Name: Preklinische Cardiale Elektrofysiologie Beoordeling door Dual Voltage en Calcium Optical Mapping van human organotypic cardiale plakjes (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-06-16T13:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 35 s
Description: Leer preklinische cardiale elektrofysiologie met dual voltage en calcium optical mapping van humane organotypische hartplakjes. Deze methode maakt gelijktijdige registratie van actiepotentialen en calciumtransiënten mogelijk.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Financiering door NIH (subsidies R21 EB023106, R44 HL139248 en R01 HL126802), door Stichting Leducq (project RHYTHM) en een American Heart Association Postdoctoral Fellowship (19POST34370122) worden dankbaar erkend.

<ol><li>Ericsson, A. C., Crim, M. J., Franklin, C. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+brief+history+of+animal+modeling%5BTitle%5D)+AND+%22Missouri+Medicine%22%5BJournal%5D)">A brief history of animal modeling.</a> Missouri Medicine. 110 (3), 201-205 (2013).</li>
<li>Choudhary, A., Ibdah, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Animal+models+in+today%27s+translational+medicine+world%5BTitle%5D)+AND+%22Missouri+Medicine%22%5BJournal%5D)">Animal models in today's translational medicine world.</a> Missouri Medicine. 110 (3), 220-222 (2013).</li>
<li>Perlman, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mouse+models+of+human+disease%3A+An+evolutionary+perspective%5BTitle%5D)+AND+%22Evolution%2C+Medicine%2C+and+Public+Health%22%5BJournal%5D)">Mouse models of human disease: An evolutionary perspective.</a> Evolution, Medicine, and Public Health. 2016 (1), 170-176 (2016).</li>
<li>Milani-Nejad, N., Janssen, P. M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Small+and+large+animal+models+in+cardiac+contraction+research%3A+advantages+and+disadvantages%5BTitle%5D)+AND+%22Pharmacology+%26+Therapeutics%22%5BJournal%5D)">Small and large animal models in cardiac contraction research: advantages and disadvantages.</a> Pharmacology & Therapeutics. 141 (3), 235-249 (2014).</li>
<li>Green, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Why+do+neuroprotective+drugs+that+are+so+promising+in+animals+fail+in+the+clinic%3F+An+industry+perspective%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+and+Experimental+Pharmacology+and+Physiology%22%5BJournal%5D)">Why do neuroprotective drugs that are so promising in animals fail in the clinic? An industry perspective.</a> Clinical and Experimental Pharmacology and Physiology. 29 (11), 1030-1034 (2002).</li>
<li>Shinnawi, R., Gepstein, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((iPCS+cell+modeling+of+inherited+cardiac+arrhythmias%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Treatment+Options+in+Cardiovascular+Medicine%22%5BJournal%5D)">iPCS cell modeling of inherited cardiac arrhythmias.</a> Current Treatment Options in Cardiovascular Medicine. 16 (9), 331(2014).</li>
<li>Morimoto, Y., Mori, S., Sakai, F., Takeuchi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+induced+pluripotent+stem+cell-derived+fiber-shaped+cardiac+tissue+on+a+chip%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Human induced pluripotent stem cell-derived fiber-shaped cardiac tissue on a chip.</a> Lab on a Chip. 16 (12), 2295-2301 (2016).</li>
<li>Wang, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modeling+the+mitochondrial+cardiomyopathy+of+Barth+syndrome+with+induced+pluripotent+stem+cell+and+heart-on-chip+technologies%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Medicine%22%5BJournal%5D)">Modeling the mitochondrial cardiomyopathy of Barth syndrome with induced pluripotent stem cell and heart-on-chip technologies.</a> Nature Medicine. 20 (6), 616-623 (2014).</li>
<li>Ben-Ari, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Developmental+changes+in+electrophysiological+characteristics+of+human-induced+pluripotent+stem+cell-derived+cardiomyocytes%5BTitle%5D)+AND+%22Heart+Rhythm%22%5BJournal%5D)">Developmental changes in electrophysiological characteristics of human-induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes.</a> Heart Rhythm. 13 (12), 2379-2387 (2016).</li>
