Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Biology

마우스의 심장 수축력의 조사에 대 한 격리 유두 근육의 수축력 측정

Published: September 17, 2015 doi: 10.3791/53076

Summary

뮤린 좌심실 유두근는 체외에서 심근 수축력을 조사하는데 사용될 수있다. 이 문서 자세히 분리 실험 프로토콜 심장 수축 특성을 연구에 대해 설명합니다.

Abstract

성인 마우스 마음에서 격리 유두근는 다른 생리 / 병리 적 조건에서 심장 수축력을 연구하는 데 사용할 수 있습니다. 수축 특성은 독립적으로 혈관 TONUS neurohumoral 또는 상태와 같은 외부의 영향을 평가할 수있다. 그것은 고립 된 심장 근육 세포와 단일 세포 측정 사이와 심 초음파 등의 생체 내 연구의 과학적인 접근 방식을 보여줍니다. 우수한 모델이 심장 생리학 / 병태를 연구하고되는 약물에 의해 변조 또는 트랜스 제닉 동물 모델의 탐색과 같은 조사를 위해 사용될 수있다, 따라서, 유두근 제제는 역할을한다. 여기, 우리는 장기 목욕 설정에서 심장 수축력을 조사하기 위해 쥐의 좌전 유두근을 분리하는 방법을 설명합니다. 심실 벽으로부터 격리 근육 스트립 제제와 대조적으로, 유두근은 근육 tissu TOTO을 손상시키지 않고 제조 할 수있다심각 전자. 장기 화장실 설치는 여러 온도 조절, 기체를 첨가 전극 장착 된 장기 목욕 챔버로 구성되어 있습니다. 격리 된 유두 근육 기관 목욕 실에서 해결 전기적 자극한다. 경련 유발 력은 그러한 힘 진폭 트 및 동력학 분석되는 트 같이 압력 변환기 및 파라미터를 이용하여 기록된다. 다른 실험 프로토콜 같은 카테콜아민 또는 다른 약제로서 수축 화제의 칼슘 및 주파수 별 수축뿐만 아니라, 용량 - 반응 곡선을 조사하기 위하여 수행 될 수있다. 또한 허혈과 같은 병리학 적 급성 조건을 시뮬레이션 할 수있다.

Introduction

심장 수축성 그들의 역할을 참조 이온 채널 단백질 등의 조사는 다른 pathomechanisms를 발견하고 그러한 허혈 및 심장 마비와 같은 심장 질환에 대한 새로운 치료 전략을 구축하는 것이 필수적이다.

포유류 심근 수축 기능은 다양한 이온 채널, 전송기 및 다른 단백질에 의해 조절되는 것으로 알려져있다. 활동 전위는 2 + 채널이 세포 외 공간에서 칼슘 유입에 이르게이어서 칼슘 2 +에 휴대 수축 2 트리거 칼슘 2 + 릴리스 (CICR 1), 유도 된 칼슘 전압 의존 sarcolemmal의 L 형의 활성화를 불러 일으켰다. 생리 학적 또는 병리학 적 스트레스에 심장 수축력과 적응에 중심적인 역할을 -signaling 칼슘. 카테콜아민 따라서 캠프를 합성 아데 닐 레이트 사이 클라 (AC)을 자극, 심장 β 아드레날린 수용체를 활성화합니다. 활성화되는, PROTEIN 칼슘 2 + 과도 심장 수축력의 1,3,4의 수정의 결과로 L 형 칼슘 채널, phospholamban 및 ryanodine 수용체와 같은 다른 세포와 막 관련 단백질을 인산화 (PKA)을 키나제. 캠프 포스 (PDE)에 의해 분해된다. β - 아드레날린 수용체 이외의 GS-결합 수용체의 활성화는 또한 캠프의 축적으로 이어집니다.

절연 심실 근육 스트립 수축력 측정 기술은 물론 더 큰 포유류 5-8 확립된다. 유전자의 가능성이 생쥐 대상에 기초하여, 쥐 심장 생리학을 분석하는 방법을 확립하는 것이 중요하다. 그러나 생쥐에서 고립 근육 준비의 생리적 특성에 대한 기존의 데이터는 실험 조건 9-12에 따라 다릅니다.

