Name: 人体器官性心脏切片双电压和钙光学映射的临床前心脏电生理评估 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-06-16T13:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 35 s
Description: 学习人体心脏切片的双电压和钙光学映射技术，用于临床前心脏电生理评估和药物测试。该方法可同时记录膜电位与胞内钙信号，为心血管疾病研究提供可靠的人类组织模型。

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感谢美国国立卫生研究院（NIH，资助号：R21 EB023106、R44 HL139248 和 R01 HL126802）、Leducq 基金会（项目 RHYTHM）以及美国心脏协会博士后奖学金（19POST34370122）提供的经费支持。

所述所有方法均符合所有机构、国家和国际关于人类福祉的指南。研究已获得乔治·华盛顿大学机构审查委员会（IRB）的批准。
注意：供体人心脏由华盛顿地区移植社区提供，为经乔治华盛顿大学机构审查委员会批准的匿名废弃组织。切除的心脏通过灌注冰冻心脏停跳液使心脏停搏（此过程中血液已被清除），并在标准器官移植条件下转运至实验室。
1. 溶液的配制
<ol>
	<li>每个心脏制备 4 L 心肌停搏液（110 mM NaCl、16 mM KCl、16 mM MgCl2、10 mM NaHCO3、1.2 mM CaCl2；pH = 7.4）。将 3 L 储存于 4 °C，剩余 1 L 储存于 -20 °C。 
	注意：该溶液可提前数天配制。</li>
	<li>新鲜配制各 1 L 的台氏切片液（140 mM NaCl、6 mM KCl、1 mM MgCl2、1.8 mM CaCl2、10 mM 葡萄糖、10 mM HEPES、10 mM 2,3-丁二酮单肟 [BDM]；pH = 7.4）和台氏恢复液（140 mM NaCl、4.5 mM KCl、1 mM MgCl2、1.8 mM CaCl2、10 mM 葡萄糖、10 mM HEPES、10 mM BDM；pH = 7.4）。 
	注意：切片液和恢复液均应在实验当天配制，可储存于 4 °C。</li>
	<li>配制荧光染料的储备液。将电压敏感染料 RH237 用二甲基亚砜（DMSO）重悬至 1.25 mg/mL，并以 30 µL 分装后于 4 °C 保存。将钙离子指示剂 Rhod-2AM 用 DMSO 重悬至 1 mg/mL，以 30 µL 分装后于 -20 °C 保存。 
	注意：Di-4-ANEPPS（DMSO 中储备液浓度为 1.25 mg/mL）可用于仅使用单个相机成像跨膜电位的实验。
	<ol>
		<li>实验开始前，使用超声波破碎仪对染料进行超声处理至少 10 分钟，并将每份荧光染料分装物稀释于 1 mL 恢复液中。在稀释至恢复液前，将 Pluronic F-127&#160;（材料表）按 1:1 比例加入 Rhod-2AM 中。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>将兴奋-收缩解偶联剂 blebbistatin 用 DMSO 配制成 2 mg/mL 的储备液，分装后于 -20 °C 保存。在光学标测实验中，将 blebbistatin 储备液用台氏恢复液稀释至工作浓度 5−10 μM。</li>
	<li>通过向 Medium 199 培养基中添加 2% 青霉素-链霉素、1× 胰岛素-转铁蛋白-硒（ITS）液体培养基添加剂以及 10 mM BDM，新鲜配制培养液。使用 0.2 µm 无菌滤器过滤培养液。 
	注意：在药理学扰动研究中，药物可直接加入培养液中。培养液可储存于 37 °C。</li>
	<li>通过将低熔点琼脂糖溶于蒸馏水中，并在微波炉中加热至完全溶解，制备用于组织固定的 4% 琼脂糖凝胶。将琼脂糖倒入培养皿中，固化成 5 mm 厚度，并于 4 °C 保存。</li>
</ol>
2. 仪器设备设置
<ol>
	<li>振动切片机设置
	<ol>
		<li>每次实验前校准振动切片机。
		<ol>
			<li>使用高精度振动切片机（材料表），将陶瓷切割刀片装入刀架，并安装随振动切片机提供的校准装置。从菜单中选择刀片调整选项，并选择陶瓷作为刀片类型。</li>
			<li>选择振动选项，检查Z轴数值。如果该数值&#60;1 μm，则退出校准菜单；否则，精细调节安装在振动头顶部的校准螺丝，然后再次选择振动选项。重复此过程，直至Z轴数值设定为&#60;1 μm。</li>
		</ol>
		</li>
		<li>将切片机参数设置为：心房组织切片厚度400 μm，进刀速度0.02 mm/s；心室组织进刀速度0.04 mm/s，水平振动幅度2 mm，振动频率80 Hz。 
		注：虽然推荐使用400 μm的切片厚度以补偿切片表面细胞的损伤，但也可制备更薄的切片。由于氧气扩散极限约为150 μm，因此常使用约300 μm厚的切片14,17,18,24。</li>
		<li>将振动切片机的浴槽中加入4 °C的切片液，并在浴槽外周放置冰块以维持低温，在整个切片过程中根据需要及时补充冰块。切片期间，持续向浴槽中的切片液通入100%氧气进行氧合。</li>
		<li>准备第二个培养皿，根据需要放置若干100 μm尼龙网细胞筛和带网垫圈（每个切片使用一个细胞筛）。向该培养皿中加入恢复液，并在室温（RT）下通过通入100%氧气进行氧合。 
		注：该溶液在实验过程中保持室温。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>光学标测系统设置 
	注：有关光学标测系统的更详细描述可参见先前发表的研究16,25,26。
	<ol>
		<li>将底部带有聚二甲基硅氧烷（PDMS）凝胶层（用于固定切片）的组织浴连接至灌流系统。通过灌流系统以足够快的流速循环1 L恢复液，保持温度为37 °C，并通入100%氧气，以维持温度并清除灌流液在浴槽中的积聚。</li>
		<li>使用校准靶标调整两台CMOS相机（材料表）的焦距和对准。 
		注：有关对准的更多细节可参见先前的研究26。</li>
		<li>使用波长为520 ± 5 nm的绿色LED光源，同时激发电压敏感性染料和钙离子指示剂染料。 
		注：激发光源连接至光学标测系统的激发滤光立方体，经550 nm二向色镜反射实现表层照明。发射光由1倍物镜收集后，通过630 nm的第二块二向色镜分为电压信号和钙信号两部分，再分别经690 ± 50 nm和590 ± 33 nm滤光片过滤后，由两台相机分别记录。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. 切片方案
<ol>
	<li>准备进行组织解剖和实验时，通过混合冷冻和液态心脏停搏液来制备冰冻心脏停搏液浴。在采集组织切片前，将心脏一直浸没于心脏停搏液浴中（图1A）。</li>
	<li>将预制的琼脂糖凝胶粘附至振动切片机金属组织夹持器的背面。</li>
	<li>识别左心室游离壁，并在冷的心脏停搏液中切割出1 cm3大小的组织块。然后迅速将组织块固定在金属组织夹持器上，使心内膜面朝上，并使用表面皮肤粘合剂将其固定于琼脂糖凝胶上（图1B）。 
	注意：所选组织区域应避开较大的血管，以防止切片中出现孔洞。切片平面大致平行于心内膜层的心肌纤维走向（图1E）；由于左心室壁深层存在旋转各向异性，切片平面可能呈轻微角度。为提高通量，可在同一夹持器上并排固定最多两个组织块。</li>
	<li>将金属夹持器转移至充满冰冻氧合切片液的振动切片机浴槽中，确保组织块完全浸没。</li>
	<li>将刀片移至组织前缘，启动振动切片机，按照预设参数开始切片。弃去最初的数片切片，直至刀片穿过乳头肌进入平滑的心内膜组织。</li>
	<li>每切下一枚切片后，小心将其转移至室温下、经氧气（100% O2）饱和的台氏恢复液浴中。将每片切片轻轻放入独立的100 µm尼龙网细胞筛中，并用网状垫圈覆盖，以防止组织切片卷曲（图1C）。切片在恢复液中至少维持20分钟。 
	注意：在此条件下，切片可在浴液中保存长达3−4小时，而不会产生不利的电生理影响。</li>
</ol>
4. 静态条件下脑片培养
注意：为尽量降低污染风险，每次转移步骤前需使用玻璃珠灭菌器对镊子进行灭菌。
<ol>
	<li>准备培养时，小心地将每个组织切片转移至盛有无菌磷酸盐缓冲液（PBS）的6孔板的各个孔中。轻轻摇动6孔板，以冲洗切片上的复苏溶液。 
	注意：从此时起，切片仅可在生物安全二级（BSL2）超净工作台中操作，且应使用无菌镊子处理组织。</li>
	<li>将切片转移至盛有新鲜PBS的孔中，彻底冲洗并进行切片灭菌以用于培养。重复此洗涤步骤3次，以确保完全去除切片上的复苏溶液。</li>
	<li>将切片转移至盛有3 mL预热（37 °C）培养基的6孔板各孔中（培养基可含或不含药物，图1D）。将6孔板置于37 °C、30% O2 和5% CO2 的加湿培养箱中的轨道摇床上，以20 rpm振荡培养。每48小时吸除并更换一次培养基。</li>
</ol>
5. 功能表征——光学成像
<ol>