<li>Goversen, B., van der Heyden, M. A. G., van Veen, T. A. B., de Boer, T. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+immature+electrophysiological+phenotype+of+iPSC-CMs+still+hampers+in+vitro+drug+screening%3A+Special+focus+on+IK1%5BTitle%5D)+AND+%22Pharmacology+%26+Therapeutics%22%5BJournal%5D)">The immature electrophysiological phenotype of iPSC-CMs still hampers in vitro drug screening: Special focus on IK1.</a> Pharmacology & Therapeutics. 183, 127-136 (2018).</li>
<li>Zhang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dedifferentiation+and+proliferation+of+mammalian+cardiomyocytes%5BTitle%5D)+AND+%22PloS+One%22%5BJournal%5D)">Dedifferentiation and proliferation of mammalian cardiomyocytes.</a> PloS One. 5 (9), 12559(2010).</li>
<li>Watson, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biomimetic+electromechanical+stimulation+to+maintain+adult+myocardial+slices+in+vitro%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Biomimetic electromechanical stimulation to maintain adult myocardial slices in vitro.</a> Nature Communications. 10, 2168(2019).</li>
<li>Fischer, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-term+functional+and+structural+preservation+of+precision-cut+human+myocardium+under+continuous+electromechanical+stimulation+in+vitro%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Long-term functional and structural preservation of precision-cut human myocardium under continuous electromechanical stimulation in vitro.</a> Nature Communications. 10, 117(2019).</li>
<li>Ou, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physiological+Biomimetic+Culture+System+for+Pig+and+Human+Heart+Slices%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation+Research%22%5BJournal%5D)">Physiological Biomimetic Culture System for Pig and Human Heart Slices.</a> Circulation Research. 125 (6), 628-642 (2019).</li>
<li>Qiao, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multiparametric+slice+culture+platform+for+the+investigation+of+human+cardiac+tissue+physiology%5BTitle%5D)+AND+%22Progress+in+Biophysics+and+Molecular+Biology+2%22%5BJournal%5D)">Multiparametric slice culture platform for the investigation of human cardiac tissue physiology.</a> Progress in Biophysics and Molecular Biology 2. 144, 139-150 (2019).</li>
<li>Kang, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+Organotypic+Cultured+Cardiac+Slices%3A+New+Platform+For+High+Throughput+Preclinical+Human+Trials%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Human Organotypic Cultured Cardiac Slices: New Platform For High Throughput Preclinical Human Trials.</a> Scientific Reports. 6, 28798(2016).</li>
<li>Camelliti, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adult+human+heart+slices+are+a+multicellular+system+suitable+for+electrophysiological+and+pharmacological+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Molecular+and+Cellular+Cardiology%22%5BJournal%5D)">Adult human heart slices are a multicellular system suitable for electrophysiological and pharmacological studies.</a> Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 51 (3), 390-398 (2011).</li>
<li>Brandenburger, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Organotypic+slice+culture+from+human+adult+ventricular+myocardium%5BTitle%5D)+AND+%22Cardiovascular+Research%22%5BJournal%5D)">Organotypic slice culture from human adult ventricular myocardium.</a> Cardiovascular Research. 93 (1), 50-59 (2012).</li>
<li>Watson, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+of+viable+adult+ventricular+myocardial+slices+from+large+and+small+mammals%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Protocols%22%5BJournal%5D)">Preparation of viable adult ventricular myocardial slices from large and small mammals.</a> Nature Protocols. 12 (12), 2623-2639 (2017).</li>
<li>Halbach, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ventricular+slices+of+adult+mouse+hearts+-+A+new+multicellular+in+vitro+model+for+electrophysiological+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Cellular+Physiology+and+Biochemistry%22%5BJournal%5D)">Ventricular slices of adult mouse hearts - A new multicellular in vitro model for electrophysiological studies.</a> Cellular Physiology and Biochemistry. 18 (1-3), 1-8 (2006).</li>
<li>Wang, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cardiac+tissue+slices%3A+preparation%2C+handling%2C+and+successful+optical+mapping%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Physiology.+Heart+and+Circulatory+Physiology%22%5BJournal%5D)">Cardiac tissue slices: preparation, handling, and successful optical mapping.</a> American Journal of Physiology. Heart and Circulatory Physiology. 308 (9), 1112-1125 (2015).</li>
