Hier presenteren we een protocol voor optische kaart brengen van de elektrische activiteit van de muis rechteratrium en vooral de sinusknoop, bij een hoge ruimtelijke en temporele resolutie.
Methodenartikel
Hier presenteren we een protocol voor optische kaart brengen van de elektrische activiteit van de muis rechteratrium en vooral de sinusknoop, bij een hoge ruimtelijke en temporele resolutie.
Disfuncties van de sino-atriale knoop (SAN) en bijbehorende complicaties vormen belangrijke oorzaken van morbiditeit bij patiënten met hartaandoeningen. De ontwikkeling van nieuwe farmacologische therapieën om deze patiënten te genezen, is afhankelijk van een grondig begrip van zowel de normale fysiologie als de pathofysiologie van de SAN. Onder de studies van cardiale pacemaking wordt de muis-SAN veel gebruikt vanwege de haalbaarheid voor modificaties in de expressie van verschillende genen die coderen voor SAN-ionkanalen of calcium-afhandelingseiwitten. Opkomend bewijs uit elektrofysiologische en histologische studies heeft ook de representativiteit en gelijkenis van de muis-SAN-structuur en functies aan grotere zoogdieren bewezen, inclusief de aanwezigheid van gespecialiseerde geleidingspaden van de SAN naar het atrium en een complexe hiërarchie van pacemakers binnen de SAN. Onlangs heeft de techniek van optisch mapping de exploratie en onderzoek van de oorsprong van excitatie en geleiding binnen en van de muis-SAN enorm vergemakkelijkt, wat op zijn beurt de begrip van de SAN heeft uitgebreid en klinische behandelingen van SAN-disfunctie geassocieerde ziekten heeft ten goede gekomen. In dit manuscript hebben we in detail beschreven hoe de optische mapping van de muis-SAN kan worden uitgevoerd vanuit het intacte, Langendorff-geperfundeerde hart en vanuit de geïsoleerde atriale preparatie. Dit protocol is een nuttig hulpmiddel om het begrip van de muis-SAN fysiologie en pathofysiologie te verbeteren.
Nieuwe wetenschappelijke doorbraken die leiden tot sprongen in het begrip van de menselijke fysiologie worden vaak voorafgegaan door technologische vooruitgang. Fluorescerend optisch mapping bijvoorbeeld, maakt onderzoek mogelijk naar meerdere fysiologische parameters in zowel cellen als weefsels.1,2 Het heeft ons begrip ervan hoe de anatomische structuur geassocieerd is met elektrofysiologische functies en disfuncties aanzienlijk verbeterd. In het hart bestaan de natuurlijke pacemaker en geleidingssystemen zoals de sinoatriale knoop (SAN) en de atrioventriculaire overgang uit nodal myocyten die geïsoleerd worden door de omliggende atriale myocyten.3-5 Een dergelijke organisatie creëert complexe driedimensionale structuren met gespecialiseerde elektrische eigenschappen. Zowel structurele als functionele remodellering van deze pacemaker structuren is erkend als vorming van significante elektrofysiologische heterogeniteiten.6,7 Het begrijpen van het mechanisme dat ten grondslag ligt aan hoe dergelijke heterogeniteiten resulteren in SAN disfuncties en atriale aritmogenez zal de klinische behandeling van deze ziekten aanzienlijk ten goede komen. Het vereist een techniek om de voortplanting van elektrische signalen op weefselniveau te visualiseren, zoals optisch mapping.
Recentelijk heeft zich accumulerend bewijs voorgedaan dat het vooruitgaan van optisch mapping in studies van atriale elektrofysiologie en pathologie aantoont.2 Echter, nieuwe en rigoureuze studies zijn afhankelijk van de nauwkeurige interpretatie van experimentele gegevens, waarvan de validiteit en stabiliteit afhangen van zorgvuldige experimentprotocollen. Genetisch gemodificeerde muizen worden veelvuldig gebruikt voor onderzoek als diermodellen van menselijke ziekten, inclusief ziek sinus syndroom, pacemaker afwijkingen en atriale aritmieën.6,8-11 Dus, een combinatie van fluorescerend optisch mapping met transgene muismodellen biedt een krachtig hulpmiddel om cardiale elektrische abnormaliteiten geassocieerd met verschillende pathologieën te bestuderen. In dit artikel presenteren we een protocol voor hoog-resolutie optisch mapping van de muis SAN en atrium. Specifiek bespreken en vergelijken we verschillende kleurstof laad benaderingen, tijd effecten op kleurstof verbleking en hartslag stabiliteit tijdens het experiment.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Alle experimenten werden uitgevoerd in overeenstemming met de National Institutes of Health Guide voor de Zorg en gebruik van proefdieren (NIH Pub nr. 80-23). Alle methoden en protocollen die worden gebruikt in deze studies zijn door de Universiteit van Wisconsin Animal Care en gebruik Protocol goedgekeurd naar aanleiding van de Richtlijnen voor de Zorg en gebruik van proefdieren gepubliceerd door de NIH (publicatie nr 85-23, herzien 1996). Alle dieren die worden gebruikt in deze studie kregen humane zorg in overeenstemming met de Gids voor de zorg en het gebruik van proefdieren.
