ランゲンドルフ灌流ラット心臓の光学的マッピング
Summary
この記事では、電位差色素（ジ- 8 – ANEPPS）を使用してランゲンドルフ灌流ラット心臓の表面に光学的に画像のアクション潜在的な動きに高い時間および空間分解能のテクニックを説明します。
Abstract
電位感受性蛍光色素による心臓の表面の光学的マッピングは、実験モデルでの電気的励起を調べるために重要なツールとなっているその細胞培養物からの全体の臓器へのスケールの範囲<sup> [1、2]</sup>。最先端の光学イメージングシステムを使用して、正常な心臓のリズムの間にまたは不整脈の開始と維持を通して活動電位の発生と伝播はほぼ瞬時に可視化することができます。<sup> [1]</sup>。最新の市販のシステムは非常に高い時空間分解能で情報を提供することができますし、当初より、従来の電気生理学的方法によって課される障害を克服するために開発された特注の機器に基づいていた<sup> [1]</sup>。高解像度と高速相補型金属酸化膜半導体（CMOS）カメラと極度に明るい、発光ダイオード（LED）だけでなく、電位感受性色素、光学、およびフィルタの進歩は、電気信号の取得を行うために始めているより多くの顕微鏡での作業に慣れている心血管細胞の生物学者のための実用的。 CMOSカメラの最新世代は、試料調製の種類に応じて、16,384ピクセルのアレイ上にフォトダイオードアレイ、レーザースキャニングシステム、および冷却電荷結合素子（CCDなどの老舗蛍光取得の技術を毎秒10,000フレームを取得することができますが、 ）カメラはまだダイナミックレンジに関しては、信号対雑音比を持ついくつかの明確な利点を持っている、と量子効率<sup> [1、3]</sup>。本研究では、ルイスラットの心臓を灌流した<em>生体外で</em> 37晶質灌流液（クレブス – ヘンゼライトソリューション）°変更ランゲンドルフ装置上にCと。 20分の安定期間の後、心臓を断続的に画像取得時の収縮に関連した動きを排除するために11ミリモル/ L 2,3 – ブタンジオンmonoximeで灌流した。光学マッピングでは、高速応答電位差プローブジ- 8 – ANEPPSと心をロードし<sup> [4]</sup>（5マイクロモル/ L）と簡単には475 ± 15 nmの励起光で準備を点灯。照明の典型的な2番目の期間中に、心の準備から放射される> 605 nmの光は水平macroscopeに接続された高速のCMOSカメラで撮像した。このデモでは、心が分離された電気刺激装置に接続される同軸電極を毎分300ビートでペースだった。同時バイポーラ電子写真記録は、容易に利用可能なソフトウェアを使用して電圧信号と一緒に取得し、分析した。このように、ランゲンドルフ灌流ラット心臓の表面の活動電位は可視化と電子写真の信号に登録することができます。
Protocol
Discussion
麻酔ラットから心臓の除去は、心筋虚血を避けるために迅速に実行する必要があります。虚血または不十分な冠灌流が発生した場合、心臓はおそらく不整脈を開発し、梗塞になることがあります。さらに、これらの心は有益なレコーディングとその後の分析のための不十分な蛍光発光が表示されます。色素をロードする前に、心筋細胞は電気的な刺激の安定のための生理的電解質の環境を確?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
とボストン小児病院で心臓伝導基金への拠出、この作業は、研究の国立衛生研究所からの補助金（HL088206 HL068915）によってサポートされています。
Materials
| Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
|---|---|---|---|---|
| CardioCMOS-SM128f | Equipment | RedShirt Imaging, Decatur, GA 30030 USA | ||
| CardioPlex Software | Equipment | RedShirt Imaging, Decatur, GA 30030 USA | ||
| LUXEON LED Light Source 460-490 nm | Equipment | Lumileds Lighting, US, LLC, San Jose, CA 95131 USA | LXHL-PB02 | |
| ECG Amplifier Type 689 Hugo Sachs Elektronik | Equipment | Harvard Apparatus, Holliston, MA 01746 USA | 730149 | |
| Dichroic Mirror 505 nm | Equipment | Semrock, Rochester, NY 14624 USA | FF505-SDi01-25×36 | |
| Emission Filter 605 nm Long Pass | Equipment | SciMedia, Costa Mesa, CA 92626 USA | ||
| THT Sideways | Equipment | SciMedia, Costa Mesa, CA 92626 USA | 25 BM-8 | |
| Mini Ball Joint Holder | Equipment | Harvard Apparatus, Holliston, MA 01746 USA | BS4 73-0177 | |
| Small Stimulation Electrode Set | Equipment | Harvard Apparatus, Holliston, MA 01746 USA | BS4 73-0160 | |
| BM-6 Benchtop Vibration Isolation Platform | Equipment | Technology Inc., Inglewood, CA 90301 | 25 BM-6 | |
| Monopolar ECG Electrode | Equipment | Harvard Apparatus, Holliston, MA 01746 USA | BS4 73-0200 | |
| Roller Pump SCI 400 | Equipment | Watson-Marlow Bredel Inc., Wilmington, MA 01887 USA | 401U/D1 | |
| Roller Pump MasterFlex Easy Load II | Equipment | Cole Parmer, Vernon Hills, Illinois 60061 USA | Model 77201-60 | |
