–1 الرسوم التوضيحية الداعمة، وأدلة البرمجيات، وبرامج التحليل، وبيانات التنظيم، وملفات التطبيق الخاصة بالبروتوكول.

1. تحضير المخزون

1. قم بتحضير محلولين مركزين مسبقاً وتخزينهما في الثلاجة عند 4 °C: (1) المحلول المركز....

النتائج

تُجرى تجارب الوظائف الميكانيكية للقلب باستخدام جهاز لانجندورف (Langendorff apparatus)، كما هو موضح في الشكل 1-أ (أعلى)تتيح أنظمة المراقبة والأنظمة البصرية تسجيل الفيديو عند تفعيل التحكم في الإضاءة، كما هو موضح في الشكل 1-أ (أسفل). الشكل 1ج يوضح المنظر الخارجي للخزانة التي يتم التحكم في درجة حرارتها بواسطة منظم حراري (thermostat)، والمصممة للحفاظ على القلب معزولاً عن التقلبات الحرارية المحيطة والضوء........

المناقشة

يتسم قلب الفأر بحساسية شديدة للتغيرات في درجات الحرارة^2,9,10,11,22. وفي هذه التجربة، تم وضع القلب المروي في وضع رأسي. وقد أدخلنا تعديلاً طفيفاً للحد من فقدان درجة حرارة سائل التروية وتقليل التداخلات الحركية في طريقة تروية لانجندورف (Langendorff perfusion method). حيث تمت إضافة مضخة إعادة تدوير إلى الأنبوب المتعرج لتقليل فقدان درجة حرارة سائل التروية عند 37 ± 0.......

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة

الاسم	الشركة	رقم فهرسي	التعليقات
سرنجة 1 mL	BD Plastipak	302485	إجراء جراحي
إبرة 20 G	NIPRO	AH-2032	قنية أبهريّة
عدسة قابلة للتعديل 25 mm بتكبير 8x-100x	Generic	N/A	عدسة كاميرا النظام البصري؛ أشير إليها بشكل عام كعدسة كاميرا قابلة للتعديل
إبرة 27 G	BD PrecisionGlide	302358	إجراء جراحي
قطع دعم مصممة ثلاثية الأبعاد	CINVESTAV	N/A	قطع دعم مخصصة مصممة ثلاثية الأبعاد
خياطة حريرية 4-0	AMERICAN SUTURE	TGSN0901	قنية أبهريّة
مزود طاقة 40-A	STEREN	PRL-25	مزود طاقة LED
حجر هواء	N/A	N/A	أكسجة محلول تايرود
CaCl2 (2H2O)	Sigma-Aldrich	C3306	محلول تايرود
D-Glucose	J.T. Baker	1916-01	محلول تايرود
مضخة تصريف	CINVESTAV	N/A	مضخة تصريف مخصصة؛ أشير إليها بشكل عام كمضخة تصريف
عدسة مستوية محدبة، F = 25.4 mm	THORLABS	LA1951-A	عدسة إضاءة النظام البصري؛ أشير إليها بشكل عام كعدسة إضاءة مستوية محدبة
حمض الأسيتيك الثلجي	Sigma-Aldrich	695092	تنظيف نظام لانجندورف
هيبارين	PiSA	060M91	مضاد للتخثر
HEPES	Sigma-Aldrich	H3375	محلول تايرود
مصابيح LED عالية الطاقة	Luminius	CBT-90-G-L11-C12	مصدر ضوء LED
نظام إضاءة	CINVESTAV	N/A	نظام إضاءة مخصص؛ أشير إليه بشكل عام كنظام إضاءة
KCl	CTR SCIENTIFIC	CTR02196	محلول تايرود
برنامج LabVIEW إصدار 2018	NATIONAL INSTRUMENTS	N/A	برنامج مستخدم لتشغيل تطبيق المراقبة والتحفيز؛ أشير إليه بشكل عام كتطبيق المراقبة والتحفيز
برنامج MATLAB	The MathWorks	N/A	برنامج حاسوبي لبرامج تسوية الفيديو وتقسيمه وتحليله؛ أشير إليه بشكل عام كبرنامج حاسوبي
أكسجين طبي	GRUPO INFRA	N/A	أكسجة محلول تايرود
MgCl2 (6H2O)	CTR SCIENTIFIC	CTR02104	محلول تايرود
مضخة صغيرة متغيرة التدفق	CONTROL COMPANY	3385	مضخة تروية
طقم جراحة للفئران	Kent Scientific	INSMOUSEKIT	إجراء جراحي
NaCl	Sigma-Aldrich	S5886	محلول تايرود
NaH2PO4	DEQ	DEQF290400250	محلول تايرود
NaOH	CTR SCIENTIFIC	CTR03108	ضبط pH
NI USB-6009	NATIONAL INSTRUMENTS	779026-01	بطاقة استحواذ
أقطاب بلاتينية، قطر 0.25 mm	Sigma-Aldrich	349402	أقطاب تحفيز كهربائي
مزود طاقة (12 V, 30 A)	Karnick	PTA-12V30A	مزود طاقة لإعادة التدوير
جهاز مراقبة الضغط	CINVESTAV	N/A	جهاز مراقبة ضغط مخصص؛ أشير إليه بشكل عام كجهاز مراقبة الضغط
محول طاقة الضغط	LA BOUVET	B17295	جهاز مراقبة الضغط لنظام لانجندورف
كحول إيثيلي نقي	Sigma-Aldrich	493511	إيثانول لتنظيف النظام
حمام حراري لإعادة التدوير (LXC)	PolyScience	L113A0412	جهاز إعادة تدوير الخزان
محلول ملحي	PiSA	111848	محلول كلوريد الصوديوم (NaCl) بتركيز 0.9%
حمام حراري لولبي	CINVESTAV	N/A	جهاز إعادة تدوير/حمام حراري لولبي مخصص
مجهر ستيريو	N/A	N/A	إجراء جراحي
إضاءة مجهر ستيريو	N/A	N/A	إجراء جراحي
برنامج uEye Cockpit	IDS Imaging Development System GmBH	N/A	برنامج استحواذ الكاميرا؛ أشير إليه بشكل عام كبرنامج استحواذ الكاميرا
UI-3360CP-NIR-GL Rev.2	IDS	AB00624	كاميرا CMOS عالية السرعة؛ أشير إليها بشكل عام ككاميرا CMOS
زايلزين	PiSA	4001211	مخدر
Zoletil 100	Virbac	83048907	مخدر تيلتامين-زولازيبام؛ أشير إليه بشكل عام كمزيج مخدر