1. ציוד
הרכיבים העיקריים של מכשיר המדידה התכווצות מוצגים באופן סכמטי באיור 2 א).
- אמבטיה רקמות. אמבטיה הרקמה שומרת על פתרון פיזיולוגי מחומצן בטמפרטורה חמימה. עבור טבעות עכברים קנה הנשימה, אנו משתמשים ברקמת 10 מ"ל אמבט המכיל מים מעיל במחזור פתרון להתחממות, כניסת הזכוכית fritted לחמצן בועה (95% / 5% O 2/2 CO תערובת) לבין כניסת ויציאות מוצא שינוי פתרונות. פתרון PSS המאגר מאוחסן עם מבעבעת מתמיד של% 95/5% O 2/2 CO תערובת של 37 ° C אמבט מים (לא מוצג). לחילופי פתרון, פתרון PSS נשאבים מן המאגר אל כניסת רקמות אמבטיה (יציאת למטה) ברגע כ 100 עבור ה-MLS כדי לאפשר חילופי פתרון מהיר יחסית. מוצא הפתרון הוא דרך נמל גלישה (יציאת העליון) המאפשר נפח קבוע (~ 10 מ"ל) בבת רקמותח במהלך פתרון חילופי. אנו משתמשים circulator חימום Haake להזרים מים חמים מבעד למעיל אמבטיה רקמות (כדי לשמור על 37 מעלות צלזיוס). אמבטיות רקמות ניתן לקבל מספר הספקים מגיעים במגוון גדלים וסגנונות לענות על הצרכים של הניסוי החוקר.
- מתמר כוח. כדי למדוד מתח איזומטרי, צינור לקנה הנשימה הוא מושחל על L בצורת הקצוות של שני מוטות נירוסטה (איור 2 א). יש להקפיד להשתמש בסוג נירוסטה התואם את חומר ביולוגי. המוט העליון מחובר באמצעות קליפ כדי מתמר כוח איזומטרי. המוט התחתון מחזיק את קנה הנשימה במיקום קבוע, והוא רכוב על מיקרומטר על התאמת המתח הפסיבי ו / או אורך השריר. ההתכווצות של קנה הנשימה יוצר מתח על מתמר כוח, אשר מומר האות המתח מגבר קדם. המוט התחתון יכול גם להיות מוגדר כוללים שני לוחות פלטינה מלבני (4 מ"מ בנפרד) T האגף הכובע קנה הנשימה (איור 2 ב). הצלחות פלטינה מחווטים כדי ממריץ גראס S88 שמאפשר משלוח של שדה חשמלי על פני קנה הנשימה. חוטים פתוחים הלחמה מכוסים Sylgard (Sylgard 184 אלסטומר סיליקון, Dow Corning Corp, Midland, MI), כדי למנוע שטיפת מתכות אל הפתרון אמבטיה.
- / D, הממיר למחשב ורכישת תוכנה. אותות preamplifiers נרשמות על MacLab 8 מערכת / D. זוהי גרסה ישנה יותר של החומרה הנוכחית ADInstrument Powerlab. אנו משתמשים תרשים התוכנית (ADInstruments) המאפשר הקלטה רציפה של מתח לאורך כל הניסוי. הדור מתח שריר קנה הנשימה הוא איטי למדי, ועל כן אנו מוצאים כי הרכישה של 100 נק '2 היא נאותה. מדידת המתח הוא מכויל באמצעות משקולות ידועות (עד 5 גרם) לפני כל ניסוי. מערכות דומות זמינים venders אחרים (למשל, BioPac, מכשירים GW).
הכותרת "> 2. קנה הנשימה בידוד
- לפני בידוד רקמות מתמר כוח מכויל עם משקולות ידועות, ואת רקמות אמבטיה מלא PSS רגילים (ראה טבלה I). כניסת אוויר מותאם לקבל זרם לאור O 2 / CO 2.
- וקנה הנשימה מהחודש 2 או עכברים מבוגרים הם אופטימליים. בעלי חיים צעירים יותר ניתן להשתמש אך וקנה הנשימה המתקבלים אלה דורשות מיומנות גבוהה יותר כדי לעלות על חוטים מתמר כוח בגלל גודלם הקטן. לפני לנתיחה, עכברים הם מורדמת עם isoflurane. רמה תקינה של הרגעה הוא הגיע כאשר הבוהן קמצוץ עם מלקחיים אינו מסוגל לעורר תגובה. עכברים הם הקריבו מיד פריקה צוואר הרחם הערה חשובה:. ראינו כי Avertin (Tribromoethanol), סם הרגעה נפוץ עכברים, יש השפעות חזקות על להרפיית השריר החלק בדרכי הנשימה ולכן אין להשתמש בו ללימודים קנה הנשימה התכווצות.
