מאמר זה מתאר את ההליכים הבסיסיים לעריכת ניסויים מיפוי אופטי בלב Langendorff-perfused הארנב באמצעות מערכת הדמיה פנורמית, ואת שיטת כפול (מתח סידן) הדמיה.
דימות אופטי בדיקות ניאון יש שיטות מחקר מתקדמות באופן משמעותי בתחום electrophysiology לב בדרכים לא יכול היה להיות מושלם על ידי גישות אחרות 1. עם השימוש של צבעים סידן מתח רגיש, מיפוי אופטי המאפשר מדידת פוטנציאל פעולה הטרנסממברני ו הארעיים סידן עם רזולוציה מרחבית גבוהה ללא מגע פיזי עם הרקמה. זה עושה מדידות של הפעילות החשמלית לב אפשרי בתנאים רבים בהם את השימוש של אלקטרודות לא נוח או אפשרי 1. לדוגמה, הקלטות אופטי לספק שינויים מורפולוגיים מדויק של פוטנציאל הממברנה במהלך ומיד לאחר הגירוי דפיברילציה, בעוד טכניקות אלקטרודה קונבנציונאלי סובלים מגירוי-Induced חפצים במהלך ואחרי גירויים בגלל הקיטוב אלקטרודה 1.
הלב Langendorff-perfused הארנב הוא אחד הדגמים למד רוב פיזיולוגיה פתופיזיולוגיה הלב האנושי. סוגים רבים של הפרעות קצב שנצפו קלינית יכול להיות סיכם במודל לב שפן. זה היה הראו כי תבניות גל בלב ארנב במהלך הפרעות קצב הלב, נקבעת על ידי גודל אפקטיבי של הלב ואת אורך הגל של החזרה, דומים מאוד כי 2 לב האדם. זה היה הראו גם כי היבטים קריטיים של התכווצות, עירור (EC) צימוד ארנב שריר הלב, כגון התרומה היחסית של reticulum sarcoplasmic (SR), דומה מאוד צימוד EC האדם 3. כאן אנו מציגים את הנהלים הבסיסיים של ניסויים מיפוי אופטי Langendorff-perfused לבבות ארנב, לרבות התקנת המערכת זלוף Langendorff, הגדרת מערכות אופטיות המיפוי, בידוד cannulation של זלוף הלב, צבען צביעה של התכווצות, עירור, לב קשירה והתרה, וכן אוסף של אותות אופטיים. שיטות אלה יכול להיות מיושם גם ללב ממינים אחרים מאשר ארנב עם התאמות ספיקות, אופטיקה, פתרונות וכו '
שתי מערכות מיפוי אופטי מתוארים. מערכת מיפוי פנורמי משמש כדי למפות את epicardium כל הלב ארנב 4-7. מערכת זו מספקת מבט גלובלי של האבולוציה של מעגלים ההולך ושב במהלך arrhythmogenesis ו דפיברילציה, נעשה שימוש כדי לחקור את המנגנונים של הפרעות קצב ו antiarrhythmia טיפול 8,9. מערכת מיפוי כפול משמש כדי למפות את פוטנציאל הפעולה (AP) וסידן חולף (CAT) בו זמנית באותו שדה הראייה 10-13. גישה זו שיפרה את ההבנה שלנו של התפקיד החשוב של הסידן alternans חשמל הגיוס של הפרעות קצב 14-16.
בהתבסס על הניסיון שלנו, את המפתחות על ניסוי מוצלח לב Langendorff-perfused ארנב כוללים פתרון מוכן היטב "Tyrodes, הקציר מהירה של הלב, מתוחזק היטב בלחץ זלוף, ו-pH מתאים הפתרון מחומצן במערכת זלוף. כדי להקליט את האות עם היחס הגבוה ביותר אות לרעש אפשרי, אנחנו צריכים לשקול גורמים שונים, לרבות מקור אור, מסננים אופטיים, תוך התמקדות אופטיקה, photodetectors, וכו '19. פרטים על היבטים אלה הם דנו במקום אחר 19. ארנבים צעירים (גיל: 4-5 חודשים, משקל: 7-9 ק"ג) יכול לשמש כדי למנוע את השומן epicardial, אשר מקטין את יחס אות לרעש של אותות אופטיים.
האות נרשמו על ידי כל פיקסל הוא שילוב משוקלל של האור הנפלט בהיקף של רקמות. עומק נפח רקמה זו תלויה באורכי גל עירור ופליטה של צבע המשמש. עבור di-4-ANEPPS, כדוגמה, את עומק החדירה הוא מוערך 300μm בלב ארנב 20. לכן, הפירוש של האות האופטי צריך להיעשות בזהירות כאשר ההטרוגניות המקומי של הפונקציה חשמל נמצאים sinoatrial הצומת, הצומת החדרים והעליות, ובמהלך הפרעת קצב חדרית 1,21,22.
מגבלה אחת של טכניקת מיפוי אופטי לעומת הקלטה אלקטרודה היא כי השלב repolarization של פוטנציאל הפעולה אופטי distored לעתים קרובות על ידי חפץ תנועה נגרמת על ידי התכווצות הלב. אילוץ מכני יכול לשמש כדי להפחית את החפץ, אך לא ניתן לבטל לחלוטין את זה. לשם השוואה, פרמקולוגיות, עירור והתכווצות uncouplers יעילים בהסרת חפץ בתנועה. עם זאת, אלה uncouplers (למשל 2,3-Butanedione Monoxime) יכול להיות משמעותי תופעות לוואי אלקטרו. Blebbistatin הודגם כי אין תופעות לוואי על electrophysiology הלב בלב נורמלי 23, ובכך הוא מבטיח uncoupler למיפוי אופטי. יצוין כי את התאוצה של בצקת עקב ביטול של התכווצות יכול להשפיע גם על electrophysiology.
The authors have nothing to disclose.
NIH R01 HL085369 מענקים, HL067322, HL082729, EB008999
Reagent | Company | Catalogue Number |
NaCl | Fisher Scientific, Fair Lawn, NJ | S271-1 |
CaCl2 (2H2O) | Fisher Scientific, Fair Lawn, NJ | C79-500 |
KCl | Fisher Scientific, Fair Lawn, NJ | S217-500 |
MgCl2 (6H2O) | Fisher Scientific, Fair Lawn, NJ | M33-500 |
NaH2PO4 (H2O) | Fisher Scientific, Fair Lawn, NJ | S369-500 |
NaHCO3 | Fisher Scientific, Fair Lawn, NJ | S233-3 |
D-Glucose | Fisher Scientific, Fair Lawn, NJ | D16-1 |
Blebbistatin | Tocris Bioscience, Ellisville, MO | 1760 |
Di-4-ANEPPS | Invitrogen, Carlsbad, CA | D1199 |
RH237 | Invitrogen, Carlsbad, CA | S1109 |
Rhod-2AM | Invitrogen, Carlsbad, CA | R1244 |
Pluronic F127 | Invitrogen, Carlsbad, CA | P3000MP |
Dimethyl sulphoxide (DMSO) | Sigma, St. Louis, MO | D2650 |