Bu iletişim kuralı ile yüksek zamansal ve mekansal çözünürlüklü, membran gerilim çift kayıtları da dahil olmak üzere bir optik haritalama sistemi kullanan fare Kulakçık Elektrofizyolojik değerlendirme açıklar ve Ca2 + geçici altında programlanmış stimülasyon özel elektrot kateter aracılığıyla.
Genom çapında Derneği Atriyal fibrilasyon (AF) hedef çalışmalar genotip ve Elektrofizyolojik fenotip Kulakçık arasında güçlü bir ilişki belirttiler. Bu bize AF mekanizması aydınlatmak için bir genetik mühendisliğiyle fare modeli kullanmak için teşvik eder. Ancak, kendi küçük boyutu nedeniyle fare Kulakçık Elektrofizyolojik özellikleri değerlendirmek zordur. Bu iletişim kuralı bir yüksek zamansal ve mekansal çözünürlüklü periosteum Langendorff fare kalplerine bir optik haritalama sistemi kullanarak Kulakçık Elektrofizyolojik değerlendirme açıklar. Optik haritalama sistemi çift yüksek hızlı tamamlayıcı metal oksit yarı iletken kameralar ve yüksek büyütme objektif floresan bir voltaj duyarlı boya ve Ca2 + göstergesi algılamak için mercekler ile monte edilir. Fare Kulakçık değerlendirilmesi üzerinde odaklanmak için bir alana sahip 2 mm × 2 mm veya 10 mm x 10 mm, 100 × 100 çözünürlük (20 µm/piksel ya da 100 µm/piksel) ve ilâ 10 kHz (0.1 ms) maksimum örnekleme oranı ile optik eşlemesi gerçekleştirilir. Kateter pacing 1-Fransızca boyut quadripolar elektrot atrium herhangi bir mekanik hasar önleme üstün vena kava yoluyla Sağ atrium içine yerleştirilir ve stimülasyon pacing kateter teslim edilir. Bir Elektrofizyolojik çalışma sürekli pacing dahil olmak üzere programlanmış stimülasyon ile gerçekleştirilir, pacing ve Üç Kişilik extrastimuli Volta kadar patlamış. Bir kendiliğinden ya da ritim pacing altında optik eşleme aksiyon potansiyeli süresini, harekete geçirmek harita, iletim hızı ve Ca2 + sağ ve sol Kulakçık ayrı ayrı geçici kaydedildi. Buna ek olarak, programlanmış stimülasyon de Atriyal tachyarrhythmias inducibility belirler. Tam harekete geçirmek eşleme Atrium’a da uyarma sırasında bir indüklenen Atriyal taşiaritmi yayılmasını tanımlamak için gerçekleştirilir. Özel bir ayar ile optik eşleme fare patolojik modelleri avluda ayrıntılı bir Elektrofizyolojik değerlendirme sağlar.
Memelilerde 4 chambers, kalp oluşur. Üst iki odaları atria, ve ventrikül daha düşük olanlar vardır. Ventrikül kan sistemik veya pulmoner dolaşım için dışarı atmak için pompa olarak çalışıyorum. Kulakçık sistemik veya pulmoner damarlardan dönen kan almak ve ventrikül kan taşıyan bir verimli kalp pompası işlevi elde etmek için yardımcı olur. Elektrofizyolojik bir açıdan Kulakçık önemli fonksiyonu kalp ritmi düzenlemektir. Elektrik sinyallerini üstün vena kava (SVC) ve Sağ atrium (RA), arasında kavşağında bulunan sinüs düğümünden kaynaklanan sonra RA ve Sol atriyum (LA) için yaymak ve ventrikül Atriyoventriküler düğüm ve onun Purkinje için kuralları iletim sistemi.
Aritmiler, kalp ritim bozuklukları olan Atriyal ve Ventriküler kökenlerine göre sınıflandırılır. Atriyal fibrilasyon (AF) Kulakçık rasgele ve hızlı uyarma tarafından karakterize bir ritim bozukluğu en yaygın sürekli biçimidir. Son genetik analizler ve genom çapında dernek çalışmaları (GWAS) AF ve Genetik mutasyonlar veya monopolymorphisms1,2,3,4arasındaki ilişkiyi göstermiştir. Bu bulgular AF en azından kısmen genetik bir neden ile ilişkili olduğunu gösteriyor. Bu nedenle, bir genetik mühendisliğiyle hayvan modeli kullanarak Kulakçık genotip fenotip etkileşimlerde değerlendirmek için önemlidir. Fare genetik değişiklik için en köklü memeli olduğu yaygın olarak kabul edilir.
