该协议描述了使用孤立的组织浴系统和基于计算机的数据采集在孤立的平滑肌准备中测量等长收缩。
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该协议描述了使用孤立的组织浴系统和基于计算机的数据采集在孤立的平滑肌准备中测量等长收缩。
离体组织浴测定是一种经典的药理学工具,用于评估无数收缩组织中的浓度-反应关系。 虽然这项技术已经实施了 100 多年,但这种检测的多功能性、简单性和可重复性使其仍然是药理学家和生理学家不可或缺的工具。 组织浴系统有多种形状和尺寸可供选择,使科学家能够评估小至小鼠肠系膜动脉和大至猪回肠的样品(如果不是更大的话)。离体组织浴测定的核心是能够测量等长收缩的浓度依赖性变化,以及如何通过增加拮抗剂或抑制剂的浓度来纵收缩激动剂的功效和效力。 尽管一般原理仍然相对相似,但最近的技术进步通过结合基于计算机的数据记录和分析软件,使组织浴测定具有更多的多功能性。 本视频将演示离体组织浴测量离体平滑肌(在本例中为大鼠胸主动脉环)的等长收缩的功能,并分享使用该技术可以创建的知识类型。 包括主动脉组织解剖和制备的详细说明、主动脉环在组织浴中的放置和实验前的适当组织平衡、组织活力测试、实验设计和实施以及数据定量。 Aorta 将连接到等距力传感器,其数据将使用市售的模数转换器和桥式放大器捕获,该转换器和桥式放大器专为这些实验而设计。该系统的配套软件将用于可视化实验和分析捕获的数据。
药理学学科采用了分离组织浴系统超过150年。该系统的多功能性使得科学家在世界各地以表征受体和受体信号转导,这方面的知识形成已处理的数以百万计的疾病或病症,例如高血压,心脏衰竭,糖尿病,胃肠道疾病,膀胱的个体的疗法的基础功能障碍,哮喘和吞咽障碍,仅举几例。为了这一天,分离的组织浴保持药物开发和基础研究的一个重要方面,因为它允许所述组织以用作组织。在此朱庇特的课,正式的协议共享演示视觉和虚拟实验,从一个孤立的组织浴实验,测量等长收缩,这使得受体的表征利用数据。
该技术的主要优点在于,所述组织是过着第二功能为一体的组织,用生理结果(收缩或松弛)是相关于身体。它是一种合成的步骤(药物 - 受体相互作用,信号传导,第二信使的产生,改变平滑肌兴奋性,并改变组织功能)。而其它技术允许每个步骤的研究( 例如,放射性配体结合药物的亲和力,第二信使测定)中,分离的组织浴技术允许集成的所有这些步骤1。另一个优点是,保持组织功能允许的重要的药理学变量是在一个组织中的VS的蜂窝环境更有意义的计算;它更接近如何检查药品将在工体作为一个整体。
注:本文中所描述的所有程序都是根据密歇根州立大学的机构动物护理和使用委员会(IACUC)制定的准则进行。
1.系统准备和设置
2.组织准备
巴斯3.组织安置
4.设置被动张力
注意:每个组织具有长度(螺),在该平滑肌细胞响应最优LLY。初步实验,以确定最佳的拉伸张力而实现待检查该长度必须为每个单独的组织类型进行。大鼠胸主动脉有4个g的最优被动伸展紧张。
5.平衡和药品制作
6.初次挑战
7.实验
注:哌唑嗪,α-肾上腺素受体拮抗剂,将被引入到组织浴室转移的浓度RESPONSE曲线去氧肾上腺素(PE);这是可证明的拮抗作用。
8.数据分析
在激动而言,在给定组织的激动剂的相对效力(E MAX)和效力(EC 50)可被计算并与其它激动剂在相同组织1的响应。在我们的实验中,将大鼠胸主动脉孵育用载体或α1肾上腺素能受体拮抗剂哌唑嗪(5 nm)的一小时中添加α1肾上腺素能激动剂苯向组织浴,并产生收缩( 图1)之前。
图2呈现改性图1的结果,绿色响应有显着的最大收缩由聚乙烯取得了明显的最大值,该半最大收缩标记为这样,然后与PE浓度相关联的原因造成的响应。确定这些值是识别实现了半最大(50%)的反应或EC激动剂的有效浓度50值的拟合和计算逻辑函数为S形曲线的这个example.Computer软件。