	<li>对于切片后立即进行或培养后进行的光学标测研究，将目标脑片小心转移至灌流系统中含100% O2的Tyrode’s恢复液组织浴槽内，保持温度为37 °C，并用针固定脑片四角于PDMS凝胶层上，施加最小拉伸力（即仅足以防止脑片在流动条件下轻易移动即可）。让脑片在此浴槽中静置，持续灌流恢复液约10分钟。</li>
	<li>向盛有恢复液的储液器中加入0.3−0.5 mL稀释后的&#160;blebbistatin。让脑片在含blebbistatin的溶液中孵育约10分钟。</li>
	<li>在37 °C条件下，用1 mL恢复液重悬30 µL的电压敏感染料RH237储备液。关闭泵，缓慢地在30秒内将0.2−0.3 mL工作浓度染料溶液加至脑片表面。染料孵育时间最长可达90秒（期间泵保持关闭），随后重新开启泵，以洗去多余染料。 
	注意：应确保染料均匀覆盖整个脑片表面。此外，染料添加速度必须非常缓慢，以防止染料从脑片表面漂走。</li>
	<li>重复步骤5.3，重悬钙离子指示剂Rhod-2AM储备液并将其加载至脑片上。</li>
	<li>通过调节脑片与镜头之间的距离，使相机对焦于脑片。</li>
	<li>放置双极铂-铱刺激电极，使其尖端接触脑片中部，施加逐渐增加幅度的刺激脉冲，以确定引发电反应所需的最小起搏阈值。随后以1 Hz频率、2 ms脉宽、1.5倍预设起搏阈值的刺激幅度对脑片进行起搏刺激。在脑片上方加盖盖玻片。</li>
	<li>使用520 ± 5 nm的LED激发光源照射脑片。利用两台CMOS相机以每秒1,000帧的速度记录发射出的电压和钙信号。</li>
	<li>检查记录结果，确保信号质量良好且运动伪影被有效抑制（图1F）。若仍有运动伪影，可每次向储液器中添加0.1 mL blebbistatin，直至光学信号中不再出现由运动引起的伪影。如有需要，可补充染料以提高信号质量。 
	注意：良好的信号质量是指记录到的光学信号具有较大的信号幅值和较低的背景噪声，且该评估为定性判断。</li>
</ol>
6. 使用 RHYTHM1.2 进行数据处理
注意：RHYTHM1.2 是一个基于 MATLAB 的用户界面，用于显示、处理和分析由单相机或双相机光学成像系统获取的光学映射数据（图3）。该软件需与成像系统配合使用。
<ol>
	<li>加载数据文件
	<ol>
		<li>通过选择屏幕上的任意一个显示窗口，并使用 选择目录 和 加载 按钮，将数据文件载入 RHYTHM1.2。</li>
		<li>程序将提示用户为双电压和钙信号记录选择 Camera 1 或 Camera 2 数据。选择 Camera 1 以加载电压信号。</li>
		<li>重复上述过程，将钙信号（Camera 2）加载至相邻的显示窗口之一。</li>
		<li>在两个选定的显示窗口之间选中 双数据链接 复选框，以链接这两个窗口，因为&#160;这两组数据来自切片上同一区域。 
		注：或者，若保持相同的视野，此功能可用于链接在不同时间点获取的两幅图像，以观察所研究药物在电生理学上的时间响应。双击任意一个显示窗口可将其最大化，便于分析。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>信号预处理
	<ol>
		<li>选择 数据分析 | 预处理参数，在进一步分析前对电压和钙光学标测数据进行预处理。</li>
		<li>使用“去除背景”功能，基于荧光强度阈值（背景 [BG] 阈值）和像素聚类程度（激发 [EX] 阈值）去除不含信号的像素。</li>
		<li>使用“空间平均”功能对光学标测数据进行空间平均，以提高信号质量。</li>
		<li>使用“滤波”功能，通过带通滤波器对光学标测数据进行滤波。</li>
		<li>使用“漂移校正”功能去除光学标测信号中的基线漂移。</li>
		<li>使用“归一化”功能，将每个像素的光学标测数据归一化，使其最大振幅为 1。</li>
		<li>使用“反转信号”功能反转钙信号轨迹，以便进一步分析。</li>
		<li>点击 显示波形，从显示窗口中任意位置选择预处理后的轨迹，并在波形窗口中绘制。调整信号预处理参数，以获得最佳的动作电位和钙瞬变轨迹。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>传导速度（CV）计算 
	注：激活时间定义为光学信号最大导数的时间（dF/dtmax）。
	<ol>
		<li>选择 数据分析 | 激活图，输入起始时间和结束时间，以包含轨迹中的单个动作电位。点击 计算 并选择感兴趣区域（ROI），以显示所选区域的激活图（图 1G）。</li>
		<li>选择 数据分析 | CV 图，同样选择起始时间和结束时间。根据实验设置输入像素间分辨率值。 
		注：对于 1 倍放大系统，X 和 Y 方向的像素间分辨率为 0.1 mm。</li>
		<li>点击 生成矢量图 按钮，选择一个 ROI 并在该区域内显示 CV 矢量。系统将计算并显示在“统计”部分中所包含矢量的平均值、中位数、标准差、矢量数量，以及所选区域内 CV 矢量的平均传播角度。</li>
		<li>点击 绘制线条 按钮，沿某一传播方向绘制一条线。该方向上的所有 CV 矢量将被选中。点击 计算 CV，仅使用这些选中的 CV 矢量进行统计计算，结果将显示在“统计”部分中。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>动作电位时程（APD）和钙瞬变时程（CaTD）计算 
	注：APD 是心脏电生理学的另一个基本参数。通过确定每个光学动作电位的激活时间与指定复极化百分比之间的时间差，可生成 APD 图。APD 的异质性、延长或缩短可用于预测心律失常易感性。
	<ol>
		<li>在 RHYTHM1.2 中计算 APD，选择 数据分析 | APD/CaT 图。</li>
		<li>选择起始时间和结束时间，以包含一个完整动作电位。设置 APD/CaTD 的最小值和最大值以剔除异常值（例如，分别设为 0 和 1,000 ms）。输入决定 APD 的复极化百分比，例如 0.8 对应 APD80/CaTD80，或 0.5 对应 APD50/CaTD50。</li>
		<li>点击 区域 APD 计算，选择 ROI 并生成 APD 图。分析中包含的像素的平均值、中位数、标准差及数量将显示在“统计”部分中。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>上升时间 
	注：上升时间是另一个可从电压和钙瞬变光学信号中测量的电生理参数。它可估计去极化离子通道触发动作电位所需的时间，或钙从肌浆网释放到细胞质所需的时间。光学上升时间并不能完全替代微电极测量的上升时间，且对去极化变化的敏感性可能较低，因为光学动作电位是多个细胞跨膜电位的平均值。系统的空间和时间分辨率也可能影响光学上升时间的数值。然而，它仍可用于预测去极化的大范围变化27。
	<ol>
		<li>为确定上升时间，选择 数据分析 | 上升时间。</li>
		<li>选择 起始时间 和 结束时间，以选取单个动作电位或钙瞬变的上升支。输入起始百分比（Start%）和结束百分比（End%）（通常建议对无噪声信号使用 10–90%），以便用户仅选取信号部分，避免在噪声信号中包含噪声。</li>
		<li>点击 计算，选择 ROI 并确定上升时间分析中包含像素的平均值、中位数、标准差及数量。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>钙衰减 
	注：对于钙信号轨迹，可确定钙瞬变衰减的时间常数。这有助于分析钙离子从细胞质重新回收至肌浆网（SR）过程中的变化&#160;。
	<ol>
		<li>选择 数据分析 | 钙衰减，输入起始时间和结束时间，以覆盖单个钙瞬变信号的整个衰减阶段。</li>
		<li>点击 计算 Tau，选择 ROI 并确定钙衰减时间常数分析中包含像素的平均值、中位数、标准差及数量。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Ericsson, A. C., Crim, M. J., Franklin, C. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+brief+history+of+animal+modeling%5BTitle%5D)+AND+%22Missouri+Medicine%22%5BJournal%5D)">A brief history of animal modeling.</a> Missouri Medicine. 110 (3), 201-205 (2013).</li>
<li>Choudhary, A., Ibdah, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Animal+models+in+today%27s+translational+medicine+world%5BTitle%5D)+AND+%22Missouri+Medicine%22%5BJournal%5D)">Animal models in today's translational medicine world.</a> Missouri Medicine. 110 (3), 220-222 (2013).</li>