한 방법은 좌심실 유두근 사전의 심장 수축력을 분석하는 데 사용됩니다체외에서 parations. 심장 수축력의 조사는 혈압, neurohumoral 자극과 신체 대사 스트레스 등의 생체 내 심장 수축력을 수정 영향의 부재에서 수행된다. 계약 근육 준비의 박동 속도는 엄격하게 정의 임의로 변경 될 수 있습니다. 트 위치 력 특정 칼슘 농도로서 자극, 주파수 또는 온도를 상회의 맥락에서 분석 될 수있다. 또한,이 방법은 상이한 신호 경로 구성 요소를 조사하고, 상기 언급 된 실험 조건을 제어함으로써, 유전자 변형 마우스 모델의 심장 성능을 비교하기 위해 사용될 수있다.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

주 : 분리 과정의 기본 단계는도 1에 도시 된 모든 단계가 다음 프로토콜에서 상세히 설명된다.. 유두근 분리, 기관 목욕 챔버에 장착, 수집 및 분석은 연속적인 의무 시간 척도에서 수행된다.

모든 동물 실험은 동물의 보호에 관한 독일 법률에 따라 수행하고, 하이델베르크 대학의 윤리 심사위원회에 의해 승인되었다.

계측 1. 준비

  1. 수축력을 위해 측정은 다중 챔버 기관 목욕 설정을 사용합니다. 생체 수축력 기관 목욕 설정의 구성 요소는 그림 2에 표시됩니다.
    참고 : 유두근의 준비 및 실험 프로토콜의 시작 사이의 시간 설정, 장비를 최소화하고 실험 tissue.This를 수집 제공하기로 버퍼를 사전 준비하려면조직 실험을 실시 가능한 남아있는 시간의 양을 최대 ES.
  2. 컴퓨터와 데이터 수집 장비를 시작합니다. 장기 목욕 열 (사전에 32 ° C)의 전원을 켜고 설정 온도에 단위를 할 수 있습니다.
  3. 수집 장비를 준비합니다. 소프트웨어 설명서에 언급 된 데이터를 기록 시작합니다.
  4. 확인하고 각 채널 (필요한 경우) 캘리브레이션을 수행하고 인증 된 중량에 의해 공급 -2- g 력 (즉, 채널과 관련된) 각각의 힘 센서로부터 공급 된 전기 신호를 표준화하는 모든 채널을 제로.
  5. 장기 목욕 챔버에 가스 공급 (95 %, O2 / 5 % CO 2)를 켭니다. 지속적으로 전체 프로토콜 측정하는 동안 모든 실 가스.

버퍼 및 생리 솔루션 2. 준비

  1. 119 mM의 NaCl을 최종 농도를 달성하기-Henseleit 크렙스 완충액을 제조; 25 밀리미터의 NaHCO3; 4.6 밀리미터의 KCl; 11MM 혈당; 1 mM의 나-Pyruvate; 1.5 mM의 염화칼슘 (2); 1.64 mm의 4 황산; 1.18 mM의 KH 2 PO 4 (표 1 생리 솔루션을 참조) 7.4으로 산도를 조정합니다.
  2. 추가 30MM 2,3- 부탄 monoxime (BDM) 50 IE 헤파린 / ml의 단계 2.1에 설명 된대로 분리시 사용하는 별도의 크렙스 - Henseleit 버퍼 ​​솔루션을 준비합니다. 4 ° C를 (표 1 제조 솔루션을 참조) 쿨 솔루션입니다. 표 1에 기재된 시뮬레이션 허혈, 허혈 용액을 제조 하였다.
  3. 칼슘 +의 프로토콜 용 - 의존 수축력 요청 최종 농도 크렙스 - Henseleit 완충 용액에 칼슘을 추가합니다.
    참고 : 직접 사용하기 전에이 솔루션을 준비하고 Calciumcarbonate의 침전을 방지하기 위해 carbogen와 GASS. 사용하기 전에 32 ° C에 Prewarm 솔루션입니다.

유두 절제술 절차를 수행하는 동안 사용되는 가스 처리 튜브 및 해부 접시 3. 준비

  1. 부드러운 가스 연결전문가가 작동 가스와 연결 (산소 100 %, 또는 carbogen)에 튜브 (외부 직경 2-4mm)를 노래.
  2. 해부 접시 내부 피팅 가스 처리 관의 닫힌 고리를 만듭니다. 가스 처리 튜브를 연속 기포가 보장 수회 천공. 이 관은 가스 배출은 여러 번 사용될 수있다.
  3. 핀 그것에 결합 될 수 있도록 저부 (0.5 cm 두께)에 실리콘 엘라스토머와 해부 접시를 준비한다. 이 접시를 여러 번 사용될 수있다.

