심장 질환의 세포 기준으로 현재의 지식은 주로 동물 모델에 대한 연구에 의존한다. 여기에서 우리는 기술과 인간의 심실의 심근의 작은 수술 샘플에서 하나의 실행 가능한 심근을 얻기 위해 새로운 방법을 확인합니다. 인간 심실 근세포은 전기 생리학 연구와 약물 검사를 위해 사용될 수있다.
심장 질환의 세포 기준으로 현재의 지식은 주로 동물 모델에 대한 연구에 의존한다. 여기에서 우리는 기술과 인간의 심실의 심근의 작은 수술 샘플에서 하나의 실행 가능한 심근을 얻기 위해 새로운 방법을 확인합니다. 인간 심실 근세포은 전기 생리학 연구와 약물 검사를 위해 사용될 수있다.
병에 걸린 심장에서 심근 세포는 세포 구조의 변화, 여진 수축 결합 및 막 이온 전류를 포함하는 복잡한 리모델링 과정을 실시한다. 이러한 변화는 증가 부정맥 위험과 심장병 환자의 수축기 및 이완기 기능 장애로 이어지는 수축 변경에 대한 책임을 져야 할 가능성이있다. 그러나, 심장 질환에서 심근 기능의 변화에 대한 대부분의 정보는 동물 모델에서왔다.
여기에 우리가 설명하고 심장 수술 작업을받은 환자에서 심실의 심근의 작은 수술 샘플에서 실행 가능한 심근 세포를 분리 할 수있는 프로토콜을 확인합니다. 프로토콜 상세하게 설명한다. 전기 생리학 및 세포 내 칼슘 측정이 방법으로 얻은 인간의 심실의 심근에서 단일 세포 측정의 숫자의 타당성을 입증하는 것으로보고있다.
이 프로토콜은 그에게보고다시 다른 심장 질환의 존재에서 인간의 마음의 기능 변경의 세포 및 분자 단위의 미래 연구에 유용 할 수 있습니다. 또한,이 방법은 세포 수준에서 새로운 치료 표적을 식별하고 직접 병진 값으로, 인간의 심장 근세포에서 신규 화합물의 효과를 시험하는데 사용될 수있다.
심근의 전기 생리학 속성의 해부는 하나의 심장 근육 세포의 분리를위한 기술의 개발 이후에 현저하게 진행되고있다. 심장 흥분 수축 커플 링 (EC-커플 링)의 이해의 최근 발전은 그대로 조직의 모든 생리 학적 특성을 보유 가능한 단일 심근를 분리하는 능력에 의해 가능하게되었다. 패치 클램프 방법은 일상적 sarcolemmal 심장 이온 전류의 함수 및 약리학 적 변조를 연구하기 위해 사용된다. 칼슘 2 +에 민감한 염료와 세포 내 칼슘 역학의 녹음은 정기적으로 EC-커플 링의 생리에뿐만 아니라 내 Ca 2 +의 병리학 적 변화에 중요한 데이터를 제공하고, 건강하고 병에 걸린 다양한 모델에서 하나의 심장 근육 세포에서 수행됩니다 기계적 손상과 심장 질환의 증가 부정맥 부담으로 이어지는 항상성. 인포이 연구에서 기 임상 설정에서 약물의 전기 생리학 및 기계적 효과를 이해하는 데 매우 중요합니다. 그러나, 횡단 전류와 심장 활동 전위와 심장 역학의 특정 기능을 설명 EC-커플 링 단백질의 종 특정 차이가 있습니다. 비 인간의 포유 동물에서 분리 된 심근 세포의 연구는 생물 물리학 적 특성과 특정 횡단 이온 채널과 EC-결합 단백질의 생리 학적 역할을 밝혀 반면 따라서, 그들은 반드시 인간의 심장 근육 세포의 관련 모델을 제공하지 않습니다. 인간의 심근에서 실행 가능한 심근 세포의 분리는 완전히 심장 질환의 병태 생리를 이해하고 새로운 치료 방법을 확인하는 것이 필수적이다.
