Obecny protokół opisuje skuteczną metodę badania przesiewowego leków, które zwiększają kurczliwość mięśnia sercowego, przy użyciu izolowanych prawych przedsionków od świnek morskich.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
Obecny protokół opisuje skuteczną metodę badania przesiewowego leków, które zwiększają kurczliwość mięśnia sercowego, przy użyciu izolowanych prawych przedsionków od świnek morskich.
Częsta przewlekła niewydolność serca (CHF) charakteryzuje się upośledzoną funkcją napełniania i/lub wyrzutu komór, co prowadzi do nienasyconego rzutu serca i zwiększonej częstości występowania. Pogorszenie czynności skurczowej serca jest kluczowym czynnikiem w patogenezie niewydolności serca. Funkcja skurczowa to po prostu napełnianie natlenionej krwi w lewej komorze, a następnie krew jest pompowana przez całe ciało podczas bicia serca. Słabe serce i niezdolność lewej komory do prawidłowego skurczu podczas bicia serca wskazują na słabą czynność skurczową. Sugeruje się, że wiele tradycyjnych ziół wzmacnia skurczową funkcję serca u pacjentów. Jednak w procesie badań nad medycyną etniczną nadal brakuje stabilnych i skutecznych metod eksperymentalnych do badań przesiewowych związków, które zwiększają kurczliwość mięśnia sercowego. Tutaj, biorąc za przykład digoksynę, zapewniono systematyczny i znormalizowany protokół badań przesiewowych związków, które zwiększają kurczliwość mięśnia sercowego przy użyciu izolowanych prawych przedsionków od świnek morskich. Wyniki pokazały, że digoksyna może znacznie zwiększyć kurczliwość prawego przedsionka. Ten systematyczny i ustandaryzowany protokół ma służyć jako metodologiczne odniesienie do badań przesiewowych aktywnych składników leków etnicznych w leczeniu niewydolności serca.
Niewydolność serca jest spowodowana przez zawał mięśnia sercowego, miokardiopatię, przeciążenie hemodynamiczne, stan zapalny i inne przyczyny urazów mięśnia sercowego, które modyfikują anatomię i aktywność mięśnia sercowego, a ostatecznie prowadzą do niepowodzenia w pompowaniu lub napełnianiu komory. Kołatanie serca, zmęczenie i zatrzymywanie płynów to główne objawy kliniczne1. CHF jest przewlekłą niewydolnością serca, która może się utrzymywać, pogarszać lub wykazywać dekompensację w czasie, a częstość występowania i częstość występowania wzrastają wraz z wiekiem2. Pogorszenie czynności skurczowej serca jest kluczowym czynnikiem w patogenezie CHF3. Obecne leczenie tej choroby polega głównie na stosowaniu leków przeciwnadciśnieniowych, takich jak inhibitory konwertazy angiotensyny, β-adrenergiczne (które hamują nadmierną aktywację układu neurohormonalnego, a mianowicie układu współczulnego i układu renina-angiotensyna-aldosteron) lub diuretyki (które zmniejszają przekrwienie)4. Jednak kliniczne objawy niewydolności serca spowodowane zmniejszoną pojemnością minutową i rezerwą serca nie są często uwzględniane w badaniach oceniających wpływ tych metod leczenia5.
Pozytywne leki inotropowe mają na celu zwiększenie kurczliwości mięśnia sercowego. Glikozydy nasercowe, inhibitory fosfodiesterazy i agoniści receptora β-adrenergicznego są stosowane jako pozytywne leki inotropowe w leczeniu niewydolności serca. Glikozydy nasercowe są przede wszystkim pochodnymi naparstnicy; Przykładem jest digoksyna, która jest najczęściej używaną pochodną naparstnicy i pochodzi od naparstnicy lanata (naparstnica biała)6. Selektywnie wiążą się z Na+/K+-ATPazą na błonie komórkowej, aby zwiększyć wewnątrzkomórkowe stężenie wapnia, a tym samym zwiększyć kurczliwość serca i objętość wyrzutową bez podnoszenia poboru tlenu, poprawiając w ten sposób wydolność serca7. Oprócz glikozydów nasercowych, większość pozytywnych leków inotropowych, takich jak inhibitory fosfodiesterazy i agoniści receptorów β-adrenergicznych, zwiększa częstość akcji serca i zużycie tlenu w mięśniu sercowym, jednocześnie zwiększając ładunek wapnia w komórkach mięśnia sercowego w celu zwiększenia kurczliwości mięśnia sercowego, co może skutkować klinicznie ciężkimi zaburzeniami rytmu serca i niedociśnieniem, a tym samym zwiększoną śmiertelnością8. W związku z tym kliniczne zastosowanie tych leków inotropowych jest ograniczone. Aby uniknąć powikłań spowodowanych podwyższonym wewnątrzkomórkowym poziomem wapnia, konieczne jest opracowanie bezpieczniejszych i wysoce skutecznych modulatorów inotropowych do leczenia CHF (Rysunek 1).