<li>Bussek, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cardiac+tissue+slices+with+prolonged+survival+for+in+vitro+drug+safety+screening%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Pharmacological+and+Toxicological+Methods%22%5BJournal%5D)">Cardiac tissue slices with prolonged survival for in vitro drug safety screening.</a> Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 66 (2), 145-151 (2012).</li>
<li>Watson, S. A., Terracciano, C. M., Perbellini, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Myocardial+Slices%3A+an+Intermediate+Complexity+Platform+for+Translational+Cardiovascular+Research%5BTitle%5D)+AND+%22Cardiovascular+Drugs+and+Therapy%22%5BJournal%5D)">Myocardial Slices: an Intermediate Complexity Platform for Translational Cardiovascular Research.</a> Cardiovascular Drugs and Therapy. 33 (2), 239-244 (2019).</li>
<li>Rouwkema, J., Koopman, B. F. J. M., Blitterswijk, C. A. V., Dhert, W. J. A., Malda, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Supply+of+nutrients+to+cells+in+engineered+tissues%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnology+and+Genetic+Engineering+Reviews%22%5BJournal%5D)">Supply of nutrients to cells in engineered tissues.</a> Biotechnology and Genetic Engineering Reviews. 26 (1), 163-178 (2009).</li>
<li>Lang, D., Sulkin, M., Lou, Q., Efimov, I. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+mapping+of+action+potentials+and+calcium+transients+in+the+mouse+heart%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Optical mapping of action potentials and calcium transients in the mouse heart.</a> Journal of Visualized Experiments. (55), e3275(2011).</li>
<li>Brianna, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Open-Source+Multiparametric+Optocardiography%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Open-Source Multiparametric Optocardiography.</a> Scientific Reports. 9, 721(2019).</li>
<li>George, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modulating+cardiac+conduction+during+metabolic+ischemia+with+perfusate+sodium+and+calcium+in+guinea+pig+hearts%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Physiology+-+Heart+and+Circulatory+Physiology%22%5BJournal%5D)">Modulating cardiac conduction during metabolic ischemia with perfusate sodium and calcium in guinea pig hearts.</a> American Journal of Physiology - Heart and Circulatory Physiology. 316 (4), 849-861 (2019).</li>
<li>Kawara, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Activation+delay+after+premature+stimulation+in+chronically+diseased+human+myocardium+relates+to+the+architecture+of+interstitial+fibrosis%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">Activation delay after premature stimulation in chronically diseased human myocardium relates to the architecture of interstitial fibrosis.</a> Circulation. 104 (25), 3069-3075 (2001).</li>
<li>Qu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Action+potential+recording+and+pro-arrhythmia+risk+analysis+in+human+ventricular+trabeculae%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Physiology%22%5BJournal%5D)">Action potential recording and pro-arrhythmia risk analysis in human ventricular trabeculae.</a> Frontiers in Physiology. 5 (8), 1109(2018).</li>
<li>Franz, M. R., Swerdlow, C. D., Liem, L. B., Schaefer, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cycle+length+dependence+of+human+action+potential+duration+in+vivo.+Effects+of+single+extrastimuli%2C+sudden+sustained+rate+acceleration+and+deceleration%2C+and+different+steady-state+frequencies%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Clinical+Investigation%22%5BJournal%5D)">Cycle length dependence of human action potential duration in vivo. Effects of single extrastimuli, sudden sustained rate acceleration and deceleration, and different steady-state frequencies.</a> Journal of Clinical Investigation. 82 (3), 972-979 (1988).</li>
<li>Lou, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transmural+heterogeneity+and+remodeling+of+ventricular+excitation-+contraction+coupling+in+human+heart+failure%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">Transmural heterogeneity and remodeling of ventricular excitation- contraction coupling in human heart failure.</a> Circulation. 123 (17), 1881-1890 (2011).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