在产生和解释这些结果,使用激动剂的低和高浓度来创建浓度 - 响应曲线是重要的。如果没有足够的积分以示稳定的基线和最高的高原,EC 50和E MAX只能估计。这是在本实施例以图形方式进行。使用逻辑函数为S形曲线的计算机软件,可用于曲线EC 50值的拟合和计算。

图1:组织浴示意图卡通代表组织的环放置在双壁,水夹套组织巴日。缓冲流入和流出由一个3路玻璃阀集成到室的底部调节。 的 O 2 / CO 2通过该密封用垫片,以防止PSS或气体的泄漏的曝气装置中鼓泡。再循环输入低于以保持适当的再循环和防止形成气穴会导致温度失调的输出。

图2:大鼠胸主动脉内皮+上图描绘了四个独立的实验(不同的动物并通过在由不同的颜色代表不同的一组窗口不同研究者进行),以测试哌唑嗪的转移在PE诱导的收缩的能力。哌唑嗪(5纳米)清楚地错开的PE诱导的收缩曲线向右以并行方式。
| 盐 | MW(克/摩尔) | 5升 | FINAL毫米 |
| (克) | |||
| 氯化钠 | 58.45 | 37.99 | 130 |
| 氯化钾 | 74.56 | 1.75 | 4.7 |
| KH2PO4 | 136.1 | 0.8 | 1.18 |
| 硫酸镁•7H 2 O | 246.5 | 1.45 | 1.17 |
| 碳酸氢钠 | 84.21 | 6.25 | 14.9 |
| 葡萄糖 | 180.16 | 五 | 5.5 |
| EDTA | 380 | 0.05 | 0.03 |
表1:正常生理盐溶液(PSS)的配方在本实验中所用的碳酸氢盐缓冲的PSS的含量。包括的是所有的盐的分子量,并加入到5升的dh 2 O,以获得所需浓度的量。
| 在浴浓度 | 除了 激动剂洗澡做 |
| 1×10 -9 M的 | 50毫升1×10 -6 M的 |
| 3×10 -9 M的 | 百毫升1×10-6 M |
| 1×10 -8 M的 | 35毫升1×10 -5 M |
| 3×10 -8 M的 | 百毫升1×10 -5 |
| 1×10 -7 M的 | 35毫升1×10 -4 M |
| 3×10 -7 M的 | 百毫升1×10 -4 M |
| 1×10 -6 M的 | 35毫升1×10 -3 M |
| 3×10 -6 M的 | 百毫升1×10 -3 M |
| 1×10 -5 M | 35毫升1×10 -2 M |
| 3×10 -5 M | 百毫升1×10 -2 M |
| 1×10 -4 M | 35毫升1×10 -1 M |
表2:组织浴添加剂激动剂浓度要加入激动剂的量,以每一个浴中以亲perly构造累积浓度 - 响应曲线。所需的浴浓度是通过加入增加激动剂的浓度的连续量来实现的。每次加入考虑激动剂已经存在于浴中的浓度。这样做是为了最大限度地减少在组织浴中,会导致使用激动剂的单一浓度的体积增加的增加量。
的等长收缩力作为一种研究工具测量超过150年的历史,但它仍然是收缩组织2原型技术受体表征。该技术的功率是在其简单性和通用性:通过记录通过增加拮抗剂的存在或不存在激动剂的浓度引起的反应,信息无数可导出关于每种药物的药理学特性和受体向其中它结合3-5。这种类型的实验也争取有关的竞争与所使用的拮抗剂的非竞争性的信息,以及受体的异质性和非特异性药物作用6-8。因此,简单的排列组合,以这种孤立的组织浴实验,可以生成介导激动剂诱发肌肉收缩的受体的一个比较完整的药理学特性。
在激动方面,第在给定组织的激动剂电子相对效力(E MAX)和效力(EC 50)可被计算并与其它激动剂在相同组织1的响应。在我们的实验中,将大鼠胸主动脉孵育用载体或α1肾上腺素能受体拮抗剂哌唑嗪(5 nm)的一小时中添加α1肾上腺素能激动剂苯向组织浴并产生收缩之前。 图2给出修改的结果图1的,绿色的响应已被标以最大收缩由聚乙烯取得了明显的最大值,该半最大收缩标记为这样,然后与PE浓度相关联的原因造成的响应。确定这些值是识别实现了半最大(50%)的反应或EC 50值的激动剂的有效浓度。
不幸的是,使用激动剂依赖性参数独自一人来确定受体结合特性可并发9。理想的是,使用受体拮抗剂附加实验允许计算的两个重要参数是关键限定药物与受体之间的相互作用:所述拮抗剂离解常数(pK值B)的-log 10和摩尔拮抗剂的-log 10必要浓度以引发在浓度-反应曲线2倍向右移位(PA 2)10。无论K B&和PA 2增益的一个事实,即他们是兴奋剂无关的值,保持不变,甚至不同组织11之间有用。从图2中的数据,PK B能够使用以下等式来计算,并根据欧共体别处计算50值:
EC 50在没有哌唑嗪= 2×10 -8 M的
EC 50在预哌唑嗪SENCE = 7×10 -6 M
在下面的等式求解在K B:
登录(DR-1)=日志[B] -日志K B&
其中:
[B] =拮抗剂浓度,或5×10 -9 M.登录(5×10 -9 M)= -8.3
DR =的EC 50值拮抗剂/ EC 50的情况下存在剂量率。如果有一个向右移位,则此值将大于1。因此:
DR = 7×10 -6 M / 2×10 -8 M或700×10 -8 M / 2×10 -8 M =二分之七百= 350
代替[B]和DR:
登录(350-1)= -8 -登录K B&
2.54 = -8 -登录KB
的pK B = 10.54
该值哌唑嗪与获得的值一致时,哌唑嗪与α1肾上腺素RECEPT交互或12,13,这表明肾上腺素受体 介导的收缩,以苯为α1肾上腺素能受体。
几个步骤是这些实验的成功是至关重要的。解剖后的组织必须保持在PSS,以防止组织的生存力的丧失。任何肌肉等长制剂,产生最大的力量对被动紧张14,15的最佳长度张力关系。在这个协议中所描述的实验中,最佳的被动张力是得到0.5克被动张力到组织的简要添加增量预先确定的。组织应该开始无音,然后平衡30分钟后,将组织用KCl(80毫米)的最大浓度,其产生的活动音调的挑战。然后,将组织洗涤并允许返回到基线音。 15分钟后,在基线,另一个0.5克被动张力置于与该过程重复,直到一个高原活性张力用另外的被动张力实现。在初步实验中,将4g总被动张力的测定,以达到最大活性的张力产生在主动脉环,因而张力这个总量前平衡放置在环。在程序上,这是最好的零之前的被动张力的应用,但可以在之前的实验中的任何时间进行。过度伸展的组织,在实验或夹层的任一点,将带负组织的生存力和实验的结果产生影响。放置组织在洗澡时,因为此步骤具有过度伸展的最高似然,这是最必要的。充分洗涤,在数量和持续时间,需要为可重现的效果。第二个挑战太快经过最初的挑战,日前组织已经回到基线紧张,会造成异常反应。如果就读可逆拮抗剂/抑制剂,组织不应该事先洗涤以激动剂另外,作为INHIBI器的浓度将降低。
有显着的优点和缺点,以分离的组织浴测定。
缺点:组织可能在钩上手术切除环或安置体验不同程度的损伤。由于内皮细胞是主动脉环的内衬,必须小心在放置在环上的挂钩,以便不破坏该细胞层。组织也可能有时间明显不同的长度,其中它们是可行的,在组织浴,而这必须被确定;不是所有的组织是相同的。沿着这些线路,组织可在全天的反应改变这样的时间控制成为了必要的控制每一个实验。这方面的一个很好的例子就是豚鼠气管,在一个典型的8小时的实验提高了收缩最大100%。药物是难溶于水的可沉淀出来的PSS。最后,一个累计第二药物是一种激动剂,可能会导致不同的结果,如果受体脱敏的激动剂发生的非累积加法;血管紧张素II是一种这样的药物,其示出快速快速耐受。
优点:其中的组织浴实验的主要优点是,它是实时;人们可以看到实验,因为它展现,并且可以迅速地作出结论,并在实验过程中规划后续步骤,以及故障排除。实验需要每天做。多个组织通常可以从一个动物制备,使得动物可以作为其自身的对照,而增加了强度以一个实验。人们也可以隔离所述组织从其他因素,以便测试该组织对药物的相对较纯的响应, 在体外实验中,如组织浴系统还允许使用相比, 在体内实验中少量的药物。