<li>Perlman, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mouse+models+of+human+disease%3A+An+evolutionary+perspective%5BTitle%5D)+AND+%22Evolution%2C+Medicine%2C+and+Public+Health%22%5BJournal%5D)">Mouse models of human disease: An evolutionary perspective.</a> Evolution, Medicine, and Public Health. 2016 (1), 170-176 (2016).</li>
<li>Milani-Nejad, N., Janssen, P. M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Small+and+large+animal+models+in+cardiac+contraction+research%3A+advantages+and+disadvantages%5BTitle%5D)+AND+%22Pharmacology+%26+Therapeutics%22%5BJournal%5D)">Small and large animal models in cardiac contraction research: advantages and disadvantages.</a> Pharmacology & Therapeutics. 141 (3), 235-249 (2014).</li>
<li>Green, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Why+do+neuroprotective+drugs+that+are+so+promising+in+animals+fail+in+the+clinic%3F+An+industry+perspective%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+and+Experimental+Pharmacology+and+Physiology%22%5BJournal%5D)">Why do neuroprotective drugs that are so promising in animals fail in the clinic? An industry perspective.</a> Clinical and Experimental Pharmacology and Physiology. 29 (11), 1030-1034 (2002).</li>
<li>Shinnawi, R., Gepstein, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((iPCS+cell+modeling+of+inherited+cardiac+arrhythmias%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Treatment+Options+in+Cardiovascular+Medicine%22%5BJournal%5D)">iPCS cell modeling of inherited cardiac arrhythmias.</a> Current Treatment Options in Cardiovascular Medicine. 16 (9), 331(2014).</li>
<li>Morimoto, Y., Mori, S., Sakai, F., Takeuchi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+induced+pluripotent+stem+cell-derived+fiber-shaped+cardiac+tissue+on+a+chip%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Human induced pluripotent stem cell-derived fiber-shaped cardiac tissue on a chip.</a> Lab on a Chip. 16 (12), 2295-2301 (2016).</li>
<li>Wang, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modeling+the+mitochondrial+cardiomyopathy+of+Barth+syndrome+with+induced+pluripotent+stem+cell+and+heart-on-chip+technologies%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Medicine%22%5BJournal%5D)">Modeling the mitochondrial cardiomyopathy of Barth syndrome with induced pluripotent stem cell and heart-on-chip technologies.</a> Nature Medicine. 20 (6), 616-623 (2014).</li>
<li>Ben-Ari, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Developmental+changes+in+electrophysiological+characteristics+of+human-induced+pluripotent+stem+cell-derived+cardiomyocytes%5BTitle%5D)+AND+%22Heart+Rhythm%22%5BJournal%5D)">Developmental changes in electrophysiological characteristics of human-induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes.</a> Heart Rhythm. 13 (12), 2379-2387 (2016).</li>
<li>Goversen, B., van der Heyden, M. A. G., van Veen, T. A. B., de Boer, T. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+immature+electrophysiological+phenotype+of+iPSC-CMs+still+hampers+in+vitro+drug+screening%3A+Special+focus+on+IK1%5BTitle%5D)+AND+%22Pharmacology+%26+Therapeutics%22%5BJournal%5D)">The immature electrophysiological phenotype of iPSC-CMs still hampers in vitro drug screening: Special focus on IK1.</a> Pharmacology & Therapeutics. 183, 127-136 (2018).</li>
<li>Zhang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dedifferentiation+and+proliferation+of+mammalian+cardiomyocytes%5BTitle%5D)+AND+%22PloS+One%22%5BJournal%5D)">Dedifferentiation and proliferation of mammalian cardiomyocytes.</a> PloS One. 5 (9), 12559(2010).</li>
<li>Watson, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biomimetic+electromechanical+stimulation+to+maintain+adult+myocardial+slices+in+vitro%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Biomimetic electromechanical stimulation to maintain adult myocardial slices in vitro.</a> Nature Communications. 10, 2168(2019).</li>