W ostatnich dziesięcioleciach przeprowadzono wiele badań mających na celu wygenerowanie i analizę związków, które mogą wspierać pozytywne właściwości inotropowe hemodynamiki serca. Wiele tradycyjnych leków chińskich (TCM), takich jak Euodia rutaecarpa (Juss.) Benth., Apocynum venetum L. i Sophora alopecuroides L., między innymi, mogą zwiększać kurczliwość mięśnia sercowego9,10,11. Badania dowiodły, że TCM i jego aktywne monomery mogą wywierać pozytywne efekty inotropowe poprzez inne mechanizmy w porównaniu z lekami inotropowymi. Na przykład liguzinodiol, forma ligustrazyny metylowanej wC2 i C5 (jeden z aktywnych składników kłącza lubczyku Szechwan), który znacznie zwiększa kurczliwość izolowanych serc szczurów poprzez wzmacnianie stanów przejściowych wapnia w retikulum sarkoplazmatycznym bez zwiększania częstości akcji serca, może mieć mniej skutków ubocznych i być lepszym sposobem leczenia CHF12. Dodatkowo matryna jest alkaloidem pozyskiwanym z rośliny TCM Sophora flavescens Ait. Matrine może hamować regulację w górę ekspresji białkaβ 3-AR i zmniejszać ekspresję eNOS u szczurów z niewydolnością serca, zwiększając w ten sposób ich kurczliwość mięśnia sercowego13. Jednak w badaniach nad medycyną etniczną brakuje stabilnych i skutecznych metod eksperymentalnych do badań przesiewowych związków, które mogą zwiększyć kurczliwość mięśnia sercowego.
Powszechnie wiadomo, że w porównaniu do innych gryzoni, świnki morskie mają cechy elektrofizjologiczne i obchodzenie się z wapniem, które są bardziej zbliżone do cech ludzkich14. Z jednej strony, elektrokardiogram świnek morskich jest wystarczająco podobny do ludzkiego, a ich obchodzenie się z Ca2+ jest bardziej zbliżone do fizjologii człowieka niż u szczurów czy myszy15,16. Z drugiej strony, modele obliczeniowe kardiomiocytów świnki morskiej zostały poddane szeroko zakrojonym badaniom i obejmują kluczowe podsystemy komórkowe, w tym energetykę i metabolizm reaktywnych form tlenu17. Dlatego izolowane prawe przedsionki od świnek morskich są szeroko stosowane do badań przesiewowych związków zwiększających kurczliwość mięśnia sercowego. Tutaj bierzemy digoksynę jako przykład, aby zapewnić systematyczny i znormalizowany protokół badań przesiewowych związków, które zwiększają kurczliwość mięśnia sercowego przy użyciu izolowanych prawych przedsionków od świnek morskich. W związku z tym praca ta stanowi metodologiczne odniesienie do badań przesiewowych substancji czynnych leków etnicznych w leczeniu niewydolności serca.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół eksperymentalny został przeprowadzony zgodnie z wymaganiami Komitetu ds. Wykorzystania Zwierząt Laboratoryjnych oraz Instytucjonalnej Opieki i Użytkowania Zwierząt na Uniwersytecie Medycznym Ningxia. Do badań wykorzystano samce świnek morskich Dunkin-Hartley o wadze 300-450 g. Wpływ digoksyny na kurczliwość zaobserwowano w izolowanych prawych przedsionkach świnek morskich (Ryc. 2).