마우스의 왼쪽 전방 유두 근육 4. 분리

참고 : 유두근의 분리를 시작하기 전에, 가스 라인이 막힘의 명확 있는지 확인합니다.

  1. 유두근의 제조를 시작하기 전에 상기 프로토콜 1-3 절에서 설명한 바와 같이 기관 욕 설정을 준비한다. 실험의 날에 모든 솔루션을 준비합니다.
  2. 자궁 경부 전위 accordi로 (약 8~12주 이전) 마우스를 희생전문적인 작업과 제도적 지침에 NG.
  3. 앞발을 고정하여 지느러미의 위치에있는 동물을 수정하고 해부 보드에 발을 뒷다​​리, 날카로운 뼈 가위로 갈비뼈를 절단하여 양측의 흉부 측면을 연 다음 횡단 잘라 다이어프램을 잘라. 심낭을 제거합니다. 지금 심장과 대동맥 액세스 할 수 있습니다.
  4. 심장에 가까운 혈관 truncus에 무딘 집게로 마음을 수정하고 폐에서 가위와 주변 조직에 신속하게 마음을 분리합니다.
  5. 산소 (단계 2.2)과 가스실 냉각 준비 솔루션 가득 페트리 접시에 뛰는 심장을 전송합니다. 심장이 이길 집게로 심장 정점을 터치를 통해 부드럽게 심장의 수축을 자극 할 수 있습니다.
  6. 즉시 마음이 완전히 exsanguinous이다, O 2로 냉각 준비 솔루션 (단계 2.2)로 가득하고 가스실 해부 접시에 전송할 수 있습니다. 사용이 단계 실체 현미경에서.
  7. 난방 수정마음 (우심실이 운영자의보기에서 오른쪽에 위치) 지느러미에서 볼 수 있도록 우심실을 통해 작은 핀을 실온.
  8. 사용하여 미세 수술 가위 심실에서 조직을 연결, 방실 수준 모두에서 심방을 잘라 분리하고 버린다. 기계적 압력을 피 마음의 정점에 AV-밸브 수준에서 심실 벽을 통해 상처를 수행합니다.
  9. 뇌실을 열고, 따라서 좌심실 유두 근육 모두를 살펴 가진, 집게와 왼쪽면 무료 벽을 고정한다.
  10. 약간 유두근 준비에 판막 항해의 일부를 보존 왼쪽 전방 유두근의 양쪽에있는 심실 조직 측면을 절단과 접촉을 피하거나 최대한 유두 근육을 스트레칭. 유두 근육에 남아있는 심실 벽의 조직을 해부하다.
  11. 유두근 준비의 양쪽에 부착 실크 쓰레드 (7/0, 0.5 미터)aration, 판막 항해에 하나는 근육 부분에 하나. 온도 32 ° C가 제안으로, 장기 목욕 솔루션으로 가득 carbogen와 가스실 기관 목욕 실에서 준비를 수정합니다.

유두근 5. 평형과 자극

  1. 즉시 기관 욕에 정착 후 1 Hz에서 자극의 주파수에서 직사각형 펄스 (2 MS의 기간 및 100mA의 전류) 유두근 제제를 자극한다.
  2. 지속적인 변화 또는 사용 기관 목욕 유형의 설정에 따라 자주 사용 설명서 변경 (매 5 분)에 의해 중, 장기 목욕 솔루션의 빈번한 변화를 확인합니다.
  3. 도달에 점차적으로 최대 트 힘까지 텐션을 증가시킨다. 겉치레의 증가가 트의 힘에 더 보강으로 따르지 않을 경우 최대 트 힘에 도달.
  4. 평형의 45 ~ 60 분 후, 실험 프로토콜을 시작합니다.

참고 : 아래에 설명 된 실험 프로토콜은 생리와 병리 생리 학적 조건에서 심장 수축력의 특성을 표준 연습을 포함한다. 대표 섹션에서 우리는 또한 대표적인 결과를 보여주는 구체적으로 이러한 프로토콜을 설명 (또한 표 2 참조).