<li>Fischer, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-term+functional+and+structural+preservation+of+precision-cut+human+myocardium+under+continuous+electromechanical+stimulation+in+vitro%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Long-term functional and structural preservation of precision-cut human myocardium under continuous electromechanical stimulation in vitro.</a> Nature Communications. 10, 117(2019).</li>
<li>Ou, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physiological+Biomimetic+Culture+System+for+Pig+and+Human+Heart+Slices%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation+Research%22%5BJournal%5D)">Physiological Biomimetic Culture System for Pig and Human Heart Slices.</a> Circulation Research. 125 (6), 628-642 (2019).</li>
<li>Qiao, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multiparametric+slice+culture+platform+for+the+investigation+of+human+cardiac+tissue+physiology%5BTitle%5D)+AND+%22Progress+in+Biophysics+and+Molecular+Biology+2%22%5BJournal%5D)">Multiparametric slice culture platform for the investigation of human cardiac tissue physiology.</a> Progress in Biophysics and Molecular Biology 2. 144, 139-150 (2019).</li>
<li>Kang, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+Organotypic+Cultured+Cardiac+Slices%3A+New+Platform+For+High+Throughput+Preclinical+Human+Trials%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Human Organotypic Cultured Cardiac Slices: New Platform For High Throughput Preclinical Human Trials.</a> Scientific Reports. 6, 28798(2016).</li>
<li>Camelliti, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adult+human+heart+slices+are+a+multicellular+system+suitable+for+electrophysiological+and+pharmacological+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Molecular+and+Cellular+Cardiology%22%5BJournal%5D)">Adult human heart slices are a multicellular system suitable for electrophysiological and pharmacological studies.</a> Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 51 (3), 390-398 (2011).</li>
<li>Brandenburger, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Organotypic+slice+culture+from+human+adult+ventricular+myocardium%5BTitle%5D)+AND+%22Cardiovascular+Research%22%5BJournal%5D)">Organotypic slice culture from human adult ventricular myocardium.</a> Cardiovascular Research. 93 (1), 50-59 (2012).</li>
<li>Watson, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+of+viable+adult+ventricular+myocardial+slices+from+large+and+small+mammals%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Protocols%22%5BJournal%5D)">Preparation of viable adult ventricular myocardial slices from large and small mammals.</a> Nature Protocols. 12 (12), 2623-2639 (2017).</li>
<li>Halbach, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ventricular+slices+of+adult+mouse+hearts+-+A+new+multicellular+in+vitro+model+for+electrophysiological+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Cellular+Physiology+and+Biochemistry%22%5BJournal%5D)">Ventricular slices of adult mouse hearts - A new multicellular in vitro model for electrophysiological studies.</a> Cellular Physiology and Biochemistry. 18 (1-3), 1-8 (2006).</li>
<li>Wang, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cardiac+tissue+slices%3A+preparation%2C+handling%2C+and+successful+optical+mapping%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Physiology.+Heart+and+Circulatory+Physiology%22%5BJournal%5D)">Cardiac tissue slices: preparation, handling, and successful optical mapping.</a> American Journal of Physiology. Heart and Circulatory Physiology. 308 (9), 1112-1125 (2015).</li>
<li>Bussek, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cardiac+tissue+slices+with+prolonged+survival+for+in+vitro+drug+safety+screening%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Pharmacological+and+Toxicological+Methods%22%5BJournal%5D)">Cardiac tissue slices with prolonged survival for in vitro drug safety screening.</a> Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 66 (2), 145-151 (2012).</li>
