Obrazowanie optyczne i sondy fluorescencyjne znacząco usprawniły metodologię badawczą w dziedzinie elektrofizjologii serca w sposób, który nie byłby możliwy do osiągnięcia za pomocą innych podejść1. Dzięki zastosowaniu barwników wrażliwych na wapń i napięcie, mapowanie optyczne umożliwia pomiar potencjałów czynnościowych błony komórkowej oraz przejściowych zmian stężenia wapnia z wysoką rozdzielczością przestrzenną, bez konieczności fizycznego kontaktu z tkanką. Pozwala to na pomiary aktywności elektrycznej serca w wielu warunkach, w których zastosowanie elektrod jest niewygodne lub niemożliwe1. Na przykład rejestracje optyczne dostarczają dokładnych informacji o zmianach morfologicznych potencjału błony podczas i bezpośrednio po stymulacji oraz defibrylacji, podczas gdy konwencjonalne techniki elektrodowe są obarczone artefaktami wywołanymi stymulacją w trakcie i po impulsach, co wynika z polaryzacji elektrod1.
Serca królika perfundowane metodą Langendorffa stanowią jeden z najczęściej badanych modeli fizjologii i patofizjologii ludzkiego serca. W modelu serca królika można odtworzyć wiele typów arytmii obserwowanych w praktyce klinicznej. Wykazano, że wzorce fal w sercu królika podczas arytmii komorowych, determinowane przez efektywny rozmiar serca i długość fali reentry, są bardzo podobne do tych występujących w ludzkim sercu2. Wykazano również, że kluczowe aspekty sprzężenia pobudzenie-skurcz (EC) w mięśniu sercowym królika, takie jak względny wkład siateczki sarkoplazmatycznej (SR), są bardzo zbliżone do ludzkiego sprzężenia EC3. W niniejszej pracy przedstawiamy podstawowe procedury eksperymentów z mapowaniem optycznym w sercach królika perfundowanych metodą Langendorffa, w tym konfigurację systemu perfuzji Langendorffa, konfigurację systemów mapowania optycznego, izolację i kaniulację serca, perfuzję i barwienie serca barwnikiem, rozprzęganie mechanizmu pobudzenie-skurcz oraz zbieranie sygnałów optycznych. Metody te można zastosować również do serca innych gatunków niż królik, po wprowadzeniu odpowiednich korekt w zakresie przepływów, optyki, roztworów itp.
Opisano dwa systemy mapowania optycznego. Panoramiczny system mapowania jest wykorzystywany do mapowania całego epicardium serca królika4-7. System ten zapewnia globalny wgląd w ewolucję obwodów reentry podczas arytmogenezy i defibrylacji oraz był wykorzystywany do badania mechanizmów arytmii i terapii przeciwarytmicznej8,9. Podwójny system mapowania służy do jednoczesnego mapowania potencjału czynnościowego (AP) i przejściowego wzrostu stężenia wapnia (CaT) z tego samego pola widzenia10-13. Podejście to pogłębiło naszą wiedzę o istotnej roli wapnia w alternansie elektrycznym oraz w indukcji arytmii14-16.