  1. 녹화 및 실험 프로토콜 분석
    1. 기록을 위해, 적절한 시간 해상도 (취득 비율 ≥의 1kHz에서)에 적합한 소프트웨어를 사용합니다.
    2. 트 힘의 크기 (높이), 긴장 (TTP)와 (예를 들어 그림 4 참조, ADInstruments의 5.5 도표를 포함합니다) 소프트웨어 프로그램에서 언급 한 바와 같이 반 최대한의 휴식 시간 (R 50는 각각 / TFall를) 피크 시간을 포함하여 매개 변수를 분석 할 수 있습니다.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

절연 뮤린 유두근 제제의 수축력 측정이 원고의 프로토콜은 생리 학적 조건 하에서 실험 재현성있는 결과를 달성하기 위해 최적의 상태로 조정된다. 최적의 실험 조건을 정의하기 위해 우리는 기관 욕 온도 및 세포 외 칼슘 농도 (도 12 참조) 가변 파일럿 실험을 수행 하였다. 여기에 설명 된 프로토콜은 1.5 mm의 세포 외 칼슘 농도 및 32 ° C의 온도로 수행 하였다.

기저 수축 특성

시간 피크, 속도 경련, 경련 힘 진폭 기저 수축 특성, 매개 변수 특성화 및 휴식 50 시간 (반 최대 완화 시간 (5 % 기저부터 최대 수축력에 도달하는데 필요한 시간으로 정의)에 필요한 시간으로 정의 ) 휴식 힘의 절반에 도달이 프로토콜에 사용됩니다. TW의 대표적인 추적가렵다 이들 파라미터들의 분석은도 3A-B에 도시되어있다.

칼슘 의존 수축력

세포 외 칼슘 농도는 결정적 여진 심장 수축 결합을 결정하고,이 파라미터를 변화시킴으로써, 심근 수축성에있어서의 칼슘 감도를 평가할 수있다. 도 3c에 변경된 트 구동력 발생에 후속 변경 칼슘 과도의 세포 외 칼슘 농도의 증가의 결과를 도시하고있다. 세포 외 용액의 칼슘 농도 (1.5 ~ 7mm의 사이에, IE)을 단계별로 증가된다. 이 프로토콜을 적용하여, 수축 장치의 칼슘 - 의존성 수축력 관한 칼슘 항상성은 평가 될 수있다. 이 원고에 사용 기관 욕 설정에서, 세포 외 칼슘 농도의 변화는 장기 목욕 오디오 솔루션을 변경하여 수행 하였다이온 수동 인공 postrest의 증강에이어서 조율의 짧은 중단으로 이어지는 및 (비 페이싱 간격 후 강제 증강 참조).

비 페이싱 간격 후 강제 증강 (PRP)

수축 사이클 칼슘의 단부에 따라서 이완기 세포질 칼슘 농도를 낮추는 sarcoplasmatic 주로 ATP 의존적 칼슘 펌프 세망 (SR) (SERCA, 사코-소포체 칼슘-ATP 아제)으로 격리되어있다. 두 수축 사이의 시간 간격이 확대되어있는 경우, 더 많은 칼슘 SR로 다시 펌핑 될 수 있고,이어서보다 칼슘은 다음 여진 중에 방출 될 수있다. postrest - 증강 프로토콜 (PRP)는 정의 된 기간의 나머지 기간 이전 자극 후 트 힘 진폭의 변화에​​ 대해 설명합니다. 인간에서 쥐가 아니라 쥐의 심장 조직에서와 같이, 트 힘의 증가가 나타났다 10,12-14,16 ( 13,14,16,17의 심장 조직을 실패에 불리한 것으로 알려져있다. 이 프로토콜은 세포 내 저장소에 4,15 이완기 칼슘 축적 기능을 평가하는 데 사용된다.

주파수 별 수축력 (FFR)

힘 주파수의 관계는 구타 속도와 수축 트 힘 (Bowditch 효과) (18) 사이의 상관 관계를 설명합니다. 포스 - 주파수 관계는 크게 포유 동물 종 및 실험 조건 (19) 사이에 다릅니다. 마우스에서 박동 속도와 수축 강도 사이에 특정 상관 관계가 나타났다. FFR이 자극 9-12 (그림 3E)의 1-4 Hz의 범위에서 긍정적 인 것으로 나타났다 반면, 32 ° C에서 0.1 Hz에서의 자극 속도 사이의 초기 부정적인 FFR은 줬습니다.

