Bu çalışmadaki tüm hayvan prosedürleri, Deqing Halk Hastanesi Etik Komitesi tarafından onaylanan Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi (IACUC) yönergelerine sıkı sıkıya uyarak gerçekleştirilmiştir. Çalışmada, GemPharmatech Co., Ltd.'den satın alınan 8-12 haftalık erkek C57BL/6 fareleri kullanıldı. Tüm hayvanlar, ulusal standartlara uygun çevresel parametrelere sahip SPF dereceli bariyer tesislerinde barındırıldı (oda sıcaklığı 22 ± 2 °C, bilgili nem 50 ± 10%, 12/12-saat ışık/karanlık döngü). Deneyler boyunca, bu çalışma "3R" ilkelerine (Yerini Alma, Azaltma, Geliştirme) titizlikle bağlı kalmış ve hayvan acısını en aza indirmek için anestezi ve analjezi gibi standart prosedürler uygulamıştır.
NOT: Kısaca, sağlam kalp fare torakal boşluğundan hızla çıkarılır ve Langendorff cihazı aracılığıyla kollagenaz tip II çözeltisi ile retrograd perfüzyona maruz bırakılır ve ekstrasellüler matriksi enzimatik olarak sindirilir. Tam doku sindiriminden sonra, yumuşamış miyokard dikkatlice tek hücreli bir süspansiyona ayrılır. Ortaya çıkan hücre süspansiyonu, sindirilmemiş doku parçalarını çıkarmak için sıralı olarak filtrelenir, ardından canlı kardiyomiyositleri zenginleştirmek için yerçekimi sedimentasyonu yapılır. Saflaştırılmış kardiyomiyositler daha sonra sonraki deneysel uygulamalar için kullanılabilir.
1. Langendorff perfüzyon cihazı hazırlığı
NOT: Langendorff sisteminin toplam boru hacmi 15,5 mL'dir. Perfüzyon akış hızı kardiyak perfüzyon için 3,5 mL/dakika ve sistem yıkama için 10-15 mL/d'dir.
- Langendorff perfüzyon sistemini %75 etanol 50 mL ile yuyun.
NOT: Sterilliği sağlamak için aylık 1 M HCl ile cam boru temizliği yapın.
- Etanol kalıntılarını gidermek ve hava kabarcıklarını gidermek için 250 mL steril ddH2Oile durulayın.
- Su banyosu sıcaklığını 42 °C'ye ayarlayın. Pompayı açarak dolaşımlı ısıtmayı başlatın ve Serpentine borusunun dış boşluğunu sıcak suyla doldurun.
NOT: Bu, perfüzyonun kalbe 37 °C'de ulaşmasını sağlar.
2. Tampon hazırlığı
- Tablo 1'de listelenen formülasyonlara göre Krebs-Bikarbonat çözelti tamponu (KB), perfüzyon tamponu (PB), sindirim tamponu (DB), miyosit kaplama ortamı (MPM) ve miyosit kültür ortamı (MCM) hazırlanır.
NOT: Kullanım gününde taze hazırlanın.
- Buz üzerinde 10 mL KB tampon önceden soğutma.
- Lümeni PB ile doldur. Akış hızını 3,5 mL/da'ya ayarlayın ve atık su sıcaklığını ölçün (37 °C optimaldir).
- 7 mL DB'yi boru hattına boşaltın ve ardından perfüzyon hattını kapatın.
- Heparin sodyum çözeltisi (%0,5, 62,5 KU) hazırlayın ve 300 μL insülin şırıngasına yükleyin.
- 10 mL PB ve 10 mL KB iki ayrı Petri kabına koyup buzun üzerinde önceden soğutulun.
- 100 μm hücre süzgecini 50 mL'lik santrifüj tüpünün kapağına yerleştirin, 1 mL KB ile önceden ıslatın ve 50 mL santrifüj tüpüne sabitleyin.
3. Kardiyak ekstraksiyon ve kanülasyon
NOT: Bu protokolde, dış kontaminasyonu en aza indirmek için işlem boyunca steril eldivenler, aletler, gazlı bez ve pamuklu çubuklar kullanıldı. Tam aseptik teknik birincil hücre kültürü için gerekli olsa da, burada hücre izolasyonu için sterilliği korumak yerine sonraki histolojik ve moleküler analizler için hayvan refahı ve doku bütünlüğünü desteklemek amacıyla hizmet etmiştir.
- Faruse, 80 mg/kg pentobarbital sodyum (farmasötik kalitede) intraperitoneal enjeksiyon ile 5 IU/g vücut ağırlığında heparin sodyumla anestezi yapın. Derin anestezi sağlanana kadar yakından takip edin. Anestezinin başarısını doğrulamak için farenin parmaklarını sıkmak ve parmak sıkma refleksinin kaybolmasını gözlemleyin.
- Göğüs tüylerini depilatif krem ile çıkarın.
- Fareyi bir köpük tahtaya sabitleyin ve göğüs derisini %75 alkolle dezenfekte edin.
- Toraks derisini forsepsle kaldırın ve xiphoid sürecinde bir kesi yapın.
- Xiphoid'u yükseltin ve kaburgaları iki taraflı olarak aksiller bölgelere doğru kesin, ardından diyaframı tamamen kesin.
NOT: Kalbe zarar vermekten kaçının.
- Kalbi tamamen açığa çıkarmak için hemostatik penslerle göğüs göğüsünü ve kaburgaları hareketsiz hale getirin.
- Kanı emin ve karaciğeri doku ile nazikçe arka uzuvlara doğru kaydırın. Pamuk çubuklarını dikkatlice kullanarak kalbi manipüle ederek alt vena cava'yı ortaya çıkarın.
- Hazırlanmış insülin şırıngası ile inferior vena kavaya 300 μL heparin sodyum çözeltisi (2.5. adımdan itibaren) enjekte edin.
NOT: Hava kabarcıklarının girmesini önlemeye özen gösterin.
- Timik dokuyu kesin, ardından çevresindeki damarları ve arterleri kesin. Kalbi hemen önceden soğutulan PB tamponuna (2.6. adımdan itibaren) aktarın.
NOT: Timus çıkarılması aort görüşünü artırır. Eksizyon sırasında bir aort segmentini koruyun. Miyokard kasılması, önceden soğuttulan PB çözeltisi ile yavaşlatıldı. Anestezi altında kardiyak eksizyon insancıl ötenazi sağlar.
- Mikroforseps kullanarak aortu yakalayın ve Langendorff perfüzyon sisteminin kanülüne monte edin. 5-0 ipek dikişle sabitlen.
NOT: Bu adımı hızlıca yapın. Kalp atma sırasında perfüzyon sisteminin kapalı olduğundan emin olun.
4. Kardiyak perfüzyon
- Perfüzyon sistemini aç ve 2 dakika 30 saniye süreyle zamanlamayı başlat. Bu dönemde, atık su, PB tamponundan oluşur ve toplanmasına gerek kalmaz.
- 2 dakika 30 saniye aralığını tamamladıktan sonra, DB tamponunu toplamaya ve yeniden dolaştırmaya başlayın ve 15 dakika için zamanlayın.
NOT: Miyokard durumunu izleyin - optimal sindirim, doku elastikiyetinin azalması ve saydamlığın artmasıyla gösterilir. Sindirim eksik görünürse, süre orta derecede uzatılabilir, ancak kardiyomiyosit hasarını önlemek için toplamda 20 dakikayı geçmemelidir.
- Zamanlanmış süreden sonra DB'den PB tamponuna geçin ve perfüzyona ek 4 dakika 30 saniye devam edin. Bu aşamadaki atık su, DB tamponu içerir; Topla.
- Perfüzyonu son zamanlama aralığından sonra sistemi kapatarak sonlandırın.
5. Hücre ayrışması ve arındırılması
- Kalbi kanülden çıkar ve önceden soğutulmuş KB tamponuna (adım 2.6'da hazırlanmış) aktar.