<li>Watson, S. A., Terracciano, C. M., Perbellini, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Myocardial+Slices%3A+an+Intermediate+Complexity+Platform+for+Translational+Cardiovascular+Research%5BTitle%5D)+AND+%22Cardiovascular+Drugs+and+Therapy%22%5BJournal%5D)">Myocardial Slices: an Intermediate Complexity Platform for Translational Cardiovascular Research.</a> Cardiovascular Drugs and Therapy. 33 (2), 239-244 (2019).</li>
<li>Rouwkema, J., Koopman, B. F. J. M., Blitterswijk, C. A. V., Dhert, W. J. A., Malda, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Supply+of+nutrients+to+cells+in+engineered+tissues%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnology+and+Genetic+Engineering+Reviews%22%5BJournal%5D)">Supply of nutrients to cells in engineered tissues.</a> Biotechnology and Genetic Engineering Reviews. 26 (1), 163-178 (2009).</li>
<li>Lang, D., Sulkin, M., Lou, Q., Efimov, I. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+mapping+of+action+potentials+and+calcium+transients+in+the+mouse+heart%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Optical mapping of action potentials and calcium transients in the mouse heart.</a> Journal of Visualized Experiments. (55), e3275(2011).</li>
<li>Brianna, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Open-Source+Multiparametric+Optocardiography%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Open-Source Multiparametric Optocardiography.</a> Scientific Reports. 9, 721(2019).</li>
<li>George, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modulating+cardiac+conduction+during+metabolic+ischemia+with+perfusate+sodium+and+calcium+in+guinea+pig+hearts%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Physiology+-+Heart+and+Circulatory+Physiology%22%5BJournal%5D)">Modulating cardiac conduction during metabolic ischemia with perfusate sodium and calcium in guinea pig hearts.</a> American Journal of Physiology - Heart and Circulatory Physiology. 316 (4), 849-861 (2019).</li>
<li>Kawara, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Activation+delay+after+premature+stimulation+in+chronically+diseased+human+myocardium+relates+to+the+architecture+of+interstitial+fibrosis%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">Activation delay after premature stimulation in chronically diseased human myocardium relates to the architecture of interstitial fibrosis.</a> Circulation. 104 (25), 3069-3075 (2001).</li>
<li>Qu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Action+potential+recording+and+pro-arrhythmia+risk+analysis+in+human+ventricular+trabeculae%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Physiology%22%5BJournal%5D)">Action potential recording and pro-arrhythmia risk analysis in human ventricular trabeculae.</a> Frontiers in Physiology. 5 (8), 1109(2018).</li>
<li>Franz, M. R., Swerdlow, C. D., Liem, L. B., Schaefer, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cycle+length+dependence+of+human+action+potential+duration+in+vivo.+Effects+of+single+extrastimuli%2C+sudden+sustained+rate+acceleration+and+deceleration%2C+and+different+steady-state+frequencies%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Clinical+Investigation%22%5BJournal%5D)">Cycle length dependence of human action potential duration in vivo. Effects of single extrastimuli, sudden sustained rate acceleration and deceleration, and different steady-state frequencies.</a> Journal of Clinical Investigation. 82 (3), 972-979 (1988).</li>
<li>Lou, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transmural+heterogeneity+and+remodeling+of+ventricular+excitation-+contraction+coupling+in+human+heart+failure%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">Transmural heterogeneity and remodeling of ventricular excitation- contraction coupling in human heart failure.</a> Circulation. 123 (17), 1881-1890 (2011).</li>
</ol>