실패 myoca에서속도를 상회하고 수축력이 (20, 21)을 설명하는 사이에 음의 상관 관계를 rdium. 이 논문에서는, 표준 페이징 주파수 (1 Hz에서)은 0.1 Hz로 감소되고, 거기서부터, 페이징 주파수가 점진적으로 5 Hz로 상승 (0.2, 0.5, 1, 2, 3, 4, 5 Hz에서).

β 아드레날린 자극

아드레날린과 노르 아드레날린 등의 카테콜아민은 β - 아드레날린 수용체의 활성화에 의해 심장의 수축력을 조절 (병리) 생리적 스트레스 조건 중에 출시되는 호르몬이다. 카테콜아민의 의원 응용 프로그램은 일시적으로 심장의 수축력을 향상시키기 위해 급성 심장 마비 환자의 임상 치료에 중요한 역할을한다. 이 효과는 볼과 시험관 연구에서 조사 할 수 있습니다. β - 아드레날린 수용체의 작용 물질로서, 이소 프레 날린는 수축 트 힘을 증가시킨다. 생체 내, 박동 주파수의 증가에도 발생합니다 (긍정적 인 강심제 효과), 한부가 수축 반응 (Bowditch 효과도 FFR 프로토콜 전술 참조) 변조한다. 여기에 설명 된 방법을 사용하여, 이소 프레 날린의 수축성 효과는 chronotropic 효과 (도 3f)없이 고정 된 박동 속도로 조사 할 수있다. β - 아드레날린 수용체의 자극은 또한 히스타민 다른 호르몬에 의해 달성 될 수있다. 쥐의 심실 조직에서, 초기 긍정적 인 수축성 효과를 포함하고 있지만, 트 힘의 일시적인 감소로도 3G에서와 같이 이상성 응답 히스타민 결과의 응용 프로그램입니다. 그 때문에 히스타민의인가에 의해 측정 된 데이터의 해석이 곤란한 것으로 보인다; 특히 마우스의 기본 수용체 활성화는 완전히 해결되지 않습니다.

허혈성 조건

급성 심근 허혈을 가진 산소가 심장 조직의 공급 부족으로 이어지는 혈류의 임계 한계로 정의되고수축력 상실, 수축 및 허혈성 세포사의 개발 결과 영양소. 체외에서 허혈을 시뮬레이트하도록, 근육이 글루코즈, 30 분 노출과 피루브산 무 세포 용액은 95 %의 N2 / 5 % CO 2로 버블. 그 방법으로 심근에 ATP의 고갈 유도해야한다. 허혈 - 시뮬레이션을 시작한 후 몇 분 내에, 트 힘의 감소는 프리로드 장력 (그림 3H)의 자연 증가로 사진 허혈성 구축의 외관 발생합니다.

표 1

표 1 : 구성 요소 및 사용 된 완충 용액의 농도.

표 2 />

표 2 : 제안 된 실험 프로토콜 목록 고립 유두 근육 준비에 심장 수축력을 조사합니다.

그림 1
그림 유두근 준비 1. 주요 단계. 모두 심방의 (A) 해부. 좌심실 전방 유두근에 (B)보기. 심실 벽에서 유두근의 (C) 해부. (D) 기관 목욕 챔버에 고정하기 전에 두 실크 스레드의 첨부 파일. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

6fig2.jpg "/>
그림 2. 장기 목욕 설정. 장기 목욕 설정의 (A) 도식 설정. 폭기 유리 프릿 장착 워터 재킷 기관 욕 챔버 안정된 온도 제어를 제공한다. 구형파 펄스를 생성하는 필드 전극은 조직 지지체에 부착된다. 힘 센서함으로써 생성 된 신호를 증폭하는 근육의 수축을 감지한다. 이 신호를 여과하고, A / D 변환기에 의해 다시 컴퓨터에 전송된다. 신호는 디지털화되고 나중에 분석을 저장할 수 있습니다. 장기 화장실 설치 (C)에서 장기 목욕 실에 고정 된 하나의 유두근 준비 (B) 그림. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