1. Hart verwijderen en Langendorff perfusie
2. optische kaart brengen van de SAN uit de Langendorff-geperfuseerde Whole Heart
3. optische in kaart brengen van de SAN uit de geïsoleerde atriale Voorbereiding
4. Optical Mapping Set Up
Opmerking. Een gedetailleerde beschrijving van het optische mapping systeem elders 12
5. Data Processing
OPMERKING: Optische kaartgegevens verzameld en opgeslagen als een reeks matrices van fluorescentie-intensiteit op verschillende tijdstippen. Elke pixel represents een maat fluorescentie-intensiteit vanuit een specifieke locatie op het weefsel preparaat op een bepaald tijdstip. Achtergrondfluorescentie wordt automatisch verwijderd per pixel om een betere visualisatie van fluorescentieveranderingen door membraan spanningswisselingen en ondersteboven te komen met actiepotentialen (AP's) gemeten met micro-elektrode systemen. Details van de verschillende stappen in de verwerking van optische beeldgegevens, waaronder beeldsegmentatie, ruimtelijke filtering, filtering en basislijnafwijking verwijderen, worden in de gefocusseerde beoordeling. 15
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Optische kaart brengen van de Intact SAN uit de Langendorff-geperfuseerde Heart
Een typisch voorbeeld van een RA activatie hoogtekaart gereconstrueerd spontane sinusritme getoond in figuur 3 voor een Langendorff-geperfuseerde muizenhart. De vroege activatie punt ligt in het gebied nabij de intercaval SVC waarbij de SAN anatomisch gedefinieerd. 3,16 Twee RA activatie contourkaarten verworven 1,0 en 0,5 msec bemonsteringssnelheid zijn get...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Hier presenteerden wij twee soorten muizen SAN preparaten: 1) intact SAN in het Langendorff-geperfuseerde hele hart, en 2) SAN in het geïsoleerde, open atriale preparaat. Deze twee types van de voorbereiding dienen verschillende experimentele doeleinden. In de Langendorff-geperfuseerde hele hartsvoorbereiding, wordt de intacte atriale structuur behouden waardoor het mogelijk complexe atriale aritmieën zoals atriumfibrillatie en interacties tussen de SAN en atrium bestuderen bij inspringende tachycardie. 6 daa...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Er worden geen belangenconflicten gedeclareerd.
We worden ondersteund door de start-up van de medische school van de Universiteit van Wisconsin-Madison (A.V.G.).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| water jacket | Radnoti | 1660 Series Tissue Bath voor grote organen of isolatieprocedures voor enkele cellen | |
| water bath / circulator | Fisher Scientific | 1016S | |
| drukversterker | AD Instruments | MLT0670 | |
| EMD Millipore Nylon Net Filters | Fisher Scientific | NY1102500 | |
| Druktransducer | AD Instruments | MLT0670 | |
| Roestvrijstalen Minutien Pins - 0,1 mm diameter | Fine Science Tools | 26002-10 | |
| Perfusiepompen | World Precision Instruments | PERIPRO-4LS | |
| Superfusiepomp | World Precision Instruments | PERIPRO-4HS | |
| Vannas Tübingen schaar | World Precision Instruments | 503379 | |
| Dumont pincet | World Precision Instruments | 501201, 500085 | |
| Mayo schaar | World Precision Instruments | 501750 | |
| Kelly hemostatische pincet | World Precision Instruments | 501241 | |
| Iris pincet | World Precision Instruments | 15917 | |
| Iris schaar | World Precision Instruments | 501263 | |
| ECG 12 mm naald (29-gauge) elektroden (monopool) | AD Instruments | MLA1203 | |
| in-line Luer injectiepoort | Ibidi | 10820 | |
| Ultima-L CMOS camera | SciMedia | MiCAM-05 | |
| halogeen lamp | 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-Glucose | Fisher Scientific | D16-1 | |
| Blebbistatin | Tocris Bioscience | 1760 | |
| RH237 | ThermoFisher Scientific | S1109 | |
| Dimethylsulfoxide (DMSO) | Sigma-Aldrich | D2650 |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken
Toestemming aanvragen