심방 부속기는 종종 수술 과정에서 폐기 될 때 인간의 심방 조직을 쉽게 사용할 수 있습니다. 성인의 심장 활동 전위와 이온 CU의 초기 양적 연구rrents는 효소 고립 심방 세포 1-4을 채택했다. 활동 전위 또는 격리 된 성인의 심실 세포에서 전류의 기록은 이후 3,5-10을보고되었습니다. 이러한 연구의 대부분은 외식 마음에서 얻은 고립 된 세포를 얻기 위해 콜라하는 관상 동맥 세그먼트 또는 절제된 조직의 상대적으로 많은 양의 노출의 콜라게나 제 관류 중 하나를 활용 한 세포를 사용했습니다. 이러한 연구는 건강한 마음에서 인간의 심실의 심근에서 터미널 심부전 환자에서 횡단 이온 전류의 수의 상세한 특성을 허용했다. L 형의 기록은 칼슘 2 + 전류 (I CA-L) 5-7, 일시적인 외부 칼륨 전류 (I가) 8, 정류기의 칼륨 내향 전류 (I가 κ1) 8, 지연 정류기의 칼륨 전류의 다른 구성 요소는 (나는 κ ) 9가보고되었습니다. 발전 및 정제분리 절차 (10)는, 활동 전위 연장 (11)를 포함하는 단말기 심장 마비의 증가 부정맥 가능성의 이온 기준의 명확한 특성을 허용 depolarizations 12 후 지연 및 이완기 탈분극과 조기 박동을 선도 재미 현재 13 증가.
성인 심장 근육 세포는 일반적으로 다양한 효소 혼합물과 온 마음, 칼슘 2 + 허용 전지 (14)의 높은 수율을 생산하는 기술의 역 행성 관류 작은 동물에서 격리됩니다. 조직의 파편에서 심장 근육 세포의 분리는 아마 때문에 관상 동맥의 관류에 의해 달성과 비교하여 각각의 근육 세포에 효소의 제한된 액세스의 본질적으로 덜 성공합니다. 인해 미사용 도너 하트 매우 제한된 가용성, 정기적으로 통상의 인간 심실 세포를 얻는 유일한 실용적인 방법은 효소 digestio입니다선택적 수술 중에 절제 종종 매우 작은 조직 조각의 명. 철저하게 세포 수준에서 특징으로 한 인간 질병 모델은 이식 마음에 접근성으로 인해 터미널 심장 마비입니다. 그러나 터미널 심장 마비 환자의 소수에서 발생하고 종종 근본적인 원인 (15)의 상대적으로 독립적 인 심근 세포의 심한 개조의 일반적인 경로를 포함한다. 질병의 초기 단계에서 비 실패한 환자에서 단일 심장 근세포의 기능을 평가하는 능력은 다른 상속 또는 취득 조건의 구체적인 기전을 이해하는 것이 중요하다. 비후성 심근증 (HCM)는 말하고 예입니다. HCM은 일반 (1 / 500 개인) 심장 비대 특징으로 상속 심장 조건으로 인해 유출로 협착 및 이완기 기능 장애 16 부정맥 위험과 수축 변경을 증가합니다. HCM의 마음에서 심근 U셀 구조의 변화 (비대, 근원 섬유 혼란)과 EC-커플 링 (17)을 포함하는 복잡한 리모델링 프로세스를 ndergo. 그러나, HCM의 심장 세포 기능 장애의 대부분의 정보는 형질 전환 동물 모델에서왔다. HCM 환자의 소수에 불과 터미널 심부전으로 발전과 심장 이식을 필요로하기 때문에, HCM 마음은 표준 방법과 세포의 분리에 매우 드물게 사용할 수 있습니다. 그러나, HCM 환자의 30 % 이상은 수축기 (HCM) 18시 대규모 중격 비대 바꾸는 유출 요로 혈액의 흐름에 의한 폐색 증상을 개발할 수 있습니다. HCM에 방해의 기복을위한 가장 효과적인 가능한 치료 옵션은 수술 중격 절제술입니다 :이 수술하는 동안, 상단 격막의 변수 크기의 부분은 트랜스 대동맥 접근 방식에 의해 제거된다. 비대 격막의이 부분은 신선한 조직에서 세포 분리를위한 따라서 사용할 수 있습니다.
인간 ventricula의 분리를위한 방법R 하나의 작은 경정맥 심 내막 심근 생검 조직에서 근육 세포는 이전에 개발 된 19를 발표하고있다. 우리는 중격 절제술 및 밸브 교체 절차를받은 환자를받은 HCM 환자를 포함하여 심장 수술을받은 환자에서 심실의 심근 샘플에서 단일 중격 근육 세포를 분리하는 방법을 구현했습니다. 분리 프로토콜, 대표적인 전기 생리학 및 CA 2 + 형광에 대한 자세한 설명뿐만 아니라 측정은 고립 된 인간의 심실의 심근 세포의 생존 및 패치 클램프 및 세포 내 칼슘 2 + 연구의 가능성을 보여되게됩니다.
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인체 조직에 대한 실험 프로토콜은 Careggi 대학 병원 (, 2009 년 갱신 2006 / 0024713)의 윤리위원회에 의해 승인되었습니다. 각 환자는 서면 동의서를 주었다.
