August 31st, 2010
함께 Langendorff 모드 절연 심장 재관류, 31 P NMR 분광법은 하나의 실험으로 생화학 및 생리학 분야가 조화를 이루고 있습니다. 프로토콜은 높은 에너지 인산 내용과 동시에 physiologic 기능을 모니터링하는 동안 마음에 매출의 동적 측정을 위해 수 있습니다. 제대로 수행되면,이 심장 에너 지학의 평가에 유용한 기술입니다.
다음 실험의 전반적인 목표는 분리된 관류된 쥐 심장에서 심장 기능과 에너지를 관찰하는 것입니다. 이는 LOR 모드에서 마우스 심장을 관류하여 달성됩니다. 두 번째 단계로 포도당과 피루브산이 풍부한 Krebs 핸드 셀렉트 버퍼를 사용하여 물이 채워진 풍선을 좌심실 또는 LV에 삽입하여 실험 중 심장 기능을 지속적으로 모니터링할 수 있습니다.
다음으로, 심장을 10mm NMR 튜브에 넣고 자석에 삽입하여 TP의 포스포 크레아틴 인산염의 공명을 관찰하여 심장 에너지를 평가하고 LV 압력파 및 P31 및 질량 분광법 p를 기반으로 심장 기능 및 에너지를 보여주는 무기 인산염 결과를 얻었습니다. 안녕하세요, 저는 워싱턴 대학교 마취과 MIT 간부 대사 센터의 스티브 키츠(Steve Kitz)입니다. 오늘은 31 PNMR 분광법과 결합된 고립된 심장 관류 절차를 보여드리겠습니다.
우리는 실험실에서 이 절차를 사용하여 생체 공학 마우스 모델의 심장 기능과 에너지를 평가합니다. 시작하겠습니다. 이 프로토콜을 시작하려면 1리터의 크레스, 즉 광 또는 KH 버퍼를 준비합니다.
5%의 이산화탄소와 95%의 산소 기포를 혼합물에 10-15분 동안 주입합니다. 그런 다음 2 밀리몰 염화칼슘을 첨가 한 다음 기질, 10 밀리 몰 포도당 및 0.5 밀리 몰 피루 베이트를 추가합니다. 이러한 실험을 위해 P 31 스펙트럼 획득당 두 개의 개별 시스템이 동시에 사용됩니다.
BRUER 14 T 자석은 심장 기능 평가를 위한 top spin V 2.1 소프트웨어가 장착된 컴퓨터 및 고급 3개의 콘솔과 인터페이스됩니다. 맞춤형 심장 관류 시스템이 파워 랩과 인터페이스됩니다. 4개의 30 데이터 요청.
데이터 분석을 위한 Lab Chart PRO six 소프트웨어가 장착되어 있습니다. 심장 관류 장치는 NMR 실험 동안 KH 버퍼를 심장 온도 조절로 관류하는 데 사용되는 STH 펌프 컨트롤러에 의해 제어되는 미니 펄스 3개의 연동 펌프를 포함하는 것이 중요합니다. 심장이 자석 내부에 있는 동안 온도를 섭씨 37.0도에서 37.5도 사이로 유지하기 위해 가열된 순환기를 사용하며 광섬유 온도 프로브를 사용하여 실험 기간 동안 온도를 모니터링합니다.
실험 전반에 걸쳐 LV 압력 및 관류 압력은 데이터 수집 시스템에 부착되고 포함된 소프트웨어를 사용하여 표시되는 압력 변환기를 통해 모니터링됩니다. 생리학적 변환기는 LV 압력을 모니터링하는 데 사용되며 일회용 혈압 변환기는 관류 압력을 모니터링하는 데 사용됩니다. 마지막으로, 탯줄은 가열된 산소 완충액을 심장에 공급하는 데 사용됩니다.
일단 자석 내부에서 실험을 시작하기 전에 표준 무화과 모멘트 압력계를 사용하여 압력 변환기를 먼저 교정하고 변환기에 압력이 가해지지 않고 교정을 영점으로 만듭니다. 그런 다음 이 무화과 모드 압력계를 더 높은 압력으로 팽창시킵니다. 이 값을 컴퓨터 프로그램에 입력합니다.
