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Medicine

중고심 노드 발사 속도의 마이크로 전극 어레이 기록으로 마우스의 본질적인 심장 페이스메이킹 결함을 식별합니다.

Published: July 5, 2021 doi: 10.3791/62735

Summary

이 프로토콜은 마우스의 페이스메이킹 결함을 식별하기 위해 전체 시노어심 노드 조직의 미세 전극 어레이 기록을 사용하여 본질적인 심장 발사 속도를 측정하는 새로운 방법론을 설명하는 것을 목표로합니다. 약리학 에이전트는 또한 본질적인 페이스 메이킹에 그들의 효력을 공부하기 위하여 이 방법에 소개될 수 있습니다.

Abstract

오른쪽 심방 노드 (SAN)는 심장의 심박 동기 세포를 포함하고 있으며이 지역의 기능 장애는 빈맥이나 서맥을 유발할 수 있습니다. 심장 페이스 메이킹 결함의 신뢰할 수 있는 식별은 속도 적자를 마스크 할 수있는 자율 신경계의 영향을 크게 방지하여 본질적인 심박수의 측정을 필요로한다. 본질적인 심장 맥박조정기 기능을 분석하는 전통적인 방법은 생체 내 심박수에서 측정하기 위하여 약물 유도한 자율 봉쇄, 본질적인 심박수를 측정하기 위하여 고립된 심혼 기록, 및 sinoatrial 심박동기 세포의 sinoatrial 스트립 또는 단세포 패치 클램프 기록을 포함합니다 자발적인 행동 잠재적인 발사 비율을 측정하기 위하여. 그러나 이러한 보다 전통적인 기술은 기술적으로 어렵고 수행하기 어려울 수 있습니다. 여기에서, 우리는 마우스에서 전체 마운트 시노어 노드 제제의 마이크로 전극 어레이 (MEA) 기록을 수행하여 본질적인 심장 발사 속도를 측정하는 새로운 방법론을 제시합니다. MEA는 체외 외 세포 필드 잠재력을 기록하기 위해 그리드와 같은 패턴으로 배열된 여러 미세 전극으로 구성됩니다. 본 원에 기재된 방법은 본질적인 심박수를 기록하기 위한 이전 접근법보다 상대적으로 빠르고 간단하며 더 정밀해지는 동시에 간편한 약리학적 심문을 가능하게 하는 결합된 이점이 있다.

Introduction

심장은 뇌에서 유래하는 것과 같은 심장 본질적인 및 외신 영향 모두에 의해 지배되는 복잡한 기관입니다. 시노아심 노드(SAN)는 포유류 심장 박동1,2의개시 및 영속에 대한 심장 박동세포(sinoatrial 세포, 또는 SA 세포라고도 함)를 수용하는 심장의 정의된 영역이다. 본질적인 심박수는 그밖 심장 또는 신경 유머 영향에 의해 영향 없이 심박동기 세포에 의해 구동되는 비율입니다, 그러나 심전도와 같은 인간과 살아있는 동물에 있는 심박수의 전통적인 측정은, 심장에 있는 심박동기 및 신경 영향 둘 다 반영합니다. SA 세포에 가장 주목할 만한 신경 영향은 신체의 생리적 요구 사항을 충족하기 위해 발사 패턴을 지속적으로 조절하는 자율 신경계에서3입니다. 이 아이디어를 지원, 모두 동정과 부교감 투영 SAN4근처에서 찾을 수 있습니다. 본질적인 심장 신경계(ICNS)는 특히 오른쪽 아리아에서 신경절플시가 SAN5,6의활동을 조절하는 또 다른 중요한 신경 영향이다.

기능 장애는 많은 심장 장애를 기초할 수 있고, 그밖 합병증의 리스크에 기여할 수 있기 때문에, 페이스 메이킹 적자를 이해하는 것은 임상적으로 중요합니다. 아픈 부비동 증후군 (SSS)은 적절한 페이스 메이킹7,8을방해하는 부상 절의 기능 장애를 특징으로하는 질병의 범주입니다. SSS는 부비동 서맥, 부비동 정지, 부비동 정지, 부비동 정지, 부비동 정지, 부도심 출구 블록, 번갈아 기다림 과 tachyarrhythmias9로 제시할 수 있고, 색전성 치기및 갑작스런 죽음의 증가한 리스크를 포함하여 합병증으로 이끌어 낼 수 있습니다8,10. 브루가다 증후군을 가진 사람들은, 급격한 심장 죽음의 증가한 리스크를 가진 심실 세동에 의해 표시된 심장 무질서, 또한 comorbid SAN 기능 장애11,12가있는 경우에 부정맥 사건에 대한 더 중대한리스크에있습니다. 시노온 임상 장애는 또한 심장 을 넘어 생리적인 결과가 있을 수 있습니다. 예를 들어, SSS는 대뇌저구혈(13)으로인해 환자에서 발작을 유발하는 것으로 관찰되었다.

시노어심 페이스 메이킹 적자를 식별하려면, 본질적인 심박수는 자율 신경계 또는 유머 요인의 영향 없이 SAN의 활동을 측정하여 결정되어야 합니다. 임상적으로, 이것은 약리학적 자율봉쇄(14)에의해 근사될 수 있다, 그러나 이 같은 기술은 또한 본질적인 심장 기능을 연구하기 위하여 포유류 모형에 적용될 수 있다(15,16). 이 접근법은 신경 영향 기여의 큰 부분을 차단하고 생체 내 심장 검사에서 허용하는 동안, 그것은 완전히 심장에 대한 모든 외외적 인 영향을 제거하지 않습니다. 동물 모델에서 본질적인 심장 기능을 연구하는 데 사용되는 또 다른 연구 기술은 일반적으로 전기그램, 속도 또는 상심 다중 전자 화물 배열17,18, 19,20을사용하여 측정을 포함하는 Langendorff-perfused 된 심혼을 사용하여 고립된 심장 기록이다. 이 기술은 신체에서 심장을 제거하는 것을 포함하기 때문에 심장 기능에 더 구체적이지만, 측정은 여전히 본질적인 심박수 측정21에영향을 미칠 수있는 메카노 전기 자동 조절 메커니즘에 의해 영향을받을 수 있습니다. 고립 된 심장 기록은 또한 여전히ICNS를통해 자율 조절에 의해 영향을받을 수있다5,6,22,23. 더욱이, 심장 기능 측정에 중요한 심장의 생리학적으로 관련된 온도를 유지하는 것은 고립된 심장 접근법20에서어려울 수 있다. SAN 기능을 연구하는 보다 직접적인 방법은 SAN 조직을 구체적으로 분리하고 활동을 측정하는 것입니다. 이는 SAN 스트립(절연 SAN 조직) 또는 고립된 SAN 맥박조정기세포(24,25)를 통해 달성될 수있다. SAN은 매우 작고 고도로 정의된 영역이므로 둘 다 높은 수준의 기술 적 교육이 필요하며, 세포 격리는 해리가 올바르게 수행되지 않으면 세포의 전반적인 상태를 손상시킬 수 있으므로 더 큰 도전을 제기합니다. 더욱이, 이러한 기술은 개별 기록 마이크로 전극을 사용하여 조직 또는 세포로부터 성공적으로 기록하기 위해 전문가 전기 생리학적 기술이 필요합니다.