NOT: Enzimatik sindirim, kalbin KB tamponuna hemen aktarılmasıyla sona erdi. Bu, kalıntı enzimi hızla seyreltir, aşırı sindirimi önler ve yüksek hücre canlılığını sağlar.
- İnce makas kullanarak, atriyal ve aort dokularını dikkatlice kesin, sadece miyokard korun.
- Miyokard dokusunu mikroforseps kullanarak mekanik olarak küçük parçalara (<1 mm3) ayırın.
- Doku parçalarını 2 mL'lik damlacı kullanarak nazikçe üfleyerek tek hücreli bir süspansiyon elde edin.
NOT: Üfleme sırasında çubuk şeklindeki kardiyomiyosit morfolojisini korumak için son derece dikkatli olun. Standart pipet uçlarından kaçının, çünkü dar delikleri hücresel bütünlüğü mekanik olarak bozabilir.
- Ortaya çıkan hücre süspansiyonu, önceden ıslanmış 100 μm hücre süzgecinden (2.7. adımda monte edilmiş) 50 mL'lik bir tüpten filtreleyin.
- Filtrelenmiş süspansiyonu 15 mL'lik bir tüpe aktarın ve kardiyomiyositlerin yerçekimi tortulmasıyla (15 dakika, 4 °C) yerleşmesine izin verin.
NOT: 15 mL tüplerin azalmış bazal yüzey alanı, 50 mL tüplere kıyasla hücre iyileşme verimliliğini önemli ölçüde artırır.
- Süpernatantı dikkatlice aspire edin, peletlenmiş kardiyomiyositleri 2 mL transfer pipeti kullanarak 10 mL buz gibi soğuk KB tamponunda yeniden askıya alın ve 15 dakika, 4 °C sıcaklığında sedimentasyonu tekrarlayın.
- 5.4-5.7 numaralı adımları tekrarlayarak uygulamalara uygun, sağlam ve çubuk şeklinde kardiyomiyositlerden oluşan saf bir preparat elde edin.
6. Hücre kültürü
- Kültür tabaklarını 10 μg/mL laminin ile kaplayın ve 37 °C'de 2 saat kuluçka yapın.
NOT: Çubuk şeklindeki kardiyomiyositlere mekanik hasarı en aza indirmek ve diferansiyel kaplamayla ilişkili uzun işlem süresini azaltmak için, bu çalışmada diferansiyel kaplama yerine laminin kaplama kullanılmıştır; bu strateji sadece hücresel bağlanma verimliliğini artırmakla kalmaz, aynı zamanda kardiyomiyositlerin doğal fizyolojik özelliklerini de korur.
- 4 mL önceden ısıtılmış (37 °C) MPM'de kardiyomiyositleri yeniden süspansiyona alın. Laminin çözeltisi çıkarıldıktan sonra, kardiyomiyositleri kaplı tabaklara tohumlayın. 37 °C'de %2CO2 ile 1 saat kuluçka yapın. Hücre morfolojisini, boyutunu ve yoğunluğunu mikroskop altında gözlemleyin.
- İnkubasyondan sonra, MPM'yi dikkatlice dekantasyon yapın ve önceden ısıtılmış (37 °C) MCM ile değiştirin. Kuluçkasyonu 37 °C'de %2CO2 ile 24 saat sürdürün.
- 24 saat sonra, kardiyomiyositleri yapısal bütünlük ve morfoloji açısından inceleyin.
NOT: İşlem boyunca sıkı aseptik tekniği koruyun.
DIKKAT: Kollagenaz tip II solunum yolu alerjileri, cilt ve göz tahrişine neden olabilir. İyi havalandırılan bir alanda çalıştığınıza ve toz solumaktan veya cilt ile mukoza zarlarıyla temas etmekten kaçındığınızdan emin olun. Tüm atılmış fare kalp dokuları, kan örnekleri ve onlarla temas eden tek kullanımlık malzemeler, biyotehlike sembolü işaretli özel ve sızdırmaz kaplarda biyolojik tehlike atıkları olarak toplanmalıdır. Bu malzemeler daha sonra merkezi dekontaminasyon ve bertaraf prosedürlerine tabi tutulur.