- העור (פרווה) היא להסיר את החזה אל הגרון. Rתסמונת המעי הרגיז נחתכים מבסיס עצם החזה, רוחבית (משני הצדדים) לחלק העליון של הלב. עצם החזה והצלעות נמשכים אז קדימה אל הגרון כדי לחשוף את הלב / ריאות, בלוטת התימוס, קנה הנשימה (הגחון) והוושט (מצורף - ואת הגב אל קנה הנשימה).
- קנה הנשימה הוא נכרת על ידי חיתוך מתחת הסתעפות הסימפונות ומעלה הלוע. קנה הנשימה מכניסים פתרון קר כקרח מחומצן PSS (95/5) (הרכב נתון טבלה I).
- קנה הנשימה הוא גזור נקי של הרקמות הסובבות. במהלך ניקוי, קנה הנשימה ניתן לערוך הלוע או מתחת הסתעפות. עם זאת, יש לנקוט זהירות שלא להחיל את מלקחיים ישירות לקנה הנשימה עצמה. מספריים עדינים ניתן להשתמש כדי לנתק את הרקמות הסובבות, אבל לחתוך תמיד צריך להתבצע במקביל קנה הנשימה כדי למנוע נזק. בחלק זה של ההליך הוא הקל אם הוא הצמיד את הקנה לקראת הסתעפות מתחת ומעל הלוע אל צלחת Sylgard מצופה (184 Sylgard סיליקוןאלסטומר, Dow Corning Corp, Midland, MI).
- לאחר הסרת הרקמה שמסביב, קנה הנשימה נחתך מתחת הלוע ומעלה הסתעפות הסימפונות וטיפס בעדינות על חוטים מתמר כוח.
- קנה הנשימה הוא מושחל על שני L בצורת שיני מתכת (איור 2 א). אחת שיניים מחובר מתמר כוח תזוזה של הקלטה רציפה של מתיחות איזומטרי. שיניים אחר מחובר מיקרומטר. אמבטיה רקמות עולה אז כך קנה הנשימה הוא שקוע בתוך PSS. הרכבה של קנה הנשימה יש לעשות זאת מהר ככל האפשר כדי לצמצם את הזמן הזה קנה הנשימה מתקיימים מחוץ PSS. בעזרת תרגול, הרכבה של קנה הנשימה יכול להיעשות תוך דקה אחת אבל אנחנו בדרך כלל להימנע פעמים יותר מ 3 דקות כדי למנוע אובדן של כדאיות.
- מיקרומטר מותאם לאט להשיג מתח פסיבי של ~ 10 mn (~ 1 גרם כוח). מתח המנוחה האופטימלי נקבע באופן אמפירי מצאנו כי מתח פסיבי של ~ 5-10 mn תוצאות בתגובה, שווה ערך מקסימלי לגירוי אשלגן גבוהה. זה עולה בקנה אחד עם מספר מחקרים אחרים לנצל את המתח הפסיבי בטווח זה 16,17,18. במשך 5-10 דקות הראשונות, מתח קנה הנשימה פסיבית נוטה לרדת מעט (מתח והרפיה התופעה) ואת מיקרומטר משמש כדי להתאים את המתח פסיבית ~ 10 mn במהלך איזון. קנה הנשימה מותר לאזן לפחות שעה 1 לפני אתגרים ניסיוניים.
3. גירוי אשלגן גבוהה
איזון הבאה, קנה הנשימה הוא קרא תיגר פעמיים עם פתרון PSS אשלגן גבוהה (67 mM KCl, לוח ט). התכווצות בדרך כלל דורש 5-10 דקות ~ כדי להגיע היציב שבו זמן אמבטיה רקמות שטף מספר פעמים עם PSS נורמליים לחלוטין להירגע קנה הנשימה. התכווצות אשלגן חוזר על עצמו בפעם השנייה, בפעם השלישית (במידת הצורך) עד התכווצויות לשחזור מתקבלים.
