Name: 对离体乳头肌的心脏收缩力对小鼠的研究收缩尺寸 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-09-17T15:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 22 s
Description: 学习小鼠离体左心室乳头肌的分离与体外收缩功能研究方法，利用电场脉冲刺激记录心肌收缩力变化。该技术为心脏生理学和药理学研究提供可靠的实验模型。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

本工作由德国研究基金会（Deutsche Forschungsgemeinschaft，KFO 196“心脏适应性与非适应性重塑过程中的信号转导”，FR 1638/1-2）以及德国心血管研究中心（DZHK，德国健康研究中心的一部分，该中心为德国联邦教育与研究部（BMBF）的倡议项目）资助。

注意：分离操作的基本步骤如图&#160;1所示。以下方案中将详细描述所有步骤。乳头肌的分离、在器官浴槽中的安装、信号采集与分析需按顺序在规定的时间范围内连续进行。
所有动物实验均依照德国动物保护法规进行，并已获得海德堡大学伦理审查委员会的批准。
1. 仪器准备
<ol>
	<li>进行收缩性测量时，使用多腔室器官浴槽装置。该装置的组成部分包括 离体 收缩性器官浴装置的设置如图所示 图2. 
	注意：为尽量缩短乳头肌制备与实验方案开始之间的时间，应在采集实验组织前预先设置好仪器并准备好缓冲液。这样可最大程度地保持组织的活性，以确保有充足的时间进行实验。</li>
	<li>启动计算机和数据采集设备。打开器官浴槽加热装置（预设为 32 °C），并让设备达到预设温度。</li>
	<li>准备采集设备。按照软件手册中的说明开始记录数据。</li>
	<li>检查并根据需要对每个通道进行校准，然后将所有通道归零，以标准化各测力传感器（与相应通道相关联）输出的电信号，校准至由经认证的砝码提供的2克力。</li>
	<li>打开气体供应（95% O₂）2/5% CO₂2) 加入器官浴槽室中。在整个实验流程的测量期间，持续向所有槽室通入气体。</li>
</ol>
2. 缓冲液与生理溶液的制备
<ol>
	<li>配制Krebs-Henseleit缓冲液，使其终浓度为119 mM NaCl；25 mM NaHCO3；4.6 mM KCl；11 mM 葡萄糖；1 mM Na-丙酮酸盐；1.5 mM CaCl2；1.64 mM MgSO4；1.18 mM KH2PO4，并调节pH至7.4（见表1 生理溶液）。</li>
	<li>另配制一份用于细胞分离的Krebs-Henseleit缓冲液，如步骤2.1所述，并额外添加30 mM 2,3-丁二酮单肟（BDM）和50 IE 肝素/mL。将溶液冷却至4°C（见表1 分离用溶液）。如需模拟缺血条件，请按表1所述配制缺血溶液。</li>
	<li>对于Ca2+-依赖性收缩力实验，将Ca2+加入Krebs-Henseleit缓冲液中，达到所需终浓度。 
	注意：这些溶液应在使用前现配，并用碳氧混合气（carbogen）饱和，以防止碳酸钙沉淀。使用前将溶液预热至32°C。</li>
</ol>
3. 乳头切除术中使用的通气管和解剖皿的准备
<ol>
	<li>在专业操作下，将一根软质充气管（外径 2-4 mm）连接至气体接口（100% 氧气，或 alternatively 使用碳合气体）。</li>
	<li>将充气管在解剖皿内形成一个闭合环路。在充气管上穿刺多个小孔，以确保持续产生气泡。此充气管可多次使用。</li>
	<li>准备底部带有硅胶弹性体（厚度 0.5 cm）的解剖皿，以便可将大头针插入其中。此解剖皿可多次使用。</li>
</ol>
4. 小鼠左前乳头肌的分离
注意：在开始分离乳头肌之前，请检查气体管路是否畅通无阻。
<ol>
	<li>在开始制备乳头肌之前，按照第1-3节所述准备好器官浴装置。所有溶液均需在实验当天配制。</li>
	<li>根据专业操作规范和机构指南，通过颈椎脱位法处死小鼠（约8-12周龄）。</li>
	<li>将动物仰卧位固定于解剖板上，用大头针固定前肢和后肢；使用锋利的骨剪从两侧横向剪开肋骨以打开胸腔，再横向剪断膈肌。去除心包膜。此时心脏和主动脉已暴露可及。</li>
	<li>用钝头镊子夹住靠近心脏的血管干固定心脏，并用剪刀迅速将心脏从肺组织及周围组织中分离出来。</li>
	<li>将跳动的心脏转移至盛有经氧气饱和的低温制备液（见步骤2.2）的培养皿中。让心脏继续跳动，并通过镊子轻触心尖以轻微刺激心肌收缩。</li>
	<li>一旦心脏完全排空血液，立即将其转移至盛有经O2饱和的低温制备液（见步骤2.2）的解剖皿中。自此步骤起使用体视显微镜进行操作。</li>
	<li>用细针穿过右心室将心脏固定，使心脏呈背侧朝上（从操作者视角看，右心室位于右侧）。</li>
	<li>使用显微外科剪刀在房室交界水平剪除左右心房，剪除与心室相连的结缔组织并弃去；从房室瓣水平沿心室壁向心尖方向剪开，注意避免施加任何机械压力。</li>
	<li>打开心室腔，用镊子夹住左侧游离壁，以便观察两个左心室乳头肌。</li>
	<li>沿左前乳头肌两侧轻轻剪除周围心室组织，保留乳头肌附着的一部分瓣膜帆状结构，尽可能避免触碰或牵拉乳头肌。仔细剥离乳头肌上残留的心室壁组织。</li>
	<li>在乳头肌标本两端分别结扎丝线（7/0，公制0.5），一端系于瓣膜帆状结构，另一端系于肌肉部分。将标本固定于盛有器官浴液并以碳合气（carbogen）饱和的器官浴槽中，建议温度维持在32 °C。</li>
</ol>
5. 乳头肌的平衡与刺激
<ol>
	<li>将乳头肌标本固定于器官浴后，立即使用矩形脉冲（持续时间 2 ms，电流 100 mA）以 1 Hz 的刺激频率进行刺激。</li>
	<li>确保频繁更换器官浴中的溶液，可根据所用器官浴装置的配置，采用连续更换或频繁手动更换（每 5 分钟一次）的方式。</li>
	<li>逐步增加预张力，直至达到最大收缩力。当继续增加预张力不再引起收缩力进一步增强时，即达到最大收缩力。</li>
	<li>平衡 45–60 分钟后，开始实验方案。</li>
</ol>
6. 收缩力测量的建议实验方案
注意：以下概述的实验方案包含在生理和病理生理条件下表征心肌收缩力的标准操作步骤。在代表性部分中，我们详细描述了这些方案，并展示了代表性结果（另见表2）。
<ol>
	<li>实验方案的记录与分析
	<ol>
		<li>记录时，应使用具有足够时间分辨率（采样率 ≥ 1kHz）的合适软件。</li>
		<li>分析参数包括收缩力幅度（高度）、达峰时间（TTP）和半最大舒张时间（R50/TFall，分别对应软件程序中所提及的参数，例如 ADInstruments 的 Chart 5.5，见图4）。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Endoh, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cardiac+Ca2%2B+signaling+and+Ca2%2B+sensitizers%5BTitle%5D)+AND+%22Circ+J%22%5BJournal%5D)">Cardiac Ca2+ signaling and Ca2+ sensitizers.</a> Circ J. 12 (12), 1915-1925 (2008).</li>
<li>Bers, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Calcium+cycling+and+signaling+in+cardiac+myocytes%5BTitle%5D)+AND+%22Annu+Rev+Physiol%22%5BJournal%5D)">Calcium cycling and signaling in cardiac myocytes.</a> Annu Rev Physiol. 70, 23-49 (2008).</li>
<li>Bers, D., Despa, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Na%2FK-ATPase%E2%80%94an+integral+player+in+the+adrenergic+fight-or+flight+response%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+Cardiovasc+Med%22%5BJournal%5D)">Na/K-ATPase—an integral player in the adrenergic fight-or flight response.</a> Trends Cardiovasc Med. 19, 111-118 (2009).</li>
<li>Bers, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cardiac+excitation%E2%80%93contraction+coupling%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Cardiac excitation–contraction coupling.</a> Nature. 415, 198-205 (2002).</li>
<li>Pieske, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((al.+Ca%282%2B%29-dependent+and+Ca%282%2B%29-independent+regulation+of+contractility+in+isolated+human+myocardium%5BTitle%5D)+AND+%22Basic+Res+Cardiol%22%5BJournal%5D)">al. Ca(2+)-dependent and Ca(2+)-independent regulation of contractility in isolated human myocardium.</a> Basic Res Cardiol. 92, Suppl 1. 75-86 (1997).</li>
<li>Corbin, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sildenafilcitrate+does+not+affect+cardiac+contractility+in+human+or+dog+heart%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Med+ResOpin%22%5BJournal%5D)">Sildenafilcitrate does not affect cardiac contractility in human or dog heart.</a> Curr Med ResOpin. 19 (8), 747-752 (2003).</li>
<li>Romero-Vecchione, E., Vasquez, J., Rosa, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+negative+inotropic+effect+of+cocaine+in+rat+ventricle+strip%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Cient+Venez%22%5BJournal%5D)">Direct negative inotropic effect of cocaine in rat ventricle strip.</a> Acta Cient Venez. 47 (1), 17-23 (1996).</li>
<li>Näbauer, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Positive+inotropic+effects+in+isolated+ventricular+myocardium+from+nonfailing+and+terminally+failing+human+hearts%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Clin+Invest%22%5BJournal%5D)">Positive inotropic effects in isolated ventricular myocardium from nonfailing and terminally failing human hearts.</a> Eur J Clin Invest. 18 (6), 600-606 (1988).</li>
<li>Gao, W. D., Perez, N. G., Marban, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Calcium+cycling+and+contractile+activation+in+intact+mouse+cardiac+muscle%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol%22%5BJournal%5D)">Calcium cycling and contractile activation in intact mouse cardiac muscle.</a> J Physiol. 507, 175-184 (1998).</li>
<li>Bluhm, W. F., Kranias, E. G., Dillmann, W. H., Meyer, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phospholamban%3A+a+major+determinant+of+the+cardiac+force-frequency+relationship%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Physiol+Heart+Circ+Physiol%22%5BJournal%5D)">Phospholamban: a major determinant of the cardiac force-frequency relationship.</a> Am J Physiol Heart Circ Physiol. 278 (1), H249-H255 (2000).</li>
<li>Redel, A., Baumgartner, W., Golenhofen, K., Drenckhahn, D., Golenhofen, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+activity+and+force-frequency+relationship+of+isolated+mouse+papillary+muscle%3A+effects+of+extracellular+calcium+concentration%2C+temperature+and+contraction+type%5BTitle%5D)+AND+%22Pflugers+Arch%22%5BJournal%5D)">Mechanical activity and force-frequency relationship of isolated mouse papillary muscle: effects of extracellular calcium concentration, temperature and contraction type.</a> Pflugers Arch. 445 (2), 297-304 (2002).</li>
<li>Uhl, S., Mathar, I., Vennekens, R., Freichel, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adenylyl+cyclase-mediated+effects+contribute+to+increased+Isoprenaline-induced+cardiac+contractility+in+TRPM4+deficient+mice%5BTitle%5D)+AND+%22JMCC%22%5BJournal%5D)">Adenylyl cyclase-mediated effects contribute to increased Isoprenaline-induced cardiac contractility in TRPM4 deficient mice.</a> JMCC. 74, 307-317 (2014).</li>
<li>Allen, D. G., Jewell, B. R., Wood, E. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Studies+of+the+contractility+of+mammalian+myocardium+at+low+rates+of+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol%22%5BJournal%5D)">Studies of the contractility of mammalian myocardium at low rates of stimulation.</a> J Physiol. 254 (1), 1-17 (1976).</li>
<li>Pieske, B., Maier, L. S., Schmidt-Schweda, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sarcoplasmic+reticulum+Ca2%2B+load+in+human+heart+failure%5BTitle%5D)+AND+%22Basic+Res+Cardiol%22%5BJournal%5D)">Sarcoplasmic reticulum Ca2+ load in human heart failure.</a> Basic Res Cardiol. 97, Suppl 1. 163-171 (2002).</li>
<li>Koch-Weser, J., Blinks, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Influence+of+the+Interval+between+Beats+on+Myocardial+Contractility%5BTitle%5D)+AND+%22Pharmacol+Rev%22%5BJournal%5D)">The Influence of the Interval between Beats on Myocardial Contractility.</a> Pharmacol Rev. 15, 601-652 (1963).</li>
<li>Bocalini, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Myocardial+remodeling+after+large+infarcts+in+rat+converts+post+rest-potentiation+in+force+decay%5BTitle%5D)+AND+%22Arq+Bras+Cardiol%22%5BJournal%5D)">Myocardial remodeling after large infarcts in rat converts post rest-potentiation in force decay.</a> Arq Bras Cardiol. 98 (3), 243-251 (2012).</li>
<li>Juggi, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+ischemia-reperfusion+on+the+post-rest+inotropy+of+isolated+perfused+rat+heart%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cell+Mol+Med%22%5BJournal%5D)">Effect of ischemia-reperfusion on the post-rest inotropy of isolated perfused rat heart.</a> J Cell Mol Med. 6 (4), 621-630 (2002).</li>
<li>Lakatta, E. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Beyond+Bowditch%3A+the+convergence+of+cardiac+chronotropy+and+inotropy%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Calcium%22%5BJournal%5D)">Beyond Bowditch: the convergence of cardiac chronotropy and inotropy.</a> Cell Calcium. 35 (6), 629-624 (2004).</li>
<li>Taylor, D. G., Parilak, L. D., LeWinter, M. M., Knot, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantification+of+the+rat+left+ventricle+force+and+Ca2%2B+-frequency+relationships%3A+similarities+to+dog+and+human%5BTitle%5D)+AND+%22Cardiovasc+Res%22%5BJournal%5D)">Quantification of the rat left ventricle force and Ca2+ -frequency relationships: similarities to dog and human.</a> Cardiovasc Res. 61 (1), 77-86 (2004).</li>
<li>Schmidt, U., Hajjar, R. J., Gwathmey, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+force-interval+relationship+in+human+myocardium%5BTitle%5D)+AND+%22J+Card+Fail%22%5BJournal%5D)">The force-interval relationship in human myocardium.</a> J Card Fail. 1 (4), 311-321 (1995).</li>
<li>Rossman, E. I., Petre, R. E., Chaudhary, K. W., Piacentino, V. 3rd, Janssen, P. M., Gaughan, J. P., Houser, S. R., Margulies, K. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Abnormal+frequency-dependentresponses+represent+the+pathophysiologic+signature+of+contractile+failure+inhuman+myocardium%5BTitle%5D)+AND+%22JMCC%22%5BJournal%5D)">Abnormal frequency-dependentresponses represent the pathophysiologic signature of contractile failure inhuman myocardium.</a> JMCC. 36 (1), 33-42 (2004).</li>
<li>Moran, A. E., Forouzanfar, M. H., Roth, G. A., Mensah, G. A., Ezzati, M., Murray, C. J., Naghavi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Temporal+trends+in+ischemic+heart+disease+mortality+in+21+world+regions%2C+1980+to+2010%3A+the+Global+Burden+of+Disease+2010+stud%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">Temporal trends in ischemic heart disease mortality in 21 world regions, 1980 to 2010: the Global Burden of Disease 2010 stud.</a> Circulation. 129 (14), 1483-1492 (1980).</li>
<li>Lee, J. A., Allen, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Changes+in+intracellular+free+calcium+concentration+during+long+exposures+to+simulated+ischemia+in+isolated+mammalian+ventricular+muscle%5BTitle%5D)+AND+%22Circ+Res%22%5BJournal%5D)">Changes in intracellular free calcium concentration during long exposures to simulated ischemia in isolated mammalian ventricular muscle.</a> Circ Res. 71 (1), 58-69 (1992).</li>
</ol>

作者声明不存在任何竞争性经济利益。

本文中，我们描述了一种研究小鼠乳头肌收缩力的方法 体外 可用于回答与小鼠心脏生理学和病理学相关的多个科学问题，支持转基因品系的分析，并助力发现治疗心脏功能障碍的新型药物方法。我们展示了该方法在评估心肌收缩功能的生理学、病理学及药理学特性方面的应用（参见 图 3）。此处未展示的其他应用包括使用不同药理学试剂评估细胞内信号通路（另请参见 12).
缺血性心脏病和心力衰竭等心脏疾病表现出显著的临床问题，仍是全球范围内导致死亡和疾病负担的首要原因22对于许多在心脏中表达的蛋白质而言，其在心肌收缩力方面的作用至今仍知之甚少，或尚未被研究。通过对分离的乳头肌进行收缩力测定，可为研究心肌收缩功能提供一种有意义且可靠的方法。 体外 在小鼠模型中。
尽管该方法在技术上是可行的，并具有良好的可重复性，但仍有一些关键步骤对于确保实验成功至关重要：首先，在分离心脏后，必须确保制备过程中使用无血液的溶液，以便正常操作（可视化观察）。另一个关...

研究离子通道等蛋白质在心肌收缩功能中的作用，对于揭示不同疾病的病理机制以及建立缺血和心力衰竭等心脏疾病的新治疗策略至关重要。
哺乳动物心肌细胞的收缩功能已知受多种离子通道、转运体及其他蛋白质的调节。动作电位引发的电压依赖性肌膜L型Ca2+ 通道导致Ca2+ 来自细胞外空间的内流，随后进入 Ca2+诱导的 Ca2+ 钙诱导钙释放（CICR）1，从而引发细胞收缩2. Ca2+信号转导在心肌收缩力以及对生理或病理应激的适应中起核心作用。儿茶酚胺激活心肌β-肾上腺素能受体，从而刺激腺苷酸环化酶（AC）合成cAMP。蛋白激酶A（PKA）被激活后，可磷酸化多种细胞内及膜相关蛋白，如L型Ca²⁺通道2+ 通道、磷兰蛋白和雷诺丁受体，导致Ca的修饰2+ 瞬时反应与心脏收缩力1,3,4cAMP 被磷酸二酯酶（PDE）降解。除β-肾上腺素受体外，其他Gs偶联受体的激活也可导致cAMP积累。
离体心室肌条收缩力测定技术在较大型哺乳动物中已得到广泛应用5-8。鉴于小鼠基因靶向操作的可行性，建立用于分析小鼠心脏生理功能的方法显得尤为重要。然而，目前关于小鼠离体心肌组织生理特性的研究数据因实验条件不同而存在差异9-12。
所述方法用于分析左心室乳头肌标本的心肌收缩力 体外在不受影响心肌收缩力因素干扰的情况下进行心肌收缩力的检测 体内，如血压、神经体液刺激以及生理或代谢应激。可以明确定义并任意改变收缩肌肉标本的搏动频率。在特定刺激条件下（如钙离子浓度、搏动频率或温度），可对收缩力进行分析。此外，通过控制上述实验条件，该方法还可用于研究不同信号通路组分，并比较经基因修饰的小鼠模型的心脏功能表现。

<table><tbody><tr><td>氯化钠</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S7653</td><td></td></tr><tr><td>碳酸氢钠</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S5761&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>氯化钾</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P9333</td><td></td></tr><tr><td>葡萄糖</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D9434&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>丙酮酸钠</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P5280&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>二水氯化钙</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>223506</td><td></td></tr><tr><td>七水硫酸镁</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>230391</td><td></td></tr><tr><td>磷酸二氢钾</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P 5655</td><td></td></tr><tr><td>2,3-丁二酮单肟</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>B0753</td><td></td></tr><tr><td>3-异丁基-1-甲基黄嘌呤</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>I5879</td><td>危险声明 H 302，溶于 DMSO</td></tr><tr><td>二甲基亚砜 (DMSO)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D2650</td><td></td></tr><tr><td>盐酸异丙肾上腺素</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>I5627</td><td>危险声明 H 315-H319-H335</td></tr><tr><td>肝素钠 250,000 IE/10 ml</td><td>ratiopharm</td><td>PZN 3874685</td><td></td></tr><tr><td>盐酸组胺二水合物</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>H7250</td><td>危险声明 H 315-H 317-H319- H334-H335</td></tr></tbody></table>

小鼠离体乳头肌收缩力测量用于心肌变力性研究

Contractility Measurements on Isolated Papillary Muscles for the Investigation of Cardiac Inotropy in Mice

从成年小鼠心脏分离的乳头肌可用于研究不同生理/病理条件下心肌的收缩功能。该方法可在排除血管张力或神经体液状态等外界因素影响的情况下，独立评估心肌的收缩特性。该技术介于分离心肌细胞的单细胞测量与 体内 超声心动图等研究。因此，乳头肌标本是研究心脏生理学/病理生理学的优良模型，可用于药物干预效应的调节研究或转基因动物模型的探索。本文介绍一种分离小鼠左侧前乳头肌的方法，用于在器官浴装置中研究心脏收缩功能。与从心室壁分离的肌条标本相比，乳头肌的制备更为可行 整体上 不会严重损伤心肌组织。器官浴槽装置包含多个温度可控、通气并配有电极的器官浴槽腔室。分离出的乳头肌固定于器官浴槽腔室内，并施加电刺激。通过压力换能器记录诱发的收缩力，分析收缩力幅度和收缩动力学等参数。可采用不同的实验方案，研究钙离子浓度依赖性和频率依赖性收缩功能，以及儿茶酚胺或其他药物等收缩剂的剂量-反应曲线。此外，还可模拟急性缺血等病理状态。

本论文所述分离小鼠乳头肌制备物收缩力测量方案经过优化，旨在生理条件下获得可重复的实验结果。为确定最佳实验条件，我们进行了预实验，分别改变器官浴温度和细胞外钙离子浓度（另见12）。本文所描述的方案采用1.5 mM的细胞外钙离子浓度和32 °C的温度条件。
基础收缩特性
为表征基础收缩特性，本方案采用以下参数：收缩力幅值、收缩频率、达峰时间（定义为从5%基础水平开始达到最大收缩力所需的时间）和半舒张时间（即达到50%舒张力所需的时间）。收缩波形的典型轨迹及这些参数的分析示意图见图3A-B。
钙依赖性收缩性
细胞外钙离子浓度对心肌细胞的兴奋-收缩耦联具有关键性决定作用，通过改变该参数，可评估心肌细胞收缩装置对钙离子的敏感性。如图3C所示，提高细胞外钙离子浓度会导致钙瞬变发生变化，进而引起收缩力的改变。细胞外溶液中的钙离子浓度逐步升高（...

小鼠左心室乳头肌可用于在体外研究心脏收缩功能。in vitro。本文详细描述了用于研究心脏收缩特性的组织分离与实验操作步骤。

从成年小鼠心脏中分离的乳头肌可用于研究不同生理/病理条件下心肌的收缩功能。该……

本实验的总体目标是从小鼠中分离出健康且完整的乳头肌，用于体外心脏收缩功能的研究。首先分离心脏，然后将心脏浸入停搏液中以终止收缩，避免缺血性损伤。第二步是分离完整的左心室前乳头肌，并安装固定缝线。随后将肌肉安装到力传感器上，并转移至器官浴槽室中。最后一步，通过电场电脉冲刺激乳头肌，以诱导乳头肌在体外发生收缩。最终，各种生理和病理条件对心肌收缩力的影响可传递至力传感器并被记录下来。该方法可用于在体外分析左心室乳头肌的心肌收缩力，排除神经体液和血管因素的影响，从而直接评估心肌收缩功能的相关特性。乳头肌制备是研究心脏生理学和病理生理学的优良模型，可用于探究药物对心肌收缩力的作用。当我们发现缺乏特定钙激活非选择性离子通道的小鼠出现心血管表型时，首次提出了该方法的设想，这一发现揭示了βAIC信号通路中特异性的变力性改变。首先，将一只8至12周龄的小鼠仰卧位固定于解剖板上。接着，使用锋利的骨剪，从胸部两侧横向打开胸腔，并剪开膈肌。然后使用钝头镊子夹住心脏的血管团块，用剪刀迅速将心脏与肺部及周围组织分离。将跳动的心脏转移至一个装有冷却制备液的培养皿中，该溶液需通入氧气，并用镊子轻轻触碰心尖以刺激心脏收缩。一旦心脏完全排空血液，立即将其转移至解剖皿中，并用细针穿过右心室，将心脏固定于背侧位置。现在，将培养皿转移至体视显微镜下，使用显微外科剪在房室水平分离两个心房。将心脏旋转约180度，从房室瓣水平沿左心室壁向心尖方向剪开，注意避免对心脏施加任何机械压力。然后将心脏复位。接着打开左心室，用镊子固定左侧游离壁，暴露两侧左心室乳头肌。仔细沿左前乳头肌两侧横向剪开心室组织。注意保留乳头肌标本上的部分瓣膜性窦房结组织。随后，将乳头肌上残留的室壁组织剥离，并在肌肉部分用双结固定一根丝线，在乳头肌的瓣膜帆部固定另一根丝线。制备时保留一个结。将制备好的样本固定在预先准备好的器官浴槽中。固定后立即以100毫安电流、1赫兹刺激频率的2毫秒矩形脉冲刺激组织，并开始记录。根据所使用的器官浴类型，相应地更换溶液。在45至60分钟的时间内逐步增加机械预张力，直至预张力的增加不再引起收缩力的进一步增强，然后开始所需的下游实验分析。心肌收缩力可通过多种参数进行表征，包括收缩力、达峰时间以及半最大舒张时间。通过力-频率关系计算搏动频率与收缩力之间的相关性。例如，在本实验中，刺激频率从0.1赫兹逐步增加至5赫兹，从而引起心肌收缩力的变化。休息后增强实验方案用于说明先前刺激后经过一段特定持续时间的休息期，所观察到的收缩力振幅的变化。通过改变器官浴中生理溶液的钙离子浓度，可评估收缩装置对钙的敏感性，从而判断由β受体激活所介导的正性肌力作用。如本代表性实验所示，还可对离体乳头肌施加异丙肾上腺素以模拟缺血状态。在体外，将肌肉置于无葡萄糖和丙酮酸的细胞外液中，并通入95%氮气和5%二氧化碳进行鼓泡，可导致肌肉收缩力下降并

contractility-measurements-on-isolated-papillary-muscles-for

Research

科研

JoVE Journal

Biology

生物学

对离体乳头肌的心脏收缩力对小鼠的研究收缩尺寸

转基因小鼠在赋予基因生理功能方面极为有用。因此，总体研究尤其是气道功能研究已显著转向小鼠模型。本文提供了以下实验方案 体外...

体外 利用小鼠进行气管收缩的测量

为了研究心肌细胞的收缩功能和钙瞬变，可从野生型和突变型小鼠心脏中分离出单个心肌细胞。这有助于表征由任何原因引起的心功能障碍中细胞功能障碍所起的作用。...

小鼠心肌细胞的分离与生理学分析

本文介绍了通过压力/容积分析法在不同心率下测量小鼠左心室功能的方法。...

在小鼠中进行心脏导管插入术以测量压力-容积关系：研究博特维奇效应

本文介绍了一种用于评估大鼠心脏分离心肌细胞在收缩过程中肌丝对Ca2+敏感性变化的实验方案。该检测方法结合心脏电生理学、收缩期/舒张期胞质Ca2+水平以及收缩/舒张功能，对于揭示健康与病变心脏中心肌兴奋-收缩耦联机制具有重要意义。...

评估心肌兴奋-收缩耦联中肌丝对Ca2+的敏感性

我们介绍了分离小鼠心肌细胞的方法，以及如何利用荧光光度法结合同时进行的数字细胞形态测量，同步获得动作电位或钙瞬变信号与肌节缩短信号。...

分离小鼠心室肌细胞的光学成像

本文介绍了一种通过离体监测维持压力的动脉灌注压和血流，以及血管树组分（包括毛细血管床和周细胞），在活体小鼠心脏组织中研究冠状微循环的实验方案，其中间隔动脉被插管并加压。...

小鼠心脏毛细血管、小动脉及周细胞的动态测量与成像

本文介绍了一组通过检测分离大鼠心肌细胞的肌节长度并结合钙离子（Ca2+）瞬变测量来评估收缩功能的实验方案。同时包含了该方法在心力衰竭动物模型研究中的应用。...

啮齿类动物心肌细胞收缩功能障碍与Ca2+瞬变的分析

本方案介绍了如何使用MyoBLAZER系统测量供体心脏来源的成人原代心肌细胞的收缩力。MyoBLAZER是一种可靠的平台，可用于临床前药物研发阶段评估药物诱导的收缩力变化。...

分离的成年成人原代心肌细胞中心肌收缩力的测量

快速的心肌和心脏舒张对于正常生理功能至关重要。目前已知机械舒张机制依赖于应变率。本方案概述了实验数据的采集与分析方法，以进一步研究舒张过程的机械调控机制。...

利用完整心脏小梁进行松弛的机械控制

本文介绍一种将人脐带血来源的内皮集落形成细胞（ECFCs）和骨髓来源的间充质干细胞（MSCs）包埋于胶原蛋白/纤连蛋白凝胶中，皮下植入免疫缺陷小鼠的方法。该细胞与凝胶的组合可形成功能性人源血管网络，并与小鼠的脉管系统相连接。...

在免疫缺陷小鼠中构建人类微血管网络的生物工程方法

学习小鼠离体左心室乳头肌的分离与体外收缩功能研究方法，利用电场脉冲刺激记录心肌收缩力变化。该技术为心脏生理学和药理学研究提供可靠的实验模型。

小鼠离体乳头肌收缩力测量用于心肌变力性研究

探索更多视频