이 프로토콜에서, 우리는 본질적인 심박수 측정을 얻기 위하여 마이크로 전극 배열 (MEA)를 사용하여 시험관 내SAN을 기록하는 기술을 기술합니다. 이 접근은 집중적인 전기 생리기술 세트가 결여된 연구원에 접근하기 위하여 높게 특정 한 전기 생리학 기록을 만드는 이점이 있습니다. MEA는 이전에 1 차 심근 세포배양26,27,28,29,30,31,32,심장 시트33,34,35,36,37,38,39및 조직 전체 탈산40에서심근세포 기능을 연구하는 데 사용되었습니다. 41,42, 43,44,45,46, 47. 이전 작업은 또한 SAN 조직41,42에서필드 잠재력을 검사하기 위하여 행해졌습니다. 여기에서는 MEA를 사용하여 뮤린 내성 SAN 발사 속도를 기록하고 분석하는 방법론을 제공합니다. 우리는 또한 이 기술이 4-aminopyridine (4-AP), 전압 게이트 K+ 채널 차단제의 효력을 보여주는 견본 실험을 제공함으로써 SAN 본질적인 발사 비율에 약리학 효력을 시험하기 위하여 어떻게 이용될 수 있는지 설명합니다. 정의된 해부학 적 랜드 마크를 사용하여, 우리는 정확하게 다른 방법에 필요한 광범위한 조직 해부 또는 세포 격리를 수행하지 않고 SAN을 기록 할 수 있습니다. MEA는 비용 금지 될 수 있지만, 기록은 임상 및 생리 연구 응용 프로그램의 광대 한 배열에 사용할 수있는 페이스 메이킹의 매우 구체적이고 신뢰할 수있는 측정을 제공합니다.

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Protocol

여기에 설명된 모든 실험 절차는 남부 감리교 대학의 기관 동물 관리 및 사용 위원회 (IACUC)에 의해 승인된 바와 같이, 건강의 국가 학회 (NIH)의 지침에 따라 수행되었습니다.

1. 기록을 위한 다중 전극 어레이(MEA)를 코팅

  1. 25m 붕산 완충제.
    1. 2B4O7의0.953 g를 녹여 , 증류수 80mL에 10 H2O.
    2. HCl을 사용하여 pH를 8.4로 조정한 다음 증류수를 100mL의 최종 부피에 추가합니다.
  2. 폴리에틸렌네민(PEI)의 0.1% 재고 용액을 만드십시오.
    1. 1% PEI 용액을 만들기 위해 증류수 4.9mL에 50%(w/v) PEI100 μL을 추가합니다.
    2. 1% PEI 용액을 25m borate 버퍼의 9mL에 1% PEI 용액의 1mL을 추가하여 borate 버퍼에서 0.1%로 희석합니다.
  3. 파이펫 ~1mL의 0.1% PEI 용액을 마이크로 전극 어레이(MEA) 접시에 내세하여 전극이 완전히 덮여있다(도 1A 및 1B).
    참고: MEA의 미세 전극은 전형적으로 백금 블랙 또는 카본 나노튜브로 구성되며 폴리이미드(또는 아크릴)로 절연되어 있습니다. 두 물질 모두 소수성입니다. MEA를 PEI와 같은 양이온 폴리머로 코팅함으로써, 소수성 MEA 표면은 더 많은 친성성으로 만들어지며, 조직 샘플이 MEA표면(도 1A1)과더 잘 접촉할 수 있도록 한다.
  4. 증발을 줄이고 실온(도 1C)에서하룻밤 MEA를 떠나열 가소성 필름으로 MEA 접시를 덮어.
  5. 파이펫을 사용하여 MEA 접시에서 PEI 용액을 흡인시키고, 전극을 손상시킬 수 있는 전극 그리드를 만지지 않도록 주의한 다음, 증류수로 ≥4회 헹구는 데 주의한다(도1D).
  6. PEI 코팅 MEA를 초순수 1-2mL 아래에 저장하고 필요할 때까지 열가소성 필름으로 밀봉합니다. 또는, 초순수수(도1E)로채워진 비커에 잠기어 코팅된 MEA를 보관한다.
    참고: PEI 코팅 공정은 첫 사용 전에 MEA에 대해 한 번만 수행해야 하며, 각 녹음 세션 이후에 MEA는 초순수수에 침수된 채 보관해야 합니다.

2. 조직 해부에 대한 완전한 티로드의 용액 준비

  1. 1,000mL의 완전한 Tyrode 용액을 해부로 만드십시오. 먼저 8.1816 g의 NaCl을 800mL의 초순수수에 추가합니다.
  2. 솔루션에 다음과 같은 양의 화학 물질을 추가하십시오: KCl의 0.4025 g; 0.1633 g 의 KH2PO4; 1.1915 g의 HEPES; 포도당 0.9999 g; MgCl2의0.0952 g; 0.2646 g의 CaCl2·2H2O.
  3. PH를 NaOH로 7.4로 조정한 다음 총 부피가 1,000mL가 될 때까지 초순수수를 추가합니다.
    참고: 완전 티로드용 액의 최종 구성은 다음(mM) 140NaCl, 5.4 KCl, 1.2 KH2PO4,5 HEPES, 5.55 포도당, 1 MgCl2,1.8 CaCl2입니다.

3. 녹음을 위한 산소티로드의 솔루션 준비

  1. 티로드의 솔루션 500mL를 만드세요. 4.003 g의 NaCl을 400mL의 초순수수에 추가합니다.
  2. 솔루션에 다음과 같은 양의 화학 물질을 추가하십시오: NaHCO3의0.651 g; 0.042 g 의 NaH2PO4; 0.132 g의 CaCl2·2H2O; KCl 0.149 g; MgCl2의0.0476 g; 포도당 0.999 g.
  3. PH를 HCl로 7.4로 조정한 다음 총 부피가 500mL가 될 때까지 초순수수를 추가합니다.
  4. 기록을 시작하기 전에 실온에서 적어도 30 분 동안 카보겐으로 용액을 산소화하십시오.
    참고: Tyrode의 용액의 최종 조성물은 다음 (mM) 137 NaCl, 15.5 NaHCO3,0.7 NaH2PO4,1.8 CaCl2,4 KCl, 1 MgCl2,11.1 포도당입니다. 이 Tyrode의 솔루션은 해부에 사용되는 완전 티로드솔루션과 약간 다른 구성을 가지고 있습니다.

4. 약리학 변조를 위한 4-아미노피리딘(4-AP) 용액 준비

  1. 4-AP의 1mM 작업 솔루션을 확인하십시오. 3단계에서 티로드의 용액의 4-AP ~ 200mL의 18.82 mg을 추가합니다.
  2. 실험 전에 적어도 30 분 동안 4-AP 용액을 산소화하십시오.