| Tubing Marprene #14 | Equipment | Watson-Marlow Bredel Inc., Wilmington, MA 01887 USA | 902.0016.016 | |
| MasterFlex Tubing | Equipment | PharMed, Westlake, OH 44145 USA | 06485-25 | |
| S48 Square Pulse Stimulator | Equipment | Grass Technologies, West Warwick, RI 02893 USA | Model S48 | |
| SIU5 RF TRANSFORMER ISOLATION UNIT | Equipment | Grass Technologies, West Warwick, RI 02893 USA | Model SIU5 | |
| 5 Liter Water Jacketed Reservoir | Equipment | Radnoti Glass Technology Inc., Monrovia CA 91016 USA | 120142-5 | |
| 2 Liter Water Jacketed Reservoir | Equipment | Radnoti Glass Technology Inc., Monrovia CA 91016 USA | 120142-2 | |
| 0.5 Liter Water Jacketed Reservoir | Equipment | Radnoti Glass Technology Inc., Monrovia CA 91016 USA | 120142-0 | |
| 0.25 Liter Water Jacketed Reservoir | Equipment | Radnoti Glass Technology Inc., Monrovia CA 91016 USA | 120142-025 | |
| 10 ml Heating Coil | Equipment | Radnoti Glass Technology Inc., Monrovia CA 91016 USA | 158822 | |
| Compliance Bubble Trap | Equipment | Radnoti Glass Technology Inc., Monrovia CA 91016 USA | 130149 | |
| Luer Disconnect Cannula | Equipment | Harvard Apparatus, Holliston, MA 01746 USA | 72-1444 | |
| 3-Way stopcock, FLL to MLT, No Port Covers | Equipment | Harvard Apparatus, Holliston, MA 01746 USA | BS4 72-2630 | |
| Thermocouple Thermometer | Equipment | Cole Parmer, Vernon Hills, Illinois 60061 USA | WU-91100-40 | |
| Ultra Fine IT-Series Flexible Microprobe | Equipment | PhysiTemp Instruments Inc., Clifton, NJ 07013 USA | IT-24P | |
| Oscilloscope Tektronix TDS 1002 | Equipment | Tektronix Inc., Beaverton, OR 97005 USA | TDS 1002B | |
| 2,3-Butanedione monoxime | Reagent | Sigma, St. Louis, MO 63132 USA | B0753 | |
| Ketamine HCl | Reagent | Hospira Inc., Lake Forest, IL 60045 USA | RL-0065 | |
| Xylazine | Reagent | Lloyd Inc., Iowa 51601 USA | LB15705A | |
| E-TOXA-CLEAN® | Reagent | Sigma, St. Louis, MO 63132 USA | E9029 | |
| Di-8-ANEPPS | Reagent | Invitrogen, Carlsbad, CA 92008 USA | D-3167 |
References
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- Hucker, W. J. Images in cardiovascular medicine. Optical mapping of the human atrioventricular junction. Circulation. 117 (11), 1474-147 (2008).
- Entcheva, E., Bien, H. Macroscopic optical mapping of excitation in cardiac cell networks with ultra-high spatiotemporal resolution. Prog Biophys Mol Biol. 92 (2), 232-257 (2006).
- Entcheva, E. Fluorescence imaging of electrical activity in cardiac cells using an all-solid-state system. IEEE Trans Biomed Eng. 51 (2), 333-341 (2004).
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- Skrzypiec-Spring, M. Isolated heart perfusion according to Langendorff—still viable in the new millennium. J Pharmacol Toxicol Methods. 55 (2), 113-126 (2007).
- Fedorov, V. V. Application of blebbistatin as an excitation-contraction uncoupler for electrophysiologic study of rat and rabbit hearts. Heart Rhythm. 4 (5), 619-626 (2007).
