Multiparametric رسم الخرائط البصرية للقلب الأرنب Langendorff - perfused
Summary
توضح هذه المقالة الإجراءات الأساسية لإجراء التجارب رسم الخرائط البصرية في قلب الأرنب Langendorff – perfused باستخدام نظام التصوير البانورامي ، وطريقة التصوير المزدوج (الجهد والكالسيوم).
Abstract
التصوير الضوئي وتحقيقات الفلورسنت حققت تقدما كبيرا منهجية البحث العلمي في مجال القلب الكهربية في الطرق التي لم يكن من الممكن انجازه من قبل النهج الأخرى 1. مع استخدام الأصباغ الكالسيوم والجهد الحساسة ، ورسم الخرائط البصرية يسمح قياس إمكانات العمل والعابرين عبر الغشاء الكالسيوم مع قرار مكانية عالية من دون اتصال جسدي مع الأنسجة. هذا يجعل قياس النشاط الكهربائي في القلب ممكن في ظل ظروف كثيرة حيث استخدام أقطاب كهربائية غير مريح أو المستحيل 1. على سبيل المثال ، والتسجيلات البصرية توفير تغيرات شكلية دقيقة للغشاء المحتملة أثناء وبعد إزالة الرجفان والتحفيز على الفور ، في حين أن التقنيات التقليدية القطب يعانون من الحوافز الناجمة عن القطع الأثرية أثناء وبعد المحفزات بسبب الاستقطاب الكهربائي 1.
قلب الأرنب Langendorff – perfused هي واحدة من أكثر النماذج درس الفيزيولوجيا والفيزيولوجيا المرضية قلب الإنسان. ويمكن تلخيصها أنواع كثيرة من عدم انتظام ضربات القلب لوحظ سريريا في الأرنب نموذج القلب. فقد تبين أن أنماط الموجة في قلب الأرنب خلال عدم انتظام ضربات القلب البطيني ، والتي تحددها الحجم الفعال للقلب والطول الموجي من العودة ، هي مشابهة جدا لأنه في قلب الإنسان 2. وقد تبين أيضا أن الجوانب الحاسمة من الانكماش ، الإثارة (EC) في عضلة القلب اقتران أرنب ، مثل المساهمة النسبية للشبكية الهيولى العضلية (ريال سعودي) ، هي مشابهة جدا لاقتران EC الإنسان 3. هنا نعرض الإجراءات الأساسية من التجارب البصرية رسم الخرائط في قلوب الأرنب Langendorff – perfused ، بما في ذلك نظام Langendorff الإعداد التروية ، وإعداد النظم البصرية رسم الخرائط ، والعزلة وإقناء ؛ إدخال القنية من نضح والقلب وصبغ تلطيخ من القلب ، وتقلص – الإثارة uncoupling ، وجمع من الإشارات الضوئية. يمكن أن تكون هذه الأساليب ينطبق أيضا على القلب من الأنواع الأخرى من الأرانب مع إدخال تعديلات على معدلات التدفق ، والبصريات ، والحلول ، الخ.
موصوفة نظامان رسم الخرائط البصرية. يتم استخدام نظام رسم الخرائط لرسم خريطة بانورامية النخاب كامل للقلب الأرنب 4-7. هذا النظام يوفر نظرة شاملة لتطور الدوائر reentrant خلال arrhythmogenesis وصدمات الكهربائية ، واستخدمت لدراسة آليات عدم انتظام ضربات القلب والعلاج antiarrhythmia 8،9. يتم استخدام نظام التعيين المزدوج على الخريطة إمكانات العمل (ا ف ب) والكالسيوم عابرة (CAT) في وقت واحد من الحقل نفسه من عرض 10-13. وقد عزز هذا النهج فهمنا لأهمية دور الكالسيوم في تناوب الكهربائية وعدم انتظام ضربات القلب تحريض 14-16.
Protocol
Discussion
بناء على خبرتنا ، ومفاتيح لنجاح Langendorff – perfused أرنب التجربة القلب تشمل حل معدة إعدادا جيدا Tyrodes '، حصاد سريع للقلب ، والحفاظ على الضغط جيدا التروية ، ودرجة الحموضة المناسبة من الحل الاوكسيجين في نظام الارواء. لتسجيل إشارة مع أعلى نسبة الإشارة إلى الضوضاء ممكن ، ونحن بحاجة إلى النظر في عوامل من بينها مصدر الضوء ، والمرشحات الضوئية ، مع التركيز البصريات ، والاستشعار البصرية ، الخ 19. وتناقش تفاصيل هذه الجوانب في أماكن أخرى 19. يمكن استخدامها لتجنب الدهون epicardial ، مما يقلل من نسبة إشارة إلى ضجيج الاشارات الضوئية : ؛ : الأرانب الشباب (7-9 جنيه سن الوزن 4-5 أشهر).
إشارة التي سجلتها كل بكسل هو التكامل المرجحة للضوء المنبعث من حجم الأنسجة. عمق من هذا الحجم يعتمد على الأنسجة موجات الإثارة وانبعاث الصبغة المستخدمة. لANEPPS دى – 4 ، على سبيل المثال ، وعمق الاختراق المقدرة 300μm في قلب الأرنب 20. وبالتالي ، ينبغي أن يتم تفسير الإشارات الضوئية مع الحذر عند عدم التجانس المحلية وظيفة الكهربائية موجودة في العقدة الجيبية الأذينية ، عقدة الأذينية البطينية ، وعدم انتظام ضربات القلب البطيني خلال 1،21،22.