4. התכווצות עורר על ידי גירוי חשמלי
קנה הנשימה מוקפת שתי צלחות פלטינה מלבני (אלקטרודות) המאפשרים גירוי שדה חשמלי (EPS) על ההכנה. בתגובה כויץ כדי EFS היא פונקציה של תדר ומתח. זה מושפע גם פרמטרים גופניים כגון בתחום האלקטרודות ואת המרחק ביניהם. המאפיינים של כוח ממריץ להשפיע גם על תגובות כאלה במתח גבוה ו פלטי הנוכחי ממריץ יכול להגיע למקסימום. המאפיינים של כל מערכת EFS צריך להיקבע על ידי בחינת התגובות שרירים ההתכווצות על משכי זמן שונים גירוי, תדרים, מתח ו משכי זמן הדופק. להתקנה ניסיונית שלנו, מצאנו כי אלקטרודות מופרדות 4 מ"מ ~ ו משרעת גירוי של 44 V (0.5 MS פולסים) ו -30 הרץ הם אופטימליים כדי להשיג לשחזור כמעט מקסימלי תגובות ההתכווצות.
5. התכווצות אווoked ידי גירוי כולינרגית
התגובה של קנה הנשימה כדי תרכובות להחיל exogenously מוערך גם על ידי תוספת של מנה אחת של תרופה או עניין, על ידי תוספות שונות של התרופה באופן מינון מצטבר. על קנה הנשימה, המעבדה שלנו בשימוש שגרתי carbachol להפעלת קולטנים כולינרגית משום שבניגוד אצטילכולין, carbachol לא מושפל על ידי acetylcholinesterase. טווח סביר מנה תגובה הוא מ -8 עד 10 10 -5 M carbachol. והתאמת התחבר [carbachol]-כויץ עקומת התגובה עם המשוואה היל מסוג מאפשרת הערכת EC 50 (חצי מקסימלי בריכוז אפקטיבי) כי הוא מדד הרגישות של כיווץ קנה הנשימה כדי אגוניסט כולינרגית 19. ראוי לציין כי מינון מסוים של carbachol ייתן מענה קצת יותר כמו מנה אחת יותר כחלק עקומת מינון מצטבר התגובה.
6. נציג תוצאות
למשל התגובה כויץ כדי אשלגן גבוהה מוצג איור 3 א. הצמצום הוא מגיע לשיא תוך כ 10 דקות אך עשוי להראות על ירידה קטנה לאחר מכן. במהלך סחף מוקדם של אשלגן גבוהה, השריר עשוי להראות עלייה זמנית בצמצום כי בשל ירידה בטמפרטורה כמו נפח קטן של פתרון PSS מוסק בשורות פתרון זמני perfuses הכנה. זו ניתן למזער על ידי בעל נפח מת המינימום צינור המחבר את המאגר PSS מחוממת אמבטיה רקמות, וגם על ידי החלפת פתרון במהירות יחסית (בדרך כלל אנו לשאוב פתרונות ב 100 מ"ל / דקה). ההכנה תהיה לכל מספר הבדלים בתגובה כויץ בשל הבדלי מסת שריר או נזק שנגרם במהלך הניתוח. איור 3 ב מציג שני וקנה הנשימה של מסת שריר שונה תיגר עם אשלגן carbachol גבוהה. למרות התכווצויות כולינרגית-עוררו שונה,Y דומים לאחר נורמליזציה לתגובה פתרון אשלגן גבוהה (איור 3 ג).
איור 4 מראה דוגמה של התכווצות carbachol (כולינרגית) עורר שימוש במנות יחיד () ועלייה מצטברת (ב '). הפתרונות carbachol מתווספים ישירות האמבט, גז מבעבע מסייע ערבוב מהיר. ראוי לציין כי תוספת של מנה אחת (כלומר 1 מיקרומטר, תרשים 4 א) יש תשובה קצת יותר גדולה ריכוז שווה ערך במהלך עקומת מנה תגובה מצטבר (1 מיקרומטר, איור 4B). 4C איור מראה העלילה בכוח התכווצות כפונקציה של ריכוז carbachol באמצעות נתונים איור 4B. ההשפעות של carbachol להרוות בריכוז -5 10 מ '. למרות אגוניסטים כולינרגית יוזם התכווצות באמצעות מנגנוני שחרור סידן, מרכיב משמעותי של התכווצות מתווך גם על ידי שלילת קוטביות והפעלת מתח תלויי ערוצי סידן 20.
איור 5 א מציג דוגמה EFS למוצרי עוררו הצירים. וקנה הנשימה מגרים באמצעות 0.5 אלפית שנייה למשך 40 פעימות וולט ועד הצירים להגיע לרמה (ראה א 1 הבלעה). עלייה בתדירות הגירוי גורם לתגובה כויץ מוגברת (תדר תגובה עקומת הוא להתוות 5 ב איור). גירוי שדה חשמלי הוכח לעורר התכווצויות בעיקר על ידי הפעלת עצבים presynaptic. עדות לכך היא ההשפעה של בוטולינום טוקסין, חוסם את שחרור הנוירוטרנסמיטר שחוסמת את רוב הצירים EFS-עוררו קנה הנשימה 21. יתר על כן, tetrodotoxin, סוכן שחוסמת Na + ערוצי גם מעכב פעילות העצב ומונע את התגובה של קנה הנשימה כדי EFS.

באיור 1. תרשים של Tהוא גדול מסלולי איתות לקראת קנה הנשימה מבודד. שתופיע היא מסוף האקסון כולינרגית innervating קנה הנשימה בתא השריר החלק. המסלולים העיקריים הם איתות M3 ו-M2-muscarinic קולטן האצטילכולין ההפעלה (mACHR) שגורמים לשחרור סידן דרך קולטנים IP3 (M3) והפחתה של המחנה (M2). קולטנים מסוג M2 (וחלקם תרומה של רצפטורים M3) לגרום גם שלילת קוטביות כולינרגית, עורר המפעיל L מסוג ערוצי מתח תלוי זרם סידן סידן. סוכני ההתכווצות נפוצות effectors שלהם 1. אשלגן גבוהה (depolarize תא שריר חלק האקסון כולינרגית), 2. בתחום גירוי חשמלי (EPS, depolarizes כולינרגית האקסון) ו 3. יישום אקסוגני של סוכנים כולינרגית כגון אצטילכולין או carbachol (מפעיל קולטנים muscarinic ישירות).

איור 2. תרשים של ציוד למדידת הצירים לקנה הנשימה. א מתמר כוח, מיקרומטר ואמבטיה הרקמה הם רכובים על מוטות תמיכה באמצעות מהדק בורג. טבעת קנה הנשימה הוא מושחל על המוטות העליונים והתחתונים. בתרשים, אמבטיה רקמות ממוקם מתחת הכנה (כלומר, במהלך הרכבה של קנה הנשימה על מתמר כוח). במהלך לימודי התכווצות, אמבטיה רקמות מועבר אנכית לרחוץ הכנה. ב לגירוי שדה חשמלי מוט התחתונה היא שונה כדי לכלול שני לוחות פלטינה כי הם רכובים רוחבית לחוט החזקת קנה הנשימה. הצלחות פלטינה מחוברים באמצעות חוטי חשמל כדי ממריץ.

איור 3. דוגמאות של אשלגן גבוהה (67 mM) תגובה כויץ של קנה הנשימה. (א) מראה כפולות, תגובות לשחזור ל אשלגן גבוהה. (ב) דוגמאות בתגובה כויץ כדי carbachol שני וקנה הנשימה שונים. (ג) תגובות ל את וקנה הנשימה ב B דומים כאשר לנרמלד לתגובה אשלגן גבוהה.

איור 4. דוגמאות carbachol המושרה הצירים. (א) Carbachol המושרה הצירים באמצעות מנות בודדות לאחר מכן סחף. (ב) המצטבר דוגמה מנה תגובה עיקול על קנה הנשימה של א '(ג) התכווצויות שיא B נרשמות כפונקציה של ריכוז carbachol.

איור 5. דוגמאות התכווצויות שעוררו גירוי שדה חשמלי. (א) גירוי השדה החשמלי של כיווץ קנה הנשימה באמצעות 0.5 MS הדופק, 40 וולט, ותדירות גירוי שונים כמצוין. השיבוץ הוא זמן מורחבת התכווצות של 30 הרץ. (ב) התכווצויות שיא הן plotteD כפונקציה של תדר הגירוי.
רגיל PSS
| מלח | קונצרט כלשהו. (מ"מ) | סכום (ז / 2 ל ') |
| NaCl | 119 | 13.91 |
| KCl | 4.7 | 0.7 |
| KH 2 PO 4 | 1.18 | 0.32 |
| MgSO 4 x 7H 2 O | 1.17 | 0.58 |
| NaHCO 3 | 18 | 3.02 |
| EDTA | 0.026 | 0.1 מ"ל של 0.5 M |
| גלוקוז | 11 | 3.96 |
| סוכרוז | 12.5 | 8.56 |
| CaCl 2 | 2 | 400 מ"ל של 10 מ"מ |
גבוה K + PSS (NACאני והתאמות KCl)
| מלח | קונצרט כלשהו. (מ"מ) | סכום (ז / 2 ל ') |
| NaCl | 56.7 | 6.628 |
| KCl | 67 | 9.991 |
. טבלה 1 מתכון פתרונות PSS. הערה: פתרונות מורכבים טריים מדי שבוע, עם מים באיכות ultrapure, והם מאוחסנים במקרר לא יותר מ 5 ימים כדי למנוע זיהום הצמיחה.