Клиническая значимость
В сердце млекопитающих, существует сильная положительная связь между потоком субстратов через окислительных метаболических путей, АТФ поколения и работы сердца 1. За последние два десятилетия исследование сложной взаимосвязи между заболеванием сердца метаболизма и функции привело признать , что изменения в сердечной метаболизма являются причиной для сократительной дисфункции и , возможно , патологической структурной перестройки в установке различных типов заболеваний сердца 2-4. Таким образом, ожидается , что наше понимание механизмов , регулирующих метаболические ремоделирование напряженном сердца приведет к идентификации терапевтических мишеней для профилактики или лечения сердечной недостаточности 5-7. Недавняя публикация научного высказывания из Американской кардиологической ассоциации на тему «Оценка сердечного метаболизма» подчеркивает растущий интерес научного сообщества для тего область исследований 8. Но в то время как технологические достижения в области визуализации сердца в настоящее время позволяют для быстрой и точной оценки сердечной морфологии и функции, исследование в естественных условиях сердечного метаболизма остается ограниченным и обременительным: ядерного магнитного резонанса (ЯМР) спектроскопии и позитронно - эмиссионной томографии (ПЭТ) может можно использовать , чтобы следовать сердца высокой энергии фосфатный метаболизм и активность цикла Кребса, но эти методы страдают от высоких операционных затрат и их неспособностью определить вклад различных субстратов для окислительного метаболизма в стационарных условиях 9 .to эту дату экс естественных условиях рабочая подготовка сердца представляет единственный и уникальный метод доступен для изучения, одновременно и в реальном масштабе времени, сократительной функции и потока субстратов в окислительных метаболических путей 7,9. Следующий протокол направлен на обеспечение руководящих принципов в подготовке и использовании реагентов, используемых для определения крысуэс утилизации субстратов изолированного сердца крысы. Рабочая
Изолированные Аппарат сердца Рабочая Грызун
Несмотря на то, что техника почти полвека назад, изолированная рабочая подготовка крысы сердце остается методом выбора для сердечно-сосудистых исследований. Как и при подготовке Лангендорфа сердца, рабочее грызун сердце предлагает сравнительно простой, надежный и недорогой способ измерить широкий диапазон параметров сердца независимо от искажающих эффектов других органов, нейрогуморальных и других циркулирующих факторов. Но в отличие от Langendorff-перфузируемом сердце, рабочее сердце продолжает выполнять почти физиологическую работу сердца, что является необходимым условием для формирования окислительного метаболического потока до уровней , которые имеют отношение к условиям в естественных условиях. Это достигается за счет предоставления буфера перфузионного в левый желудочек (ЛЖ) через канюлю, соединенного с левым предсердием, а также Л.В. заполняет и контракты, тоБуфер выбрасывается через аортальный линии против определенного постнагрузки гидростатического давления. Конструкция аппарата перфузионного первоначально описанной Neely и коллегами 10 была впоследствии улучшена Taegtmeyer, рубчики и Кребса 11, но очень мало изменилось с тех пор. Как описано в исходном устройстве, сократительная функция может быть оценена путем определения сердечного выброса, используя не более , чем градуированные цилиндры и секундомер для измерения аортального и коронарного потоки 10,11. Некоторые производители в настоящее время предлагают полный рабочий грызуна системы сердца перфузионных. Эти коммерчески доступные аппараты могут быть приобретены с flowprobes, датчиками давления, давление объема катетера и все оборудование, необходимое для остановки функционального сбора и анализа данных. Производители предоставляют обширную документацию и учебные сессии для ознакомления нового пользователя с их оборудованием. Несколько обзорных статей также подробно протоколы о работающем сердце INSTRUMентация и об использовании катетеров для измерения сердечной функции у грызунов 12-15. По этой причине, мы лишь кратко упомянуть настройку аппарата перфузионного и записывающего оборудования. Настоящий протокол скорее нацелен дополнить уже имеющуюся информацию с описанием методов, которые могут быть реализованы для одновременного измерения скорости глюкозы и окисления длинноцепочечных жирных кислот, два основных энергетических субстратов в обеспечении нормального сердца. Здесь мы опишем все шаги, связанные с использованием меченных энергетических субстратов для оценки окислительного метаболизма миокарда, от подготовки реагентов и буферов для восстановления и обработки образцов, для анализа данных.
Основы метода
Кардиомиоциты генерируют большую часть своей энергии для сжатия из-за окислительного фосфорилирования жирных кислот (главным образом, длинноцепочечные жирные кислоты) и углеводы (glucosе и лактата). Сердце имеет очень ограниченный энергетические запасы и опирается на постоянное снабжение этих энергетических субстратов из обеспечения циркуляции. Катаболизм глюкозы через гликолиза приводит к пирувата, который затем декарбоксилируют пируватдегидрогеназного комплекса внутренней митохондриальной мембраны. Длинноцепочечные жирные кислоты, извлекаемые из циркулирующих альбумин или липопротеинов триглицериды, которые сначала активируют в молекулы ацил-КоА-редуктазы в цитозоле, а затем транспортируется в митохондриях через челнок карнитина, чтобы войти в пути бета-окисления. В ацетил-СоА - молекул , продуцируемых катаболизма глюкозы и жирных кислот топлива цикл Кребса для генерации восстанавливающих эквивалентов (NADH и FADH 2) , которые используются в цепи переноса электронов для создания протон-движущей силы поперек внутренней митохондриальной мембраны и генерации АТФ через активность АТФ-синтазы. Вода и углекислый газ являются конечными субпродуктовферментативные реакции, происходящие внутри цикла Кребса. Подачу 14 С- и 3 Н- радиоактивно меченных субстратов (например, 14 С-меченного глюкозы и 3 Н-меченного олеиновой кислоты) к изолированному рабочего сердца будет , следовательно , приводить к получению 14 CO 2 и 3 H 2 O , который может количественно извлекают из коронарного вытекающего потока. Сбор 14 CO 2 осуществляют путем поддержания изолированных перфузии сердца в герметичную камеру и сразу же восстановление коронарного потока , выходящего при его выходе из сердца. Небольшая колонна анионообменной используется для разделения и восстановления 3 H 2 O из коронарного стоках. Радиоактивность из обработанных образцов измеряют с помощью жидкостного сцинтилляционного счетчика, и со знанием специфической активности радиоактивно меченных субстратов, используемых, то тогда можно индивидуально количественно оценить поток глюкозы и жирных кислот вокисления дорожками 16,17.