PG "/>
그림 쥐의 좌전 유두 근육의 수축력 측정 3. 대표 결과. (A) 트 힘 진폭의 대표 분석, 시간은 긴장 (TTP) 단일 트의 절반 최대한의 휴식 시간 (R 50) 피크. 정의 휴식 간격 (후 나머지 증강, PRP) (D), 또는 다른시, 세포 외 칼슘 농도 (C)를 ​​증가시 1 Hz에서 (B)의 박동 속도와 기저 자극에서 쥐의 유두근 준비의 자극 경련의 대표 녹음, 자극 속도 (힘 주파수 관계, FFR) (E) 및 Isoprenaline- (F) 또는 히스타민 - 응용 프로그램 (G)의 증가 농도 후 응용 프로그램입니다. 허혈 자극 (H) 동안 자극 경련과 프리로드의 대표 녹음.S : //www.jove.com/files/ftp_upload/53076/53076fig3large.jpg "대상 ="_ 빈 ">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 4
수축 파라미터도 4 분석. 트 힘 진폭 (높이), 장력 (TTP)을 피크 시간 반 최대 완화 시간 (R 각각 50 / TFall)를 포함 파라미터는 소프트웨어를 사용하여이 프로토콜 분석, 수축 기능을 특성화 프로그램 차트 5.5 (ADInstruments). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

이 논문에서는 마우스에서 심장 생리학 및 병리학 관련된 여러 과학 질문에 응답뿐만 아니라 형질 전환 라인 분석 및 새로운 약학 적 접근법의 검색을 지원하는 데 사용할 수있는 시험 관내 뮤린 유두근 수축력을 조사하는 방법을 서술 심장 기능 장애를 치료한다. 우리는 심근 수축력의 생리 병리학 적 및 약리학 적 특성을 평가하기 위해,이 방법의 사용을 예시한다 (도 3 참조). 추가 응용 프로그램을 여기에 예시 된 다른 약리 에이전트를 사용하여 세포 내 경로의 평가를 포함하지 (도 12 참조).

같은 허혈성 심장 질환과 심장 마비 등 심장 질환 저명한 임상 문제를 표시하고 전세계 22 사망률과 이환율의 주요 원인이 남아있다. 중심부에 표현 된 많은 단백질, 심장 수축력을위한 그들의 역할은 STIL입니다난 제대로 이해 또는 지금까지 공부하지. 격리 된 유두 근육의 수축력 측정은 마우스 모델에서 체외에서 심장 수축력을 연구하는 의미와 올바른 접근 방식을 보여줍니다.

이 방법이 성공을 보장하는 데 필요한 몇 가지 중요한 단계가 있습니다, 기술적으로 가능하고 좋은 재현성을 보여 주지만 첫째, 마음을 분리 한 후, 제대로 (시각화) 작업을 할 수 있도록 준비 절차를 수행하는 동안 혈액 무료 솔루션을 보장합니다. 다른 중요한 단계는 티슈 제조 어떠한 접촉을 피하거나 유두근 연신 가능성을 보장하기 위해 신중하게 수행된다는 것이다. 방법 섹션에서 설명한 바와 같이, 실크 스레드의 문제가없는 첨부 파일을 확인하기 위해 유두 근육에 연결된 밸브 모양의 돛을 유지하려고합니다. 오르간 조 챔버 내의 제제의 정착 후 BDM을 세척하는 제 분 동안 오르간 조 용액을 여러 번 변경. Increa트 힘을 더 이상 증가가 발생하지 않을 때까지 약간 서서히 준비의 텐션을 SE는. 이러한 부정맥 비트와 허혈성 조건에 대한 표시로 겉치레의 자연 증가와 단일 프로토콜의 평가에 대한 일부 제외 기준이 있습니다. 새로운 제조 샘플 수축력에 약물 - 매개 효과의 분석을 위해 사용되어야하는 반면 이러한 postrest의 증강 및 힘 - 주파수 관련하여 여러 실험 프로토콜, 동일한 시료 준비로 수행 될 수있다. 제조 프로토콜은 좌전 유두근을 분리하기 위해 최적화된다. 프로토콜이 적응도 후방 근육 수축 측정 방법이 사용될 수있다.