1. Przygotowanie do natlenienia izolowanych prawych przedsionków świnek morskich
2. Przygotowanie izolowanych prawych przedsionków od świnek morskich
3. Pomiar i zapis funkcji skurczowej izolowanego prawego przedsionka u świnek morskich
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Zmniejszenie kurczliwości mięśnia sercowego powoduje niewystarczającą pojemność minutową serca, co prowadzi do CHF (Rysunek 1). Protokół ten pozwolił na zarejestrowanie wpływu różnych leków na skurczową funkcję izolowanych prawych przedsionków od świnek morskich, a następnie szybkie badanie przesiewowe związków z leków etnicznych, które zwiększają kurczliwość mięśnia sercowego. Po podłączeniu w krokach prawego przedsionka, przetwornika siły mięśniowej JH-2 oraz systemu akwizycji i przetwarzania sygnał...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Normalna rytmiczna aktywność serca wymaga odpowiedniego środowiska fizycznego i chemicznego, podobnie jak aktywność izolowanych prawych przedsionków. Izolowane prawe przedsionki są izolowane od unerwienia ciała i bezpośredniego wpływu ogólnoustrojowych czynników humoralnych, co oznacza, że można zaobserwować zmiany w aktywności prawych przedsionków podczas zmiany leków, na które są narażone. Podstawowymi przyczynami aktywności bioelektrycznej w komórkach pobudliwych są zmiany przepuszczalności jonów błony komórkowej i pó...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Ta praca była wspierana przez Fundację Nauk Przyrodniczych Ningxia (Grant nr 2023AAC03620), Projekt Badań Naukowych Departamentu Szkolnictwa Wyższego Ningxia (NYG2022030) oraz Narodowe Podstawy Nauk Przyrodniczych Chin (Grant nr 82160816 i 82260797).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Szew chirurgiczny 4-0 | Yangzhou Fuda Medyczne Urządzenia Co., | ||
| 5% digoksyna (rozpuszczalna w dimetylosulfotlenku) | TCI Szanghaj | D1828 | CAS: 20830-75-5; Czystość: >96,0% |
| BL-420N system pozyskiwania i przetwarzania sygnałów biologicznych | Chengdu Tai Meng Software Co., Ltd | 1700142S | |
| CaCl2 | Shanghai yuanye Bio-Technology Co., Ltd | S24110 | CAS: 10043-52-4; Czystość: 96% |
| glukozy | Shanghai yuanye Bio-Technology Co., Ltd | S11022 | CAS: 50-99-7; Czystość: 99% |
| Isoflurane | RWD Life Science Co., Ltd | R510-22-16 | |
| Przetwornik siły mięśniowej JH-2 | Instytut Inżynierii Medycznej Lotnictwa i Kosmonautyki, Pekin, Chiny | ||
| KCl | Shanghai yuanye Bio-Technology Co., Ltd | S24120 | CAS: 7447-40-7; Czystość: 99,5% |
| Kąpiel Magnus | Shanghai Future Experimental Equipment Co., Ltd | L046525 | |
| MgSO4 | Shanghai yuanye Bio-Technology Co., Ltd | S24253 | CAS: 7487-88-9; Czystość: 98% |
| NaCl | Shanghai yuanye Bio-Technology Co., Ltd | S24119 | CAS: 7647-14-5; Czystość: 99,5% |
| NaH2PO4 | Shanghai yuanye Bio-Technology Co., Ltd | S24161 | CAS: 7558-80-7; Czystość: 99% |
| NaHCO3 | Shanghai yuanye Bio-Technology Co., Ltd | S24153 | CAS: 144-55-8; Czystość: 99,8% |
| Basen operacyjny | Guangzhou Telekuan Medical Instrument Co., Ltd | 305 mm x 230 mm | |
| Kleszcz okulistyczny | Suzhou Shuanglu Medyczne Instrument Co., | ||
| Okulistyczne nożyczki operacyjne | Suzhou Shuanglu Medyczne Instrument Co., Sp. z o.o | ||
| szalka Petriego | Corning | 430167 | 100 mm x 20 mm |
| Maszyna do znieczulania gryzoni | Shanghai Yuyan Instruments Co., Ltd | Typ ABS (jednokanałowy) | |
| Skala | Shanghai Yueping Scientific Instrument Co., Ltd | YP1002 | |
| Płytka chirurgiczna | Zhengzhou Ketai Eksperyment Sprzęt Co., | 21 cm x 31 cm | |
| Nożyczki do tkanek | Suzhou Shuanglu Medyczne Instrument Co., Sp. z o.o | SL0023 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie