Summary
Murin vänsterkammar papillarmuskel kan användas för att undersöka hjärtkontraktilitet in vitro. I den här artikeln beskrivs i detalj isolering och experimentella protokoll för att studera hjärt sammandragande egenskaper.
Abstract
Papillärmuskel isolerad från vuxen mus hjärtan kan användas för att studera hjärtkontraktilitet under olika fysiologiska / patologiska tillstånd. De kontraktila egenskaperna kan utvärderas oberoende av yttre påverkan såsom vaskulär tonus eller neurohumoral status. Det visar ett vetenskapligt förhållningssätt mellan enda cell mätningar med enstaka hjärtmyocyter och in vivo-studier som ekokardiografi. Således, papillarmuskeln preparat fungera som en utmärkt modell för att studera hjärt fysiologi / patofysiologi och kan användas för undersökningar som moduleringen av farmakologiska medel eller utforskandet av transgena djurmodeller. Här beskriver vi en metod för att isolera den murina vänstra främre papillarmuskeln att undersöka hjärtats kontraktilitet i ett organbad setup. I motsats till en muskel remsa beredning isolerad från den ventrikulära väggen, kan papillarmuskeln framställas i sin helhet utan att skada muskel tissue allvarligt. Organbadet inställning består av flera temperaturreglerade, gasade och elektrod utrustade organbad kammare. Den isolerade papillarmuskel fixeras i organbadet kammaren och stimuleras elektriskt. Den framkallade rycka kraften registreras med hjälp av en tryckgivare och parametrar som rycka kraft amplitud och rycka kinetik analyseras. Olika experimentella protokoll kan utföras för att undersöka kalcium- och frekvensberoende kontraktilitet samt dosresponskurvor av kontraktila medel såsom katekolaminer eller andra läkemedel. Dessutom kan patologiska tillstånd såsom akut ischemi simuleras.
Introduction
Undersökningen av proteiner som jonkanaler hänvisar deras roll för hjärtkontraktiliteten är viktigt att upptäcka olika pathomechanisms och etablera nya behandlingsstrategier för hjärtsjukdomar, såsom ischemi och hjärtsvikt.
Kontraktila funktion av däggdjurs kardiomyocyter är känt att moduleras av olika jonkanaler, transportörer och andra proteiner. Aktionspotential framkallat aktivering av spänningsberoende sarcolemmal L-typ Ca2 + kanaler leder till Ca2 + inflöde från extracellulära utrymmet och därefter till Ca2 + -inducerad Ca2 + frisättning (CICR) 1, som utlöser cellulära kontraktion 2. Ca2 + -signaling spelar en central roll i hjärtats kontraktilitet och anpassning till fysiologiskt eller patologiskt stress. Katekolaminer aktiverar hjärt p-adrenerga receptorer, och därmed främja adenylylcyklas (AC) som syntetiserar cAMP. Aktiveras, protein kinas A (PKA) fosforylerar olika intracellulära och membran associerade proteiner som L-typ Ca2 + kanaler, fosfolamban och ryanodinreceptorer resulterar i modifiering av Ca 2 + transienter och hjärtkontraktilitet 1,3,4. cAMP bryts ned av fosfodiesteras (PDE). Aktivering av andra än p-adrenoceptorer Gs-kopplade receptorer leder också till ackumulering av cAMP.
Tekniken av kontraktilitet mätningar i isolerade kammarmuskelremsor är väl etablerad för större däggdjursarter 5-8. Baserat på möjligheten att genmålsökning i möss är det viktigt att fastställa metoder för att analysera murin hjärt fysiologi. Men skiljer befintliga data om de fysiologiska egenskaperna hos isolerade muskelpreparat hos möss beroende på experimentella betingelser 9-12.
Den beskrivna metoden används för att analysera hjärtkontraktilitet av vänsterkammar papillarmuskel prepreparat in vitro. Undersökning av hjärtkontraktilitet utförs i frånvaro av påverkningar modifierande hjärtkontraktilitet in vivo, liksom blodtryck, neurohumoral stimulering och fysisk eller metabolisk stress. Misshandeln hastigheten den upphandlande muskel preparatet kan noggrant definieras och ändras godtyckligt. Rycka kraft kan analyseras inom ramen för specifika stimuli såsom kalciumkoncentration, slå frekvens eller temperatur. Dessutom kan denna metod användas för att undersöka olika signalväg komponenter och att jämföra hjärtprestanda av genetiskt modifierade musmodeller genom reglering experimentella betingelser som nämns ovan.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
OBS: De grundläggande stegen för isoleringsförfarandet visas i Figur 1 Alla steg beskrivs i detalj i följande protokoll.. Papillarmuskeln isolering, montering i organ badkammaren, insamling och analys utförs i en sammanhängande och obligatorisk tid.
Alla djurförsök har utförts i enlighet med den tyska lagstiftningen om skydd av djur och har godkänts av etikprövningsnämnden vid universitetet i Heidelberg.
1. Framställning av Instrumentation
- För kontraktilitet mätningar använder en multichambered organbad setup. Komponenter i en ex vivo kontraktilitet organbad inställning visas i figur 2.
OBS: För att minimera den tid mellan utarbetandet av papillarmuskel och början av det experimentella protokollet, som inrättats utrustning och förbereder buffertar innan samla experimentella tissue.This provides den största mängden tid att vävnaden förblir lönsamt att genomföra experiment. - Starta datorn och datainsamlingsutrustning. Slå på organbad värme (förinställd till 32 ° C) och låt enheter till förinställd temperatur.
- Förbered förvärvet utrustning. Starta inspelningen uppgifter som nämns i programvaruhandboken.
- Kontrollera och genomföra kalibrering (om nödvändigt) på varje kanal och nollställa alla kanaler för att standardisera den elektriska signalen som tillförs från respektive kraftgivare (associerad med denna kanal) till en 2-g kraft tillhandahålls av en certifierad vikt.
- Aktivera gasförsörjning (95% O2 / 5% CO2) till organbadet kamrarna. Kontinuerligt gas alla kammare under hela protokollmätningar.
2. Beredning av buffertar och fysiologiska lösningar
- Förbered en Krebs-Henseleit-buffertlösning för att uppnå slutliga koncentrationer av 119 mM NaCl; 25 mM NaHCOs 3; 4,6 mM KCl; 11 mM glukos; 1 mM Na-pyruvate; 1,5 mM CaCl2; 1,64 mM MgSO 4; 1,18 mM KH 2 PO 4 och justera pH till 7,4 (se tabell 1 Fysiologisk lösning).
- Bered separat Krebs-Henseleit-buffertlösning att använda under isolering såsom beskrivs i steg 2,1 med ytterligare 30 mM 2,3-butan-monoxim (BDM) och 50 lE heparin / ml. Kyla lösningen till 4 ° C (se Tabell 1 Beredning lösning). För ischemi simulering, förbereda ischemi-lösning som beskrivs i tabell 1.
- För protokollet av Ca 2 + - beroende kontraktilitet, lägga Ca2 + till Krebs-Henseleit buffertlösning till begärda slutkoncentration.
OBS: förbereda dessa lösningar omedelbart före dess användning och gass med karbogen att undvika utfällning av Kalciumkarbonat. Förvärm lösningen till 32 ° C före användning.
3. Beredning av gasnings Tube och Dissection Dish används under Papillär Excision Procedure
- Anslut en mjuk gasolsjunger rör (ytterdiameter 2-4 mm) till gasanslutningen (100% syre, carbogen alternativt) med expertarbetsgrupp.
- Skapa en sluten ring av gasnings rörkopplingen inuti dissektion skålen. Punktera gasning röret flera gånger att en kontinuerlig bubblande garanteras. Detta gasningsröret kan användas flera gånger.
- Förbered dissektion skålen med en kiselelastomer i botten (0,5 cm tjock), så att stift kan fastna i den. Denna rätt kan användas flera gånger.
4. Isolering av vänstra främre papillarmuskel från möss
OBS: Innan du börjar isoleringen av papillärmuskeln, kontrollera att gasledningarna är täppt.
- Förbered organbad inställning som nämns i protokollet avsnitt 1-3 innan framställningen av papillarmusklerna. Förbered alla lösningar på dagen för experimentet.
- Offra mus (cirka 8-12 veckor gamla) genom cervikal dislokation According till expert arbets- och institutionens riktlinjer.
- Fäst djuret i ryggläge genom att fastställa framtassar och hind tassar på en dissektion styrelse, öppna bröstkorgen i sidled på båda sidor genom att skära igenom revbenen med vassa ben sax, klipp membranet med ett snitt. Ta hjärtsäcken. Nu hjärtat och aortan är åtkomliga.
- Fäst hjärtat med trubbiga pincett på kärl truncus nära hjärtat och separera hjärtat snabbt med en sax från lungorna och den omgivande vävnaden.
- Överför slående hjärta till en petriskål fylld med kyld beredning lösning gasades med syre (steg 2,2). Låt hjärtat att slå och stimulera hjärtsammandragningar mjukt via röra hjärt spetsen med pincett.
- Så snart hjärtat är helt exsanguinous, överför den till dissektion skål fylld med kyld beredning lösning (steg 2.2) och gasades med O2. Från detta steg på användning ett stereomikroskop.
- Fäst heart med ett litet stift genom höger kammare så att hjärtat ses från rygg (höger kammare ligger på höger sida från operatören uppfattning).
- Använda mikro sax separerar båda förmaken på atrioventrikulärt nivå, klippa bindvävnad från kamrarna och släng. Utför ett snitt genom den ventrikulära väggen från AV-ventil-nivå till spetsen av hjärtat undvika varje mekaniskt tryck.
- Öppna ventrikeln och fixera vänstersidig fri vägg med pincett och därmed få en titt på både vänster kammar papillarmusklerna.
- Något skära bort den ventrikulära vävnad i sidled på båda sidor av den vänstra främre papillarmuskeln bevara en del av klaff segel på papillarmuskeln förberedelse och undvik att röra eller sträckning papillarmuskeln så mycket som möjligt. Dissekera återstående kammarväggvävnaden från papillarmuskeln.
- Fäst silktrådar (7/0, metriska 0,5) på båda sidor om papillärmuskeln prepdelser, en på klaff segel och en på den muskulära delen. Fäst preparatet i organbadet kammare fylld med organ badlösning och gasades med karbogen, när temperaturen 32 ° C föreslås.
5. Jämvikts och Stimulering av papillärmuskeln
- Stimulera papillarmuskeln beredningen med rektangulära pulser (varaktighet 2 ms och ström på 100 mA) vid stimulering frekvens av 1 Hz omedelbart efter fixering i organbadet.
- Säkerställa en frekvent förändring av organbadet lösningen, antingen genom kontinuerlig förändring eller genom frekvent manuell förändring (varje 5 min) i enlighet med inställningen av organbadet typ som används.
- Gradvis öka förspänningen tills maximal rycka kraft uppnåtts. Maximal ryckning kraft uppnås när ökningen av förspänningen inte följs av en ytterligare förstärkning i rycka kraften.
- Efter 45-60 min jämvikts, starta försöksprotokoll.
OBS: Det experimentella protokoll som beskrivs nedan omfattar standard manövrar att karakterisera hjärtkontraktilitet under fysiologiska och patofysiologiska förhållanden. I den representativa avsnitt beskriver vi dessa protokoll i detalj visar också representativa resultat (se även tabell 2).
- Registrering och analys av de experimentella protokollen
- För inspelning, använd en lämplig programvara med tillräcklig tidsupplösning (anskaffningskurs ≥ 1 kHz).
- Analysera parametrar inklusive rycka amplitudkraften (höjd), tid till maximal spänning (TTP) och halv maximal relaxationstiden (R 50 / TFall respektive) som nämns i programmet (som exempelvis Diagram 5.5 i ADInstruments, se Figur 4).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Protokollet av detta manuskript för kontraktiliteten mätningar av isolerade murina papillarmuskel preparat är inställd på optimala förutsättningar för att uppnå reproducerbara experimentella resultat under fysiologiska förhållanden. För att definiera optimala experimentella betingelser vi utfört pilotförsök varierande organ badtemperatur och extracellulärt kalcium koncentration (se även 12). Protokollet som beskrivs här genomfördes med en extracellulär kalciumkoncentration av 1,5 mM och en temperatur av 32 ° C.
Basal kontraktilitet egenskaper
För att karakterisera basala kontraktilitet egenskaper, parametrar för ryckning amplitudkraften, rycka hastighet, tid till topp (definierad som den tid som krävs för att nå maximal kontraktionskraften början från 5% basal) och avkoppling 50 tid (halv maximal relaxationstiden, definierad som tiden som krävs för att nå hälften av avkoppling kraft) används i detta protokoll. En representativ spår av twkliar och analysen av dessa parametrar visas i figur 3A-B.
Kalciumberoende kontraktilitet
Extracellulärt kalcium koncentration bestämmer avgörande cardiac excitation-kontraktion koppling och genom att variera denna parameter, kan utvärderas kalciumkänsligheten hos kontraktila apparaten i kardiomyocyter. Som visas i figur 3C förstärkning av de extracellulära kalciumkoncentrationen leder till förändrade kalcium transienter och därefter i annan rycka styrke. Den kalcium koncentrationen av den extracellulära lösningen ökas steg för steg (dvs mellan 1,5 till 7 mM). Genom att tillämpa detta protokoll, kan kalciumhomeostasen om kalciumberoende kontraktilitet av den kontraktila apparaten utvärderas. I organbadet uppspänning i detta manuskript, var förändringen av den extracellulära kalciumkoncentrationen utförs genom ändring av organbadet lösnion manuellt leder till en kort avbrott i pacing och därefter till en artificiell postrest förstärkning (se Force förstärkning efter icke-stimuleringsintervall).
Force potentiering efter icke-stimuleringsintervallet (PRP)
Vid slutet av en sammandragning cykel kalcium sekvestreras i sarcoplasmatic retikel (SR) övervägande genom en ATP-beroende kalciumpumpen (SERCA, Sarcos-endoplasmatiska retiklet kalcium-ATPas), vilket sänker den cytosoliska kalciumkoncentrationen under diastole. Om tidsintervallet mellan två sammandragningar är förstorad, kan mer kalcium pumpas tillbaka till SR och därefter mer kalcium kan frigöras under nästa excitation. Den postrest-potentiering protokoll (PRP) beskriver förändringar av rycka amplitudkraften efter en tidigare stimulering med viloperiod av en fastställd tidsperiod. I människa, råtta och i murin hjärtvävnad, en förstärkning av ryckningskraft visades 10,12-14,16 (
Frekvensberoende kontraktilitet (FFR)
Force-frekvens relation beskriver sambandet mellan att slå hastighet och sammandragande rycka kraft (Bowditch effekt) 18. Den kraft- frekvens relation skiljer sig betydligt mellan däggdjursarter och experimentella förhållanden 19. Hos möss sågs en viss korrelation mellan malningshastighet och kontraktion styrka visas. Vid 32 ° C, en initial negativ FFR mellan stimulerings andelen 0,1-1 Hz visas, medan FFR visade sig vara positivt i intervallet 1-4 Hz av stimulering 9-12 (figur 3E).
Genom att inte myocardium en negativ korrelation mellan att slå hastighet och kontraktilitet beskrivs 20,21. I detta manuskript, är standardstimuleringsfrekvens (1 Hz) minskas till 0,1 Hz och utgående från det, är stimulerings-frekvensen stegvis höjas till 5 Hz (0,2; 0,5; 1; 2; 3; 4; 5 Hz).
p-adrenerg stimulering
Katekolaminer som adrenalin och noradrenalin är hormoner som frigörs under (patho-) fysiologiska stressförhållanden som modulerar hjärtsammandragningskraften genom aktivering av p-adrenoceptorer. Iatrogen tillämpning av katekolaminer spelar en framträdande roll i klinisk behandling av patienter med akut hjärtsvikt för att förbättra hjärt inotropi tillfälligt. Denna effekt kan också ses och undersökas i in vitro-studier. Som en agonist av p-adrenoceptorer ökar Isoprenalin kontraktila ryckning kraft. In vivo en ökning i att slå frekvens förekommer också (positiv inotrop effekt), somdessutom modulerar kontraktila responsen (Bowditch resonemang, även FFR protokoll som beskrivs ovan). Med användning av metoden som beskrivs här, kan den inotropa effekten av Isoprenalin undersökas vid en fast slå hastighet utan att kronotropa effekten (Figur 3F). Stimuleringen av p-adrenoceptorer kan också uppnås genom andra hormoner såsom histamin. I murina ventrikulär vävnad, applicering av histamin resulterar i en bifasisk respons, som innehåller en initial positiv inotrop effekt, men med en övergående minskning av rycknings kraft såsom visas i fig 3G. Av den anledningen verkar vara en tolkning av data som mäts av tillämpning av histamin att vara svårt, särskilt den underliggande receptoraktivering hos möss inte är helt löst.
Ischemiska tillstånd
Akut hjärtischemi definieras som en kritisk begränsning av blodflödet vilket leder till underskott av hjärtvävnaden med syre ochnäringsämnen som resulterar i förlust av sammandragnings, utveckling av ischemisk kontraktur och celldöd. För att simulera ischemi in vitro, är musklerna exponerades under 30 min för att glukos- och pyruvat-fri extracellulär lösning bubblades med 95% N2 / 5% CO2. Med detta synsätt en utarmning av ATP i cardiomyocytes bör sättas igång. Inom några minuter efter start av ischemi-simulering, en minskning med rycka kraften sker med uppkomsten av en ischemisk kontraktur beskrivas som en spontan ökning av förspänningen spänning (figur 3H).
Tabell 1: Komponenter och koncentrationerna av de använda buffertlösningarna.
/>
Tabell 2: Lista över föreslagna experimentella protokoll för att undersöka hjärtkontraktilitet i isolerade papillarmuskel preparat.
Figur 1. Viktiga steg i papillarmuskeln preparatet. (A) Dissekering av båda förmaken. (B) Se på vänsterkammarens främre papillärmuskeln. (C) Dissekering av papillärmuskeln från ventrikulära väggen. (D) Montering av två siden trådar innan fixering i organbadet kammaren. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
6fig2.jpg "/>
Figur 2. Organ bad setup. (A) Schematisk inställning av organbadet setup. Vatten jacka organ bad kammare utrustade med luftnings glasfrittor ger stabil temperaturreglering. För att alstra fyrkantpulser fältelektroder är fästa vid stödvävnaden. En kraftomvandlare avkänner sammandragning av muskeln och därigenom förstärka den alstrade signalen. Denna signal filtreras och överförs tillbaka till datorn av en A / D-omvandlare. Signalen digitaliseras sedan och kan sparas för senare analyser. (B) Bild på en enda papillarmuskel preparat fastställs i organbadet kammaren från organbadet setup (C). Klicka här för att se en större version av denna siffra.
pg "/>
Figur 3. Representativa resultat av kontraktilitet mätningar av murina vänstra främre papillarmuskler. (A) Representativa analys av ryckning amplitudkraften, Tiden till maximal spänning (TTP) och halv maximal relaxationstiden (R 50) av en enda ryckning. Representativa inspelningar av stimulerade ryckningar i murina papillarmuskel preparat enligt basal stimulering med stryk hastighet av 1 Hz (B), under ökande extracellulära kalciumkoncentrationer (C), under definierade vila intervall (efter vila potense PRP) (D), eller olika stimulering priser (kraftfrekvens relation, FFR) (E) och efter applicering av ökande koncentrationer av Isoprenaline- (F) eller Histamin-program (G). Representant inspelning av stimulerade ryckningar och förspänning under ischemi-stimulering (H).s: //www.jove.com/files/ftp_upload/53076/53076fig3large.jpg "target =" _ blank "> Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 4. Analys av kontraktila parametrar. För att karakterisera kontraktila funktion parametrar inklusive rycka amplitudkraften (höjd), tid till maximal spänning (TTP) och halva maximala relaxationstiden (R 50 / TFall, respektive) analyseras i detta protokoll med hjälp av programmet program Diagram 5,5 (ADInstruments). Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
I detta manuskript beskriver vi en metod för att undersöka kontraktilitet av murin papillarmuskel in vitro som kan användas för att besvara flera vetenskapliga frågor som rör hjärtat fysiologi och patologi i möss samt att stödja analys av transgena linjer och upptäckten av nya läkemedels metoder att behandla hjärt dysfunktioner. Vi visar användningen av denna metod för att utvärdera fysiologiska, patologiska och farmakologiska egenskaperna hos hjärtmuskeln kontraktilitet (se fig 3). Ytterligare applikationer ej visad här omfattar utvärdering av intracellulära vägar med olika farmakologiska medel (se även 12).
Hjärtsjukdomar såsom ischemisk hjärtsjukdom och hjärtsvikt visar en framstående kliniskt problem och förblir den ledande orsaken till dödlighet och sjuklighet i hela världen 22. För många proteiner som uttrycks i hjärtat, är deras roll hjärtkontraktiliteten still dåligt kända eller inte studerats förrän nu. Kontraktiliteten mätning på isolerade papillarmuskler visar en meningsfull och effektiv strategi för att studera hjärtkontraktilitet in vitro i musmodeller.
Även om metoden är tekniskt genomförbart och visar en god reproducerbarhet, det finns flera viktiga åtgärder som är nödvändiga för att säkerställa dess framgång: Först efter isolering hjärta, se en blod fri lösning under framställningsförfarandet för att kunna fungera (visualisering). En annan viktigt steg är att vävnad förberedelse utförs noggrant för att säkerställa lönsamheten genom att undvika någon beröring eller sträckning av papillärmuskeln. Såsom beskrivits i metodsektionen försöker hålla klaff seglet ansluten till papillarmuskeln att säkerställa en problemfri fastsättning av silkestråd. Efter fixering av preparatet i organbadet kammaren, ändra organbadet lösningen flera gånger under de första minuterna för att spola ut BDM. Ökat sjsyns förspänningen av preparatet något och gradvis tills ingen mer ökning av ryckning kraften inträffar. Det finns vissa uteslutningskriterier för utvärdering av de enskilda protokoll såsom arrytmiska beats och spontan ökning av förspänningen som ett tecken för ischemiska tillstånd. Flera experimentella protokoll som postrest förstärkning och tvångs frekvens relation kan utföras med samma provberedning, medan en ny provberedning ska användas för analys av läkemedels-medierad effekter på kontraktilitet. Framställningen protokollet är optimerad för att isolera den vänstra främre papillarmuskeln. Anpassning protokollet, även den bakre muskel kan användas för denna metod för kontraktilitet mätningar.
Denna metod för isolerade papillarmuskel mätning ger olika information om kalcium-, temperatur- och frekvensberoende kontraktilitet samt om kontraktila responsen efter applicering farmakologiska medel eller simlering av patologiska tillstånd. Dock måste tolkningen och extrapolering av dessa resultat som skall hanteras med vetenskaplig omsorg. Den beskrivna metoden är en modell in vitro av hjärtmuskeln, bortkopplad från sin normala miljö och neural innervation. Därför experimentella betingelser är inte fysiologiska och resultaten tas emot i detta protokoll kan inte överföras utan fördjupad tolkning av situationen in vivo. Till exempel metoden inte ta hänsyn till förändringar i blodtryck, hormoner eller yttre neural kontroll. Utbudet av syre och metaboliska tillskott för preparatet i organbadet begränsas av diffusion. En otillräcklig tillgång på syre och metabola tillskott skulle leda till ischemiska tillstånd och därefter ogiltiga experimentella resultat. För att undvika detta, bör de experimentella betingelserna vara optimala, särskilt när det gäller syresättning, koncentration av kalcium och temperaturen hos organbadet lösningen.Med de experimentella betingelserna i det protokoll som beskrivs här, kan giltiga resultat ges.
I detta manuskript en metod för att simulera ischemi liknande tillstånd beskrives. Dessutom till simulering av hypoxi, var alla energetiska tillskott av organbadet lösningen utarmas för att efterlikna den ischemiska tillstånd in vivo så bra som möjligt. I motsats till hypoxi, visades det att den samtidiga utarmning av syre och energiförsörjning leder till förändringar i kalcium transienter jämförbara med förändringar som ses in vivo 23.
Det förfarande som beskrivs för isoleringen av mus papillarmuskeln kan anpassas till andra arter, till exempel, råtta. Men de optimala villkoren för organbadet installationen kan variera mellan olika djurmodeller och kan anpassas. Parametrar som kan behöva anpassning är temperaturen och kalciumkoncentrationen i fysiologisk lösning.
I summary, ger detta kontraktiliteten metod en mycket kraftfull metod för att bedöma hjärtfysiologi, patofysiologi och farmakologi. När det används på rätt sätt, det ger möjlighet att studera hjärtkontraktilitet i en isolerad men väl kontrollerad miljö.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna förklarar att de inte har några konkurrerande ekonomiska intressen.
Acknowledgments
Detta arbete stöddes av Deutsche Forschungsgemeinschaft (KFO 196 "Signaltransduktion bei adaptativen und maladaptiven kardialen Remodelling-Prozessen", FR 1638 / 1-2) och av DZHK (tyska Centrum för kardiovaskulär forskning, en del av tyska Centres of Health Research , vilket är en BMBF (tyska ministeriet för utbildning och forskning) initiativ).
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 |
References
- Endoh, M. Cardiac Ca2+ signaling and Ca2+ sensitizers. Circ J. 12 (12), 1915-1925 (2008).
- Bers, D. M. Calcium cycling and signaling in cardiac myocytes. Annu Rev Physiol. 70, 23-49 (2008).
- 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).
- Bers, D. M. Cardiac excitation–contraction coupling. Nature. 415, 198-205 (2002).
- 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).
- Corbin, J. Sildenafilcitrate does not affect cardiac contractility in human or dog heart. Curr Med ResOpin. 19 (8), 747-752 (2003).
- 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).
- 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).
- Gao, W. D., Perez, N. G., Marban, E. Calcium cycling and contractile activation in intact mouse cardiac muscle. J Physiol. 507, 175-184 (1998).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Koch-Weser, J., Blinks, J. R. The Influence of the Interval between Beats on Myocardial Contractility. Pharmacol Rev. 15, 601-652 (1963).
- 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).
- 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).
- Lakatta, E. G. Beyond Bowditch: the convergence of cardiac chronotropy and inotropy. Cell Calcium. 35 (6), 629-624 (2004).
- 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).
- Schmidt, U., Hajjar, R. J., Gwathmey, J. K. The force-interval relationship in human myocardium. J Card Fail. 1 (4), 311-321 (1995).
- 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).
- 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).
- 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).