그런 다음 이 무화과 모멘트 압력계를 알려진 압력으로 팽창시키고 컴퓨터 화면에서 확인하여 압력 변환기가 적절하게 보정되었는지 확인합니다. 압력 변환기가 보정되면 150밀리몰 인산나트륨의 표준 샘플이 포함된 10mm NMR 튜브로 NMR 프로브를 보정합니다. 탑 스핀 소프트웨어 프로그램을 사용하여 보정을 수행합니다.
먼저 샘플을 조정하여 인 공명의 주파수를 설정합니다. 그런 다음 샘플을 심어 균일한 자기장을 생성합니다. 이 초기 캘리브레이션은 신호를 용이하게 하고 수집 기간을 시작하는 데 필요한 시간을 줄여줍니다.
마우스의 심장 추출을 시작하기 위해 심장이 프로브 내에 위치하면 응고를 줄이기 위해 마우스에 200단위의 헤파린 복강내를 주입합니다. 5분 후, 펜타바르비탈나트륨 1kg당 175mg을 복강내로 투여합니다. 마우스가 마취되면 등을 대고 팔과 다리를 테이프로 붙여서 가슴 부위를 노출시킵니다.
마우스가 완전히 마취되었는지 확인하기 위해 발가락 꼬집기를 수행합니다. 삭감. 복막강과 가슴을 가위로 열고 집게를 사용하여 흉곽을 벗겨내고 집게로 흉강을 노출시킵니다. 폐 조직을 잡고 구부러진 가위로 심장을 부드럽게 들어 올립니다.
심장 뒤에 있는 큰 혈관을 자르고 심장이 자유로워질 때까지 쥐의 머리를 향해 천천히 계속합니다. 즉시 얼음처럼 차가운 KH 버퍼에 심장을 고정하십시오. 장기를 얼음 위에 보관하고 폐를 빠르게 제거하십시오.
흉선의 엽을 확인하고 대동맥을 노출시키기 위해 부드럽게 벗겨냅니다. 그런 다음 흉선을 제거하십시오. 마지막으로, 주변 조직을 조심스럽게 제거하여 대동맥을 분리합니다.
마이크로 봉합 겸자를 사용하여 일반적으로 대동맥의 양쪽 벽을 잡고 내강을 노출시킵니다. 그런 다음 대동맥을 캐뉼라에 조심스럽게 놓습니다. 0.965mm 외경 폴리에틸렌 튜브로 제작되었습니다.
마이크로 혈관 클램프로 대동맥을 제자리에 고정하고 대동맥 주위에 봉합사를 빠르게 묶습니다. 봉합사가 묶이면 cl을 제거하십시오.amp. 집게를 사용하여 캐뉼라가 대동맥근 위에 있는지 주의 깊게 확인하십시오.
마음을 제자리에 고정하는 데 필요한 추가 유대 관계를 추가하십시오. 집게와 마이크로 가위를 사용하여 여분의 조직을 제거합니다. 그런 다음 왼쪽 오라클을 작게 절개합니다.
심장을 부드럽게 잡고 0.61mm od 폴리에틸렌 튜브를 좌심방, 좌심실강을 통해 정점을 통해 조심스럽게 삽입합니다. 여분의 튜브를 다듬습니다. 다음으로, 아트리움을 통해 물이 채워진 수축된 풍선을 좌심실에 삽입합니다.
접착 테이프를 사용하여 풍선을 제자리에 고정합니다. 그런 다음 심장에 충분한 흐름을 제공하기 위해 연동 펌프 속도를 점차적으로 높입니다. 심장이 NMR 프로브에 삽입될 때까지 분당 약 2밀리리터에 해당하는 일정한 흐름을 사용하여 KH 버퍼로 심장을 계속 관류합니다.
마이크로미터 주사기를 사용하여 LV 풍선을 소량으로 팽창시켜 LV 압력 변환기가 NMR 분광법에서 작동하는지 확인합니다. 먼저 10mm NMR 튜브에 심장을 조심스럽게 삽입합니다. NMR 튜브 주위에 넓은 멧돼지 스피너가 배치되어 튜브를 적절한 위치로 안내하는 데 도움이 됩니다.
프로브 내에서 접착 테이프로 전체 장치를 탯줄에 단단히 부착합니다. 다음으로, 심장을 포함하는 NMR 튜브가 10mm NMR 프로브의 코일 내부에 들어갈 때까지 탯줄을 자석의 상부 구멍으로 천천히 내립니다. 심장이 프로브 내의 적절한 위치에 있으면 80mm의 수은의 관류 압력에 도달하기 위해 기생 펌프 흐름을 조정합니다.
펌프 컨트롤러의 홀드 메커니즘을 활성화하여 관류 압력을 유지합니다. 심장에 15-20분의 평형 시간을 허용하십시오. 평형 기간 동안 LV 풍선의 부피를 조정하여 8-10mm의 수은의 최종 이완기 압력에 도달합니다.
그런 다음 최상의 인 신호를 얻기 위해 분광계 매개변수를 최적화합니다. 인 핵이 공명하는 주파수가 되도록 무선 펄스를 설정하여 NMR 기기를 조정합니다. 그런 다음 샘플을 심(shim)하여 평형 기간 후에 자기장을 균일하게 만듭니다.
다중 P 31 NMR 스펙트럼 수집을 시작합니다. 각 스펙트럼의 수집 기간은 자석의 전계 강도, 샘플의 크기, 특정 실험에 필요한 신호 대 잡음비에 따라 달라집니다. 여기서 스펙트럼은 14 Tesla 자석을 사용하여 60도 플립 각도와 2.0초의 지연으로 20마이크로초의 256개의 무선 주파수 펄스에서 얻은 신호의 평균을 구합니다.
이 실험에는 약 10분이 소요됩니다. 심장 기능의 일반적인 측정인 LV 개발 압력은 수축기 압력에서 말단 이완기 압력 또는 EDP를 빼서 구합니다. 정상적인 C 57 블랙 식스 마우스에서 심장 LV 발달 압력은 일반적으로 8-10mm의 수은의 고정 끝 이완기 압력에서 100-110mm 사이의 수은입니다.
대표적인 스타일링 곡선은 대조군 마우스와 대동맥 줄무늬 마우스에서 볼 수 있습니다. 수축기 기능은 LV 풍선의 부피에 의해 결정되는 LV 부피 증가에 대한 LV 개발 압력으로 표시됩니다. 이완기 기능은 LV 부피 증가에 대한 EDP로 표시됩니다.
분리된 관류된 마우스 심장의 P 31 NMR 스펙트럼은 TP와 무기 인산염 또는 pi의 세 가지 인산염인 포스포크레아틴 또는 PCR의 신호를 제공합니다. 여기서, PI 피크는 상대적으로 작다. 이것은 피루브산 또는 지방산이 공급되는 호기성 심장의 전형적인 현상입니다.
허혈 기간 동안의 포도당 외에도, 이 피크는 증가하는 반면 PCR 피크는 감소합니다. 방금 실험 중에 심장 기능과 에너지를 동시에 측정할 수 있도록 관류를 위해 쥐 심장을 준비하는 방법을 보여드렸습니다. 심장이 적절하게 관류되었는지 확인하는 것이 중요합니다.
그렇지 않으면 NMR 데이터를 신뢰할 수 없습니다. 그게 다야. 당신의 실험에 감사하고 행운을 빕니다.
이 기사는 Langendorff 모드 분리 심장 순환과 31P NMR 분광법을 결합한 프로토콜을 자세히 설명하며, 이를 통해 심장 에너지의 동적 측정이 가능합니다. 이 방법은 분리된 생쥐 심장에서 고에너지 인산 화합물 함량과 심장 기능을 동시에 모니터링할 수 있게 합니다.
This protocol enables simultaneous assessment of cardiac function and energetics in isolated mouse hearts, providing a physiologically relevant system for evaluating molecular modifications in cardiovascular disease models. By integrating Langendorff perfusion with 31P NMR spectroscopy, researchers can obtain real-time, quantitative readouts of high-energy phosphate metabolites alongside hemodynamic parameters, supporting mechanistic de-risking in target validation and preclinical screening workflows. The approach enhances predictive confidence by linking molecular alterations to functional and metabolic phenotypes in a disease-relevant system.
The method fits within the discovery continuum from target validation through lead optimization to preclinical assessment, offering a reusable platform for evaluating cardiac liability and target engagement in disease-relevant systems.