Murin Kalplerde Optogenetik Çok Bölgeli Fotostimülasyon Uygulayarak İleri Kardiyak Ritim Yönetimi

Fiziksel olarak en altta yatan kardiyak fibrilasyon ve defibrilasyon tam olarak anlaşılamamıştır. Optogenetik, iyi kontrol edilen bir ortamda kardiyak fenomenler hakkında daha fazla bilgi edinmenin bir yolunu sunabilir. Mikro LED'ler kullanılarak lokal ışık stimülasyonu, belirli kalp dokusu alanlarının yenilenmesine izin verir.

Bu hedefli stimülasyon, kalp nazik anti aritmetik terapi yöntemlerini geliştirmek için yeni bir araçtır. Gösterilen protokol, kardiyak aritmi sırasında ve özellikle sonlandırma sırasında kalp davranışını incelemek için kullanılabilir. Prospektifte, geliştirilen teknikler klinik olarak daha alakalı büyük hayvan modellerini incelemek için kullanılabilir.

Her deneyden önce, tüm tüpleri tamamen mineralden arındırılmış suyla temizleyin. Tiroid çözeltilerini oda sıcaklığında 30 dakika boyunca karbonhidratla havalandırın ve pH değerini sodyum hidroksit ve hidroklorik asit ile 7.3'e ayarlayın. Perfüzyon sistemini bir su ısı pompası ile 37 santigrat dereceye ısıtın.

Su geçirmez bir ısıtma kablosu gibi ek bir ısıtma elemanı kullanarak su banyosu içinde perfüzyon sıcaklığını sabit tutun. Her tiroid çözeltisinden 500 mililitresini ilgili rezervuara ekleyin ve tüplerde veya kabarcık tuzağında sıkışmış hava kabarcıkları görülmeyene kadar perfüzyon sisteminden tiroid çözeltisi çalıştırarak tüplerin yanı sıra kabarcık tuzağının havasını da giderin. Perfüzyonun pH'ının daha sonra perfüzyon sırasında sabit kalmasını sağlamak için karbojenli rezervuarlardaki tüm deney sırasında tiroid çözeltilerini havalandırmaya devam edin.

Kalbi çıkardıktan sonra, ince hazırlığı stereoskopik mikroskop altında gerçekleştirin. Aortu künt iğneye takın ve damarı dikiş malzemesiyle sabitleyin. Bir kontrol olarak, iğneden kalbe buz gibi soğuk tiroid çözeltisi enjekte edin ve kalbin sıkıca monte edildiğini kontrol edin.

Monte edilmiş kalbi perfüzyon sistemine aktarın ve iğneyi kabarcık tuzağına bağlarken havanın kalbe girmesini önlemek için perfüzyonun aktığından emin olun. Kalbin su banyosunda tiroid çözeltisi ile kaplı olduğunu ve birkaç dakika içinde attığını kontrol edin. İyi sinyal kalitesi sağlamak için EKG elektrotlarından birini kalp yüzeyine mümkün olduğunca yakın yerleştirin.

İkinci EKG elektrodunu tiroid çözeltisinde askıya alın ve EKG'nin kaydedildiğinden emin olun. Mikro LED dizisini ilgi alanına yerleştirin. Perfüzyonu penecidle ile düşük potasyumlu tiroide değiştirin ve kalbi 15 ila 30 dakika boyunca inceleyin.

Aritmi indüklemek için, kalbi LED bir ve LED iki ile 25 ila 35 hertz frekansında, iki ila 15 milisaniyelik darbe süresinde ve milimetre kare başına 2,8 miliwatt ışık yoğunluğunda 20 ila 50 ışık darbesinden oluşan bir trenle aydınlatın. Aritmi indüklenene kadar işlemi tekrarlayın. Sürekli bir aritmi görsel olarak tespit edildikten sonra, 15 miliamper iskelelik bir darbe akımında dizinin üç, altı veya dokuz mikro LED'ini kullanarak farklı genişlik ve frekanslarda bir darbe patlaması uygulayın.

Beş mikro LED dizisi tabanlı defibrilasyon denemesinden sonra aritmi devam ederse, girişimi başarısız olarak sınıflandırın ve aynı zamanlama parametrelerine sahip LED bir ve LED iki kullanarak yedek defibrilasyona başlayın. Kalbi blebbistatin çözeltisi ile perfüze edin ve mekanik ayrılma gerçekleşene kadar bekleyin, bu da kalp atmayı bıraktığında gerçekleştirilir, ancak bir EKG sinyali hala ölçülebilir. Bir mililitre voltajlı boya verin, Langendorff perfüzyonunun kabarcık tuzağında bir bolus olarak 4-A-N-B-D-Q-P-Q'yu boyayın ve boyanın kalbi düzgün bir şekilde incelemesine izin vermek için beş ila 10 dakika bekleyin.

LED üçü açın. Kamerayı kalbin yüzeyine odaklayın ve milimetre kare başına 1,27 miliwatt optik güç uygulayın. Laboratuvar ışıklarını kapatın ve kayda başlayın, elde edilen sinyalin frekansını kaydedilen EKG'nin frekansı ile karşılaştırarak optik bir sinyal alındığından emin olun.

11 fare için farklı frekanslara, mikro LED sayısına ve darbe sürelerine sahip bir dizi deney test edildi ve 1 ila 20 milisaniyelik darbelerin farklı başarı oranlarıyla defibrillenebileceğini gösterdi. 18 ve 20 hertz'lik defibrilasyon frekansında bir milisaniye ve 20 milisaniyelik darbe sürelerine sahip dokuz LED'in başarı oranında önemli bir artış vardır; bu, artı veya eksi dört nokta sıfır üç hertz'lik bir hata aralığına sahip tüm aritmilerin 22.55'inin analiz edilen ortalama aritmi frekansına daha yakındır. EKG kayıtları ve ilgili spektrogramları ile 14 hertz frekanslı iki farklı defibrilasyon girişimi burada gösterilmiştir.

30 milisaniyelik darbelerle defibrilasyon örneğinde, aritminin baskın frekansı, fotoğraf stimülasyonu başlayana kadar hafifçe artar. VF, baskın frekansın 14 hertz'e düştüğü, ardından başarısız sonlandırmanın ve 24 hertz'lik baskın bir frekansla aritmik davranışa geri döndüğü bir VT'ye dönüştürülür. İkinci örnekte, birinci segment, baskın frekansı 23 hertz olan bir VT'yi ve 20 milisaniyelik bir darbe genişliğine sahip, fotostimülasyon başlayana kadar harmonik bileşenleri gösterir.

Üçüncü segment, 3.5 hertz'lik temel bir frekansa sahip normal bir sinüs ritmine ve bunun sonucunda ortaya çıkan harmoniklere yol açan başarılı bir sonlandırma gösterir. Yüksek hızlı kameralarla yapılan optik haritalama, normal bir sinüs ritmi sırasında kalbin tek bir atışı sırasında floresan yoğunluğunda bir değişiklik olduğunu gösterdi. Perfüzyonun uzunluğu, kalbi sağlıklı tutmak için tüm koşulları, yani sıcaklığı, pH değerini ve oksidasyonun sabit kalması gerektiğini korumalıdır.

Sistemdeki hava kabarcıkları kalbe zarar verebileceğinden tiroid çözeltisinin boş çalışmaması özellikle önemlidir. Mikro gerçeklik dizisi büyük esneklik sunar. Kalbin farklı konumlarını hedefleyebilir veya hatta aritmi düzgün bir şekilde sonlandırmak için tek bir deneyde birden fazla diziyi birleştirebilirsiniz.