作者无任何利益冲突需要披露。

本文介绍了从停搏的人类心脏获取可存活心肌片，并利用跨膜电位和细胞内钙离子的双光学标测技术对心肌片进行功能表征的逐步实验方法。由于心肌片保留了细胞外环境及天然的细胞间耦合，因此可作为研究人类心脏的精确模型，用于基础科学发现，以及药物和基因治疗手段的有效性与心脏毒性检测。该技术还可实现对心脏特定区域（如窦房结、房室结和浦肯野纤维）的结构-功能关联分析。本文所述方案列出了适用于短期研究的心肌片制备、成像及分析的基本步骤。已有研究表明，组织片的静态培养在较长时间内会引起心肌组织的改变，因此对于长期研究，建议读者采用更接近生理状态的培养条件，例如电-机械刺激12,13,14。
为保持组织健康，需注意多个步骤。例如，应尽量缩短心脏获取与组织切片之间的时间间隔。如先前研究所示21，长时间的停搏可导致电生理特性的改变。此外，在切片收集、培养及功能研究过程中，应避免过...

动物模型一直是研究人类生理学和病理生理学机制的重要工具，同时也被用作治疗多种疾病疗法的初步测试平台1。基于这些动物研究，生物医学领域已取得显著进展2。然而，人类与动物（包括小鼠、大鼠、豚鼠、兔、绵羊、猪和狗）在生理学上存在显著的种间差异3,4。因此，许多在动物实验阶段显示前景的药物、基因和细胞疗法在临床试验中未能达到预期效果5。为弥合这一差距，研究人员开发了分离的心肌细胞和人诱导性多能干细胞（iPSCs）作为模型，用于测试人类生理系统对各种药物和疾病反应的能力6。干细胞来源的心肌细胞已被广泛应用于器官芯片系统中，作为心脏的替代模型6,7,8。然而，iPSC来源的心肌细胞（iPSC-CMs）的应用受到其相对不成熟的表型以及心肌细胞亚群代表性不足的限制；成熟的心肌组织是一种复杂的结构，包含多种共存的细胞类型，如成纤维细胞、神经元、巨噬细胞和内皮细胞。相比之下，分离的人心肌细胞具有电生理成熟性，并且可通过调节培养参数获得不同的心肌细胞亚群9。尽管如此，这些心肌细胞在体外通常表现出动作电位形态的改变，原因包括缺乏细胞间耦联、快速去分化以及出现致心律失常行为10,11。部分局限性已通过iPSC-CMs和心肌细胞的三维（3D）细胞培养模型得到改善。这些模型包括球状体、水凝胶支架包封的3D培养物、工程化心脏组织（EHTs）以及心脏芯片系统，利用多种心脏细胞群体（如心肌细胞、成纤维细胞和内皮细胞），通过自组装或沿支架组装形成3D结构，部分模型甚至再现了心肌组织复杂的各向异性特征。已有报道表明，这些模型中的细胞具有接近成熟组织的表型、收缩特性和分子谱型。心脏芯片系统还允许在药物测试和疾病模型中研究系统性效应。然而，基于体外的细胞模型缺乏天然的细胞外基质，因此无法准确模拟器官水平的电生理特性。相比之下，人心肌组织切片保留了完整的细胞外基质和天然的细胞间连接，使其在更精确地评估人心肌致心律失常特性方面具有重要价值。
研究人员已开发出人类心脏类器官切片，作为一种生理性的临床前平台，用于急性和慢性药物测试，并研究心脏电生理学及心脏疾病进展12,13,14,15,16,17,18,19。与诱导多能干细胞（iPSC）来源的心肌细胞相比，人类心脏切片能更真实地再现成人心肌细胞电生理特性，并具有成熟的心肌细胞表型。与分离的人心肌细胞相比，由于心脏切片中细胞间耦合得到良好保留，并天然存在原有的细胞内和细胞外环境，因而表现出更符合生理状态的动作电位持续时间。
本方案描述了从完整供体心脏制备人源心肌片，并通过光学标测技术进行急性（即持续数小时）和慢性（即持续数天）研究以检测心脏电生理参数的过程。尽管本方案仅描述了左心室（LV）组织的应用，但该方法已成功应用于心脏的其他区域以及小鼠、大鼠、豚鼠和猪等多种物种14,20,21,22。过去5年中，本实验室使用的是因不适合移植而被弃用的完整人源供体心脏，但理论上，只要组织能够被切成块状，这些相同的操作也可应用于其他途径获取的供体心脏组织样本（例如左心室辅助装置[LVAD]植入术、活检或心肌切除术获得的组织）。本研究采用光学标测技术进行分析，因其具备同时以高空间分辨率（100 × 100 像素）和高时间分辨率（&#62;1,000 帧/秒）记录光学动作电位和钙瞬变的能力。也可使用其他方法，如多电极阵列（MEAs）或微电极，但这些技术受限于相对较低的空间分辨率。此外，MEAs 主要设计用于细胞培养，而尖锐微电极则更适用于完整心脏或大块组织切片的研究。
本文的目的是使更多研究人员能够利用人类心脏组织进行心脏电生理学研究。需要注意的是，本文所描述的技术相对简单，适用于短期研究（持续数小时至数天）。对于更长期的研究（持续数周），已有其他多项研究讨论并描述了更具生理性的仿生培养方法12,18,23。电刺激、机械负荷和组织拉伸是有利的调控机制，有助于延缓体外组织重构的发生12,18,23。

<table><tbody><tr><td>1 mL BD 注射器</td><td>Thomas Scientific</td><td>309597</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>6 孔培养板</td><td>Corning</td><td>3516</td><td></td></tr><tr><td>生物安全柜</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>1377</td><td></td></tr><tr><td>肌球蛋白抑制剂 Blebbistatin</td><td>Cayman</td><td>13186</td><td></td></tr><tr><td>气泡捕集器</td><td>Radnoti</td><td>130149</td><td></td></tr><tr><td>氯化钙</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>C1016</td><td></td></tr><tr><td>Corning 细胞筛</td><td>Fisher Scientific</td><td>07-201-432</td><td></td></tr><tr><td>Di-4-ANEPPS</td><td>Biotium</td><td></td><td>DMSO 中 1.25 mg/mL 储存液</td></tr><tr><td>DMSO</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D2650</td><td></td></tr><tr><td>Dumont #3c 镊子</td><td>Fine Science Tools</td><td>11231-20</td><td></td></tr><tr><td>发射二向色镜</td><td>Chroma</td><td>T630LPXR-UF1</td><td></td></tr><tr><td>发射滤光片 (RH237)</td><td>Chroma</td><td>ET690/50m</td><td></td></tr><tr><td>发射滤光片 (Rhod2AM)</td><td>Chroma</td><td>ET590/33m</td><td></td></tr><tr><td>激发二向色镜</td><td>Chroma</td><td>T550LPXR-UF1</td><td></td></tr><tr><td>激发滤光片</td><td>Chroma</td><td>ET500/40x</td><td></td></tr><tr><td>Falcon 50 mL 圆锥形离心管</td><td>Fisher Scientific</td><td>14-959-49A</td><td></td></tr><tr><td>葡萄糖</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>G8270</td><td></td></tr><tr><td>热交换器</td><td>Radnoti</td><td>158821</td><td></td></tr><tr><td>HEPES</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>H3375</td><td></td></tr><tr><td>培养箱</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>50145502</td><td></td></tr><tr><td>胰岛素-转铁蛋白-硒 (ITS)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>I3146</td><td></td></tr><tr><td>LED 激发光源</td><td>Prizmatix</td><td>UHP-Mic-LED-520</td><td></td></tr><tr><td>六水合氯化镁</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M9272</td><td></td></tr><tr><td>Medium 199</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>11150059</td><td></td></tr><tr><td>Micam Ultima L 型 CMOS 相机</td><td>Scimedia</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>显微钉针</td><td>Fine Science Tools</td><td>26002-10</td><td></td></tr><tr><td>青霉素-链霉素</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P4333</td><td></td></tr><tr><td>蠕动泵</td><td>Cole Parmer</td><td>EW-07522-20</td><td></td></tr><tr><td>铂金起搏导线</td><td>Alfa Aesar</td><td>43275</td><td></td></tr><tr><td>Pluronic F127</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>P6867</td><td>非离子型表面活性聚醇</td></tr><tr><td>氯化钾</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P3911</td><td></td></tr><tr><td>Powerlab 数据采集与刺激系统</td><td>AD Instruments</td><td>Powerlab 4/26</td><td></td></tr><tr><td>RH237</td><td>Biotium</td><td>61018</td><td></td></tr><tr><td>Rhod2AM</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>R1245MP</td><td></td></tr><tr><td>Rhod-2AM</td><td>Invitrogen, Carlsbad, CA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>碳酸氢钠</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S6014</td><td></td></tr><tr><td>氯化钠</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S9625</td><td></td></tr><tr><td>干珠灭菌器</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>Z378550</td><td></td></tr><tr><td>Stone 氧气扩散器</td><td>Waterwood</td><td>B00O0NUVM0</td><td></td></tr><tr><td>TissueSeal - Histoacryl 外用皮肤粘合剂</td><td>gobiomed</td><td>AESCULAP</td><td></td></tr><tr><td>UltraPure 低熔点琼脂糖</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>16520100</td><td></td></tr><tr><td>超声波超声仪</td><td></td><td>Branson 1800</td><td></td></tr><tr><td>振动切片机</td><td>Campden Instruments</td><td>7000 smz</td><td></td></tr></tbody></table>

利用人源类器官心脏切片的双电压与钙光学标测进行临床前心脏电生理学评估

Preclinical Cardiac Electrophysiology Assessment by Dual Voltage and Calcium Optical Mapping of Human Organotypic Cardiac Slices

人的心脏组织切片制备技术最近被开发为一种研究人类生理学和药物测试的平台，旨在弥合动物实验与临床试验之间的差距。尽管已有多种动物模型和细胞模型被用于评估药物作用，但这些模型中的药物反应常常与人体内的反应存在差异。人的心脏组织切片在药物测试方面具有优势，因为它们直接来源于具有活性的人类心脏组织。除了保留了多细胞结构、细胞间连接以及细胞外基质环境外，人的心脏组织切片还可用于直接检测大量药物对成人人心脏生理功能的影响。与完整心脏或心肌楔形组织等其他心脏制备方法不同的是，组织切片可进行较长时间的培养。因此，心脏切片可用于研究药物的急性及慢性效应。此外，从单个心脏可获取数百至数千个切片，使其成为一种高通量模型，能够同时在不同浓度下以及与其他药物联用条件下测试多种药物。切片可从心脏的任意区域制备。在本实验方案中，我们描述了通过从左心室游离壁分离组织块，并使用高精度振动切片机将其切成薄片，从而制备左心室切片的方法。这些切片既可用于急性实验以测量心脏基础电生理功能，也可进行培养以开展慢性药物研究。本方案还介绍了对心脏切片进行双通道光学标测，以同步记录跨膜电位和细胞内钙离子动态变化，从而确定所研究药物的作用效果。

根据上述详细方案并如图1所示，从供体人心脏的左心室获取了人源类器官心脏切片。采用如图2所示的双相机光学映射系统，在直立成像构型下，于切片制备完成后约1小时对电压和钙信号进行同步光学映射。数据使用RHYTHM1.2（图3）进行分析，该工具为本实验室先前发表的开源光学映射数据分析软件，可在Github上免费获取（https://github.com/optocardiography/Rhythm-1.2）。所测量的电生理参数如图4所示。动作电位和钙瞬变曲线经过信号处理，用于进一步分析的代表性曲线如图4A所示。确定每个像素的激活时间，并根据电压和钙信号计算激活等时图，结果如图4B、C所示。请注意，钙等时线的激活时间滞后于电压，符合预期。如<strong c...

本方案描述了用于临床前药物测试的人类心脏切片的切片与培养步骤，并详细说明了如何利用光学标测技术同步记录这些切片中的跨膜电压和细胞内钙信号。

人类心脏切片制备技术 recently developed as a platform for human physiology studies and therapy testing to bridge the gap between ...

本方案具有重要意义，因为它为研究人员提供了利用供体人类心脏进行临床前生理药物测试的技术。该组织切片技术结合使用电压敏感染料和钙敏感染料，可同时表征人类心肌组织切片中的心脏动作电位和细胞内钙瞬变。为搭建光学标测系统，需将底部带有聚二甲基硅氧烷凝胶层的组织浴连接至灌流系统，并以足够快的流速在灌流系统中循环一升用100%氧气氧合、温度维持在37°C的恢复液，以保持恒温并防止灌流液在浴槽中积聚。然后使用靶标调整两个CMOS相机的焦距和对准，并使用波长为520±5纳米的绿色LED光源同时激发电压敏感性染料和钙离子指示剂染料。在获取组织切片之前，混合冷冻和液态的心肌停搏液，将心脏组织放入冰冷的心肌停搏液浴中，并识别左心室游离壁。将预先制备的琼脂糖凝胶粘附到振动切片机金属组织夹持器的背面。在冰冷的停搏液中将组织切成1立方厘米的组织块，使用表面皮肤粘合剂将组织块迅速固定在金属组织托上，使心内膜面朝上。将金属托转移至盛有冰冻氧合切片液的振动切片机浴槽中，确保组织完全浸没，并将刀片移至组织的前缘。启动振动切片机，按照预设参数开始切片，弃去最初的数片切片，直至刀片切过乳头肌，进入光滑的心内膜组织区域。当到达实验组织时，小心地将每个切片转移至含有室温含氧台氏液恢复溶液的培养皿中，分别置于100微米尼龙网细胞筛上，并用网片压环覆盖切片，以防止组织切片卷曲。当所有切片收集完毕后，小心地将每个切片转移至6孔板的各个孔中，每孔含有3毫升磷酸盐缓冲液（PBS）。轻轻振荡洗涤切片，并用新鲜无菌PBS重复此过程三次，然后将样本转移至另一6孔板的各个孔中，每孔含有3毫升37摄氏度的培养基。然后将培养板置于37°C、30%氧气和5%二氧化碳的加湿培养箱中，在20转/分钟的水平摇床上孵育。对于新切割的脑片，在恢复液中孵育20分钟后，或在培养后立即，小心地将目标脑片转移至灌流系统的组织浴槽中，并将脑片的四个角固定在凝胶层上，同时尽量减少对组织的牵拉。让脑片在此浴槽中用循环的恢复液静置约10分钟，随后向恢复液储液槽中加入0.3至0.5微升的Blebbistatin储备液。在脑片用Blebbistatin孵育的同时，将30微升储存液态电压敏感染料溶于1毫升恢复液中，并置于37摄氏度条件下。经过10分钟Blebbistatin处理后，关闭泵，缓慢地在30秒内将0.2至0.3毫升工作浓度染料溶液加至脑片表面。90秒后，打开泵以洗去多余的染料。用储备的钙指示剂对切片染色后，将相机聚焦于切片，并以预设起搏阈值振幅的1.5倍、2毫秒脉冲宽度、1赫兹的频率对切片进行起搏。在组织切片上放置盖玻片，并用LED激发光源照射切片。然后以每秒1,000帧的速度用相机记录发出的电压和钙信号。为了对电压和钙光学标测数据进行信号处理，在相应的分析软件中，点击“condition parameters”（信号处理参数）并去除背景。然后调

preclinical-cardiac-electrophysiology-assessment-dual-voltage-calcium

Research

科研

JoVE Journal

Bioengineering

生物工程

人体器官性心脏切片双电压和钙光学映射的临床前心脏电生理评估

本文介绍了一种高时间和空间分辨率的技术，利用电位敏感染料（di-8-ANEPPS）对离体灌注的大鼠心脏表面动作电位的传播进行光学成像。...

离体灌注大鼠心脏的光学标测

本文介绍了使用全景成像系统和双模态（电压和钙）成像技术，在离体兔心Langendorff灌流心脏上进行光学标测实验的基本操作步骤。...

离体兔心Langendorff灌注的多参数光学标测

本文详细介绍了在完整分离的Langendorff灌注小鼠心脏中进行跨膜电位（Vm）和细胞内钙瞬变（CaT）光学标测时的解剖操作、仪器设置及实验条件。...

小鼠心脏动作电位与钙瞬变的光学标测

本文介绍了在培养的HL-1心房细胞单层中进行双通道光学标测的技术。该独特方案可对同一区域内的钙（Ca）和膜电位（Vm）活动进行同步可视化，从而实现对培养单层细胞电生理特性的详细检测与分析。...

培养的HL-1心房肌细胞单层的电压与钙双通道光学标测

本文介绍了在经Langendorff灌注的兔心脏中进行跨膜电位（Vm）和肌浆网内游离钙离子（SR Ca2+）双光学标测所需的详细方案及设备。该方法可实现对完整心脏中Vm和SR...

兔心Langendorff灌注模型中肌浆网内Ca2+及跨膜电位的光学标测

本方案描述了利用具有高时间分辨率和空间分辨率的光学标测系统对小鼠心房进行电生理学评估的方法，包括通过特制电极导管进行程序化刺激，同步记录膜电位和Ca2+瞬变信号。...

小鼠心房的高分辨率光学标测电生理学评估

在此，我们介绍一种用于调控心脏内自主神经系统并评估其对基础电生理学、心律失常发生机制及cAMP动态影响的方案，该方案采用一种 离体...

心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

本研究的目的是建立一种利用转化动物模型研究心脏动力学的方法。所述实验方法结合了双发射光学生理记录技术与电生理学研究，以评估离体完整猪心脏模型中的电活动。...

离体Langendorff灌注心脏的光学心电图与电生理学研究

我们提出了一种评估GtACR1激活在兔心肌细胞中机电效应的实验方案。本文详细介绍了细胞分离、培养与腺病毒转导，以及采用膜片钳和碳纤维技术进行的功能实验。...

光遗传学调控心肌细胞活性的机电评估

本方案介绍了对来自野生型及患有儿茶酚胺能多形性室性心动过速的基因敲入型小鼠心脏进行的双染料光学标测，包括以高时间和空间分辨率记录跨膜电压和细胞内Ca2+瞬变的电生理学测量。...

儿茶酚胺能多形性室性心动过速 RyR2R2474S 基因敲入小鼠心脏的双染料光学标测

学习人体心脏切片的双电压和钙光学映射技术，用于临床前心脏电生理评估和药物测试。该方法可同时记录膜电位与胞内钙信号，为心血管疾病研究提供可靠的人类组织模型。

利用人源类器官心脏切片的双电压与钙光学标测进行临床前心脏电生理学评估

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