Qui, presentiamo un protocollo per la mappatura ottica di attività elettrica dal mouse atrio destro e soprattutto il nodo seno-atriale, con una risoluzione spaziale e temporale elevata.
Articolo metodologico
Qui, presentiamo un protocollo per la mappatura ottica di attività elettrica dal mouse atrio destro e soprattutto il nodo seno-atriale, con una risoluzione spaziale e temporale elevata.
Le disfunzioni del nodo seno-atriale (SAN) e le complicanze associate costituiscono importanti cause di morbilità nei pazienti con malattie cardiache. Lo sviluppo di nuove terapie farmacologiche per curare questi pazienti si basa sulla comprensione approfondita sia della normale fisiologia che della fisiopatologia della SAN. Tra gli studi sulla pacemaking cardiaca, il SAN di topo è ampiamente utilizzato per la sua fattibilità di modifiche nell'espressione di diversi geni che codificano per i canali ionici SAN o per le proteine che gestiscono il calcio. Prove emergenti da studi elettrofisiologici e istologici hanno anche dimostrato la rappresentatività e la somiglianza della struttura e delle funzioni del SAN murino con i mammiferi più grandi, inclusa la presenza di vie di conduzione specializzate dal SAN all'atrio e una complessa gerarchia di pacemaker all'interno del SAN. Recentemente, la tecnica della mappatura ottica ha notevolmente facilitato l'esplorazione e l'indagine dell'origine dell'eccitazione e della conduzione all'interno e dalla SAN murina, che a sua volta ha esteso la comprensione della SAN e ha beneficiato i trattamenti clinici delle malattie associate alla disfunzione SAN. In questo manoscritto, abbiamo descritto in dettaglio come eseguire la mappatura ottica del SAN del topo dal cuore intatto, perfuso da Langendorff, e dalla preparazione atriale isolata. Questo protocollo è uno strumento utile per migliorare la comprensione della fisiologia e della fisiopatologia della SAN nel topo.
Le nuove scoperte scientifiche che portano a passi avanti nella comprensione della fisiologia umana sono spesso precedute da progressi tecnologici. La mappatura ottica fluorescente, ad esempio, consente di studiare più parametri fisiologici sia nelle cellule che nei tessuti. 1,2 Ha migliorato significativamente la nostra comprensione di come la struttura anatomica sia associata a funzioni e disfunzioni elettrofisiologiche. Nel cuore, il pacemaker naturale e i sistemi di conduzione come il nodo senoatriale (SAN) e la giunzione atrioventricolare sono costituiti da miociti nodali isolati dai miociti atriali circostanti. 3-5 Tale organizzazione crea strutture tridimensionali complesse con proprietà elettriche specializzate. È stato riconosciuto che sia il rimodellamento strutturale che funzionale di queste strutture pacemaker forma significative eterogeneità elettrofisiologiche. 6,7 Comprendere il meccanismo alla base del modo in cui tali eterogeneità provocano disfunzioni SAN e aritmogenesi atriale porterà notevoli benefici al trattamento clinico di queste malattie. Richiede una tecnica per visualizzare la propagazione dei segnali elettrici a livello tissutale, come la mappatura ottica.
Recentemente, l'accumulo di prove ha dimostrato l'avanzamento della mappatura ottica negli studi di elettrofisiologia e patologia atriale. 2 Tuttavia, studi nuovi e rigorosi dipendono dall'interpretazione accurata dei dati sperimentali, la cui validità e stabilità si basano su accurati protocolli sperimentali. I topi geneticamente modificati sono ampiamente utilizzati per la ricerca come modelli animali di malattie umane tra cui la sindrome del seno malato, le anomalie del pacemaker e le aritmie atriali. 6,8-11 Pertanto, una combinazione di mappatura ottica fluorescente con modelli murini transgenici fornisce un potente strumento per studiare le anomalie elettriche cardiache associate a varie patologie. In questo articolo, presentiamo un protocollo per la mappatura ottica ad alta risoluzione della SAN e dell'atrio del topo. In particolare, discutiamo e confrontiamo diversi approcci al carico del colorante, gli effetti temporali sullo sbiancamento del colorante e la stabilità della frequenza cardiaca durante l'esperimento.
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Tutti gli esperimenti sono stati condotti in conformità con il National Institutes of Health Guide per la cura e l'uso di animali da laboratorio (NIH Pub. No. 80-23). Tutti i metodi e protocolli utilizzati in questi studi sono stati approvati da The University of Wisconsin cura degli animali e Usa Comitato protocollo seguendo le Linee guida per la cura e l'uso di animali da laboratorio pubblicati da NIH (pubblicazione n ° 85-23, revisionato 1996). Tutti gli animali utilizzati in questo studio hanno ricevuto la cura umana nel rispetto della Guida per la cura e l'uso di animali da laboratorio.
1. Rimozione Cuore e Langendorff perfusione
2. mappatura ottica del SAN dalla Langendorff-perfuso cuore intero
3. mappatura ottica del SAN dalla isolata atriale Preparazione
4. mappatura ottica Set Up
NOTA:. Una descrizione dettagliata del sistema di mappatura ottica è fornito altrove 12
5. Data Processing
Nota: I dati mappatura ottica vengono raccolti e conservati come una serie di matrici di intensità fluorescente in diversi momenti. Ogni represe pixelNTS una misura di intensità della fluorescenza raccolti da una posizione specifica sulla preparazione dei tessuti in un punto temporale specifico. Fluorescenza di fondo viene rimosso automaticamente per pixel per consentire una migliore visualizzazione delle variazioni di fluorescenza indotte da variazioni di tensione della membrana e dall'alto in basso per corrispondere con potenziali d'azione (AP) misurati da sistemi di microelettrodi. I dettagli delle varie fasi di elaborazione dei dati di imaging ottico, tra cui la segmentazione delle immagini, filtraggio spaziale, il filtraggio temporale, e la rimozione deriva della linea di base, sono previsti nella revisione mirata. 15
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Mappatura ottica del intatto SAN dal Cuore Langendorff-perfuso
Un tipico esempio di una mappa di contorno di attivazione RA ricostruiti ritmo sinusale spontanea è mostrato in figura 3 per un cuore del mouse Langendorff-perfuso. Il punto di attivazione precoce si trova all'interno della regione intercaval vicino alla SVC dove il SAN è anatomicamente definito. 3,16 mappe di contorno attivazione acquisite a 1.0 e 0.5 msec frequenza di ...
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Qui, abbiamo presentato due tipi di preparazioni del mouse SAN: 1) intatto SAN nel cuore tutta la Langendorff-perfusione, e 2) SAN nella isolato, aperto preparazione atriale. Questi due tipi di elaborazione hanno diversi scopi sperimentali. Nella preparazione tutto il cuore Langendorff-perfuso, la struttura atriale intatta viene preservata che rende possibile studiare aritmie atriali complesse come la fibrillazione atriale e interazioni tra SAN e atrio durante le tachiaritmie rientranti. 6 Al contrario, nella...
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Siamo supportati dalla start-up della University of Wisconsin-Madison Medical School (A.V.G.).
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| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| camicia d'acqua | Radnoti | 1660 Series Bagno di tessuto per procedure di isolamento di grandi organi o singole cellule bagnomaria | |
| / circolatore | Fisher Scientific | 1016S | |
| amplificatore di pressione | AD Instruments | MLT0670 | |
| EMD Millipore Nylon Net Filters | Scientific | NY1102500 | |
| Trasduttore | di pressione AD Strumenti | MLT0670 | |
| Perni per minuzie in acciaio inossidabile - 0,1 mm di diametro | Fine Science Tools | 26002-10 | |
| Pompa di perfusione | World Precision Instruments | PERIPRO-4LS | |
| Pompa | superfusione World Precision Instruments | PERIPRO-4HS | |
| Vannas Tubingen scissors | World Precision Instruments | 503379 | |
| Pinze Dumont | World Precision Instruments | 501201, forbici 500085 | |
| Mayo | World Precision Instruments | 501750 | |
| Pinze emostatiche Kelly | World Precision Instruments | 501241 | |
| Pinze Iris | Precision Instruments | 15917 | |
| Iris forbici | World Precision Instruments | 501263 | |
| elettrodi ECG da 12 mm (calibro 29) (monopolari) | AD Instruments | MLA1203 | |
| porta di iniezione Luer in linea | Ibidi | 10820 | |
| Ultima-L CMOS camera | SciMedia | MiCAM-05 | |
| lampada alogena | Moritex USA Inc | MHAB-150W | |
| NaCl | Fisher Scientific | S271-1 | |
| CaCl2 (2H2O) | Fisher Scientific | C79-500 | |
| KCl | Fisher Scientific | S217-500 | |
| MgCl2 (6H2O) | Fisher Scientific | M33-500 | |
| NaH2PO4 (H2O) | Fisher Scientific | S369-500 | |
| NaHCO3 | Fisher Scientific | S233-3 | |
| D-glucosio | Fisher Scientific | D16-1 | |
| Blebbistatin | Tocris Bioscience | 1760 | |
| RH237 | ThermoFisher Scientific | S1109 | |
| Dimetilsolfossido (DMSO) | Sigma-Aldrich | D2650 |
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