5. 해부페트리 접시 준비

  1. 실리콘 엘라스토머 성분을 베이스의 10:1 비율(중량별)에 경화제에 혼합합니다.
  2. 실리콘 엘라스토머 혼합물의 ~15mL을 직경 60mm 페트리 접시에 붓습니다.
  3. 엘라스토머가 사용하기 전에 48시간 동안 실온에서 치료할 수 있도록 허용합니다.
    참고: 실리콘 페트리 접시는 향후 해부를 위해 재사용할 수 있습니다.

6. 시노어심 노드(SAN)를 해부

  1. SAN 해부에 대한 고분리 된 완전 티로드의 솔루션을 준비하십시오.
    1. 400 μL(1,000USP/mL)을 40mL의 완전 티로드 용액에 넣고 37°C 수조에서 따뜻하게 드실 수 있습니다.
  2. 헤파린(1000 USP/mL)의 200-300 μL(1000 USP/mL)으로 마우스를 복렬히 주입하고 동물이 10분 동안 앉을 수 있도록 합니다.
  3. 이소플루란 과다 복용에 의해 분리 된 마우스를 안락사.
    1. 공포플라스틱 튜브 내부의 필터 용지에 액체 이소플루란 200-300 μL을 추가하여 생성된 이소플루란 증기가 들어 있는 작은 유리 챔버에 마우스를 놓습니다.
      참고: 이소플루란은 피부 자극을 유발할 수 있고 피부를 통해 흡수될 수 있기 때문에 액체가 마우스에 직접 접촉해서는 안 됩니다. 따라서 이소플루란에 담근 와이프는 투여를 위해 천포튜브에 배치된다.
    2. 움직임과 호흡 노력의 중단과 발가락 핀치 반사의 부재에 의해 죽음을 확인합니다. 죽음은 일반적으로 챔버에 배치 다음 약 1-2 분 걸립니다.
      참고: 죽음은 일반적으로 배뇨를 동반합니다.
  4. 마우스를 해부 보드에 배치하고 발을 뻗어 1 인치 길이, 23 게이지 주사기 바늘을 사용하여 보드에 발을 고정합니다. 그런 다음 외과 가위를 사용하고 뿌리에서 털을 절단하여 늑골 케이지 바닥 부근의 털을 제거합니다.
    참고: 해부 보드의 경우 폴리스티렌 쿨러 뚜껑을 사용할 수 있습니다.
  5. hemostat로 피부를 잡고있는 동안, 오른쪽 코스트 아치(그림 3A)에왼쪽 코스트 아치의 오른쪽 코스파에서 갈비뼈의 아래 피부의 횡반 절개를 만들기 위해 외과 가위를 사용합니다.
  6. 외과 가위로 회중을 열고 간을 다이어프램에서 조심스럽게 분리하여 간을 닉하지 않도록 주의하여 과도한출혈(도 3B)을유발합니다. 흉부 를 따라 다이어프램을 절개하여 흉부 구멍을 노출시합니다(도3C-D).
  7. 외과 가위를 사용하여, 심장을 손상시키지 않도록주의하여 심장을 노출하기 위해, 쇄골까지 코스트 아치의 가장자리에서 늑골 케이지의 측면 벽을 잘라(도 3D). 그런 다음 23 게이지 주사기 바늘을 사용하여 갈비뼈를 어깨에 고정시키고 수술장 의 방해를 제자리에 고정시하십시오.
  8. 이송 파이펫을 사용하여 따뜻한 물방울(37°C)을 심장에 완전히 티로드의 용액을 떨어뜨리면 촉촉함을 유지하십시오.
    참고: 심장이 건조되는 것을 허용하지 마십시오.
  9. 여분의 미세 Graefe 집게로 그들을 잡고 수술 가위로 기관을 분리하여 폐를 제거(그림 3E).
  10. 여분의 미세 Graefe 집게와 마음의 정점을 잡고 수술 가위로 대오르타와 베네 카바를 절단하여 제거합니다. 경화 실리콘 엘라스토머(그림4A)를함유한 페트리 접시에 하트를 옮기고, 2-3mL의 따뜻한(37°C)로 심장을 목욕시키는 이송 파이펫을 사용하여 완전 티로드의 용액을 분리한다.
    참고: SAN이 포함된 오른쪽 아리아의 섬세한 후방 벽과 연결된 오른쪽 심방 정맥을 손상시키지 않도록 주의하십시오. 완전한 Tyrode의 용액으로 심장을 목욕시키는 것은 심장이 건조해지는 것을 유지하지만 해부 중에 가시성을 손상시키기 때문에 심장을 완전히 용액에 담지 못합니다.
  11. 실험자의 오른쪽 아트리움과 실험자의 왼쪽 아트리움으로 심장을 방향을 지정합니다.
    참고: SAN 조직의 해부는 허혈 관련 상해를 방지하기 위하여 빨리 행해져야 합니다.
  12. 해부 핀으로 하트 의 정점을 접시에 부착합니다. 그런 다음, 두몬트 #2 라미네절제술 집게로 열등한 베나 카바를 들고 있는 동안, 22 G 주사기 바늘을 열등하고 우수한 베나 카바를 통해 오른쪽 아트리움에서 자신의 위치를 찾아내고, 이는 또한 SAN(열등기와 우수한 벤라4B사이의 조직의 패치에 위치)의 대략적인 위치를 식별한다.
  13. 작은 해부 핀을 사용하여 왼쪽및 오른쪽 심방 부속물을 접시에 고정시하십시오.
    1. Dumont #2 라미네절 집약으로 왼쪽 심방 부속물을 들고 있는 동안, 왼쪽 심방 부속기를 통해 해부 핀을 넣어 제자리에 고정하십시오.
    2. Dumont #55 집게로 올바른 심방 부속물을 들고있는 동안, 장소에 그것을 유지하기 위해 오른쪽 심방 부속기를 통해 해부 핀을 넣어.
      참고: 동일한 유형의 집게를 사용하여 원하는 경우 왼쪽 및 오른쪽 심방 부속물을 잡을 수 있습니다.
  14. 베네 카베이에 걸쳐 주사기 바늘을 제거합니다.
  15. 심장에서 혈액을 방출하려면, 심실을 가로 질러 횡절개를함으로써 심장의 정점 (즉, 아래 절반)을 제거하기 위해 카스트로 비에호 가위를 사용합니다(도 4C). 그런 다음, 따뜻한 (37 °C)를 추가하여 심장을 씻어 전달 파이펫으로 완전 티로드의 용액을 분리합니다.
  16. 카스트로비에호 가위를 사용하여 대실 중격을 따라 절단하여 아리아보다 심실에 가까운 절개를 유지합니다. 동맥이 심실에서 분리 될 때까지 상실 중격을 따라 절단을 계속합니다.
  17. 좌심절 중격을 따라 잘라 왼쪽 아트리움을 제거합니다.
  18. 해부 핀을 오른쪽 아트리움 주변에 배치하여 평평하게 놓습니다(그림4D). 카스트로비에호 가위를 사용하여 아트리움에서 남은 지방, 혈관 또는 조직을 제거합니다.
  19. 오른쪽 아트리움에서 SAN을 찾으면, 이 방향은 우수한 베나 카바(상단), 열등한 베나 카바(아래쪽), 크리스테 말단(왼쪽)에 의해 대략 경계된다(그림4D).
    참고 : 크리스타 말기는 오른쪽 심방 부속기와 SAN 사이의 어두운 근육 능선으로 나타납니다. 종종 SAN 동맥은 SAN(도 4D)을통해 coursing볼 수 있습니다.

7. 녹음을 위한 MEA 시스템 준비

  1. 티로데의 용액(3단계에서)을 입력 용액병(도 5C)에추가하고 시스템에 카보젠가스(도 5A)의흐름을 켜서 산소를 공급한다.
    참고: 레코딩에 사용되는 Tyrode의 솔루션은 해부에 사용되는 완전 티로드 솔루션과 약간 다릅니다.
  2. 가스(도 5B)와입력 용액 병(도5C)을가습하는 데 사용되는 원추형 플라스크에서 기포를 관찰하여 카보겐의 흐름을 확인한다.
  3. 연동 펌프 유입튜브(도 5D)를티로드의 레코딩 솔루션(도5C)에삽입합니다. 이어서, 연동 펌프 유출 튜브를 수집병(도 5I)에삽입한다.
  4. 연동 펌프를 25rpm으로 설정하여 유량 2mL/min의 유량을 제공하고 펌프를 시작합니다. 버퍼 누설 또는 오버플로가 있는지 시스템에 확인합니다.
  5. 온도 조절기를 37°C로 설정하여 마우스의 생리적온도(도 5E)를설정합니다.

8. MEA 그리드에 심장 조직을 배치

  1. 해부된 SAN 조직을 해부된 페트리 접시로부터 MEA그리드(도1A1)로전달한다.
    1. 반전 된 현미경 아래를 보면서 SAN 영역이 전극 그리드를 오버레이 할 수 있도록 부드러운 페인트 브러시로 조직을 부드럽게 배치합니다.
    2. 전극 그리드에 평평하게 배치되어 전극과 잘 접촉할 수 있도록 조직을 필요에 따라 재배치합니다.
      참고: 전극 그리드를 손상시키지 않도록 조직을 이동하려면 부드러운 페인트 브러시가 필요합니다.
  2. 조직이 올바르게 배치되면 뼈 집게(또는 임의의 곡면 집게)를 사용하여 메쉬를 조직 위에 배치한다(도6A). 그런 다음 뼈 집게를 사용하여 하프앵커(도 6A)를메쉬에 배치하여 모든 것을 제자리에 고정시합니다(도6B).
  3. 개별 전극의 활동이 기록 하는 동안 그들의 해부학 적 위치와 상관 될 수 있도록 MEA에 조직의 위치의 사진을 촬영. 이는 반전된 현미경 목표까지 스마트폰을 들고 있거나 연결된 현미경 카메라를 사용하여 수행할 수 있습니다.
    참고: 사진을 찍은 후 MEA의 방향이 변경되지 않으면 왼쪽 상단 전극이 녹화 중에 첫 번째 채널(Ch1)으로 나타납니다.
  4. 커넥터플레이트(도 5F 및 6C)에MEA 접시를 놓고 하프 슬라이스 앵커를 방해하지 않고 MEA 접시에 관류 캡(도6C)을조심스럽게 놓습니다. 관류 캡은 실험실테이프(도 6C)를사용하여 더욱 고정될 수 있다.
    참고: 조절 가능한 솔루션 유입 및 유출 파이프외에도 캡에는 가스 전달을 위한포트(도 6C)가있습니다. 또한, 기준 전극 링은캡(도 6C)을통해 실행됩니다.
  5. 조직이 처리에서 회복하고 기록하기 전에 15-20 분 동안 챔버에 적응할 수 있도록 하십시오.

9. 기록을 위한 데이터 수집 프로토콜 설정

참고: 다음 단계는 자발적인 비트 녹화 및 기록 조건을 정의하기 위한 소프트웨어 프로토콜을 여는 것을 설명합니다. 이러한 단계의 세부 사항은 사용 중인 특정 소프트웨어에 따라 다를 수 있지만 일반 개요는 동일하게 유지되어야 합니다.

  1. 앰프(도5G)를켜고 컴퓨터의 소프트웨어에서 레코딩을 위한 워크플로우(그림5H)를설정합니다.
    1. 소프트웨어를 열고 워크플로를클릭합니다.
    2. 폴더열기를 선택합니다.
    3. 템플릿 폴더를 엽니다.
    4. 64MD1-1920X1080(데스크톱 해상도에 따라 다름)을 선택합니다.
    5. QT 폴더를 엽니다.
    6. 자발적녹음 폴더를 엽니다.
    7. Beat_recording.moflo 템플릿을 선택하고엽니다(그림 7A).
  2. 원하는 기록 조건에 따라 추적, 추적 지속 시간, 추적 간격, 입력 전압, 샘플링 속도 등을 지정하도록 기록 매개 변수를 설정합니다(그림7B).
    참고: 비트 주파수 및 인터스파이크 데이터 수집의 경우 일반적으로 2.9mV의 입력 범위 전압, 1Hz 하이 패스 필터, 1000Hz 로우 패스 필터 및 20kHz의 샘플링 속도를 사용합니다.
  3. 약물 투여 전후와 같은 실험의 상이한 위상 또는 조건을 표시하려면 주석 탭을 클릭하여 원하는 표기표(도7C)를추가합니다.
  4. 수집할 데이터에 대한 파일 대상을 지정하려면 저장소 사용 상자를 선택하고 파일 이름 수정자 상자에 원하는 파일 이름을 입력합니다.

10. 기록 및 수집 데이터 수행

  1. 획득 소프트웨어의 맨 위 메뉴 모음에서 녹음 및 재생 버튼을 클릭하여 녹음을 시작합니다. 추적 사이에 2분 간격으로 1분 동안 의 10개의 추적에 대한 데이터를 수집합니다.
  2. 이러한 초기 추적에서, 기록된 파형이 정상 및 고품질 조직 제제와 일치하는지 확인함으로써 대부분의 기록 채널이 ≥ 0.5mV및 동일한 스파이크 간 간격의 신호 진폭을 나타낸다는 것을 확인함으로써(도8).
    참고: 해부학적 위치에 대응하는 개별 미세 전조의 활성 및 파형의 초기 평가는 MEA에 조직을 배치한 후 획득한 그림을 참조하여 수행될 수 있다.
  3. 조직에 약물의 효과를 측정하려면 맨 위 메뉴 모음의 일시 중지 버튼을 클릭하여 초기 기준 데이터를 획득한 후 기록을 일시 중지합니다.
    참고: 실험의 약물 반응 단계는 주석 탭을 클릭하고 위에서 설명한 대로 원하는 표기서를 추가하여 기록에 유표화될 수 있다(도7C).
  4. 펌프를 일시 중지하고 펌프 유입 튜브를 일반 레코딩 솔루션에서 원하는 약물이 포함된 Tyrode의 솔루션으로 전환합니다.
    참고: 예제 실험에서 Tyrode의 용액은 1mM 4-aminopyridine (4-AP)와 함께 사용되었습니다.
  5. 펌프를 다시 시작하고 레코딩을 일시 중지해제하여 데이터 수집을 다시 시작합니다.
  6. 일단 약물 주입 Tyrode의 용액이 조직에 도달하면, 기록 10 기준선 기록에 대한 이전과 같은 방식으로 흔적.
    참고: 약물이 녹음실에 주입됨에 따라 흔적이 안정화되는 데 시간이 걸릴 것입니다. 약물의 작용 메커니즘은 기록 안정성에 영향을 미칠 수 있습니다. 행동의 가역 메커니즘을 가지고 약물에 대한, 세척 기간은 또한 건강한 조직의 지표인 기준선 수준으로 활동의 복원을 확인하기 위해 기록되어야한다.
  7. 녹화를 마무리하려면 중지를 클릭합니다.
  8. 조직이 초기 기록 설정 절차에 따라 이동 한 경우에 현미경에서 MEA에 조직의 위치의 최종 사진을 찍습니다.