1. 솔루션 및 장비 제조
용액은 표 1에 기재되어있다. 세포 격리 절차의 간략화 흐름도는도 1에서 발견된다.
| 해결 | CP | DB | KB | TB | PS | EB1 | EB2 | |
| 시약 (MM) | KH 2 PO 4 | (50) | ||||||
| 망초 | 8 | 1.2 | 5 | 1.2 | 1.2 | |||
| HEPES | 10 | 10 | 10 | |||||
| 아데노신 | 5 | |||||||
| 포도당 | (140) | 10 | (20) | 10 | 10 | 10 | ||
| 만니톨 | (100) | |||||||
| 타우린 | 10 | (20) | 5 | (20) | (20) | |||
| 염화나트륨 | 113 | 136 | 113 | 113 | ||||
| 의 KCl | 4.7 | 85 | 5.4 | 25 | 4.7 | 4.7 | ||
| MgCl2를 | 1.2 | 5 | ||||||
| KH 2 PO 4 | 0.6 | (30) | 0.6 | 0.6 | ||||
| 나 2 HPO 4 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | |||||
| 탄산 수소 나트륨 | 12 | 12 | 12 | |||||
| KHCO 3 | 10 | 10 | 10 | |||||
| NA-피루 베이트 | 4 | 4 | 4 | |||||
| BDM | 10 | 10 | 10 | |||||
| BHBA | 5 | |||||||
| 숙신산 | 5 | |||||||
| EGTA | 0.5 | |||||||
| K 2 - ATP | 2 | |||||||
| 피루브산 | 5 | |||||||
| 크레아틴 | 5 | |||||||
| KMES | 115 | |||||||
| 효소 (U / ㎖) | 콜라게나 유형 V | 250 | (250) | |||||
| 단백질 분해 효소 타입 XXIV | 4 | |||||||
| pH를 | 7.4 KOH | 7.3의 NaOH | 7.1 KOH | 7.35의 NaOH | 7.2 KOH | 7.3의 NaOH | 7.3의 NaOH | |
.. 표 1 표본 수집, 세포 분리 및 근육 세포의 기능 특성 CP = 심정지 솔루션에 사용되는 솔루션; DB = 해리 버퍼; KB는 = 크래프트 - Bruhe 솔루션; TB = 타이로드 버퍼; PS = 피펫 솔루션; EB1 = 효소 버퍼 1; EB2 = 효소 완충액 2.
심근 샘플 2. 수집 및 처리
3. 세탁 및 심근 덩어리의 소화
4. 셀의 재 부상과 칼슘 2 + Readaptation
고립 된 심근 5. 기능 평가.
다음 프로토콜은 활동 전위와 세포 내 칼슘 이온 플럭스의 동시 등을 포함하여 인간의 심근 세포 기능 평가의 예입니다.
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비 실패한 비 비후성 수술 환자 (21)와 비교하여 상술 한 방법은, 조작 절제술을 시행 비대성 심근증 (HCM)를 가진 환자의 심실 중격으로부터 격리 심근의 기능적 이상을 특성화하기 위해 사용 하였다. 이 섹션에 포함 된 결과를 해당 워크 (21)로부터 유도되며이 기술은 심장 질환 조건에서 심근 세포 기능의 변화를 특성화하는 데 사용될 수있는 방법의 예로서 여기에 도시되어있다.
HCM을 가진 환자의 담당자 수술 샘플은 그림 2A에 표시됩니다. 수술 용 샘플은 크기 및 내막 섬유상 줄무늬의 두께의 점에서 매우 변수되었습니다. 우리는 HCM 샘플에서 각각의 분리 절차를 사용 심근 조직의 양을 1g 주위에 있었다. 대신, 제어 샘플에 사용 조직의 양 (100 ~ 500 밀리그램). 작았 로우로 인해연구 조직의 가용성을 제공합니다. 조직 내에서 실행 가능한 심근 세포의 상대적인 양이 HCM 심근의 감소와 심 내막...
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우리는 기술과 인간의 심실의 심근의 수술 샘플에서 실행 가능한 심근 세포를 분리하는 방법을 확인했다. 성공적으로 병에 걸린 심실의 심근에서 하나의 실행 가능한 심근 세포의 분리가 개발 및 미세 조정 된 수 있도록 심방 외과 샘플, 기술에서 고립 된 세포에 사용되었던 이전에 설명한 프로토콜에서 시작. 초기 보고서는 선택적으로, 생리 학적 자극 8,24에 변경된 전기 생리학 특성 및 응답의 결과로, 칼륨 전류를 repolarizing 장애인 심방과 심실 조직의 덩어리에서 단일 심근 분리 관상 동맥 관류를 통해 버퍼를 포함하는 효소의 배달이 지연 정류기을 손상하지 않은 반면 것으로 나타났다 분리 셀 (25)의 전류. 불행하게도, 심실 심근의 수술 표본에서 인간의 심실의 심근 세포의 분리는 관상 동맥 분지의 무결성 이후 관상 동맥 재관류에 의해 수행 할 수 없습니다외식 마음과 모순, 손실됩니다. 우리의 방법을 사용하여 심근 덩어리에서 분리 된 심근 페이싱 주파수의 변화에 따라 활동 전위 기간...
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저자는 더 경쟁 재정적 이익이 없다는 것을 선언합니다.
이 작품은 EU (STREP 프로젝트 241577 "큰 마음,"제 7 회 유럽 프레임 워크 프로그램, CP), MENARINI 국제 운영 룩셈부르크 (AM), 텔레 톤 GGP07133 (CP)과 길르앗 과학 (AM)에 의해 지원되었다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 인산칼륨 일염기성 (KH2PO4) | Sigma-Aldrich | P9791 | |
| 황산마그네슘 헵타하이드레이트(MgSO4*7H2O) | Sigma-Aldrich | M1880 | |
| HEPES | 시그마-알드리치 | H3375 | |
| 아데노신 | 시그마-알드리치 | A9251 | |
| D-(+)-포도당 | 시그마-알드리치 | G8270 | |
| Mannitol | Sigma-Aldrich | M4125 | |
| Taurine | Sigma-Aldrich | T0625 | |
| 수산화칼륨 (KOH) | Sigma-Aldrich | P5958 | |
| 염화나트륨 (NaCl) | Sigma-Aldrich | S7653 | |
| 염화칼륨(KCl) | Sigma-Aldrich | P9333 | |
| 인산나트륨이염기성(Na2HPO4) | Sigma-Aldrich | S7907 | |
| 중탄산나트륨(NaHCO3) | Sigma-Aldrich | S6297 | |
| 중탄산칼륨 (KHCO3) | Sigma-Aldrich | 237205 | |
| 피루브산 나트륨 | Sigma-Aldrich | P2256 | |
| 2,3-부탄디온 모노심 | 시그마-알드리치 | B0753 | |
| 수산화나트륨(NaOH) | 시그마-알드리치 | S8045 | |
| L-글루탐산 모노칼륨염 일수화물 | Sigma-Aldrich | 49601 | |
| 피루브산 | 시그마-알드리치 | 107360 | |
| 3-하이드록시부티르산 | 시그마-알드리치 | 166898 | |
| 아데노신 5′-triphosphate dipotassium salt dihydrate (K2-ATP) | Sigma-Aldrich | A8937 | |
| 크레아틴 | 시그마-알드리치 | C0780 | |
| 숙신산 | 시그마-알드리치 | S3674 | |
| 에틸렌 글리콜-비스(2-아미노에틸에테르)-N,N,N&프라임;,N&프라임;-테트라아세트산(EGTA) | 시그마-알드리치 | E0396 | |
| 소 혈청의 알부 | Sigma-Aldrich | A0281 | |
| 염화마그네슘(MgCl2) | Sigma-Aldrich | M8266 | |
| Clostridium histolyticum의 콜라겐분해효소, V형 | Sigma-Aldrich | C9263 | |
| Proteinase, 박테리아, XXIV형 | Sigma-Aldrich | P8038 | |
| 염화칼슘 용액, H2O | Sigma-Aldrich | 21115 | |
| 염화칼슘 0.1M 용액 | Sigma-Aldrich | 53704 | |
| 칼륨 메탄설포네이 | 시그마-알드리치 | 83000 | |
| FluoForte 시약 | Enzo Life Sciences | ENZ-52015 | |
| 전력부하 농축액, 100X | Life Technologies | P10020 | |
| 관류 패스트 스텝 시스템 | Warner Instruments | VC-77SP | |
| 암포테리신 B 가용화 | 시그마-알드리치 | A9528 | |
| Multiclamp 700B 패치 클램프 증폭기 | 분자 장치 | ||
| Digidata 1440A | 분자 장치 | ||
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| 소화 장치 | CUSTOM | CUSTOM | 이 장치는 플라스틱 튜브, 주조 실가드 및 모터를 사용하여 우리 실험실에서 맞춤 제작됩니다. 그림 1C-1D 및 그림 7에 자세히 설명되어 있습니다. 요청 시 추가 세부 정보를 제공할 수 있습니다. |
| 소화 장치의 브러시용 실리콘 엘라스토머 | Dow Corning | SYLGARD® 184 | |
| 소화 장치용 가변 속도 회전 모터 | Crouzet | Crouzet 178-4765 | |
| 주조 브러시용 금형 | N.A. | 해당 없음 | 금형은 표준 PTFE 2.5cm 직경 막대로 맞춤 제작되었습니다. |
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