Name: Präklinische Kardiale Elektrophysiologie Bewertung durch Dual Voltage und Calcium Optical Mapping of Human Organotypic Cardiac Slices (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-06-16T13:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 35 s
Description: Erfahren Sie die präklinische kardiale Elektrophysiologie durch duales optisches Mapping von Spannung und Calcium in humanen kardialen Gewebeschnitten. Diese Methode ermöglicht präklinische Arzneimitteltests.

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Die Finanzierung durch die NIH (Grants R21 EB023106, R44 HL139248 und R01 HL126802), durch die Leducq Foundation (Projekt RHYTHM) und ein American Heart Association Postdoctoral Fellowship (19POST34370122) werden dankbar gewürdigt.

<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>
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<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>

Die Autoren haben nichts zu verraten.

Hier stellen wir Schritt-für-Schritt-Methoden vor, um lebensfähige Herzscheiben aus kardioplegisch verhafteten menschlichen Herzen zu erhalten und die Scheiben funktionell mit Hilfe der doppelten optischen Kartierung von Transmembranpotenzial und intrazellulärem Kalzium zu charakterisieren. Mit einer erhaltenen extrazellulären Umgebung und nativer Zell-Zell-Kopplung können menschliche Herzscheiben als genaues Modell des menschlichen Herzens für grundlegende wissenschaftliche Entdeckungen und für Wirksamkeits- und Kardiot...