11. 녹화 후 설정 청소

  1. MEA를 청소하십시오.
    1. 레코딩을 마친 후 1mL 마이크로피펫을 사용하여 MEA 접시에서 레코딩 용액을 부드럽게 제거합니다.
      참고: 손상될 수 있는 MEA 전극에 연락하지 않도록 주의하십시오.
    2. 뼈 집게(또는 곡선된 집게)로 메시및 하프 앵커를 제거합니다. 그런 다음 페인트 브러시를 사용하여 MEA 표면에서 조직을 제거하는 것은 항상 개별 미세 전극을 만지지 않도록주의하십시오.
    3. 워시 보틀을 사용하여 MEA 접시를 초순수물로 약 3~4회 헹구십시오.
    4. 4 °C에서 초순수에 담근 청소 된 MEA를 저장합니다.
  2. 연동 펌프의 최대 속도 설정을 사용하여 최소 5 분 동안 초순수 물을 실행하여 시스템 튜브를 헹구는 다.
    참고: 곰팡이 의 성장을 방지하기 위해 청소 후 튜브 내부에 물이나 완충액을 남겨두면안됩니다.

12. SAN 비트 주파수를 측정하기 위해 MEA 녹음 분석

  1. 분석 소프트웨어의 "Beat_frequency_analysis" 템플릿에서 저장된 기록된 데이터 파일을 엽니다(그림9)
  2. 재생 버튼을 클릭하고 전체 레코딩을 실행하여 데이터 집합을 시각화하고 적절한 분석 매개 변수를 할당할 수 있습니다.
    1. 추적당 평균또는 시간당 평균으로 표시되는지여부(그림 10A)에대한 데이터 표시 형식에 대한 비닝 창을 선택합니다.
    2. 분석에 포함될 채널을 선택하고 자동 파형 피크 식별을 위해 원하는 진폭 최대값 또는 진폭 미니마 임계값을 설정합니다(그림10B).
      참고: 개별 채널, 채널 의 조합 또는 64개 채널 모두를 이 단계에서 분석을 위해 선택할 수있습니다(그림 9). 선택한 임계값이 파형의 최대값과 미니마 값에 너무 가까우면 분석 소프트웨어에서 일부 파형 피크를 식별하지 못할 수 있습니다.
    3. 분석에 포함될 사전 스파이크 및 후스파이크 시간을 설정합니다.
      참고 : 50 ms 사전 스파이크와 100 ms 포스트 스파이크의 설정은 일반적으로 잘 작동(그림 10B).
  3. 분석 조건을 설정한 후 Play 버튼을 다시 클릭하여 데이터 집합을 다시 실행하고 분석 매개 변수가 스파이크 추출에 적합한지 확인합니다.
  4. 분석을 위해, 실험의 기준 기간 동안 및 약물 노출 기간 동안 또 다른 3개의 연속 안정된 추적 동안 각 추적에 대해 안정적인 구타율을 나타내는 3개의 가장 안정적인 연속 흔적을 식별한다(도10A).
  5. 분석을 위해 시작 및 끝 추적을 지정하고 분석할 각 추적의 시간 기간을 입력합니다(그림9).
  6. 분석을 시작하기 전에 분당 비트 저장 및 저장 인터스파이크 간격(그림 10B)에대한 사용 가능 상자를 선택합니다.
  7. 파일 이름 수정기 상자(그림10B)에원하는 파일 이름을 입력합니다. 비트 주파수 및 인터스파이크 간격에 대한 분석된 데이터는 ASCII(텍스트) 형식의 형태로 저장됩니다.
    참고: 다른 조건(예: 기준선 및 약물 반응)을 분석하려면 각 조건에 대해 분석을 별도로 실행해야 합니다.
  8. 상단 탭 모음의 재생 및 기록 버튼을 클릭하여 분석을 시작합니다.
  9. 다른 응용 프로그램에 대한 데이터를 내보내려면 분당 비트 저장저장 인터스파이크 간격(그림 10B)에대한 상자를 선택합니다. 파일 이름 수정자 상자(그림10B)에원하는 파일 이름을 입력하고 저장을 클릭하여 선택한 폴더에 ASCII 텍스트 형식으로 분석된 데이터를 저장합니다.

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Representative Results

조직이 15 분 동안 접시에 적응하도록 허용 한 후, 10 1 분 흔적이 기록됩니다. 현재 프로토콜은 한 시간 이상 활동을 기록하지만 여기에 표시되지 않은 게시되지 않은 데이터에서 ≥4 h에 대한 안정적인 발사 패턴을 기록했습니다. 실험 적 준비가 데이터 수집에 좋은 경우, 각 기록 채널은 주어진 채널(그림 11D)에대한 균일 한 모양의 일관되고 균등하게 간격 반복 파형 (즉, 스파이크)을 전시해야합니다. 이 파형은 본질적인 심장 페이스 메이킹 활동을 반영하는 개별 적인 심박동에 해당합니다. 인터스파이크 간격은 탈극화 개시 부위에 비해 위치의 작은 차이로 인해 채널 간에 완벽하게 정렬되지 않을 수 있더라도 모든 채널에 대해 동일해야한다(그림 8). 주어진 채널에 대한 파형의 모양은 일관성이 있어야하지만, 파형의 모양은 조직내 전극의 위치에 따라 채널마다달라집니다(도 8). 전극을 가진 조직의 접촉 정도는 또한 진폭과 같은 파형 특성에 영향을 미칠 수 있습니다. 그러나, 진폭 최대는 준비가 만족하는 경우에 채널의 대다수에 대해 적어도 0.5 mV이어야 한다. 10개의 기록된 추적에서, 아래에 설명된 추가 분석을 위해 위에서 설명한 품질 기준을 가장 잘 충족하는 3개의 연속 채널이 선택되었습니다. 도 10A는 3개의 연속 트레이스를 위한 안정적인 비트 주파수(상단 패널) 및 인터스파이크 간격(middle panel)의 샘플을 나타낸다. 이러한 기준을 충족하지 않는 조직은 정확한 데이터 수집을 방해하는 조직 손상이 있기 때문에 기록되어서는 안됩니다. 도 11은 부재중(A),노이즈(B) 또는 불안정한(C)에 의해 영향을받는 나쁜 추출된 스파이크 패턴의 예를 나타낸다.

수치에 표시된 샘플 데이터는 45일 된 남성 야생형 블랙 스위스(Tac:N:NIHS-BC) 마우스에서 수집하였다. 도 9 및 10에 묘사된 분석 절차는 도 12A에서볼 수 있는 본질적인 발사 속도와 표시 기준선 스파이크를 추출하는 데 사용되었다. 발사 속도는 세 가지 추적의 각각에서 60,000 ms에 걸쳐 평균 속도이지만, 그림 12A의 스파이크 패턴은 하나의 추적에서 대표 스파이크의 5 s를 보여줍니다. 자동화된 분석 소프트웨어를 사용하여, 64개 채널 모두에 걸쳐 선택된 3개의 트레이스의 본질적인 발사속도(즉, 비트 주파수)는 샘플 데이터에서 약 320bpm으로나타났다(그림 12A). 일반적으로, 우리는 야생 형 마우스에 대한 우리의 녹음에서 약 290-340 bpm의 값의 범위를 관찰한다. 발사 속도는 또한 준비 품질을 평가하는 보조 방법으로 사용될 수 있습니다. 불안정하거나 300 bpm보다 현저히 낮은 비율은 분석에 좋을 가능성이 적습니다. 이러한 값은 약 300-500 bpm25,48,49의범위에서 본질적인 심박수를 보고하는 고립된 심혼 및 단세포 기록모두에 필적합니다. 따라서, MEA 기록 기술은 본질적인 심박수의 안정적이고 정확한 측정을 생성할 수 있다.

MEA 시스템의 장점은 약리학적 효과를 테스트하기 위해 약물 에이전트를 쉽게 적용 할 수 있다는 것입니다. 샘플 실험에서, 우리는 전압 게이트 K+ 채널의 봉쇄가 SA 세포24,50에서작용 잠재적 재분화를 손상시키는 것으로 알려져 있기 때문에 SAN 활성을 느리게해야 발사 속도에 1 mM4-AP의 효과를 테스트했다. 도 12B는 4-AP의 도입이 예상대로 인터스파이크 간격을 증가시켰다는 것을 보여준다. 이 장기간 스파이크 간격은 320 bpm에서 210 bpm까지 비트 주파수의 감소에 대응했다. 4-AP 투여 후이 발사 속도는 고립 된 조직의 단일 전극 기록을 사용하여 SAN 발사 속도에 4-AP의 효과를 검사 한 이전 연구와 유사합니다. 그 연구는 4-AP50의존재에 약 190 bpm의 발사 속도를 측정했다. 따라서, MEA 시스템은 내성 심장 기능에 대한 약물 내정간섭의 약리학적 효과를 테스트하기 위한 편리하고 귀중한 도구로 사용될 수 있다.

Figure 1
도 1: 미전극 어레이(MEA)를 사용하기 전에 코팅한다. (A)MEA는 중앙에 64 마이크로전극의 격자 배열을 가진 소형 플라스틱 접시(패널 A1에도시된 바와 같이) 및 4개의 기준 전극을 제곱 패턴으로 주위를 구성한다. (B)MEA를 코팅하는 PEI 버퍼 1mL의 추가. (C)실온에서 하룻밤 동안 인큐베이션용 열가소성 필름으로 MEA 접시를 덮는다. (D)MEA 접시에서 PEI 버퍼를 흡입한 후 증류수로 적어도 4개의 헹구는 것이 뒤따릅니다. (E)코팅된 MEA 프로브를 초순수 수분 아래에 저장하여 건조를 방지합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

Figure 2
그림 2: 시노어심 노드(SAN) 해부에 사용되는 도구입니다. 다음 도구는 프로토콜의 해부 부분 동안 사용됩니다 : (i) 실리콘 엘라스토머와 작은 해부 핀을 가진 페트리 접시; (ii) 플라스틱 이송 파이펫; (iii) 카스트로비에호 가위, 크기 4"; (iv) 절단 절차를 위한 외과 가위 (직선); (v) 듀몬트 #2 라미네절 토미집; (vi) 두몬트 #55 집게; (vii) 여분의 미세 그레이프 집게; (viii) 헤모스타트 (곡선). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

Figure 3
그림 3: 심장 제거. (A)왼쪽 코스트 아치의 오른쪽 코스트 아치에서 오른쪽 코스트 아치에 대한 갈비뼈 의 하단 아래 피부의 횡단 절개.(B)복막 절개. (C,D) 흉부 구멍을 노출하는 흉부를 따라 다이어프램을 절개합니다. (E)폐의 절제 에 따라 심장의 제거. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

Figure 4
도 4: 시노암심(SAN) 노드의 해부. (A)몸에서 제거된 후 페트리 접시에 심장의 출현. (B)주사기 바늘을 열등한 베나 카바(IVC)와 우심의 우수한 베나 카바(SVC)를 통해 삽입한다. 심장 정점에 있는 핀도 표시됩니다. (C)심장의 정점(즉, 하반부)의 절제하여 혈액을 방출한다. 심방 부속서의 핀도 표시됩니다. (D)해부 끝에 오른쪽 아트리움의 SAN 영역의 최종 출현. 박스로 된 영역은 SAN의 대략적인 위치에 해당합니다. SAN 동맥은 수직 방향으로 SAN을 통해 흘러 다니는 것을 희미하게 볼 수 있습니다. 약어: AO, 대르타; CT, 크리스스타 말기; IVC, 열등한 베나 카바; LA, 왼쪽 아트리움; RA, 오른쪽 아트리움; RAA, 오른쪽 심방 부속기; SAN, 시노어심 노드; SVC, 우수한 베나 카바. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

Figure 5
그림 5: 미전극 어레이(MEA) 기록 시스템 설정의 회로도. 다음 구성 요소는 시스템을 포함한다:(A)가스 실린더 (카보겐: 95% O2/ 5% CO2); (B)가스를 가습하기 위해 증류수를 가진 원추형 플라스크; (C)MEA 접시에 유입을 제공하는 Tyrode의 용액 병을 기록; (D)MEA 접시로부터 용액을 펌핑하는 연동 펌프; (E)온도 조절기; (F)MEA 접시로부터 신호를 수신하는 MEA 커넥터 플레이트; (G)앰프; (H)컴퓨터; (I)MEA 접시로부터 사용한 폐기물 용액을 위한 수거병. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

Figure 6
그림 6: MEA에 SA 무달 조직의 위치. (A)조직을 포지셔닝하는 데 사용되는 도구: (i) 메쉬 1.5mm 그리드 크기, (ii) 하프 앵커, (iii) 뼈 집게, (iv) 페인트 브러쉬. (B)MEA에 조직의 위치. 노란색 상자는 MEA 접시의 메시 및 앵커 아래 의 시노심 노드 영역의 대략적인 영역을 나타냅니다. (C)필드 전위 기록을 위한 커넥터 플레이트상에 동봉된 조직으로 MEA 접시의 배열: (i) 레코딩 용액을 위한 입구; (ii) 가스(카르보겐)용 입구; (iii) 용액을 위한 콘센트; (iv) 마이크로 전극 커넥터 플레이트; (v) 관혈 캡; (vi) 캡에 부착된 기준 전극 링; (vii) 테이프는 캡을 고정합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

Figure 7
그림 7: 소프트웨어에서 데이터 수집 프로토콜을 설정합니다. (A)64개 채널의 배열을 보여주는 템플릿을 기록하는 예. (B)기록 조건에 대한 소프트웨어 입력 속성의 예. (C)약물 효과 측정과 같은 기록 중에 새로운 위상을 추가하는 방법을 보여주는 주석 메뉴의 예. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

Figure 8
그림 8: 상이한 활성 파형을 나타내는 조직의 상이한 영역. 다른 채널에서 다른 모양과 진폭파를 보여주는 예제 스크린 샷. 그러나 모든 채널은 동일한 interspike 간격과 발사 주파수를 표시합니다. 빨간 상자 내의 채널은 조직의 SAN 영역 내에 배치 된 전극에 대략 대응한다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

Figure 9
그림 9: 주파수 분석 템플릿을 이길. 비트 주파수 분석 템플릿에서 모든 64 채널의 배열을 보여주는 예제 템플릿. 재생 원시 데이터 파일 인셋은 분석 창의 입력 속성의 예를 보여 주어 있습니다. 이 예제에서는 분석을 위해 추적 5에서 7로 선택되었으며 각 추적에 대한 분석 기간이 60,000ms로 지정되었습니다.

Figure 10
그림 10: 스파이크 추출을 위한 분석 매개 변수 정의. (A)단일 채널의 3개의 선택된 추적에 대한 대표적인 분석 템플릿 결과. 상단 패널은 선택한 세 개의 추적(데이터 포인트의 세 개의 정의된 그룹)에 대한 비트 주파수를 표시하며, 각 점은 특정 추적 중 비트 주파수에 대한 10s 평균을 나타냅니다. 중간 패널은 선택한 세 개의 추적(세 개의 정의된 데이터 데이터 그룹)에 대한 연속 간격을 표시하며 각 데이터 포인트는 두 개의 연속 스파이크 사이의 연속 스파이크 간격을 나타냅니다. 왼쪽 아래 패널은 세 번째 추적의 마지막 5s에 대해 선택된 대표추출스파이크를 표시하고, 오른쪽 아래 패널은 왼쪽 아래 패널에서 추출된 5s 그룹으로부터 추출된 파형을 나타낸다. (B)3개의 트레이에 대한 박동 주파수 분석에 사용되는 파라미터를 보여주는 분석 창의 확장뷰. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

Figure 11
그림 11: 특정 채널에 대한 나쁜 데이터 추출에 비해 양호한 것을 나타내는 대표적인 수치입니다. 나쁜 데이터 추출 :(a)추출 된 스파이크의 부재; (B)소음 신호와 스파이크를 추출; (C)불안정한 추출 스파이크. (D)노이즈 신호 없이 안정적인 추출 스파이크를 보여주는 좋은 데이터. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

Figure 12
도 12: 1mM 4-아미노피리딘(4-AP)의 투여 후의 기준선 및 투여 후의 레코딩. (A)단일 마이크로전극에서의 기준기록은 WT 심장에서 320bpm의 안정적인 발사 빈도로 파형을 나타낸다. (B)4-AP의 투여에 따라, 발사 주파수는 210 bpm의 안정적인 속도로 느려집니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

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Discussion

조직이 깨지기 쉽고 건강한 조직이 성공적인 기록을 위해 필요하기 때문에 SAN 해부 과정을 연습하고 마스터하는 것이 필수적입니다. SAN 해부 동안 올바른 방향은 조직의 적절한 영역을 얻기 위해 필수적입니다. 그러나, 심혼의 원래 방향은 이 노력을 복잡하게 하는 해부 과정에서 쉽게 분실될 수 있습니다. 따라서 적절한 좌우 방향을 보장하기 위해 아리아를 시각적으로 검사해야 합니다. 일반적으로 오른쪽 아트리움은 더 투명해지는 경향이 있는 반면 왼쪽 아트리움은 일반적으로 색상25,48에서더 어둡고 빨간색이 더 강합니다. 더욱이, 조직들이 쉽게 기계적으로손상되기때문에, 그것으로 작업하거나 전극 그리드에 장착하는 동안 SAN 조직을 스트레칭하거나 전극 그리드에 장착하지 않는 것이 필수적이다. 건강하고 제대로 해부 된 SAN 조직을 확인하는 팁은 조직이 구타하고 있는지 확인하기 위해 현미경의 밑에 완전한 Tyrode의 용액에서 그것을 검사하는 것입니다. 일단 기술이 마스터되면, 조직 준비의 적어도 90 %는 기록에 좋은해야합니다.

몇 가지 고려 사항은 성공적인 기록 및 후속 데이터 분석의 가능성을 향상시킬 수 있습니다. 최상의 레코딩을 보장하기 위해 실험 녹음 전에 연습 마우스 샘플에서 솔루션을 신중하게 준비하고 테스트해야 합니다. 우리는 SAN 조직의 건강을 최적화하기 위해 녹음 솔루션을 조정하고 수정하기 위해 광범위하게 노력했습니다. 또한, 레코딩에 사용되는 가스가 카보젠(즉, 95% O2/5%CO2)인지확인한다. 단일 세포 기록은 종종 해당 응용 프로그램에 사용되는 Tyrode의 용액의 특정 화학 조성으로 인해 순수 산소를 사용하지만, MEA에서 기록하는 데 사용되는 용액은 안정적인 pH를 유지하기 위해 카보겐이 필요합니다. MEA 기록에 대한 Tyrode의 용액과 순수한 산소를 사용하면 조직의 급속한 악화로 이어질 수있는 pH의 변동을 일으킬 수 있습니다. 이전에 설명된 대로 채널에서 진폭 최대값을 평가하는 것은 조직이 좋은 기록 품질인지 확인하는 데 도움이 될 것입니다. 마지막으로, 기록 후 분석을 돕기 위해, 녹음이 완료된 후 MEA 전극 어레이상에 장착된 SAN 조직의 이미지를 촬영하는 것이 매우 도움이 된다. 조직은 MEA의 초기 설치 도중 약간 이동할 수 있고, 이것은 분석을 위한 전극 배치의 가장 정확한 평가를 제공합니다.