절연 유두근 측정하는이 방법은 다양한 칼슘, 및 온도 - 주파수 별 수축력에 대한 정보뿐만 아니라 약리학 적 제제에 대한 또는 SIM를 적용한 후 수축 반응을 제공병적 인 상태의 위험률. 그러나, 이러한 결과의 해석과 외삽 과학주의하여 취급 할 필요가있다. 한 방법은 일반 환경 및 신경 신경 분포에서 분리 심장 근육의 체외 모델이다. 따라서, 실험 조건은 생리적 아니며이 프로토콜에서 수신 된 결과는 생체 내 상황에 대한 심층적 해석없이 전송 될 수 없다. 예를 들어, 방법은 혈압, 호르몬 또는 신경 외인성 제어 계정 변경을 고려하지 않는다. 오르간 조에서 제조하고 산소 대사 보조제의 공급이 확산에 의해 제한된다. 산소 및 신진 대사에 영향을 미치는 보조 식품의 공급 부족은 허혈성 조건 이후에 잘못된 실험 결과로 이어질 것입니다. 이를 방지하기 위해, 실험 조건은 특히 기관 욕 용액의 산소, 칼슘의 농도 및 온도에 관하여, 최적이어야한다.프로토콜의 실험 조건은 여기에 설명으로, 유효한 결과를 수득 할 수있다.

이 원고 허혈과 같은 조건을 시뮬레이션하는 방법이 설명된다. 또한 저산소증의 시뮬레이션, 오르간 조 용액의 모든 에너지 보충제 최대한 좋은 생체 허혈 상태를 모방하는 고갈되었다. 저산소증과 대조적으로, 이는 산소 및 에너지 공급의 동시 고갈 생체 (23)에 본 변형 필적 칼슘 과도 변화에 이르게 것으로 나타났다.

마우스 유두 근육의 분리에 대해 기재된 절차는 다른 종, 예를 들면, 래트로 구성 될 수있다. 그러나 장기 목욕 설치의 최적 조건은 다른 동물 모델에 따라 다를 수 있으며, 적용 할 수있다. 의 적응을 필요로 할 수있다 파라미터는 온도, 생리 용액의 칼슘 농도이다.

summar에서Y는이 수축력 방법은 심장 생리학, 병태 생리 및 약리학을 평가하는 매우 강력한 방법을 제공합니다. 적절하게 사용하면, 절연하지만 잘 조절 된 환경에서 심근 수축력을 연구 할 수있는 능력을 제공한다.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

저자는 그들이 더 경쟁 재정적 이익이 없다는 것을 선언합니다.

Acknowledgments

이 작품은 독일 연구 협회 (KFO 196 "Signaltransduktion BEI adaptativen 싶게 maladaptiven kardialen 리모델링-Prozessen", 1638 / 1-2 FR)에 의해 심장 혈관 연구, 건강 연구의 독일 센터의 일부에 대한 DZHK (독일 센터에 의해 지원되었다 , BMBF (교육 및 연구 독일 정부) 이니셔티브)이다.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Sodium chloride Sigma-Aldrich S7653
Sodium bicarbonate Sigma-Aldrich S5761 
Potassium chloride Sigma-Aldrich P9333
Glucose Sigma-Aldrich D9434 
Sodium pyruvate Sigma-Aldrich P5280 
Calcium chloride dihydrate Sigma-Aldrich 223506
Magnesium sulfate heptahydrate Sigma-Aldrich 230391
Potassium phosphate monobasic Sigma-Aldrich P 5655
2,3-Butanedione monoxime Sigma-Aldrich B0753
3-Isobutyl-1-methylxanthine Sigma-Aldrich I5879 Hazard statement H 302, solve in DMSO
Dimethyl sulfoxide (DMSO) Sigma-Aldrich D2650
Isoprenaline hydrochloride Sigma-Aldrich I5627 Hazard statement H 315-H319-H335
Sodium Heparine 250.000 IE/10 ml ratiopharm PZN 3874685
Histamine dihydrochloride Sigma-Aldrich H7250 Hazard statement H 315-H 317-H319- H334-H335