Tiermodelle sind ein wertvolles Werkzeug zum Verständnis der zugrunde liegenden Mechanismen der menschlichen Physiologie und Pathophysiologie, sowie eine Plattform für Vortests von Therapien zur Behandlung verschiedener Krankheiten1. Auf der Grundlage dieser Tierstudien wurden große Fortschritte auf dem Gebiet der biomedizinischen Forschung erzielt2. Es bestehen jedoch erhebliche Unterschiede zwischen menschlichen und tierischen Physiologien, einschließlich Mäusen, Ratten, Meerschweinchen, Kaninchen, Schafen, Schweinen und Hunden3,4. Infolgedessen gab es zahlreiche Arzneimittel-, Gen- und Zelltherapien, die während der Tierversuche vielversprechend waren, aber den Ergebnissen in klinischen Studien nicht gerecht wurden5. Um diese Lücke zu überbrücken, wurden isolierte Herzmyozyten und vom Menschen induzierte pluripotente Stammzellen (iPSCs) als Modelle entwickelt, um die Reaktion der menschlichen Physiologie auf verschiedene Medikamente und Krankheiten zu testen6. Stammzell-abgeleitete Kardiomyozyten sind weit verbreitet in Organ-on-a-Chip-Systemen als Ersatz des Herzens6,7,8verwendet worden. Die Nützlichkeit von iPSC-abgeleiteten Kardiomyozyten (iPSC-CMs) wird jedoch durch ihren relativ unreifen Phänotyp und die mangelnde Repräsentation der Kardiomyozyten-Subpopulation behindert; Das reife Myokard ist eine komplexe Struktur, die aus mehreren koexistierenden Zelltypen wie Fibroblasten, Neuronen, Makrophagen und Endothelzellen besteht. Auf der anderen Seite sind isolierte menschliche Kardiomyozyten elektrisch ausgereift, und verschiedene Kardiomyozytensubpopulationen können durch Änderung der Kultivierungsparameter erhalten werden9. Dennoch weisen diese Myozyten in der Regel veränderte Wirkungspotentialmorphologien auf, da es an Zell-Zell-Kopplung, schneller Entdifferenzierung und dem Auftreten proarrhythmischen Verhaltens in vitro10,11fehlt. Einige der Einschränkungen wurden durch 3D-Zellkulturmodelle von iPSC-CMs und Herzmyozyten behoben. Diese Modelle, zu denen Sphäroide, Hydrogelgerüste, gekapselte 3D-Kulturen, technische Herzgewebe (EHTs) und Herz-auf-ein-Chip-Systeme gehören, verwenden mehrere Herzzellpopulationen wie Kardiomyozyten, Fibroblasten und Endothelzellen. Sie bauen sich entweder selbst zusammen oder montieren sich entlang eines Gerüstes zu 3D-Strukturen, und einige reproduzieren sogar die komplexe anisotrope Natur des Myokards. Diese Modelle haben Berichten zufolge Zellen von reifen Phänotypen, kontraktilen Eigenschaften und molekularen Profilen ähnlich wie Herzgewebe. Das Heart-on-a-Chip-System ermöglicht auch die Untersuchung systemischer Wirkungen in Medikamententests und Krankheitsmodellen. In vitro zellbasierten Modellen fehlt jedoch die native extrazelluläre Matrix und kann daher die Elektrophysiologie auf Organebene nicht genau imitieren. Menschliche Herzscheiben hingegen haben eine intakte extrazelluläre Matrix und native Zell-zu-Zell-Kontakte, was sie für eine genauere Untersuchung arrhythmogener Eigenschaften des menschlichen Myokards nützlich macht.
Forscher haben menschliche kardiale organotypische Scheiben als physiologische präklinische Plattform für akute und chronische Arzneimitteltests entwickelt und zur Untersuchung der Herzelektrophysiologie und der Herzkrankheitsprogression12,13,14,15,16,17,18,19. Im Vergleich zu iPSC-abgeleiteten Kardiomyozyten replizieren menschliche Herzscheiben die erwachsene menschliche Herzelektrophysiologie mit einem reifen Kardiomyozyten-Phänotyp getreuer. Im Vergleich zu isolierten menschlichen Kardiomyozyten weisen Herzscheiben aufgrund der gut erhaltenen Zell-Zell-Kopplung und der intrinsischen Existenz ihrer nativen intra- und extrazellulären Umgebungen physiologische Wirkungspotenziale auf.
Dieses Protokoll beschreibt den Prozess der Erzeugung menschlicher Herzscheiben aus ganzen Spenderherzen, die Durchführung akuter (d. h. stundenlanger) und chronischer (d. h. tagelanger) Studien zur Erprobung der Kardialelektrophysiologie-Parameter mittels optischer Kartierung. Während dieses Protokoll nur die Verwendung des linksventrikulären Gewebes (LV) beschreibt, wurde es erfolgreich auf andere Regionen des Herzens sowie andere Arten wie Mäuse, Ratten, Meerschweinchen und Schweine14,20,21,22angewendet. Unser Labor verwendet ganze menschliche Spenderherzen, die in den letzten 5 Jahren für eine Transplantation abgelehnt wurden, aber es ist möglich, dass dieselben Verfahren an allen Spenderherzprobengeweben durchgeführt werden, die auf alternative Weise gewonnen werden (z. B. linksventrikuläre Hilfsmittel [LVAD]-Implantationen, Biopsien, Myektomien), solange das Gewebe in Würfel geschnitten werden kann. Optisches Mapping wird in dieser Studie aufgrund seiner Fähigkeit verwendet, optische Aktionspotentiale und Kalziumtransienten mit hoher räumlicher (100 x 100 Pixel) und zeitlicher Auflösung (>1.000 Frames/s) gleichzeitig abzubilden. Alternative Methoden können auch verwendet werden, wie Multielektroden-Arrays (MEAs) oder Mikroelektroden, aber diese Techniken sind durch ihre relativ geringen räumlichen Auflösungen begrenzt. Darüber hinaus wurden MEAs für die Verwendung mit Zellkulturen entwickelt, und scharfe Mikroelektroden sind einfacher für die Verwendung mit ganzen Herzen oder großen Gewebekeilen zu verwalten.
Ziel des Artikels ist es, mehr Forschern die Verwendung menschlicher Herzgewebe für die Kardialelektrophysiologie zu ermöglichen. Es sollte beachtet werden, dass die in diesem Artikel beschriebene Technologie relativ einfach und vorteilhaft für Kurzzeitstudien ist (in der Größenordnung von mehreren Stunden bis Tagen). Mehr physiologische biomimetische Kultur für längerfristige Studien (in der Größenordnung von Wochen) wurde diskutiert und beschrieben durch eine Reihe von anderen Studien12,18,23. Elektrische Stimulation, mechanische Belastung und Gewebedehnung sind vorteilhafte Konditionierungsmechanismen, die helfen können, den Beginn der In-vitro-Gewebe-Remodellierung12,18,23zu begrenzen.

<table><tbody><tr><td>1 ml BD-Spritze</td><td>Thomas Scientific</td><td>309597</td><td></td></tr><tr><td>2,3-Butandion-Monoxim</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>B0753</td><td></td></tr><tr><td>6-Well-Kulturplatten</td><td>Corning</td><td>3516</td><td></td></tr><tr><td>Biosicherheitswerkbank</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>1377</td><td></td></tr><tr><td>Blebbistatin</td><td>Cayman</td><td>13186</td><td></td></tr><tr><td>Blasenfalle</td><td>Radnoti</td><td></td><td></td>130149</tr><tr><td>Calciumchlorid</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>C1016</td><td></td></tr><tr><td>Corning Zellsiebe</td><td>Fisher Scientific</td><td>07-201-432</td><td></td></tr><tr><td>Di-4-ANEPPS</td><td>Biotium-Stammlösung</td><td></td><td>bei 1,25 mg/ml in DMSO</td></tr><tr><td>DMSO</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D2650</td><td></td></tr><tr><td>Dumont #3c Pinzette</td><td>Feinwissenschaftliche Werkzeuge</td><td>11231-20</td><td></td></tr><tr><td>Dichroitischer Emissionsspiegel</td><td>Chroma</td><td>T630LPXR-UF1</td><td></td></tr><tr><td>Emissionsfilter (RH237)</td><td>Chroma</td><td>ET690/50m</td><td></td></tr><tr><td>Emissionsfilter (Rhod2AM)</td><td>Chroma</td><td>ET590/33m</td><td></td></tr><tr><td>Dichroitischer Anregungsspiegel</td><td>Chroma</td><td>T550LPXR-UF1</td><td></td></tr><tr><td>Anregungsfilter</td><td>Chroma</td><td>ET500/40x</td><td></td></tr><tr><td>Falcon 50mL Konische Zentrifugenröhrchen</td><td>Fisher Scientific</td><td>14-959-49A</td><td></td></tr><tr><td>Glukose</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>G8270</td><td></td></tr><tr><td>Wärmetauscher</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>Inkubator</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>50145502</td><td></td></tr><tr><td>Insulintransferrin Selen (ITS)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>I3146</td><td></td></tr><tr><td>LED-Anregungslichtquelle</td><td>Prizmatix</td><td>UHP-Mic-LED-520</td><td></td></tr><tr><td>Magnessiumchlorid-Hexahydrat</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 Typ CMOS-Kamera</td><td>Scimedia N</td><td>/A</td><td></td></tr><tr><td>Minutien Pins</td><td>Fine Science Tools</td><td>26002-10</td><td></td></tr><tr><td>Pennicillin-Streptomycin</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P4333</td><td></td></tr><tr><td>Peristaltische Pumpe</td><td>Cole Parmer</td><td>EW-07522-20</td><td></td></tr><tr><td>Platin-Stimulationsdraht</td><td>Alfa Aesar</td><td>43275</td><td></td></tr><tr><td>Pluronic F127</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>P6867</td><td>nichtionisches Tensid Polyol</td></tr><tr><td>Kaliumchlorid</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P3911</td><td></td></tr><tr><td>Powerlab-Daten Akquisitions- und Stimulator</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>Natriumbicarbonat</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S6014</td><td></td></tr><tr><td>Natriumchlorid</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S9625</td><td></td></tr><tr><td>Sterilisator, Trockenperle</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>Z378550</td><td></td></tr><tr><td>Stone Oxygen Diffusor</td><td>Waterwood</td><td>B00O0NUVM0</td><td></td></tr><tr><td>TissueSeal - Histoacryl Topischer Hautkleber</td><td>gobiomed</td><td>AESCULAP</td><td></td></tr><tr><td>UltraPure Low Melting Point Agarose</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>16520100</td><td></td></tr><tr><td>Ultraschall-Ultraschall-Ultraschallgerät</td><td></td><td>Branson 1800</td><td></td></tr><tr><td>Vibratome</td><td>Campden Instruments</td><td>7000 smz</td><td></td></tr></tbody></table>

präklinische kardiale elektrophysiologie bewertung durch dual voltage und calcium optical mapping of human organotypic cardiac slices

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

Humane Herzscheibenpräparate wurden vor kurzem als Plattform für Studien zur menschlichen Physiologie und Therapietests entwickelt, um die Lücke zwischen tier- und klinischen Studien zu überbrücken. Zahlreiche Tier- und Zellmodelle wurden verwendet, um die Wirkung von Medikamenten zu untersuchen, aber diese Reaktionen unterscheiden sich oft beim Menschen. Menschliche Herzscheiben bieten einen Vorteil für Arzneimitteltests, da sie direkt von lebensfähigen menschlichen Herzen abgeleitet sind. Neben der Erhaltung multizellulärer Strukturen, Zell-Zell-Kopplung und extrazellulärer Matrixumgebungen können menschliche Herzgewebescheiben verwendet werden, um die Wirkung unzähliger Medikamente auf die menschliche Herzphysiologie bei Erwachsenen direkt zu testen. Was dieses Modell von anderen Herzpräparaten wie ganzen Herzen oder Keilen unterscheidet, ist, dass Scheiben längerfristig kulturgemäß kultiviert werden können. Als solche, Herzscheiben ermöglichen die Untersuchung der akuten sowie chronischen Auswirkungen von Medikamenten. Darüber hinaus macht die Fähigkeit, mehrere hundert bis tausend Scheiben von einem einzigen Herzen zu sammeln, dies zu einem Hochdurchsatzmodell, um mehrere Medikamente in unterschiedlichen Konzentrationen und Kombinationen mit anderen Medikamenten gleichzeitig zu testen. Scheiben können aus jeder Region des Herzens zubereitet werden. In diesem Protokoll beschreiben wir die Herstellung von linksventrikulären Scheiben, indem wir Gewebewürfel von der linksventrikulären freien Wand isolieren und sie mit einem hochpräzisen vibrierenden Mikrotom in Scheiben schneiden. Diese Scheiben können dann entweder akuten Experimenten unterzogen werden, um die elektrische Ausgangsfunktion zu messen, oder für chronische Arzneimittelstudien kultiviert werden. Dieses Protokoll beschreibt auch die doppelte optische Kartierung von Herzscheiben für gleichzeitige Aufnahmen von Transmembranpotentialen und intrazellulärer Kalziumdynamik, um die Auswirkungen der untersuchten Medikamente zu bestimmen.

Menschliche organotypische Scheiben wurden aus der linken Herzkammer eines Spenders menschliches Herz gemäß dem oben beschriebenen Protokoll gesammelt und inAbbildung 1. Ein optisches Kartensystem mit zwei Kameras wie inAbbildung 2wurde in der aufrechten Bildgebungskonfiguration verwendet, um nach Abschluss des Schneidprotokolls eine simultane optische Kartierung von Spannung und Kalzium etwa 1 h durchzuführen. Die Daten wurden mit RHYTHM1.2 (<strong class="xfig...

Dieses Protokoll beschreibt das Verfahren zum Schneiden und Kultivieren menschlicher Herzscheiben für präklinische Arzneimitteltests und beschreibt die Verwendung von optischen Kartierungen zur gleichzeitigen Aufzeichnung von Transmembranspannung und intrazellulären Calciumsignalen aus diesen Scheiben.

Präklinische Kardiale Elektrophysiologie Bewertung durch Dual Voltage und Calcium Optical Mapping of Human Organotypic Cardiac Slices

Human cardiac slice preparations have recently been developed as a platform for human physiology studies and therapy testing to bridge the gap between ...

Dieses Protokoll ist wichtig, weil es Forschern die Fähigkeiten vermittelt, spendermenschliche Herzen für präklinische physiologische Arzneimitteltests einzusetzen. Dieses Gewebe nutzt sowohl Spannungs- als auch Kalziumfarbstoffe für die gleichzeitige Charakterisierung von kardialen Wirkungspotentialen und intrazellulären Kalziumtransienten in menschlichen Gewebescheiben. Um das optische Kartierungssystem einzurichten, befestigen Sie ein Gewebebad mit einer unteren Polydimethylsiloxan-Gelschicht an ein Perfusionssystem und zirkulieren Sie einen Liter Erholungslösung bei 37 Grad Celsius mit 100% Sauerstoff durch das Perfusionssystem bei einer Durchflussrate, die schnell genug ist, um die Temperatur zu halten und die Ansammlung von Badperfusate zu verhindern.Verwenden Sie dann ein Ziel, um den Fokus und die Ausrichtung der beiden CMOS-Kameras einzustellen und verwenden Sie eine grüne LED-Lichtquelle mit einer Wellenlänge von 520 plus oder minus fünf Nanometern, um die spannungsempfindlichen und Kalzium-Indikatorfarbstoffe gleichzeitig zu anregen. Vor der Gewinnung von Gewebeabschnitten, mischen Sie gefrorene und flüssige Kardioplegie-Lösung und legen Sie das Herzgewebe in das eiskalt

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Research

Forschung

JoVE Journal

Bioengineering

Biotechnik

Dieser Artikel beschreibt ein hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung Technik optisch Bild Aktionspotential Bewegung auf der Oberfläche von Langendorff-perfundierten Rattenherzen mit einem potentiometrischen Farbstoff (di-8-ANEPPS).

Optische Abbildung von Langendorff-perfundierten Rattenherzen

Dieser Artikel beschreibt die grundlegenden Verfahren für die Durchführung optische Mapping-Experimente in der Langendorff-perfundierten Kaninchen Herzen mit dem Panorama-Imaging-System und der Dual-(Spannungs-und Kalzium) Bildgebungsverfahren.

Multiparametrische Optical Mapping der Langendorff-perfundierten Rabbit Heart

Dieses Papier beschreibt die Präparation Verfahren, Instrumental-Setup, und experimentellen Bedingungen bei der optischen Abbildung von Transmembranpotential (Vm) und intrazellulären Calcium-Transienten (CAT) in intakten isolierten Langendorff perfundierten Maus Herzen.

Optische Mapping von Aktionspotentialen und Calcium Transienten in der Maus Herz

Dieser Artikel beschreibt die Technik, die zur Durchführung von optischem Zweikanal-Mapping in kultivierten HL-1-Vorhofzell-Monoschichten verwendet wird. Dieses einzigartige Protokoll ermöglicht die gleichzeitige Visualisierung der Calcium- (Ca) und Spannungsaktivität (Vm) im selben Bereich für die detaillierte Detektion und Analyse der elektrophysiologischen Eigenschaften von Kulturmonoschichten.

Spannung und Calcium Dual Channel Optical Mapping von Cultured HL-1 Vorhofmuskelzellen Monolayer

Dieser Artikel beschreibt das detaillierte Protokoll und Anlagen für die duale optische Abbildung von Transmembranpotential (V m) und freie inner Retikulum (SR) notwendig Ca 2+ in der Langendorff-perfundierten Kaninchenherzen. Dieses Verfahren ermöglicht die direkte Beobachtung und Quantifizierung von V m und SR Ca 2+ Dynamik im intakten Herzens.

Optische Kartierung der Intra-Retikulum Ca<sup&gt; 2+</sup&gt; Und Transmembranpotential in der Langendorff-perfundierten Kaninchen Herz

Dieses Protokoll beschreibt die elektrophysiologische Bewertung der murinen Atrien mit Hilfe einer optischen Mapping-Systems mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung, darunter zweite Aufnahmen der Membran Spannung und Ca2 + vorübergehend unter programmiert Stimulation durch eine spezielle Elektroden-Katheter.

Elektrophysiologische Bewertung der murinen Atria mit hochauflösenden optischen Mapping

Hier präsentieren wir Ihnen ein Protokoll für die Modulation der intrakardialen vegetative Nervensystem und die Bewertung ihres Einflusses auf grundlegende Elektrophysiologie, Arrhythmogenesis und Lager Dynamik mit einem ex-Vivo Langendorff Setup.

Auswirkungen der intrakardialen Neuronen auf kardiale Elektrophysiologie und Arrhythmogenesis in einem Ex-Vivo -Langendorff-System

Ziel dieser Studie war es, eine Methode zur Untersuchung der Herzdynamik anhand eines translationalen Tiermodells zu etablieren. Der beschriebene experimentelle Ansatz beinhaltet eine duale Emissions-Optokardiographie in Verbindung mit einer elektrophysiologischen Studie zur Beurteilung der elektrischen Aktivität in einem isolierten, intakten Schweineherzmodell.

Optokardiographie und Elektrophysiologie Studien an Ex Vivo Langendorff-perfundierten Herzen

Wir präsentieren ein Protokoll zur Bewertung der elektromechanischen Wirkungen der GtACR1-Aktivierung in Kaninchen-Kardiomyozyten. Wir bieten detaillierte Informationen über Zellisolation, Kultivierung und adenovirale Transduktion sowie über funktionelle Experimente mit den Patch-Clamp- und Carbonfaser-Techniken.

Elektromechanische Bewertung der optogenetisch modulierten Kardiomyozytenaktivität

Dieses Protokoll führt eine optische Dual-Dye-Kartierung von Mausherzen ein, die von Wildtyp- und Knock-in-Tieren mit katecholaminerger polymorpher ventrikulärer Tachykardie betroffen sind, einschließlich elektrophysiologischer Messungen der Transmembranspannung und intrazellulärerCa2+ -Transienten mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung.

Optisches Dual-Dye-Mapping von Herzen aus RyR2R2474S Knock-In-Mäusen mit katecholaminerger polymorpher ventrikulärer Tachykardie

Erfahren Sie die präklinische kardiale Elektrophysiologie durch duales optisches Mapping von Spannung und Calcium in humanen kardialen Gewebeschnitten. Diese Methode ermöglicht präklinische Arzneimitteltests.

Präklinische Kardiale Elektrophysiologie Bewertung durch Dual Voltage und Calcium Optical Mapping of Human Organotypic Cardiac Slices (Video) | JoVE Journal

Präklinische Kardiale Elektrophysiologie Bewertung durch Dual Voltage und Calcium Optical Mapping of Human Organotypic Cardiac Slices

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