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刺激心脏内神经系统以评估心律失常易感性

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2025年4月28日

本文内容

摘要

来源:Jungen, C., 等心脏内神经元对心脏电生理学及心律失常发生的影响 离体 朗根多夫系统 视频实验杂志 (2018).

该视频展示了一种离体刺激心脏内神经系统以评估心脏对心律失常易感性的技术。通过灌注装置,对离体小鼠心脏进行含氧缓冲液灌注,随后以高频刺激心脏内神经系统以诱发心律失常。

方案

所有涉及动物样本的操作均已经过适当的动物伦理审查委员会审核并批准。

1. 兰格多夫装置的准备

注意:使用市售的朗根多夫灌流系统。

  1. 配制改良的克雷布斯-亨塞尔特溶液(119 mM 氯化钠、25 mM 碳酸氢钠、4.6 mM 氯化钾、1.2 mM 一水合磷酸二氢钾、1.1 mM 硫酸镁、2.5 mM 氯化钙、8.3 mM 葡萄糖和 2 mM 丙酮酸钠)。为防止钙盐沉淀,向灌注液中通入95%氧气/5%二氧化碳的混合气体。使用孔径为0.22 µm的滤器过滤缓冲液。
  2. 根据需要,向缓冲液中加入药理学试剂,以研究其对心脏电生理学和心律失常发生的影响。
  3. 启动水浴装置,并将含有95%氧气/5%二氧化碳混合气体的灌注液置于其中。调节水浴温度,使灌注液在到达灌流插管前的温度约为37 ˚C。
  4. 一旦达到目标温度,立即启动蠕动泵,并用灌注液充满整个装置。
  5. 在连接心脏前调节泵速,确保将插管安装至装置时,插管内无残留气泡。

2. 硬件和软件准备

  1. 将数字数据采集系统及其配套软件连接至Langendorff装置,以持续记录灌注压、流速和心率。
    1. 在通用设置中将目标灌注压设定为80 mmHg。
    2. 开始记录。
  2. 使用带有铂电极、电极表面为0.5 × 0.5 mm、电极间距为0.5 mm的电生理导管,结合指定的数字刺激发生器进行数据记录和刺激。
    1. 将导管放置在心脏连接装置后所处位置的附近区域。
    2. 通过从导管中选择2个电极并设置100 ms的周期长度来准备刺激。

3. 心脏的制备

  1. 向2个培养皿(直径分别为6 cm和10 cm)以及带套管的培养皿中加入冷的(~2 - 4 ˚C)灌流缓冲液(10 - 20 mL和40 - 50 mL,确保完全覆盖整个培养皿),并将这些培养皿直接置于显微镜旁的冰上。在套管周围预先打一个双结。
  2. 通过颈椎脱位处死动物后,使用梅奥剪刀和细齿镊子打开胸腔,迅速取出心脏。然后用伦敦镊子夹住膈肌上方的主动脉和腔静脉,用斜视剪刀紧贴脊柱切断所有血管和结缔组织,摘取心脏-肺组织块。
  3. 将心脏-肺组织块转移至第一个盛有冰冻缓冲液的培养皿(直径6 cm)中,使用斜视剪刀和伦敦镊子小心去除肺组织,避免损伤心脏。随后将心脏置于显微镜下,使用弹簧剪刀和Dumont SS镊子仔细去除胸腺、食管和气管。
  4. 使用弹簧剪刀在右心房上部剪出一个1.5 - 2 mm的孔,用于插入导管。在肺动脉上剪开一个小孔。然后在主动脉弓分支下方直接剪开主动脉,并去除周围组织,以便于打结固定。
  5. 保留左心房周围的脂肪垫(包括主要位于心房的神经节丛),或通过精细解剖将其完全去除。
  6. 将心脏转移至带有套管的培养皿中,并置于显微镜下。用Dumont SS镊子将主动脉套入套管,然后将预先准备好的结扎线紧紧绑在主动脉上。注意确保套管插入主动脉的深度适中,避免遮挡主动脉瓣和冠状动脉开口。
  7. 迅速将套管连接至Langendorff灌流装置,并确保套管内无气泡残留。
  8. 将灌流压力调节至80 mmHg,以实现恒压灌流。
  9. 小心将导管插入右心房和右心室,避免接触或损伤心脏,并用胶带将导管固定在套管上。
  10. 开始刺激,采用预设的100 ms周长,进行初始20分钟的平衡期。
  11. 关闭灌流室,以维持稳定的温度环境。