Optik haritalama tekniği kalp doku uyarma değerlendirmek için geliştirilmiştir. Ancak, fare atrium optik eşleme tarafından gözlenmesi nispeten küçük boyutuna tarafından engel oluyor. Fare atrium yüksek zamansal ve mekansal çözünürlükte ayrıntılı bir değerlendirme ulaşmak deneyin.
Optik eşleme türleri çalışmak için kardiyak Elektrofizyoloji7köklü bir manevra ve Ventriküler Aritmiler8,9, hem de Atriyal olanlar değerlendirmek için oldukça yararlı bir araç10,11 . Aynı anda eşleme transmembran potansiyeli ve Ca2 + geçişler aritmiler kalp yetmezliği ya da diğer kalp hastalıkları12,13temel mekanizmaları anlamak için yararlıdır. Ne zaman diğer Elektrofizyolojik değerlendirme yöntemleri, bu bir tek hücre veya hücre yaprak kullanarak gibi karşılaştırma perfused kalbinde optik eşlemenin mutlak üstünlükleri sağlam atrium ve tel şeklinde değerlendirilmesi biridir ve ventrikül, sadece sırasında sinüs ritmi aynı zamanda bağlı aritmiler14sırasında. Fare Kalpler, özellikle atrium, insanlar bir vekil olarak kullanmak için bir girişim zorluk ana toprak dolay iden onların küçük büyüklük karşılaştı, ancak, genetik mühendisliğiyle hayvan değerlendirme açısından çekici bir deneysel model fare model ve bu sorunu aşmak gerekir. Yaklaşımımız bir yönde çözmek için sağlar.
Optik eşleme cihazlarımızı bütün fare kalpler15konvansiyonel sistem temelde benzer olsa da, bizim yöntem fare atrium bazı değişiklikler yaparak değerlendiren avantajına sahiptir. İlk olarak, yüksek kayma ve temporal çözünürlüğe kadar 0,1 ms/çerçeve ve 20 µm/piksel ve fare atrium iletim hızı ve yayılma desende daha hassas bir ölçüm katkıda bu yüksek çözünürlüklü eşleştirme elde etmek için takip etti. İkinci olarak, herhangi bir gereksiz mekanik hasarı veya olan Elektrofizyolojik özellikleri 16,17değiştirmek, atrium, streç önlemek için kalıcı bir iğne doğrudan LV Intra-odası basıncı azaltmak eklenir, o LA önceki gibi eklemek yerine15çalışma. Ayrıca, pacing uyarıcı işletim sistemindeki RA yerleştirilen özel yapılmış 1-Fransızca boyut elektrot kateter aracılığıyla teslim ama bir iğne elektrot tarafından hangi atrium zarar değil. Herhangi bir iğne Atriyal apendiks sabitleme hangi geçmiş çalışma15‘ te kullanıldığı kaçınılmalıdır. Üçüncü olarak, aritmiler temel mekanizması değerlendirme açısından, Atriyal tachyarrhythmias ikna etmek için programlanmış stimülasyon Protokolü çok önemli18,19yaşında. Veri bloğu pacing dahil olmak üzere klinik Elektrofizyolojik çalışmalar ve pacing, fare kalp için hız ayarlama aralığı bir değişiklik ile üçlü extrastimuli kadar programlanmış uyarılması için aynı gerçekleştiriyoruz. Böylece, temel ölçüm parametrelerin yanında protokol AT inducibility değerlendirmek olabilir. Gerektiğinde, AT inducibility isoproterenol veya diğer ilaçlar yönetimi ile değerlendirilir. Deneyim, vahşi tipi fareler çok az bile tam stimülasyon Protokolü sonra herhangi bir ATs göster. Böylece, AT inducibility Genetik mutasyonlar, cerrahi işlemler ve uyuşturucu11yönetimi gibi birçok patolojik durumlardan katkı değerlendirmek için önemli bilgiler olmalıdır. Bu değişiklikleri olduğu gibi fare atrium kesin Elektrofizyolojik değerlendirme optimize.
Bu yöntem aynı zamanda bazı sınırlamalar vardır. İlk olarak, en yüksek Uzaysal çözünürlük 5 X objektif lens ile kullanarak, görüş alanı (FOV) bir parçası atrium sınırlıdır (i.e. sadece sol atriyal apendiks olarak gösterildiği şekil 2a). Atrium büyük FOV elde etmek için bir 1.6 X objektif lens bazen tercih edilir (şekil 2b) olduğunu. Atriyal yüzeyi kavisli çünkü İkincisi, iğne ile atrium düzeltmeden, bazen doğru Atriyal iletim özelliklerini ölçmek zordur. Yani, biz pimleri tarafından tamir yerine düzleştirmek için yüzeyinde cam yerleştirilir. Bu yöntem ayrıca titreşimleri çözüm yapıdan hareket önlemek için yararlıdır. Üçüncü olarak, bizim yöntemi ile tüm FOV elde etmek oldukça zor, anterior ve posteiror görünümü düzgün kullanmak için daha Şekil 2‘ de gösterildiği gibi diğer yaklaşımı bizim yaklaşım-daha önemlidir. Ön görünüm avantaj dayanabilecek patolojik koşullarında, özellikle ek parça (şekil 4) söz konusu olduğunda açık gözlem olacaktır. Öte yandan, arka görünümü Atriyal posterior duvar iyi bir görünüm elde etme bir avantaja sahiptir ve miyokardiyal kol aktivitesinden tetikleme detaylı bir kayıt olabilir. Ne zaman zor uygun bir görünüm elde etmek için ve kavisli yüzeyi bizim yöntemiyle düzleştirmek için atrium pins tarafından en az gerilim ile sabit olabilir.
Bizim yöntemi ile 3 olası sorunlar, Boyama, pacing ve aritmi indüksiyon var. Başarısızlık, boyama yüklenmemişse veya hafif Floresans gözlenen, optik eşleme aparatı doğru şekilde monte edilir ve olup reaktif uygun şekilde saklanan ve kullanılan kontrol etmelisiniz. Perfüzyon çözüm durumunu da çok önemli, hangi da Elektrofizyolojik özellikleri kalp kendisi, yani, pH, sıcaklık, dahil olmak üzere çözüm durumunu etkileyebilir ve olup olmadığını kesinlikle izlenecek yeterli havalandırma vardır. Herhangi bir hava embolisi kalbinde önlemek önemlidir. Pacing uyaranlara atrium, heyecanlandırmak değil başarısızlık pacing için araştırmacılar kablolama devre test cihazı kullanarak doğru olup olmadığını kontrol etmelisiniz. Pacing uyaranlara doğru yüzdelik oluşturulduğu elektrot doku ile iletişim sorunudur. Elektrotlar yeniden konumlandırma sorunu çözebilirsiniz ve hız ayarlama kateter kullanarak bizim yaklaşım kolaylaştırır. Aritmi indüksiyon zorluk için RV Volta AT sınırlı bazı durumlarda indüksiyon için kullanılabilir. Hangi iki elektrot distal ve proksimal elektrotları RV ve RA, sırasıyla bulunabilir quadripolar elektrot kateter kullanarak, bu hız ayarlama site RA için karavana değiştirmek kolaydır Bu kateter eşzamanlı ventrikül etkinleştirme sinyal Atriyal uyarma sinyal maskeleri zaman ventrikül uyarma değişen için de yararlıdır.
Bu yöntem katkıda bulunacak genotip fenotip değerlendirmek için AF etkileşimlerde yeni özellikle hangi ile soruşturma başarısız tarafından diğer yaklaşımlar gösterileceğini genler için GWAS gibi çalışmalar roman tarafından bulunan genler ile ilgili. Aygıtlar ve teknikleri ilerleme ile AF20önemli kaynağıdır, pulmoner ven kol Elektrofizyolojik özellikleri Bu yaklaşımla sağlam kalbinde tespit edilebilir.
The authors have nothing to disclose.
Bu eser Program tarafından için ortam araştırma geliştirme için özel koordinasyon fonlar genç araştırmacıları teşvik bilim ve Teknoloji (SCF) (için T.S.), Grants-in-Aid için bilimsel araştırmalar (No. 16 K 09494, T.S., No. 26293052, desteklenir T.F. için) Milli Eğitim Bakanlığı, kültür, spor, bilim ve Teknoloji (MEXT) Japonya’nın. Brainvision ve Bay Kenji Tsubokura teknik yardım için teşekkür ederiz ve biz de Bay John Martin onun dilsel yardım için teşekkür ederiz.
(-)-Blebbistatin | SIGMA | B0560-1MG | E-C decoupler to eliminate motion artifact during optical mapping |
RH237 | Biotium | 61018 | Voltage-sensitive dye |
Rhod2AM | Biotium | 50024 | Ca indicator |
Pluronic F-127 20% solution in DMSO | Biotium | #59000 | To enhance the staining with Rhod2AM |
Di-4-ANEPPS | Wako | 041-29111 | Voltage-sensitive dye |
Dimethyl sulfoxide | Wako | 046-21981 | Solvent for reagents |
Bottle top filter | Corning | 430513 | For filtering Tyrode's solution |
Haparin Sodium | Mochida Pharmaceutical Co., Ltd | N/A | To avoid blood clots in the coronary artery |
Air stone (φ8 mm x 10 mm) | Tokyo Koshin Rikagaku Seisakusho | N/A | for aeration |
Pentobarbital | Kyoritsu Seiyaku Corporation | N/A | For an anesthesia |
Programmable stimulator | Fukuda Denshi | BC-05 | Fukuda Denshi kindly rented us. |
Power Lab | AD Instruments | Powerlab 26/8SP | To record blood pressure and electrocardiogram |
Bio Amp | AD Instruments | ML132 | Amprifier for electrocardiogram |
BP Amp | AD Instruments | FE117 | Amprifier for blood pressure |
LabChart | AD Instruments | Version 7 | Software to record and analyze blood pressure and electrocardiogram |
Disposable BP transducer | AD Instruments | MLT0670 | pressure transducer |
1-Fr custom made electrode catheter | Unique Medical | N/A | To pace right atrium |
Polyethylene tube (OD: 0.8 mm, ID: 0.5 mm) | Natume Seisakujo | SP31 | Put into superior vena cava to introduce electrode catheter |
Millex-SV 5.00 μm | Merk Millipore | SLSV025LS | To filter the circulating Tyrode |
24-gauge indwelling needle | TERUMO | SR-FS2419 | Introduced into left ventricle to reduce the pressure in chamber |
21-gauge needle | TERUMO | SN-2170 | We cut the tip of needle and blunted it by filing |
25-guage needle | TERUMO | NN-2525R | |
1-ml syringe | TERUMO | SS-01T | |
PVC tube | TERUMO | SF-ET0525 | for Langendorff's perfusion circuit |
Three-way stopcock | TERUMO | TS-TL2K | for Langendorff's perfusion circuit |
Petri dish | As one | 3-1491-01 | |
Custum made heating glass coil | Motohashi Rika | N/A | to keep temperature of perfusion solution |
Custum made warming glass chamber | Motohashi Rika | N/A | to keep temperature of perfusion solution |
Constant temperature circulating device | Lauda | E100 | connected to heating coil and warming chamber |
Cover glass (25 mm × 60 mm) | Matsunami | C025601 | Put on the atria to flatten the recording area |
Perista pump | ATTO | SJ-1211 | peristaltic pump |
Stemi DV4 | Carl Zeiss | N/A | Stereomicroscope |
MiCAM ULTIMA-L2 | Brainvision Inc. | UL-L2 | Optical mapping System |
BV_Ana Software | Brainvision Inc. | BV_Ana | Data Analysis Software |
THT Macroscope | Brainvision Inc. | THT-ZS | Epi-Illumination Unit |
LED Light Source | Brainvision Inc. | LEX2-G | |
Dichroic Mirror 560nm | Brainvision Inc. | DM560 | Epi-Illuminatinon |
Excitation Filter 520/35nm | Semrock, Inc. | FF01-520/35-25 | |
Projection lens Plan S 1.0X | Carl Zeiss | 435200-0000-000 | |
Focus Drive | Carl Zeiss | 435400-0000-000 | |
Objective lens Revolver | Carl Zeiss | 435302-0000-000 | |
Manual Focus Column | Carl Zeiss | 435400-0000-000 | |
Macroscope Base | Carl Zeiss | 435430-9901-000 | |
Straight Light Guide | MORITEX Corporation | MSG10-2200S | Epi-Illuminatinon |
Condenser Lens | MORITEX Corporation | ML-50 | |
PLANAPO 5.0X | Leica Microsystems | 10447243 | Objective Lens |
PLANAPO 1.0X | Leica Microsystems | 10447157 | Objective Lens |
PLANAPO 1.6X | Leica Microsystems | 10447050 | Objective Lens |
Beam-Splitter | Brainvision Inc. | FLSP-2 | |
Dichroic Mirror 665nm | Brainvision Inc. | DM665 | Beam-Splitter |
Emission Filter 572/28nm | Edmund Optics | #84-100 | Rhod2-AM |
Emission Filter 697/75nm | Semrock, Inc. | FF01-697/75-25 | RH237 and Di-4-ANEPPS |
0.2 mL PCR tube | Greiner Bio-One | 671201 | |
aluminum foil | Toyo alumi | 0020 |