Hier presenteren we stapsgewijze methoden om levensvatbare cardiale plakjes te verkrijgen van cardioplegisch gearresteerde menselijke harten en om functioneel te karakteriseren de plakjes met behulp van dubbele optische mapping van transmembrane potentieel en intracellulaire calcium. Met een bewaard gebleven extracellulaire omgeving en inheemse celcelkoppeling kunnen menselijke hartsplakjes worden gebruikt als een nauwkeurig model van het menselijk hart voor fundamentele wetenschappelijke ontdekking en voor het testen va...

Diermodellen zijn een waardevol instrument dat wordt gebruikt voor het begrijpen van de onderliggende mechanismen van de menselijke fysiologie en pathofysiologie, evenals een platform voor het inleidende testen van therapieën voor de behandeling van verschillende ziekten1. Er zijn grote stappen gezet op het gebied van biomedisch onderzoek op basis van deze dierstudies2. Er bestaan echter aanzienlijke verschillen tussen soorten tussen menselijke en dierlijke fysiologie, waaronder muizen, ratten, cavia's, konijnen, schapen, varkens en honden3,4. Als gevolg hiervan zijn er tal van geneesmiddelen, gen en celtherapieën die belofte tijdens de dierproeven fase toonde, maar niet aan de resultaten in klinische studies5. Om deze kloof te overbruggen, werden geïsoleerde cardiale myocyten en door de mens veroorzaakte pluripotente stamcellen (iPSC's) ontwikkeld als modellen om de respons van de menselijke fysiologie op verschillende geneesmiddelen en ziekten te testen6. Stamcel-afgeleide cardiomyocyten zijn op grote schaal gebruikt in organ-on-a-chip systemen als een surrogaat van het hart6,7,8. Het nut van iPSC-afgeleide cardiomyocyten (iPSC-CMs) wordt echter belemmerd door hun relatief onrijpe fenotype en het gebrek aan representatie van de cardiomyocyte subpopulatie; het volwassen myocardium is een complexe structuur die bestaat uit verschillende naast elkaar bestaande celtypen zoals fibroblasten, neuronen, macrofagen en endotheelcellen. Aan de andere kant, geïsoleerde menselijke cardiomyocyten zijn elektrisch volwassen, en verschillende cardiomyocyte subpopulaties kunnen worden verkregen door het veranderen van culturing parameters9. Toch vertonen deze myocyten over het algemeen veranderde actie potentiële morfologieën als gevolg van het gebrek aan celcelkoppeling, snelle de-differentiatie en het optreden van proarritmisch gedrag in vitro10,11. Sommige van de beperkingen werden aangepakt door 3D-cel cultuur modellen van iPSC-CMs en cardiale myocyten. Deze modellen, waaronder sferoïden, hydrogel steiger ingekapseld 3D culturen, ontworpen hartweefsels (EHTs), en hart-op-een-chip systemen, gebruik maken van meerdere cardiale cel populaties zoals cardiomyocyten, fibroblasten, en endotheelcellen. Ze ofwel zelf monteren of monteren langs een steiger om 3D-structuren te vormen, en sommige zelfs reproduceren de complexe anisotropische aard van het myocardium. Deze modellen zijn gemeld te hebben cellen van volwassen fenotypes, contractiele eigenschappen, en moleculaire profielen vergelijkbaar met hartweefsel. Het heart-on-a-chip systeem maakt het ook mogelijk om systemische effecten te bestuderen in medicijntesten en ziektemodellen. In vitro celgebaseerde modellen missen echter de native extracellulaire matrix en kunnen daarom de elektrofysiologie op orgaanniveau niet nauwkeurig nabootsen. Menselijke cardiale plakjes, daarentegen, hebben een intacte extracellulaire matrix en inheemse cel-naar-cel contacten, waardoor ze nuttig voor een nauwkeuriger onderzoek van aritmogene eigenschappen van het menselijke myocardium.
Onderzoekers hebben menselijke cardiale organotypische plakjes ontwikkeld als fysiologisch preklinisch platform voor acute en chronische geneesmiddelentesten en om cardiale elektrofysiologie en hartziekteprogressie12,13,,14,15,16,17,18,19te bestuderen . In vergelijking met iPSC-afgeleide cardiomyocyten, menselijke cardiale plakjes meer trouw repliceren volwassen menselijke cardiale elektrofysiologie met een volwassen cardiomyocyte fenotype. In vergelijking met geïsoleerde menselijke cardiomyocyten vertonen hartsplakjes fysiologische werkingsmogelijkheden vanwege de goed bewaarde celcelkoppeling en het intrinsieke bestaan van hun inheemse intra- en extracellulaire omgevingen.
Dit protocol beschrijft het proces van het genereren van menselijke hartschijfjes uit hele donorharten, het uitvoeren van acute (d.w.z. uren-lange) en chronische (dat wil zeggen, dagen-lange) studies om cardiale elektrofysiologie parameters te testen via optische mapping. Hoewel dit protocol alleen het gebruik van het linker ventriculaire (LV) weefsel beschrijft, is het met succes toegepast op andere delen van het hart, evenals andere soorten zoals muizen, ratten, cavia's en varkens14,20,21,22. Ons laboratorium maakt gebruik van hele menselijke donorharten die de afgelopen 5 jaar zijn afgewezen voor transplantatie, maar het is haalbaar dat deze zelfde procedures worden uitgevoerd op weefsels van donorhartmonsters die met alternatieve middelen zijn verkregen (bijvoorbeeld linker-ventriculaire hulpverlening [LVAD]-implantaties, biopsieën, myectomieën) zolang de weefsels de mogelijkheid hebben om in kubussen te worden gesneusd. Optische mapping wordt gebruikt voor analyse in deze studie vanwege de capaciteit om tegelijkertijd optische actiemogelijkheden en calciumtransiënten in kaart te brengen met een hoge ruimtelijke (100 x 100 pixels) en tijdelijke (>1.000 frames/s) resolutie. Alternatieve methoden kunnen ook worden gebruikt, zoals multi-elektrodenarrays (MEA's) of micro-elektroden, maar deze technieken worden beperkt door hun relatief lage ruimtelijke resoluties. Daarnaast zijn MEA's ontworpen voor gebruik met celculturen, en scherpe micro-elektroden worden gemakkelijker beheerd voor gebruik met hele harten of grote weefselwiggen.
Het doel van het artikel is om meer onderzoekers in staat te stellen menselijke cardiale weefsels te gebruiken voor cardiale elektrofysiologie studies. Opgemerkt moet worden dat de technologie beschreven in dit artikel is relatief eenvoudig en gunstig voor korte termijn studies (in de orde van enkele uren tot dagen). Meer fysiologische biomimetische cultuur voor studies op langere termijn (in de orde van weken) is besproken en beschreven door een aantal andere studies12,18,23. Elektrische stimulatie, mechanische belasting en weefselrekken zijn voordelige conditioneringsmechanismen die het begin van in vitro weefsel remodelleren12,18,23kunnen helpen beperken.

<table><tbody><tr><td>1mL BD Spuit</td><td>Thomas Scientific</td><td>309597</td><td></td></tr><tr><td>2,3-butaanedion monoxime</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>B0753</td><td></td></tr><tr><td>6-well kweekplaten</td><td>Corning</td><td>3516</td><td></td></tr><tr><td>Bioveiligheidskast</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>1377</td><td></td></tr><tr><td>Blebbistatin</td><td>Cayman</td><td>13186</td><td></td></tr><tr><td>Bubble Trap</td><td>Radnoti</td><td>130149</td><td></td></tr><tr><td>Calciumchloride</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>C1016</td><td></td></tr><tr><td>Corning Cell Strainers</td><td>Fisher Scientific</td><td>07-201-432</td><td></td></tr><tr><td>Di-4-ANEPPS</td><td>Biotium</td><td></td><td>voorraadoplossing van 1,25 mg/mL in DMSO</td></tr><tr><td>DMSO</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D2650</td><td></td></tr><tr><td>Dumont #3c Pincet</td><td>Fine Science Tools</td><td>11231-20</td><td></td></tr><tr><td>Emissiedichroische spiegel</td><td>Chroma</td><td>T630LPXR-UF1</td><td></td></tr><tr><td>Emissiefilter (RH237)</td><td>Chroma</td><td>ET690/50m</td><td></td></tr><tr><td>Emissiefilter (Rhod2AM)</td><td>Chroma</td><td>ET590/33m</td><td></td></tr><tr><td>Excitatiedichroische spiegel</td><td>Chroma</td><td>T550LPXR-UF1</td><td></td></tr><tr><td>Excitiefilter</td><td>Chroma</td><td>ET500/40x</td><td></td></tr><tr><td>Falcon 50mL Conische Centrifugeerbuisjes</td><td>Fisher Scientific</td><td>14-959-49A</td><td></td></tr><tr><td>Glucose</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>G8270</td><td></td></tr><tr><td>Warmtewisselaar</td><td>Radnoti</td><td>158821</td><td></td></tr><tr><td>HEPES</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>H3375</td><td></td></tr><tr><td>Incubator</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>50145502</td><td></td></tr><tr><td>Insuline Transferrine Selenium (ITS)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>I3146</td><td></td></tr><tr><td>LED-excitatieverlichtingsbron</td><td>Prizmatix</td><td>UHP-Mic-LED-520</td><td></td></tr><tr><td>Magnesiumchloride hexahydraat</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M9272</td><td></td></tr><tr><td>Medium 199</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>11150059</td><td></td></tr><tr><td>Micam Ultima L type CMOS-camera</td><td>Scimedia</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Minutien-spelden</td><td>Fine Science Tools</td><td>26002-10</td><td></td></tr><tr><td>Penicilline-streptomycine</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P4333</td><td></td></tr><tr><td>Peristaltiekpomp</td><td>Cole Parmer</td><td>EW-07522-20</td><td></td></tr><tr><td>Platinum pacingdraad</td><td>Alfa Aesar</td><td>43275</td><td></td></tr><tr><td>Pluronic F127</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>P6867</td><td>niet-ionische, oppervlakteactieve stof polyol</td></tr><tr><td>Kaliumchloride</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P3911</td><td></td></tr><tr><td>Powerlab data-acquisitie en stimulator</td><td>AD Instruments</td><td>Powerlab 4/26</td><td></td></tr><tr><td>RH237</td><td>Biotium</td><td>61018</td><td></td></tr><tr><td>Rhod2AM</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>R1245MP</td><td></td></tr><tr><td>Rhod-2AM</td><td>Invitrogen, Carlsbad, CA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Natriumbicarbonaat</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S6014</td><td></td></tr><tr><td>Natriumchloride</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S9625</td><td></td></tr><tr><td>Sterilizer, droogkorrel</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>Z378550</td><td></td></tr><tr><td>Stone Oxygen Diffuser</td><td>Waterwood</td><td>B00O0NUVM0</td><td></td></tr><tr><td>TissueSeal - Histoacryl Topische Huidlijm</td><td>gobiomed</td><td>AESCULAP</td><td></td></tr><tr><td>UltraPure Laagsmeltende Agarose</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>16520100</td><td></td></tr><tr><td>Ultrasone sonicator</td><td></td><td>Branson 1800</td><td></td></tr><tr><td>Vibratome</td><td>Campden Instruments</td><td>7000 smz</td><td></td></tr></tbody></table>

preklinische cardiale elektrofysiologie beoordeling door dual voltage en calcium optical mapping van human organotypic cardiale plakjes

Preclinical Cardiac Electrophysiology Assessment by Dual Voltage and Calcium Optical Mapping of Human Organotypic Cardiac Slices

Menselijke cardiale slice preparaten zijn onlangs ontwikkeld als een platform voor menselijke fysiologie studies en therapie testen om de kloof tussen dier en klinische proeven te overbruggen. Tal van dier- en celmodellen zijn gebruikt om de effecten van drugs te onderzoeken, maar deze reacties verschillen vaak bij de mens. Menselijke cardiale plakjes bieden een voordeel voor het testen van geneesmiddelen in dat ze rechtstreeks zijn afgeleid van levensvatbare menselijke harten. Naast het behoud van meercellige structuren, celcelkoppeling en extracellulaire matrixomgevingen, kunnen menselijke hartweefselplakjes worden gebruikt om het effect van ontelbare geneesmiddelen op de menselijke hartfysiologie direct te testen. Wat dit model onderscheidt van andere hartpreparaten, zoals hele harten of wiggen, is dat plakjes kunnen worden onderworpen aan cultuur op langere termijn. Als zodanig, cardiale plakjes zorgen voor het bestuderen van de acute en chronische effecten van drugs. Bovendien, de mogelijkheid om enkele honderden tot duizend plakjes te verzamelen van een enkel hart maakt dit een high-throughput model om verschillende geneesmiddelen te testen in verschillende concentraties en combinaties met andere geneesmiddelen op hetzelfde moment. Plakjes kunnen worden bereid uit een bepaalde regio van het hart. In dit protocol beschrijven we de voorbereiding van linker ventriculaire plakjes door weefselblokjes van de linker ventriculaire vrije muur te isoleren en ze in plakjes te snijden met behulp van een hoge precisie vibrerende microtome. Deze plakjes kunnen vervolgens worden onderworpen aan acute experimenten om baseline cardiale elektrofysiologische functie te meten of gekweekt voor chronische medicijnstudies. Dit protocol beschrijft ook dubbele optische mapping van cardiale segmenten voor gelijktijdige opnames van transmembrane potentialen en intracellulaire calciumdynamica om de effecten van de onderzochte geneesmiddelen te bepalen.

Menselijke organotypische plakjes werden verzameld uit de linker ventrikel van een donor menselijk hart volgens het hierboven beschreven protocol en geïllustreerd inFiguur 1. Een dubbele camera optische mapping systeem als dat inFiguur 2werd gebruikt in de rechtopstaande beeldvorming configuratie om gelijktijdige optische mapping van spanning en calcium uit te voeren ongeveer 1 uur na de voltooiing van het snijprotocol. Gegevens werden geanalyseerd met behulp va...

Dit protocol beschrijft de procedure voor het doorsnijden en kweken van menselijke cardiale plakjes voor preklinische geneesmiddelentesten en beschrijft het gebruik van optische mapping voor het opnemen van transmembranespanning en intracellulaire calciumsignalen gelijktijdig van deze plakjes.

Preklinische Cardiale Elektrofysiologie Beoordeling door Dual Voltage en Calcium Optical Mapping van human organotypic cardiale plakjes

Human cardiac slice preparations have recently been developed as a platform for human physiology studies and therapy testing to bridge the gap between ...

Dit protocol is belangrijk omdat het onderzoekers de vaardigheden biedt om donormensenharten in dienst te nemen voor preklinische fysiologische drugstesten. Dit weefsel maakt gebruik van zowel spanning en calcium kleurstoffen voor de gelijktijdige karakterisering van cardiale actie mogelijkheden en intracellulaire calcium transiënten in menselijk weefsel plakjes. Om het optische kaartsysteem op te zetten, bevestigt u een weefselbad met een bodem polydimethylsiloxaangellaag aan een perfusiesysteem en circuleert u één liter hersteloplossing bij 37 graden Celsius zuurstofrijk met 100% zuurstof door het perfusiesysteem met een stroomsnelheid die snel genoeg is om de temperatuur te handhaven en de accumulatie van badperfuseren te voorkomen.Gebruik vervolgens een doel om de focus en uitlijning van de twee CMOS-camera's aan te passen en gebruik een groene LED-lichtbron met een golflengte van 520 plus of min vijf nanometer om de spanningsgevoelige en calciumindicatorkleurstoffen tegelijkertijd op te wekken. Voordat u weefselsecties verkrijgt, meng bevroren en vloeibare cardioplegiaoplossing en plaats het hartweefsel in het ijskoude cardioplegiabad en identificeer de linker ventriculaire vr

preclinical-cardiac-electrophysiology-assessment-dual-voltage-calcium

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bio-engineering

Dit artikel beschrijft een hoge temporele en ruimtelijke resolutie techniek om optisch image actie potentiaal beweging op het oppervlak van de Langendorff-geperfuseerde rattenharten met behulp van een potentiometrische kleurstof (di-8-ANEPPS).

Optisch in kaart brengen van Langendorff-geperfuseerde Rat Hearts

Dit artikel beschrijft de basisprocedures voor het uitvoeren van optische in kaart brengen van experimenten in de Langendorff-geperfuseerde konijn hart met behulp van het panoramische imaging systeem, en de dubbele (spanning en calcium) beeldvormende modaliteit.

Multiparametrische Optische kaart brengen van de Langendorff-geperfuseerde Rabbit Heart

Dit document beschrijft de dissectie procedure, instrumentale setup, en de experimentele omstandigheden tijdens de optische in kaart brengen van de transmembraan potentiaal (Vm) en intracellulair calcium van voorbijgaande aard (CAT) in intacte geïsoleerde Langendorff doorbloed muis harten.

Optische kaart brengen van actiepotentialen en Calcium Transiënten in de muis Hart

Dit artikel beschrijft de techniek die wordt gebruikt om dubbelkanaals optisch karteren uit te voeren in gekweekte HL-1 atriale celmonolagen. Dit unieke protocol maakt de gelijktijdige visualisatie van zowel calcium (Ca) als spanning (Vm) activiteit in hetzelfde gebied mogelijk voor de gedetailleerde detectie en analyse van elektrofysiologische eigenschappen van gekweekte monolagen.

Spanning en Calcium Dual Channel Optische kaart brengen van Gekweekte HL-1 atriale Myocyte Monolayer

Dit artikel beschrijft de gedetailleerde protocol en de apparatuur die nodig is voor dual optische kaart brengen van transmembraan potentiaal (V m) en gratis intra-sarcoplasmatisch reticulum (SR) Ca 2+ in de Langendorff-doorbloed konijn hart. Deze methode maakt directe observatie en kwantificering van Vm en SR Ca 2+ dynamiek in het intacte hart.

Optische kaart brengen van Intra-sarcoplasmareticulum Ca<sup&gt; 2+</sup&gt; En Transmembrane potentieel in de Langendorff-geperfuseerde Rabbit Heart

Dit protocol beschrijft de elektrofysiologische evaluatie van lymfkliertest atria met behulp van een optische mapping systeem met een hoge temporele en ruimtelijke resolutie, met inbegrip van dubbele opnamen van de membraan spanning en Ca2 + voorbijgaande onder geprogrammeerd stimulatie door middel van een speciale elektrode-katheter.

Elektrofysiologische beoordelingvan lymfkliertest Atria met hoge resolutie optische Mapping

Hier presenteren we een protocol voor de modulatie van het intracardiac autonome zenuwstelsel en de beoordeling van de invloed daarvan op fundamentele electrofysiologie, arrhythmogenesis en kamp dynamiek met behulp van een ex vivo Langendorff setup.

Impact van Intracardiac neuronen op cardiale electrofysiologie en Arrhythmogenesis in een Ex Vivo Langendorff systeem

Het doel van deze studie was het vaststellen van een methode voor het onderzoeken van de cardiale dynamiek met behulp van een translationeel diermodel. De beschreven experimentele aanpak omvat Dual-emission optocardiografie in combinatie met een elektrofysiologisch onderzoek om elektrische activiteit te beoordelen in een geïsoleerd, intact varkens hart model.

Optocardiografie en elektrofysiologie studies van ex vivo Langendorff-perfused Hearts

We presenteren een protocol voor de evaluatie van de elektromechanische effecten van GtACR1 activering bij konijnencardiomyocyten. We geven gedetailleerde informatie over celisolatie, kweek- en adenovirale transductie, en over functionele experimenten met de patch-clamp en koolstofvezel technieken.

Elektromechanische beoordeling van optogenetisch gemoduleerde cardiomyocyteactiviteit

Dit protocol introduceert dual-dye optische mapping van muizenharten verkregen van wildtype en knock-in dieren die zijn aangetast door catecholaminerge polymorfe ventriculaire tachycardie, inclusief elektrofysiologische metingen van transmembraanspanning en intracellulaire Ca2+ transiënten met hoge temporele en ruimtelijke resolutie.

Dual-Dye optische mapping van harten van RyR2R2474S Knock-in muizen van catecholaminerge polymorfe ventriculaire tachycardie

Leer preklinische cardiale elektrofysiologie met dual voltage en calcium optical mapping van humane organotypische hartplakjes. Deze methode maakt gelijktijdige registratie van actiepotentialen en calciumtransiënten mogelijk.

Preklinische Cardiale Elektrofysiologie Beoordeling door Dual Voltage en Calcium Optical Mapping van human organotypic cardiale plakjes (Video) | JoVE Journal

Preklinische Cardiale Elektrofysiologie Beoordeling door Dual Voltage en Calcium Optical Mapping van human organotypic cardiale plakjes

Meer video's verkennen