4. 电生理参数与心律失常发生机制

  1. 通过导管的远端或近端电极施加程序性刺激,刺激强度为心房或心室起搏阈值的两倍,以评估电生理参数,具体步骤如下所述。
    1. 测定窦房结恢复时间:在S1S1周期长度分别为120 ms、100 ms和80 ms的固定频率起搏持续10秒后,记录最长的返回周期长度。
    2. 测定文氏点:以8次刺激(S1S1:100 ms;每次逐步减少2 ms)确定出现1:1房室结传导中断时最长的S1S1周期长度。测定房室结不应期:采用12次刺激(S1S1:120 ms、110 ms和100 ms;单次短耦联期外刺激,S1S2间期每次逐步减少2 ms),确定导致房室结传导中断的最长S1S2间期。
    3. 测定心房和心室不应期:采用12次刺激(S1S1:120 ms、110 ms和100 ms;单次短耦联期外刺激,S1S2间期每次逐步减少2 ms),确定无心房或心室反应时的最长S1S2间期。
  2. 根据Lambeth共识,进行程序性期外刺激(S1S1:120 ms、100 ms和80 ms,随后最多给予3次额外刺激;60–20 ms,每次逐步减少2 ms)或短阵快速起搏方案(5秒,S1S1:50–10 ms,每次逐步减少10 ms),以评估心室致心律失常性。

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
氯化钠Sigma-AldrichS3014改良 Krebs-Henleit 溶液
碳酸氢钠Sigma-Aldrich401676改良 Krebs-Henleit 溶液
氯化钾Sigma-AldrichP5405改良 Krebs-Henleit 溶液
磷酸二氢钾Sigma-AldrichP5655改良 Krebs-Henleit 溶液
七水合硫酸镁Sigma-AldrichM1880改良 Krebs-Henleit 溶液
二水合氯化钙Sigma-AldrichC7902改良 Krebs-Henleit 溶液
葡萄糖Sigma-AldrichG5767改良 Krebs-Henleit 溶液
丙酮酸钠 bioXtraSigma-AldrichP8574改良 Krebs-Henleit 溶液
碳酰气(95% 氧气 / 5% 二氧化碳)SOL-Group, TMG Technische und Medizinische Gas GmbH, 克雷费尔德, 格尔茨霍芬, 德国 改良 Krebs-Henleit 溶液
无菌滤器 Steritop-GP 0.22EMD MilliporeSCGPT05RE改良 Krebs-Henleit 溶液
灌流系统HUGO SACHS ELEKTRONIK - HARVARD APPARATUS GmbH, 马尔-许格斯滕, 德国 73-4343Langendorff 装置
用于导管和生理参数的数据采集系统及相应软件Powerlab 8/30 & Labchart, ADInstruments, 达尼丁, 新西兰PL3508 PowerLab 8/35Langendorff 装置
八极导管CIB’ER Mouse, NuMed Inc., 霍普金顿, 纽约州, 美国定制Langendorff 装置
刺激发生器STG4002, Multi Channel Systems, 罗伊特林根, 德国STG4002-160µA刺激装置
刺激软件Multi Channel Systems, 罗伊特林根, 德国MC_Stimulus II刺激装置
塑料封口膜Parafilm M, Bemis NA, 位于威斯康星州尼纳赫, 美国 耗材
弹簧剪Fine Science Tools GmbH, 海德堡, 德国15003-08心脏制备
斜视剪Fine Science Tools GmbH, 海德堡, 德国14575-09心脏制备
梅奥剪Fine Science Tools GmbH, 海德堡, 德国14110-15心脏制备
Dumont SS 镊子Fine Science Tools GmbH, 海德堡, 德国11203-25心脏制备
伦敦镊Fine Science Tools GmbH, 海德堡, 德国11080-02心脏制备
窄纹镊Fine Science Tools GmbH, 海德堡, 德国11003-13心脏制备

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