إدارة إيقاع القلب المتقدمة من خلال تطبيق التحفيز الضوئي متعدد المواقع البصري الوراثي في قلوب الفئران

لا يزال الرجفان القلبي وإزالة الرجفان الجسدي الأساسي غير مفهومين تماما. يمكن أن يوفر علم البصريات الوراثي طريقة لاكتساب المزيد من البصيرة في الظواهر القلبية في بيئة يتم التحكم فيها جيدا. يسمح التحفيز الضوئي المحلي باستخدام مصابيح LED الدقيقة بابتكار مناطق أنسجة قلبية محددة.

هذا التحفيز المستهدف هو أداة جديدة لتطوير طرق العلاج المضاد للحساب اللطيف للقلب. يمكن استخدام البروتوكول الموضح لدراسة سلوك القلب أثناء عدم انتظام ضربات القلب وخاصة أثناء الإنهاء. في المستقبل ، يمكن استخدام التقنيات المتقدمة لدراسة نماذج حيوانية كبيرة أكثر صلة سريريا.

قبل كل تجربة، قم بتنظيف جميع الأنابيب بالماء الخالي من المعادن بالكامل. تهوية محاليل الغدة الدرقية مع كربوجين لمدة 30 دقيقة في درجة حرارة الغرفة وضبط درجة الحموضة إلى 7.3 مع هيدروكسيد الصوديوم وحمض الهيدروكلوريك. سخن نظام التروية إلى 37 درجة مئوية باستخدام مضخة حرارية للمياه.

حافظ على ثبات درجة حرارة العطر داخل الحمام المائي باستخدام عنصر تسخين إضافي مثل كابل تسخين مقاوم للماء. أضف 500 ملليلتر من كل محلول من محلول الغدة الدرقية إلى الخزان المقابل وقم بإزالة تهوية الأنابيب وكذلك مصيدة الفقاعات عن طريق تشغيل محلول الغدة الدرقية من خلال نظام التروية حتى لا يتم رؤية المزيد من فقاعات الهواء المحبوسة في الأنابيب أو في فخ الفقاعة. استمر في تهوية محاليل الغدة الدرقية خلال التجربة بأكملها في الخزانات باستخدام الكاربوجين لضمان بقاء الرقم الهيدروجيني للفوسات مستقرا لاحقا أثناء التروية.

بعد إزالة القلب ، قم بإجراء التحضير الدقيق تحت المجهر المجسم. نعلق الشريان الأورطي على إبرة حادة وإصلاح الوعاء بمادة خياطة. كعنصر تحكم، حقن محلول الغدة الدرقية البارد المثلج من خلال الإبرة في القلب، وتحقق من أن القلب مثبت بإحكام.

انقل القلب المثبت إلى نظام التروية وتأكد من تدفق البيرفوسات لمنع الهواء من دخول القلب أثناء توصيل الإبرة بمصيدة الفقاعة. تحقق من أن القلب مغطى بمحلول الغدة الدرقية في الحمام المائي وأنه ينبض في غضون بضع دقائق. ضع أحد أقطاب تخطيط القلب الكهربائي في أقرب مكان ممكن من سطح القلب لضمان جودة إشارة جيدة.

قطب ECG الثاني في محلول الغدة الدرقية ، مع التأكد من تسجيل ECG. ضع صفيف LED الصغير في منطقة الاهتمام. تغيير التروية إلى الغدة الدرقية منخفضة البوتاسيوم مع penecidle والاطلاع على القلب لمدة 15 إلى 30 دقيقة.

للحث على عدم انتظام ضربات القلب ، قم بإضاءة القلب باستخدام LED One و LED Two بقطار من 20 إلى 50 نبضة ضوئية بتردد يتراوح من 25 إلى 35 هرتز ، ومدة النبض من 2 إلى 15 مللي ثانية ، وشدة الضوء من 2.8 مللي واط لكل ملليمتر مربع. كرر العملية حتى يتم تحفيز عدم انتظام ضربات القلب. بمجرد اكتشاف عدم انتظام ضربات القلب المستمر بصريا ، قم بتطبيق مجموعة من النبضات بعروض وترددات مختلفة باستخدام ثلاثة أو ستة أو تسعة مصابيح LED صغيرة من الصفيف في تيار نابض من أرصفة 15 مللي أمبير.

إذا استمر عدم انتظام ضربات القلب بعد خمس تجارب لإزالة الرجفان تعتمد على مصفوفة LED الصغيرة ، فقم بتصنيف المحاولة على أنها غير ناجحة وابدأ في إزالة الرجفان الاحتياطي ، باستخدام LED One و LED Two بنفس معلمات التوقيت. قم بدمج القلب بمحلول blebbistatin وانتظر حتى يحدث الفصل الميكانيكي ، والذي يتم إنجازه عندما يتوقف القلب عن النبض ، ولكن إشارة ECG لا تزال قابلة للقياس. أعط صبغة الجهد الملليلتر الواحد ، صبغ 4-A-N-B-D-Q-P-Q كبلعة في فخ الفقاعة من تروية Langendorff وانتظر لمدة خمس إلى 10 دقائق للسماح للصبغة بالاطلاع على القلب بشكل موحد.

قم بتشغيل مؤشر LED ثلاثة. ركز الكاميرا على سطح القلب واستخدم 1.27 مللي واط لكل طاقة بصرية ملليمتر مربع. أطفئ أضواء المختبر وابدأ التسجيل ، مع التأكد من الحصول على إشارة بصرية من خلال مقارنة تردد الإشارة التي تم الحصول عليها بتردد ECG المسجل.

تم اختبار سلسلة من التجارب ذات الترددات المختلفة وعدد من مصابيح LED الدقيقة وفترات النبض ل 11 فأرا ، مما يدل على أن النبضات من 1 إلى 20 مللي ثانية يمكن أن تزيل الرجفان بمعدلات نجاح مختلفة. هناك زيادة كبيرة في معدل نجاح مصابيح LED التسعة ذات مدد نبض تبلغ مللي ثانية واحدة و 20 مللي ثانية عند تردد إزالة الرجفان من 18 و 20 هرتز ، وهو أقرب إلى متوسط تردد عدم انتظام ضربات القلب الذي تم تحليله وهو 22.55 من جميع حالات عدم انتظام ضربات القلب مع فاصل خطأ زائد أو ناقص أربع نقاط صفر ثلاثة هرتز. يتم عرض محاولتين مختلفتين لإزالة الرجفان بتردد 14 هرتز مع تسجيلات ECG الخاصة بهم والطيف الخاص بهم هنا.

في مثال على إزالة الرجفان مع نبضات 30 مللي ثانية ، يزداد التردد السائد لعدم انتظام ضربات القلب قليلا حتى يبدأ تحفيز الصورة. يتم تحويل VF إلى VT حيث ينخفض التردد السائد إلى 14 هرتز متبوعا بإنهاء غير ناجح والعودة إلى سلوك عدم انتظام ضربات القلب بتردد مهيمن يبلغ 24 هرتز. في المثال الثاني ، يظهر الجزء الأول VT بتردد مهيمن يبلغ 23 هرتز ومكوناته التوافقية حتى يبدأ تحفيز الصور ، بعرض نبضة يبلغ 20 مللي ثانية.

يعرض الجزء الثالث إنهاءا ناجحا يؤدي إلى إيقاع الجيوب الأنفية الطبيعي بتردد أساسي يبلغ 3.5 هرتز والتوافقيات الناتجة. أظهرت الخرائط البصرية باستخدام كاميرات عالية السرعة تغيرا في شدة التألق أثناء نبضة واحدة للقلب أثناء إيقاع الجيوب الأنفية الطبيعي. يجب أن يحافظ طول التروية على جميع الظروف للحفاظ على صحة القلب ، وهي درجة الحرارة وقيمة الرقم الهيدروجيني والأكسدة التي يجب أن تظل ثابتة.

من المهم بشكل خاص ألا يعمل محلول tyroid فارغا لأن فقاعات الهواء في النظام قد تلحق الضرر بالقلب. توفر مجموعة الواقع الجزئي مرونة كبيرة. يمكنك استهداف مواقع مختلفة من القلب أو حتى الجمع بين صفائف متعددة في تجربة واحدة من أجل إنهاء عدم انتظام ضربات القلب بشكل صحيح.