本文所描述的基本实验设计可以广泛修改,以允许更多的参数记录或引入其他外界刺激。例如,另外的电极允许支配神经16,17的电场刺激。通过加入热或pH探针,温度和pH值对收缩反应的影响也可以测量18,19。同样地,氧可以部分或全部用N 2以评估缺氧诱导的作用取代。此外,可以使用等距收缩的测量在此视频中使用的相同的基本原理来开发系统,允许等长张力的发展和变化的伴测量细胞内钙20。信号转导也容易了研究,由于系统存在的响应时能迅速冷冻组织样本,使得一个信号转导途径体系的活性可以生物化学进行验证。
EQU的变化ipment可以用来做,这是巨大的。这整个系统,建造或自动左右手,可以从多个不同的公司购买。在这个协议中使用的组织浴和组织持有人手工吹制(组织浴)和手工建造(持有人)通过一个内部的密歇根州立大学机械车间。
作者没有什么可透露的。
多年来的瓦茨实验室,以及二十多年前教授我们这种检测方法的 Marlene Cohen 博士和 Kathy Schenck。 NIGMS R25GM074119 2005 年至 2013 年在 MSU 校园内举办的综合和系统药理学短期课程支持开发该教学模块。
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| LabChart 软件 | ADInstruments | 7.2 | |
| PowerLab (4 通道) | ADInstruments | ML760 | |
| 四桥(4 通道) | ADInstruments | ML112 | ML112 |
| 草适配器电缆 | ADInstruments | MLAC11 | MLAC11 |
| 草位移传感器 | 草仪器公司 | FT03 | FT03 |
| 草传感器电缆 | 草仪器公司 | TAC-7 REV-1 | |
| BNC 到 BNC 电缆 | ADInstruments | MLAC01 | |
| IsoTemp 2100 | Fisher Scientific | IC-2100 | |
| 组织浴 | 多种来源 | ||
| 生理盐溶液 | PSS | ||
| 编织丝缝合线 | 佛仪器 | 51-7615 | SP104 |
| 环架 | Humboldt MFG Co | H-2122 7 | |
| 皿 | 手工制作硅胶 | ||
| Tygon 管 | VWR Scientific | 63010-100 | R-3603 |
| 软管夹 | Cole-Parmer Instrument Co | 06832-08 | SNP-8 |
| 50 ml 肌肉浴 | Eberhartglass 吹制 | 定制 | |
| 250 ml 加热室 | Eberhartglass 吹制 | 定制 | |
| 气体分散管 | Ace Glass | 7202-06 | 7202-02 |
| 千分尺 | |||
| 定制支架 | |||
| 三叉夹 | VWR International | Talon | |
| S 连接器 | VWR International | Talon | |
| 组织挂钩 | 手工制作 | 定制 | |
| 组织解剖 | |||
| 徕卡立体显微镜 MZ6 | 徕卡 | 10447254 | |
| 立体大师显微镜 光纤光源 | Fisher Scientific | 12562-36 | 12562-36 |
| 培养皿 | Pyrex | 7740 玻璃 | |
| Sylgard 硅胶弹性体 | 道康宁 | Sylgard 170 套件 | |
| Vannas 剪刀 | George Tiemann &Co | 160-150 | 160-150 |
| 碎片 &固定钳 | George Tiemann &化合物 | 160-55 | 160-55 |
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