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Endoh, M. Cardiac Ca2+ signaling and Ca2+ sensitizers. Circ J. 12 (12), 1915-1925 (2008).
  2. Bers, D. M. Calcium cycling and signaling in cardiac myocytes. Annu Rev Physiol. 70, 23-49 (2008).
  3. Bers, D., Despa, S. M. Na/K-ATPase—an integral player in the adrenergic fight-or flight response. Trends Cardiovasc Med. 19, 111-118 (2009).
  4. Bers, D. M. Cardiac excitation–contraction coupling. Nature. 415, 198-205 (2002).
  5. Pieske, B., et al. al. Ca(2+)-dependent and Ca(2+)-independent regulation of contractility in isolated human myocardium. Basic Res Cardiol. 92, Suppl 1. 75-86 (1997).
  6. Corbin, J. Sildenafilcitrate does not affect cardiac contractility in human or dog heart. Curr Med ResOpin. 19 (8), 747-752 (2003).
  7. Romero-Vecchione, E., Vasquez, J., Rosa, F. Direct negative inotropic effect of cocaine in rat ventricle strip. Acta Cient Venez. 47 (1), 17-23 (1996).
  8. Näbauer, M., et al. Positive inotropic effects in isolated ventricular myocardium from nonfailing and terminally failing human hearts. Eur J Clin Invest. 18 (6), 600-606 (1988).
  9. Gao, W. D., Perez, N. G., Marban, E. Calcium cycling and contractile activation in intact mouse cardiac muscle. J Physiol. 507, 175-184 (1998).
  10. Bluhm, W. F., Kranias, E. G., Dillmann, W. H., Meyer, M. Phospholamban: a major determinant of the cardiac force-frequency relationship. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 278 (1), H249-H255 (2000).
  11. Redel, A., Baumgartner, W., Golenhofen, K., Drenckhahn, D., Golenhofen, N. Mechanical activity and force-frequency relationship of isolated mouse papillary muscle: effects of extracellular calcium concentration, temperature and contraction type. Pflugers Arch. 445 (2), 297-304 (2002).
  12. Uhl, S., Mathar, I., Vennekens, R., Freichel, M. Adenylyl cyclase-mediated effects contribute to increased Isoprenaline-induced cardiac contractility in TRPM4 deficient mice. JMCC. 74, 307-317 (2014).
  13. Allen, D. G., Jewell, B. R., Wood, E. H. Studies of the contractility of mammalian myocardium at low rates of stimulation. J Physiol. 254 (1), 1-17 (1976).
  14. Pieske, B., Maier, L. S., Schmidt-Schweda, S. Sarcoplasmic reticulum Ca2+ load in human heart failure. Basic Res Cardiol. 97, Suppl 1. 163-171 (2002).
  15. Koch-Weser, J., Blinks, J. R. The Influence of the Interval between Beats on Myocardial Contractility. Pharmacol Rev. 15, 601-652 (1963).
  16. Bocalini, D. S. Myocardial remodeling after large infarcts in rat converts post rest-potentiation in force decay. Arq Bras Cardiol. 98 (3), 243-251 (2012).
  17. Juggi, J. S. Effect of ischemia-reperfusion on the post-rest inotropy of isolated perfused rat heart. J Cell Mol Med. 6 (4), 621-630 (2002).
  18. Lakatta, E. G. Beyond Bowditch: the convergence of cardiac chronotropy and inotropy. Cell Calcium. 35 (6), 629-624 (2004).
  19. Taylor, D. G., Parilak, L. D., LeWinter, M. M., Knot, H. J. Quantification of the rat left ventricle force and Ca2+ -frequency relationships: similarities to dog and human. Cardiovasc Res. 61 (1), 77-86 (2004).
  20. Schmidt, U., Hajjar, R. J., Gwathmey, J. K. The force-interval relationship in human myocardium. J Card Fail. 1 (4), 311-321 (1995).
  21. Rossman, E. I., Petre, R. E., Chaudhary, K. W., Piacentino, V. 3rd, Janssen, P. M., Gaughan, J. P., Houser, S. R., Margulies, K. B. Abnormal frequency-dependentresponses represent the pathophysiologic signature of contractile failure inhuman myocardium. JMCC. 36 (1), 33-42 (2004).
  22. Moran, A. E., Forouzanfar, M. H., Roth, G. A., Mensah, G. A., Ezzati, M., Murray, C. J., Naghavi, M. Temporal trends in ischemic heart disease mortality in 21 world regions, 1980 to 2010: the Global Burden of Disease 2010 stud. Circulation. 129 (14), 1483-1492 (1980).
  23. Lee, J. A., Allen, D. G. Changes in intracellular free calcium concentration during long exposures to simulated ischemia in isolated mammalian ventricular muscle. Circ Res. 71 (1), 58-69 (1992).

Tags

의학 문제 (103) 유두근 수축력 마우스 심장 베타 아드레날린 신호 허혈
마우스의 심장 수축력의 조사에 대 한 격리 유두 근육의 수축력 측정
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Uhl, S., Freichel, M., Mathar, I.More

Uhl, S., Freichel, M., Mathar, I. Contractility Measurements on Isolated Papillary Muscles for the Investigation of Cardiac Inotropy in Mice. J. Vis. Exp. (103), e53076, doi:10.3791/53076 (2015).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter