הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.

מאמר שיטה

מדידות התכווצות שרירים בpapillary מבודדים לחקירת הלב Inotropy בעכברים

14.9K צפיות

⸱

DOI:

10.3791/53076

⸱

17 בספטמבר 2015

 ,  , 
1Pharmakologisches Institut, Universität Heidelberg

במאמר זה

סיכום

שריר פפילרי חדרית עזב Murine יכול לשמש כדי לחקור התכווצות לב במבחנה. מאמר זה מתאר בפירוט את הבידוד ופרוטוקולי ניסוי ללמוד מאפייני התכווצות לב.

תקציר

שריר פפילרי מבודד מהלב עכבר בוגר יכול לשמש כדי לחקור התכווצות לב במהלך פיסיולוגיים / מצבים פתולוגיים שונים. ניתן להעריך את מאפייני ההתכווצות באופן עצמאי של השפעות חיצוניות כגון טונוס כלי דם או מעמד neurohumoral. הוא מתאר בין מדידות תא בודדות עם myocytes לב מבודד ובמחקרי vivo כמו אקו גישה מדעית. כך, הכנות שריר פפילרי לשמש כמודל מצוין ללמוד פיזיולוגיה / הפתופיזיולוגיה לב ויכול לשמש לחקירות כמו האפנון על ידי סוכנים תרופתיים או החקירה של מודלים של בעלי חיים מהונדסים. כאן, אנו מתארים שיטה של ​​בידוד שריר פפילרי הקדמי השמאלי עכברי לחקור התכווצות לב בהתקנת אמבטיה איברים. בניגוד להכנת רצועת שריר מבודד מקיר החדר, שריר פפילרי יכול להיות מוכן בטוטו מבלי לפגוע בשרירי tissuדואר קשה. התקנת האמבטיה האיבר מורכבת מכמה תאי אמבטיה איבר מצויד אלקטרודה, גז וטמפרטורה מבוקרת. שריר פפילרי המבודד קבוע בתא האמבטיה איבר וגירוי חשמלי. כוח העווית עורר נרשם באמצעות מתמר לחץ ופרמטרים כגון פרפור כוח משרעת ועווית קינטיקה מנותחות. ניתן לבצע פרוטוקולי ניסוי שונים כדי לחקור את סידן והתכווצות תדירות תלויה, כמו גם עקומות מנה-תגובה של סוכני התכווצות כמו קטכולאמינים או תרופות אחרות. בנוסף, תנאים פתולוגיים כמו איסכמיה החריפה יכולים להיות מדומים.

מבוא

החקירה של חלבונים כמו תעלות יונים המתייחסות לתפקידם התכווצות לב היא חיונית כדי לגלות pathomechanisms שונה ולהקים אסטרטגיות טיפוליות חדשות לטיפול במחלות לב, כגון איסכמיה ואי ספיקת לב.

פונקצית התכווצות של שריר לב יונקים ידוע להיות מווסת על ידי ערוצים שונים יון, מובילים וחלבונים אחרים. פוטנציאל פעולה עורר הפעלה של מתח L-סוג sarcolemmal תלוי Ca 2 + ערוצים מובילים לזרם Ca 2 + מהחלל תאי ולאחר מכן לCa 2 + -induced שחרור Ca 2 + (CICR) 1, אשר מפעיל התכווצות סלולרית 2. Ca 2 + -signaling משחק תפקיד מרכזי בהתכווצות והסתגלות לב ללחץ פיסיולוגי או פתולוגי. קטכולאמינים להפעיל רצפטורים β-adrenergic לב, ובכך מגרה cyclase adenylyl (AC) שמסנתז cAMP. שהופעל, protein kinase (PKA) phosphorylates חלבונים תאיים וקרום שונים הקשורים כמו L-סוג 2 + ערוצי Ca, phospholamban וקולטנים ryanodine וכתוצאה מכך השינוי של Ca 2 + ארעיים ו1,3,4 התכווצות לב. המחנה הוא מושפל על ידי phosphodiesterase (PDE). הפעלה של קולטנים מצמידים Gs האחרים מאשר β-adrenoceptors גם מובילה להצטברות של cAMP.

טכניקת מדידות התכווצות בשריר של חדר מבודד רצועות מבוססת היטב למיני יונקים גדולים 5-8. בהתבסס על האפשרות של גן המיקוד בעכברים חשוב להקים שיטות לנתח פיזיולוגיה של לב עכברית. עם זאת, הנתונים קיימים על המאפיינים הפיסיולוגיים של הכנות שריר מבודדות בעכברים משתנים בהתאם לתנאי ניסוי 9-12.

השיטה המתוארת משמשת כדי לנתח התכווצות לב של שריר פפילרי מראש עזב חדריתparations במבחנה. חקירה של התכווצות לב מבוצעת בהיעדר השפעות שינוי התכווצות לב in vivo, כמו לחץ דם, גירוי neurohumoral ולחץ פיזי או חילוף חומרים. שיעור הפועם של הכנת שריר קבלנות יכול להיות מוגדר בקפדנות ושינה באופן שרירותי. עווית כוח ניתן לנתח בהקשר של גירויים ספציפיים כגון ריכוז סידן, להכות בתדירות או בטמפרטורה. בנוסף, שיטה זו יכולה לשמש כדי לחקור רכיבי מסלול איתות שונים ולהשוות את ביצועי לב של דגמי עכבר מהונדסים גנטי על ידי שליטה תנאי ניסוי שהוזכרו לעיל.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

הערה: השלבים הבסיסיים של הליך הבידוד מוצגות באיור 1 כל השלבים מתוארים בפירוט בפרוטוקול הבא.. בידוד שריר פפילרי, הרכבה בתא אמבטיה איבר, רכישה והניתוח מתבצעת בלוח זמנים ברציפות וחובה.

כל הניסויים בבעלי החיים בוצעו בהתאם לחקיקה גרמנית בהגנה על בעלי החיים ואושרו על ידי דירקטוריון האתיקה הסקירה של אוניברסיטת היידלברג.

1. הכנת מכשור

  1. להתכווצות מדידות להשתמש התקנת אמבטיה איבר מרובה חדרים. רכיבים של vivo לשעבר התקנת אמבטיה איבר התכווצות מוצגים באיור 2.
    הערה: כדי למזער את כמות הזמן בין ההכנה של שריר פפילרי ותחילת פרוטוקול הניסוי, להגדיר את הציוד ולהכין מאגרים לפני provid איסוף tissue.This הניסיוניes את הכמות הגדולה ביותר של זמן שהרקמה נשארת קיימא לבצע ניסויים.
  2. התחל את ציוד מחשבים ורכישת נתונים. הפעל חום אמבטיה איבר (מראש ל 32 מעלות צלזיוס) ולאפשר ליחידות טמפרטורה קבועה מראש.
  3. הכן את ציוד הרכישה. התחל הקלטת נתונים כאמור בתוכנה ידנית.
  4. בדקו ולנהל כיול (במידת צורך) בכל ערוץ ואפס כל הערוצים כדי לתקנן את האות החשמלית שסופקה ממתמר כוח בהתאמה (הקשורים לערוץ ש) לכוח 2-ז מסופק על ידי משקל מוסמך.
  5. הפעל אספקת גז (95% O 2/5% CO 2) לתאי אמבטיה איברים. ברציפות בגז כל התאים במהלך מדידות הפרוטוקול כולו.

2. הכנת חוצצים ופתרונות פיסיולוגיים

  1. הכן פתרון חיץ קרבס-Henseleit מנת להגיע לריכוזים סופיים של 119 מ"מ NaCl; 25 מ"מ NaHCO 3; 4.6 מ"מ KCl; גלוקוז 11mm; 1 מ"מ Na-pyruvate; 1.5 מ"מ CaCl 2; 1.64 מ"מ MgSO 4; 1.18 מ"מ KH 2 PO 4 ולהתאים את ה- pH 7.4 (ראה פתרון פיזיולוגי טבלת 1).
  2. הכן פתרון חיץ קרבס-Henseleit נפרד לשימוש במהלך בידוד כמתואר בשלב 2.1 עם monoxime נוסף 30mm 2,3-Butanedione (BDM) ו -50 IE הפרין / מיליליטר. פתרון מגניב ל- C ° 4 (ראה פתרון הכנת טבלת 1). לסימולציה איסכמיה, להכין איסכמיה-פתרון כפי שמתואר בטבלה 1.
  3. לפרוטוקול של 2 + Ca - ההתכווצות תלויה, להוסיף Ca 2 + לפתרון חיץ קרבס-Henseleit לריכוז סופי מבוקש.
    הערה: להכין פתרונות אלה ישירות לפני השימוש בו וGass עם carbogen להימנע משקעים של Calciumcarbonate. פתרון Prewarm 32 מעלות צלזיוס לפני השימוש.

3. הכנת תבשיל Tube וDissection בגז המשמש בpapillary כריתת הנוהל

  1. חבר גז רךלשיר צינור (מ"מ קוטר 2-4 חיצוני) לחיבור הגז (100% חמצן, carbogen לחלופין) עם המומחה עובד.
  2. צור טבעת סגורה של צינור הגזים ההולם בתוך הצלחת לנתיחה. לנקב את צינור הגזים מספר פעמים שמבעבעות רציף מובטחת. צינור בגז זה יכול לשמש מספר פעמים.
  3. הכן צלחת לנתיחה עם אלסטומר סיליקון בתחתית (0.5 סנטימטרים עובי), כך שיכולות להיות תקועות סיכות לתוכו. מנה זו יכולה לשמש מספר פעמים.

4. בידוד של שרירים השמאל הקדמי papillary מעכברים

הערה: לפני שמתחילה את הבידוד של שריר פפילרי, לבדוק שקווי הגז ברורים של חסימות.

  1. הכן התקנת אמבטיה איבר כאמור בסעיף הפרוטוקול 1-3 לפני שמתחיל בהכנה של שרירי papillary. הכן את כל הפתרונות ביום של הניסוי.
  2. להקריב את העכבר (כ 8-12 שבועות) על ידי accordi נקע בצוואר הרחםng לעבודת מומחה והנחיות מוסדיות.
  3. תקן את החיה בעמדת גב כפות רגליו קדמיות על ידי תיקון ואחורי כפות על לוח לנתיחה, לפתוח את בית החזה לרוחב משני הצדדים על ידי חיתוך דרך הצלעות במספריים חדים עצם, ואז לחתוך את הסרעפת עם חתך רוחבי. הסר את קרום הלב. עכשיו הלב ואב העורקים נגישים.
  4. לתקן את הלב עם מלקחיים בוטים על truncus כלי הדם הקרוב ללב ולהפריד את הלב במהירות עם מספריים מהריאות והרקמות שמסביב.
  5. העבר את הלב הפועם בצלחת פטרי המלא בפתרון הכנה מקוררת בגז עם חמצן (שלב 2.2). לאפשר ללב להכות ולעורר התכווצויות לב ברכות באמצעות נגיעה בשיא של הלב עם מלקחיים.
  6. ברגע הלב הוא exsanguinous לגמרי, להעביר אותו לצלחת לנתיחה מלאה בפתרון מקורר הכנה (שלב 2.2) וגז עם O 2. מהצעד הזה על שימוש סטראו.
  7. לתקן את חימוםרט בסיכה קטנה בחדר ממני, כך שהלב הוא ראה מגב (חדר ממני ממוקם בצד ימין ממבטו של המפעיל).
  8. מספריים מייקר שימוש להפריד שני הפרוזדורים ברמה בין העליות והחדרים, לחתוך חיבור רקמה מחדרי הלב וזורקים. לבצע חתך דרך קיר החדר מAV-שסתום הרמה-לשיא של הלב להימנע מכל לחץ מכאני.
  9. פתח את החדר ולתקן את הקיר החופשי בצד השמאל עם מלקחיים, ובכך שיש להסתכל בשני שרירי papillary חדר שמאלי.
  10. לחתוך מעט מרוחב רקמת חדרית בשני הצדדים של שריר פפילרי הקדמי השמאלי שימור חלק מהמפרש מסתמית על הכנת שריר פפילרי ולהימנע מלגעת או מתיחת שריר פפילרי ככל האפשר. לנתח את קיר רקמת חדרית שנותרה משריר פפילרי.
  11. צרף חוטי משי (7/0, 0.5 מדד) בשני הצדדים של הכנת שריר פפילרי aration, אחד על המפרש מסתמית ואחד בחלק השרירי. תקן את ההכנה בתא האמבטיה איבר מלא בפתרון אמבטיה איבר וגז עם carbogen, כמו טמפרטורת 32 מעלות צלזיוס הוא הציעה.

5. איזון וגירוי של שריר פפילרי

  1. לעורר את הכנת שריר פפילרי עם פולסים מלבניים (משך 2 ms והנוכחי של 100 מילי-אמפר) בתדירות גירוי של 1 הרץ מייד לאחר הקיבוע באמבטיה האיברים.
  2. ודא שינוי תכוף של פתרון האמבטיה איבר, או על ידי שינוי רציף או על ידי שינוי תכוף במדריך (כל 5 דקות) על פי ההגדרה של סוג האמבטיה איבר בשימוש.
  3. בהדרגה להגדיל את היומרה עד כוח עווית מקסימאלי בהגיעה. הוא הגיע כוח עווית מקסימאלי כאשר הגידול של היומרה לא אחרי הגדלת נוספת בכוח העווית.
  4. לאחר 45-60 דקות של איזון, להתחיל פרוטוקול הניסוי.

"Jove_title"> 6. הציע פרוטוקולי ניסוי למדידת התכווצות

הערה: פרוטוקול הניסוי המפורט להלן כולל תמרונים סטנדרטיים לאפיין התכווצות לב בתנאים פיסיולוגיים וpathophysiological. בסעיף הנציג אנו מתארים פרוטוקולים אלה בפירוט גם מראה תוצאות נציג (ראה גם טבלה 2).

  1. הקלטה וניתוח של פרוטוקולי הניסוי
    1. להקלטה, להשתמש בתוכנה מתאימה עם רזולוציה נאותה זמנית (1kHz ≥ שיעור רכישה).
    2. ניתוח פרמטרים כוללים משרעת כוח העווית (גובה), זמן שיא מתח (TTP) וזמן המחצית מקסימאלי הרפיה (R 50 / TFall, בהתאמה) כאמור בתוכנה (כמו בדוגמה של תרשים 5.5 של ADInstruments, ראה איור 4).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

הפרוטוקול של כתב היד הזה למדידות התכווצות של שריר הכנות מבודדות עכברית פפילרי מכוון לתנאים אופטימליים כדי להשיג תוצאות ניסוי לשחזור בתנאים פיסיולוגיים. כדי להגדיר תנאי ניסוי אופטימליים ביצענו ניסויי טייס משתנים טמפרטורת אמבטיה איבר וריכוז סידן תאי (ראה גם 12). הפרוטוקול המתואר כאן בוצע עם ריכוז תאי סיד של 1.5 מ"מ וטמפרטורה של 32 מעלות צלזיוס.

תכונות התכווצות בסל

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

בכתב יד זה אנו מתארים שיטה לחקור התכווצות של שריר פפילרי עכברי במבחנה אשר ניתן להשתמש בי לענות על כמה שאלות מדעיות הקשורים לפיזיולוגיה והפתולוגיה לב בעכברים, כמו גם לתמוך בניתוח של קווים מהונדסים והגילוי של גישות תרופות חדשות לטיפול בבעיות בתפקוד לב. אנו מדגימים את השימוש בשיטה זו כדי להעריך את המאפיינים פיסיולוגיים, פתולוגי ותרופתיים של התכווצות שריר לב (ראה איור 3). יישומים נוספים שלא מודגמים כאן כוללים הערכה של מסלולים תאיים באמצעות סוכנים תרופתיים שונ...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

המחברים מצהירים שאין להם אינטרסים כלכליים מתחרים.

תודות

עבודה זו נתמכה על ידי Deutsche Forschungsgemeinschaft (KFO 196 "Signaltransduktion bei adaptativen und maladaptiven kardialen Remodelling-Prozessen", FR 1,638 / 1-2) ועל ידי DZHK (המרכז הגרמני לחקר לב וכלי דם, חלק מהמרכזים הגרמנים לחקר הבריאות , שהוא (משרד הגרמני לחינוך ומחקר) BMBF יוזמה).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
נתרן כלוריSigma-AldrichS7653
נתרן ביקרבונטSigma-AldrichS5761 
אשלגן כלוריסיגמא-אולדריץ'P9333
גלוקוזסיגמא-אולדריץ'D9434 
נתרן פירובטסיגמא-אולדריץ'P5280 
סידן כלוריד דיהידראטסיגמא-אולדריץ'223506
מגנזיום גופרתי הפטאהידרטסיגמא-אולדריץ230391
אשלגן פוספט מונו-בסיסיסיגמא-אולדריץ'P 5655
2,3-בוטנדיון מונוקסימהסיגמא-אולדריץ'B0753
3-איזובוטיל-1-מתילקסנטיןסיגמא-אולדריץ'I5879הצהרת סכנה H 302, לפתור ב- DMSO
דימתיל סולפוקסיד (DMSO)סיגמא-אולדריץ'D2650
איזופרנלין הידרוכלורידסיגמא-אולדריץ'I5627הצהרת סכנה H 315-H319-H335
נתרן הפרין 250.000 יחס IE / 10 מ"לPZN 3874685
היסטמין דיהידרוכלורידסיגמא-אולדריץ'H7250הצהרת סכנה H 315-H 317-H319- H334-H335
'

מקורות

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

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

תגיות

מדידות התכווצות שרירים בpapillary מבודדים לחקירת הלב Inotropy בעכברים
צרו קשר
המליצו לספרייה

פרטיות

תנאי שימוש

מדיניות

זכויות יוצרים © 2026 MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.