우리는 SAN 발사 속도를 특성화하는 철저하고 정확한 방법으로 MEA 녹음을 제안합니다. MEA 기술의 장점은 실험자가 광범위한 전기 생리적 전문 지식을 가질 필요없이 단일 세포 기록과 동등한 발사 속도를 캡처 할 수 있다는 것입니다. MEA 기술은 또한 고립 된 심장 기록 및 생체 내외 자율 봉쇄 측정21에내재된 신경 유머 및 메카노 전기 메커니즘의 잠재적 인 혼동 영향을 제거하는 장점이 있습니다. 심실 수축 및 호흡은 SAN 발사를 바꿀 수 있는 주요 메카노 전기 영향이지만, 조직 준비 52,53에서제거된다. 우리의 기술은 SAN에 대한 자율적 영향의 대부분을 제거하는 동안, 오른쪽 atria에 남아있는 ICNS 프로젝션의 제한된 수는 잠재적으로 SAN 발사에 영향을 미칠 수 있습니다, 결과의 해석 중에 염두에 두어야 이론적 제한5,6,22,23. 여기에 설명 된 MEA 기술의 또 다른 장점은 심장 연구의 많은 다른 유형에 적응 할 수 있다는 것입니다. 예를 들면, 이 프로토콜은 SAN 활동에 4-AP의 효력을 보여주었더라도, 미래 연구 결과는 SAN 본질적인 발사에 유전자 돌연변이의 효력뿐만 아니라 약리학 에이전트의 거의 무한한 수를 볼 수 있었습니다. 예를 들어, SAN 특이적 Hcn4 채널의 특정 차단제인 이바브라딘은 발사율54에대한 재미있는 전류 기여도를 연구하는 데 사용될 수 있다. MEA 시스템은 또한 심혼의 그밖 지구에 있는 심장 기능을 측정하기 위하여 이용될 수 있습니다, 상세한, 지역 특정 특성화를 허용하. 그러나, 다른 심장 지역에서 기록 다른 해부 접근 및 기록 하기 전에 얇은 조직 단면의 가능성을 필요. 이 기술의 한 가지 잠재적으로 중요한 제한은 금지 될 수있는 MEA 시스템을 구입하는 높은 비용입니다. 여러 MEA 시스템은 유사한 특성과 기능을 가진 시장에서 사용할 수 있지만 높은 비용은 동일하게 유지됩니다. 그러나 초기 장비와 소프트웨어를 인수하면 MEA 시스템을 유지하고 사용하는 비용이 상당히 낮습니다. 또 다른 제한사항은 MEA 시스템이 단세포 내 기록으로 달성될 수 있는 것과 같은 제제 간의 작용 잠재적 특성(예를 들어 진폭 및 형상)의 정확한 비교에 도움이 되지 않는 세포외 필드 전위기록만 허용한다는 것입니다. 요약하자면, 이 프로토콜은 마우스 SAN 조직의 본질적인 심장 발사 속도를 측정하고 분석하는 효율적인 워크플로우를 제공하여 매우 구체적인 방식으로 발사 속도에 대한 약리학적 개입의 효과를 연구할 수 있습니다.

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Disclosures

저자는 공개 할 것이 없습니다.

Acknowledgments

이 작품은 건강의 국가 학회에 의해 투자되었다, 보조금 번호 R01NS100954 및 R01NS099188.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
4-Aminopyridine Sigma A78403-25G
22 gauge syringe needle Fisher Scientific 14-826-5A Used for dissection
23 gauge syringe needle Fisher Scientific 14-826-6C Used for dissection
60mm Petri Dishes Genesee Scientific 32-105G
500mL Pyrex Bottle Fisher Scientific 06-414-1C Used to store solutions
1000 mL Pyrex Bottle Fisher Scientific 06-414-1D Used to store solutions
Bone Forceps Fine Science Tools 16060-11
Calcium chloride dihydrate (CaCl2·2H2O) Sigma-Aldrich C5080-500G
Carbogen (95% O2, 5% CO2)
Castroviejo Scissors, 4" Fine Science Tools 15024-10
D-(+)-Glucose Sigma-Aldrich G7021-1KG
Data Acquisition PC CPU: Intel Xeon or Intel Core i7, Memory: 8GB, HDD: 1TB, Graphic Card: NVIDIA or On-board, Screen: 1920x1080
Dissection Microscope Jenco
Dissecting Pins Fine Science Tools 26002-20
Dumont #2 Laminectomy Forceps Fine Science Tools 11223-20
Dumont #55 Forceps Fine Science Tools 11295-51
 Extra Fine Graefe Forceps Fine Science Tools 11152-10
Glass Chamber Grainger 49WF30 Used for mouse euthanization
Harp Anchor Kit Warner Instruments  SHD-22CL/15 WI 64-0247
HCl Fisher Chemicals SA48-4 Used for pH balancing
Hemostat Fine Science Tools 13013-14
Heparin Aurobindo Pharma Limited IDA, Pashamylaram NDC 63739-953-25
HEPES Sigma-Aldrich H3375-250G
Inverted Microscope Motic AE2000
Isoflurane Patterson Veterinary 07-893-1389
Lab Tape Fisher Scientific 15-950
Light for Dissection Microscope Dolan-Jenner MI150DG 660000391014
Magesium chloride (MgCl2) Sigma-Aldrich 208337-100G
MED64 Head Amplifier MED64 MED-A64HE1S
MED64 Main Amplifier MED64 MED-A64MD1A
MED64 Perfusion Cap MED64 MED-KCAP01
MED64 Perfusion Pipe Holder Kit MED64 MED-KPK02
MED64 ThermoConnector MED64 MED-CP04
Mesh  Warner Instruments 640246
Microelectrode array (MEA) Alpha Med Scientific MED-R515A
Mobius Software WitWerx Inc. Specific software for the MED64
NaOH Fisher Chemicals S320-500 Used for pH balancing
Normal Saline Ultigiene NDC 50989-885-17
Paint Brush Fisher Scientific NC1751733
Parafilm Genesee Scientific PM-996
Peristaltic Pump Gilson F155009
Peristaltic Pump Tubing Fisher Scientific 14-171-298 1/8'' Interior Diameter
Polyethyleneimine Sigma P3143
Potassium chloride (KCl) Sigma-Aldrich P9333-500G
Potassium phosphate monobasic (KH2PO4) Sigma-Aldrich P5655-500G
Sodium Bicarbonate Sigma S6297
Sodium chloride (NaCl) Fisher Scientific S671-3
Sylgruard Elastomer Kit Dow Corning 184 SIL ELAST KIT 0.5KG
Sodium Phosphate Monobasic Sigma S6566
Sodium tetraborate Sigma S9640
Surgical Scissors Fine Science Tools 14074-09
Transfer Pipets (3mL graduated) Samco Scientific 225

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References

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의학 문제 173 마이크로 전자 전하 배열 부상 노드 페이스 메이킹 발사 속도 본질적인 심장 페이스 메이킹 본질적인 발사 속도
중고심 노드 발사 속도의 마이크로 전극 어레이 기록으로 마우스의 본질적인 심장 페이스메이킹 결함을 식별합니다.
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Kumar, P., Si, M., Paulhus, K.,More

Kumar, P., Si, M., Paulhus, K., Glasscock, E. Microelectrode Array Recording of Sinoatrial Node Firing Rate to Identify Intrinsic Cardiac Pacemaking Defects in Mice. J. Vis. Exp. (173), e62735, doi:10.3791/62735 (2021).

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