واحد الحد من تقنية رسم الخرائط البصرية مقارنة مع تسجيل القطب هو أن كثيرا distored مرحلة عودة الاستقطاب من إمكانات العمل من خلال الأداة البصرية التي تسببها الحركة انكماش القلب. ويمكن استخدام القيد الميكانيكية للحد من هذا الأثر ، ولكن لا يمكن القضاء عليها تماما. في المقابل ، تقلص الدوائية الإثارة – uncouplers تكون فعالة في إزالة هذا الأثر الحركة. ومع ذلك ، يمكن لهذه uncouplers (مثلا 2،3 – Butanedione Monoxime) قد يخلف آثارا جانبية الكهربية. وقد تجلى Blebbistatin لديهم اي آثار جانبية سلبية على القلب الكهربية في القلب الطبيعي 23 ، وبالتالي uncoupler واعدة لرسم الخرائط البصرية. تجدر الإشارة إلى أن تسارع ذمة بسبب الغاء الانكماش يمكن أن يؤثر أيضا الكهربية.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
المعاهد الوطنية للصحة منح R01 HL085369 ، HL067322 ، HL082729 ، EB008999
Materials
| 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 |
References
- Efimov, I. R., Nikolski, V. P., Salama, G. Optical imaging of the heart. Circ Res. 95, 21-33 (2004).
- Panfilov, A. V. Is heart size a factor in ventricular fibrillation? Or how close are rabbit and human hearts?. Heart Rhythm. 3, 862-864 (2006).
- Maier, L. S., Bers, D. M., Pieske, B. Differences in Ca(2+)-handling and sarcoplasmic reticulum Ca(2+)-content in isolated rat and rabbit myocardium. J Mol Cell Cardiol. 32, 2249-2258 (2000).
- Bray, M. A., Lin, S. F., Wikswo, J. P. Three-dimensional surface reconstruction and fluorescent visualization of cardiac activation. IEEE Trans Biomed Eng. 47, 1382-1391 (2000).
- Qu, F., Ripplinger, C. M., Nikolski, V. P., Grimm, C., Efimov, I. R. Three-dimensional panoramic imaging of cardiac arrhythmias in rabbit heart. J Biomed Opt. 12, 044019-044019 (2007).
- Lou, Q., Ripplinger, C. M., Bayly, P. V., Efimov, I. R. Quantitative panoramic imaging of epicardial electrical activity. Ann Biomed Eng. 36, 1649-1658 (2008).
- Kay, M. W., Amison, P. M., Rogers, J. M. Three-dimensional surface reconstruction and panoramic optical mapping of large hearts. IEEE Trans Biomed Eng. 51, 1219-1229 (2004).
- Li, W., Ripplinger, C. M., Lou, Q., Efimov, I. R. Multiple monophasic shocks improve electrotherapy of ventricular tachycardia in a rabbit model of chronic infarction. Heart Rhythm. 6, 1020-1027 (2009).
- Ripplinger, C. M., Lou, Q., Li, W., Hadley, J., Efimov, I. R. Panoramic imaging reveals basic mechanisms of induction and termination of ventricular tachycardia in rabbit heart with chronic infarction: implications for low-voltage cardioversion. Heart Rhythm. 6, 87-97 (2009).
- Efimov, I. R., Rendt, J. M., Salama, G. Optical maps of intracellular [Ca2+]i transients and action-potentials from the surface of perfused guinea-pig hearts (abstract). Circulation. 90, 632-632 (1994).
- Choi, B. R., Salama, G. Simultaneous maps of optical action potentials and calcium transients in guinea-pig hearts: mechanisms underlying concordant alternans. J Physiol. 529, 171-188 (2000).
- Fast, V. G., Ideker, R. E. Simultaneous optical mapping of transmembrane potential and intracellular calcium in myocyte cultures. J Cardiovasc Electrophysiol. 11, 547-556 (2000).
- Laurita, K. R., Singal, A. Mapping action potentials and calcium transients simultaneously from the intact heart. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 280, 2053-2060 (2001).
- Choi, B. R., Burton, F., Salama, G. Cytosolic Ca2+ triggers early afterdepolarizations and Torsade de Pointes in rabbit hearts with type 2 long QT syndrome. J Physiol. 543, 615-631 (2002).
- Hwang, G. S. Intracellular calcium and vulnerability to fibrillation and defibrillation in Langendorff-perfused rabbit ventricles. Circulation. 114, 2595-2603 (2006).
- Lou, Q., Efimov, I. R. Enhanced susceptibility to alternans in a rabbit model of chronic myocardial infarction. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. , 4527-4530 (2009).
- Kolega, J. Phototoxicity and photoinactivation of blebbistatin in UV and visible light. Biochem Biophys Res Commun. 320, 1020-1025 (2004).
- Bray, M. A., Wikswo, J. P. Considerations in phase plane analysis for nonstationary reentrant cardiac behavior. Phys Rev E Stat Nonlin Soft Matter Phys. 65, 051902-05 (2002).
- Fast, V. Recording action potentials using voltage-sensitive dyes. Practical methods in cardiovascular research. , 233-255 (2005).
- Knisley, S. B. Transmembrane voltage changes during unipolar stimulation of rabbit ventricle. Circ Res. 77, 1229-1239 (1995).
- Bishop, M. J. The role of photon scattering in optical signal distortion during arrhythmia and defibrillation. Biophys J. 93, 3714-3726 (2007).
- Efimov, I. R., Fedorov, V. V., Joung, B., Lin, S. F. Mapping cardiac pacemaker circuits: methodological puzzles of the sinoatrial node optical mapping. Circ Res. 106, 255-271 (2010).
- Fedorov, V. V. Application of blebbistatin as an excitation-contraction uncoupler for electrophysiologic study of rat and rabbit hearts. Heart Rhythm. 4, 619-626 (2007).
