JoVE Journal > Bioengineering
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
עברית

Automatically Generated
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Bioengineering

מהצד הפנים-לב-אש קטטר אור עבור ניטור מטבוליזם הסלולר באמצעות בליעה בספיגת העבר של הלבבות המגברים

Published: May 12, 2019
doi:
10.3791/58992
, ,
1Laboratory of Cardiac Energetics, National Heart, Lung, and Blood Institute,National Institutes of Health, 2Department of Biomedical Engineering,The George Washington University

Summary

כאן אנו מציגים שיטה לשימוש צנתר אופטי פנים-חדר בלבבות מעשה כדי לבצע ספקטרוסקופיה ספיגת על פני קיר הלב. הנתונים שהושגו מספק מידע חזק על מתח החמצן ברקמות, כמו גם ניצול מצע ופוטנציאל הממברנה במקביל עם ביצועים מדדים לב בהכנה זו בכל מקום.

Abstract

ספקטרוסקופיית ספיגת שריר הלב מספק הערכה לא-הרסנית של ציטוסולוציה וחמצון מיטוכונדריאלי באמצעות ספיגת מיווליות וציטוכרום בהתאמה. בנוסף, היבטים רבים של מצב מטבולית מיטוכונדריאלי כגון פוטנציאל הממברנה וכניסת המצע יכול גם להיות מוערך. כדי לבצע ספקטרוסקופיית אופטי הילוכים בקיר הלב, קטטר מסחרית זמין לירי הסיבים האופטיים ממוקם בחדר השמאלי של הלב המבודד מבודד כמקור אור. אור העובר דרך קיר הלב נאסף עם סיבים אופטיים חיצוניים כדי לבצע ספקטרוסקופיה אופטית של הלב בקרוב בזמן אמת. גישת התמסורת נמנעת מהפרעות רבות בפיזור המשטח המתרחשות בגישות השתקפות נפוצות. שינויים בספקטרום השינוי של הציור היו באמצעות ספרייה של ספקטרום התייחסות כרומטופור, המספקת אמצעים כמותיים של כל כרומטוהדום הלב הידועים בו זמנית. הגישה הספקטרלית הזאת ביטלה שגיאות פנימיות שעלולות לנבוע משימוש בשיטות משותפות באורך גל כפול שהוחלו על ספקטרום הספיגה החופף, וכן בתנאי הערכה כמותית של טוב ההתאמה. תוכנית מותאמת אישית תוכננה עבור עריכת נתונים וניתוח, אשר אפשרה לחוקר לפקח על מצב חילוף החומרים של ההכנה במהלך הניסוי. אלה תוספות פשוטות יחסית מערכת ההיתוך לב סטנדרטי לספק תובנה ייחודית למצב חילוף החומרים של קיר הלב בנוסף מדדים קונבנציונליים של התכווצות, זלוף, ו מצע/חמצן חילוץ.

Introduction

ספקטרוסקופיית בליעה אופטית לניטור איברים ביוכימיה ללא פגע היא גישה נפוצה בשל האופי הפנימי, לא הרסני שלה1,2,3,4,5, . שש,שבע,שמונה,תשע המלון מספק מידה של מתח החמצן ממוצע של ציטוסולג10,11,12. ציטוכרום מיטוכונדריאלי מספקים מידע בנוגע להזנת מצע ברמה של פלזינים, פוטנציאל ממברנה מ ציטוכרום bL: bH13, ומשלוח חמצן אל המיטו, בתא מאוקסידאז ציטוכרום (קוקס . המדינה הזאת, מדינה מחודשת14 גלבסי ואח ‘ הפגינו כי הפעילויות של כל מתחמי ניתן לקבוע על ידי מדידת פוטנציאל הממברנה מיטוכונדריאלי ואת שיעור מטבולית15. מכאן, באמצעות ספקטרוסקופיה אופטית, שפע של מידע ניתן להשיג ללא צורך בבדיקות אקסוגני או שינויים משמעותיים של מערכות המחקר הנוכחיות. המטרה של הנייר הזה היא להציג שיטה איתנה לאיסוף ספקטרום אופטי שידור בהכנות לב קונבנציונאלי מעשה עם השינוי הגדול היחיד להופיע במחקר בסביבה החשוך.

ספקטרוסקופיית הקליטה בהצלחה בשימוש כדי לבצע ספקטרוסקופיה אופטית של הלב המכונה3,6,16,17,18,19 גם כמו הלב ב vivo1. ספקטרוסקופיית השתקפות מורכב מאור מהיר על משטח הלב ואיסוף האור המתפזר באמצעות הלב, כמו גם באור מתפזר ומשתקף. לפיכך, האור שנאסף בגישה זו הוא מורכב של מנגנוני פיזור מרובים, כמו גם בספיגת כרומטופור של רקמות הריבית. בשל התנועה והמשטח המורכב של הלב, השתקפות האור מעל פני השטח של הלב בעייתית במיוחד, תוך שינוי עומק החדירה וכמות האור המשתקף לחלוטין.

מגבלות של ספקטרוסקופיית ספיגת השתקפות שהוצגו לעיל נפתרו על ידי החדרת קטטר אופטי לחלל החדר השמאלי, המתיר איסוף של אור משודר על פני החדר השמאלי החדר בחינם20. היתרונות של ספקטרוסקופיית שידור עבור סוג זה של מחקר היה מוערך במחקרים פולשנית מוקדם על ידי Tamura ואח ‘9 היישום הנוכחי מספק ניתוח מאוד חזק של ספיגת שידור של הלב שלמים עם בנוגע לחמצן ציטוסי והמיטופיקציה מדינה באמצעות מגוון רחב של תנאים21. אלה המחקרים הראשוניים השתמשו קטטר מפוברק במיוחד עם LED מופעל על קצה מונחה כדי ליצור דפוס צד-ירי של אור לבן דרך שריר הלב. עם זאת, הצנתר גדול יחסית LED משופעת מתאים רק לשימוש בגודל בינוני לבבות (ארנב, שפן גינאה, וכו ‘) והצורך בייצור מותאם אישית. במחקר הנוכחי, שיטה של שימוש מסחרי זמין 200-מיקרון הליבה סיבים אופטיים היורה כמו מדריך אור מוצג. במקום LED מחווט בקצה, הקטטר עם 500-מיקרו תשר הפניות האור ממקור חיצוני הגדלת רב-תכליתיות של המערכת. גישה זו מאפשרת שימוש במגוון רחב של מקורות אור חיצוניים כולל לייזרים עבור יישומים כגון ספקטרוסקופיית פיזור ראמאן. כדי לכמת את הנתונים הללו, ניתוח ספקטרלי מקוון מלא של רכיבים מרובים באמצעות ספקטרום התייחסות מוכר כדי לשפר את הדיוק של ההגדרה הספקטרוסקופית של כרומוסקופיות הלב מוצגת כמתואר בעבר20,22. קוד המקור לניתוח זה יסופק על-ידי המחברים על פי בקשה. באמצעות גישה זו, ניתן להשיג מידע על ביוכימיה קרדיולוגית ותפקוד מיטוכונדריאלי במקביל עם הפרמטרים המקובלים הפונקציונליים לב עם מעט או ללא השפעה על הכנת הלב. ככל שהלב תלוי באופן ביקורתי בתפקוד מיטוכונדריאלי ובאספקת חמצן, התוספת הטכנית הזו למערכת הלב הקלאסית המכונה משפרת מאוד את הפרשנות והתועלת של המודל החשוב הזה של ביצועי הלב.

Protocol

כל פרוטוקולי בעלי החיים אושרו על ידי הוועדה הלאומית לבריאות, ריאות, ובעלי חיים מכון הדם והשתמש והופיע בהתאם להנחיות המתוארות בטיפול בבעלי חיים ובחוק הרווחה (7 בדרום קליפורניה 2142 § 13). 1. מערכת לב ומבשם מבודדת הערה: הכנה זו דומה מאוד לפרסומים קודמים23. לעשות 4 ליטרים של שונה Krebs-Henseleit מיכל מורכב (ב mmol/L) 137.0 הנאקל, 5.4 KCl, 1.8 CaCl2, 0.5 MgCl2, 1.0 Na2hpo4, 10.0 גלוקוז, 1.0 לקטט, ו 10.0 hepes. pH מבשם 7.4 ב 37 ° צ’ עם NaOH ו HCl. מסננים את האדם באמצעות קרום נקבובית 1 יקרומטר. לשטוף את כל הצינורות והתאים של מערכת הלב מעשה ידי ריצה וניקוז מים מטוהרים דרך המערכת. העבר את האדם לתוך המיכל ואת החמצן עם 100% O2 עם הבאביק תוך שמירה על הטמפרטורה ב 37 ° צ’ באמצעות אמבטיה מחוממת מים מחזורי. להוסיף 2 של 12 מסננים ממברנה יקרומטר הנקבוביות ומראש את המערכת עם מבשם בזמן לחזור למצב לאנגדורף. הצמד מהדק אבובים על הצינורית מעל צינורית אבי העורקים וכוונן את הבורג כך שזרימת אבי העורקים צונחת ל-10 מ”ל/min. 2. לב ארנב כריתה ופרזיה כריתה של הלב שפנים זכרים לבנים בניו זילנד (כ -3 ק ג) באמצעות 1.5 mL בזריקה שרירית של תערובת קטמין/איזופרומזין (10:1). בערך 10 – 15 דקות לאחר מכן, לספק 3% isof, באמצעות אינהלציה של אפקט הרדמה מלאה. לאשר עומק מתאים של הרדמה על ידי הבוהן צובט ואז למקם קו בווריד אוזן שולית עבור ניהול של תרופות עוקבות. הכנס 1,500 יחידות (או 1.5 mL של 1,000 יחידות/mL) של הפארין ולתת להסתובב 3 דקות. בדיקה כפולה של עומק נכון של הרדמה ולאחר מכן המתת החסד עם 6 mEq (או 3 מ ל 2 mEq/mL) של KCl. פתח במהירות את החזה, אתר את. הקודקוד של הלב ואת העורקים הסר את הלב על ידי גזירת העורקים ככל האפשר וחיתוך הורידים הריאתי הקרובים לריאות ככל האפשר.הערה: הסרת הריאות בשלב מוקדם זה שונה מהפרסום הקודם23 אך אינה משפיעה על ההכנה. מניחים את הלב בגביע קטן של מבשם (אותו המכונה כמו שלב 1.3) יושב בדלי של קרח עבור הובלה מהניתוח לפרזיה. צינורית הלב באמצעות צינורית ולקשור את אבי העורקים בבטחה, הקפד לא לכלול כל בועות בקו אבי העורקים. התחל בזרימה ב-70 mmHg לחץ על ידי הסרת מהדק אבובים על קו אבי העורקים ולשמור על לחץ זה במהלך שארית הניתוח והצינורית כלי. הפרד את עורק הריאות מעורק העורקים ומכלים אחרים ולנבוב את הורידים והעורקים הריאתי. הסר את השומן ואת רקמת החיבור עדיין נוכח. כדי לספק מידה של קצב תזרים. סינוס כלילית ומתח חמצן השמט זרימה ראשונית מתוך הלב (כ -10 דקות) במהלך ההכנה לסילוק דם ופסולת כירורגית. לאחר תקופה זו, החזר את המצב למצב הפעולה. 3. מיקום סיב אופטי לחבר את הצנתר סיבים אופטיים לתוך כוח גבוה מצמידים מקור אור לבן LED לעזור ויזואליזציה, כמו גם לספק את האור עבור ספקטרוסקופיה פעם בלב. חותכים תוספת קטנה של האטריום השמאלי, להכניס את הקטטר לתוך החדר השמאלי דרך שסתום צניפי, ולאחר מכן לסובב אותו כדי להשיג קיר שמאלי מואר החדר השמאלי. מקמו את סיבי האיסוף האופטיים ישירות מול אזור התאורה המקסימלית של החדר השמאלי בערך 1 ס מ מהלב. חבר את הקצה השני של סיבי האיסוף לספקטרומטר סריקה מהיר. 4. ספקטרוסקופיית אופטי כבו את האורות באזור הניסיוני כדי להשיג חושך מוחלט. הפעל את התוכנית המותאמת אישית, תוך שילוב מנהלי התקנים ספקטרומטר לביצוע רכישת נתונים וניתוח בזמן אמת של האור המשודר.הערה: גירסת הפעלה של הגירסה המאוחדים של תוכנית הרכישה והניתוח הספקטרלית מסופקת כקובץ קידוד משלים. קוד מקור זמין על-ידי בקשה למחברים. נווט בין כל ההנחיות, בחירת אפשרויות עבור מצב הרכישה של לבבות ומבשם. בעמוד הבא, ציין אם איסוף נתוני עזר מתרחש. לבסוף, הזן פרמטרי רכישה, כולל מיקום הן ספקטרום ההפניות של כראשון ונתונים לשמירה. הזן רוחב פס של 490 – 630 ננומטר. הזן קצב דגימה של 2 Hz (כלומר 2 דגימות/שניה). לאסוף זרם כהה, או אפס אור, ספקטרום כדי לתקן את רמות שידור הרקע על ידי הפיכת מקור האור כבוי. לחץ כדי לבחור בהפניות הכרופפור הרצויות לשימוש בשגרה המתאימה. בעמוד לרכוש נתונים , להתאים את המיקום של הקטטר הן סיבי הטנדר כדי למקסם את האור המשודר מוצג על התוכנה עם תשומת לב ספציפית לשרעת האות באזור 500 ננומטר, שם מיוסין החמצון יש להקפיד על ספיגה. ודא כי האור המשודר אינו שופך את הגלאי באזור 600 ננומטר. ודא שמקורות אור חיצוניים אינם תורמים לספקטרום שנאסף על-ידי ביטול ההארה הקטטר ואישור שאין אור מזוהה כעת. הפעל את אוסף הנתונים על-ידי לחיצה על לחצן שמור ספקטרום . לחץ על הגדר כפקד כדי להציג את ספקטרום ספיגת ההפרש מספקטרום העתידי ועד לספקטרום “הבקרה” הנוכחי. בצע את כל ההפרעות הפיזיולוגיות כרצונך. פרוטוקול 1: השפעת ציאניד על ביצועי לב וקליטת כרומטופור הפסק לסרוק נוזלים מתוך היתוך הלב. באמצעות משאבת מזרק, להזריק ציאניד (2.5 כדי 75 mM ב-pH 7) בשיעורים שונים לתוך מבשם בדיוק לפני צינורית אבי העורקים כדי להשיג ריכוזים הרצוי של ציאניד (0.025 כדי 1 מ”מ, מחושב מקצב זרימת אבי העורקים) בתוך הדרך הזורמת ללב, תוך ניטור תפקוד הלב ותכונות אופטיות. לעצור את משאבת ציאניד משאבה כאשר ההשפעות על זרימת כלילית וקצב הלב יחד עם שידור אופטי דרך הקיר הלב נמצאים במצב יציב. פרוטוקול 2: איסכמיה/היפוקסיה . עצור עירוי ציאניד לאחר 5 דקות לעבור את הגז מבעבעים מ 100% חמצן ל 100% חנקן כדי להסיר חמצן מהמערכת. לאחר כ 10 דקות, לעצור את הזרימה כדי לדמות מחלת איסכמי/ארוי הכולל. 5. ניתוח נתונים ספקטרלי הפעל את התוכנית במצב ניתוח הלב. בחרו ספקטרומטר מתאים. הזן את נתיב קובץ הנתונים ואת ההפניה לקובץ ספקטרום ולבחור מקור אור קטטר, אשר טוען את הספקטרום השמור מראש של מקור האור קטטר. בחר באפשרות ‘ קריאת נתוני סל’. בחר באפשרות קבע מינימום ומקסימום אורך גל. הזן את רוחב הפס עבור ניתוח הנתונים כ-490 – 630 nm. בחר באפשרות ‘ חזור לתפריט הראשי ‘. בחר באפשרות ‘ הפניות לקריאה ‘. אשר את ספקטרום ההפניות לשימוש בניתוח. בחר באפשרות ‘ חזור לתפריט הראשי ‘. בחר ‘ נקודות זמן ‘ בתפריט הראשי. בחר נקודת זמן T0 כפקד והגדר את הטווח ל100 נקודות. בחרו נקודת זמן של T1 כתקופה הניסיונית בטווח של 100 נקודות. שימו לב לספקטרום ההפרש הגולמי של הכרטיסייה Abs. בחר באפשרות חשב מקדמי התאמה ולאחר מכן לחץ על הכרטיסיה מקדמי התאמה כדי לצפות בקורס הזמן של התאמת ספקטרום ההפניות. חזור אל התפריט הראשי ובחר חישוב Abs הפרש. בחר T0 ו-ΔT1 בכל המיקומים. שימו לב לספקטרום המתאים בחלון ספקטרום ההפרש והרכיבים המתאימים בחלון משקל הייחוס. חזור על הליך זה כדי להשוות בין נקודות זמן אחרות בניסוי. חיזרו לתפריט הראשי. שמור נתונים וניתוח בדוח גיליון אלקטרוני על-ידי הקלדת שם רצוי ובחירה באפשרות ‘ שמור נתונים ‘ לצורך ניתוח נוסף עם תוכניות אחרות.הערה: אם לא הוקלד שם, הדוח יישמר בשם זהה לזה של קובץ הקלט. הדוח נשמר בתיקיה בשם ‘ קבצי ניתוח Excel’, הממוקמת באותה תיקיה שבה נמצא קובץ הקלט המקורי.

Representative Results

המערכת בשימוש היא מחוץ המדף בעלי חיים הקטן מערכת ההיתוך לב אבל היה שונה בכבדות לשימוש עם לב ארנב. השינויים היו בעיקר כדי להגדיל את הגודל הנשא של כל אבובים כדי להבטיח מסירת זרימה נאותה ללב הארנב. הטיפול הגדול נעשה כדי להבטיח, על לחצים זלוף בשימוש, קצב הזרימה של מערכת זלוף הילידים חרג הזרם עם הלב המצורפת על ידי לפחות 5-קיפול. 2 – 12 יקרומטר מסנני הממברנה הונחו במקביל בין משאבת הנוזלים לבין מלכודת האבי העורקים בועה ללכוד תא להסיר את כל הפסולת מהלב. האור המשודר מהלב הארנבאיור 1 מציג את הספקטרום של הקטטר (איור 1א) והספקטרום הגולמי של האור המשודר מקיר הארנב החופשי של הלב (איור 1B). נתונים אלה חושפים הנחתה גדולה מאוד של אור באזור הכחול של הספקטרום, אולם להקות ספיגה של מיו, וציטוכרובס מיטוכונדריאלי ניתן להבחין ישירות בין 490 ו 580 ננומטר בתוך הכנס. חשוב במחקרים אלה כדי להבטיח אור משודר מספיק מזוהה באזור מ 490 כדי 630 nm כדי לקבל מידע על כרומטו, הלב metabolically תגובה לב. מיקום הסיבים החיצוניים והפנימיים מותאם לפני שמירת הנתונים כדי למקסם את עוצמת האור אבל לא למצות את הגלאי באזור ננומטר 625. הפניה מופחתת ספקטרום מופחת של התייחסות כרומאופורי בלב.איור 2 מציג את ספקטרום ההתייחסות המשמש להתאמת ספקטרום ההפרש שנאסף במחקרים אלה. הפניות אלה כוללות מיו, ציטוכרום aa3 (לחילופין ציטוכרום a605 ו ציטוכרום a607, בהתאם לסוג של הפרטורציה22), ציטוכרום a580, ציטוכרום bL, ציטוכרום bH , ציטוכרום c, ציטוכרום c1, אופנה, ייצוג ספיגה של אור האירוע (מסומן אני0, אשר משמש כדי להסביר את האור, כלומר, פוטונים שעברו את הרקמה מבלי להיות נספג), ו קו (במגוון מדרון ויירוט לחשבון עבור פיזור, לא מוצג באיור 2). ספקטרום מסוים רועש, כאשר הריכוז של חומר הייחוס הטהור היה נמוך מאוד22. מהלך הזמן של ספקטרום ההפניות מתאים במהלך הניסוי הכוללאיור 3 מייצג את קורס הזמן של ניסוי אופייני המחושב בשלב 5.15 של הפרוטוקול. זה מורכב בשלב השליטה, ואחריו שלב הזרקת ציאניד, ואחריו כשלון ציאניד, ואחריו שלב הדגנציה, ולבסוף איסכמיה. השינויים ב ראשון בודדים (מיו,, ציטוכרום aa3, ו ציטוכרום c) לאורך זמן מותווים לאורך זמן יחד עם קצב הזרימה כלילית. שינוי הדחיסות האופטית של כל כרומטופור מוערך על-ידי הכפלת מקדם ההתאמה המתקבל משגרת הריבועים הפחותים הליניארית והשיא המייצג של כרומטופור (או הספיגה המקסימלית של כרומטופור אמר). לדוגמה, עבור מיו, מקדם ההתאמה של ההפניה מיו, מוכפל בערך של ספקטרום ההפניה מיו, ב 580 ננומטר. שימו לב שהחמצן המהיר של היוציאני לתוספת הציאניד מותאם לגידול בזרימה, אך לפני הירידה המשמעותית בציטוכרומס. אפקט זה התאושש באופן חלקי עם הכישלון של ציאניד. לבסוף, הפחתה מלאה של ציטוכרובס והדחמצן של מיו, מושגת עם איסכמיה. נתונים אלה מדגימים כי נתונים דינאמיים הנוגעים למצב חילוף החומרים של הלב יכולים בקלות להתקבל עם מתודולוגיה זו. המיקום של ספקטרום המשמש ספקטרום ההבדל מסומנים בקורס זה כמו: C בסיס, CN ציאניד הזרקת, CNW ציאניד שטיפה, H N2 היפוקסיה (חנקן להיות בעבע המכונה במקום חמצן), ו-HI אין איסכמיה זרימת (לא מבשם הזורם דרך הלב). ספקטרום ההבדל של ציאניד טיפול לעומת בקרה והתאמה של הספקטרום ציאניד ההבדל מהלב ארנב.כדי להשיג ספקטרום שונה, שני ספקטרום מוחלט מופחתים. כל ספקטרום מוחלט מתקבל על ידי לקיחת ממוצע של רבים (בדרך כלל 100) ספקטרום כדי למטב את האות ליחס הרעש. איור 4 A מייצג את ספקטרום ההפרש של הפקד (C) ו ציאניד (CN) התייחס ללב. באמצעות ספקטרום ההפניות המתואר באיור 2, מחושב ספקטרום ההתאמה. הספקטרום השיורי הוא החיסור של ההתאמה מהנתונים הגולמיים. אותה הערכה משמשת לכל המצגות הספקטרליות העוקבות. איור 4 ב מציג את הספקטרום המוני של ספקטרום ההתייחסות (המוצג באיור 2) המשמש להתאמת איור 4א. עליות חזקות בספיגת רוב הציטוכרומס נצפו כזרימת האלקטרונים בשרשרת הציטוכרום חסומה על ידי ציאניד במצב יציב. בנוסף לכך, הספיגה של מיו, החמצן הוגדלה על ידי ציאניד. איור 4 ג מציג את ספקטרום ההפרש ואת ההתאמה של ספקטרום ההבדל מ cnw ו-CN, חשיפת היפוך חלקי של אפקט ציאניד. זה הושג על ידי בחירת נקודות הזמן בשלב הפרוטוקול 5.18, הזזת T0 אל CNW ו-T1 לאזור CN של קורס הזמן. איור 4 D מציג את ספקטרום ההפרש של HI ו-C, אשר מייצגת את המצב המלא ומופחת של ציטוסול ואת המיטו, לעומת מצב השליטה. שוב, זה בוצע בשלב הפרוטוקול 5.18, הזזת T0 ל C ו-T1 ל-HI. מהלך הזמן ההתחלתי של השפעות ציאניד על זרם כלילית וכרומטוטייםאיור 5 A מראה דוגמה של חניכה של אפקט ציאניד על הרקמה. התאים ליו, ציטוכרום a605 ו ציטוכרום c יחד עם הזרימה הכלילית מוצגים לב אחד. קורסים אלה נוצרו בשלב הפרוטוקול 5.15 עבור ניסוי ציאניד. ההבדל היחיד מול קו הבסיס (מיקום 1) מוצג באיור 5ב. הספקטרום נוצר ממספר המיקום המתאים (1-4) במהלך הזמן. זה הושג בשלב הפרוטוקול 5.18, שבו T0 היה תמיד בעמדה 1, ולאחר מכן ספקטרום שונה (2-4) נוצרו על ידי הזזת T1 למיקום 2, 3, ו 4 בהתאמה. מפתיע במקצת היה ההתבוננות כי זרימת ומיו, החמצן עלה לפני שינויים משמעותיים במדינת ציטוכרום החמצון. מועד ההתחלה של השינויים בזרימה ובספיגת כרומטופור הוערך על ידי אומדן ליניארי של השיעור ההתחלתי של השינוי מקו הבסיס. שימוש בגישה זו, והגדרת השינוי בזרימה כלילית כשעה אפס, הגידול בשנת החמצן יזם 1.71 min ± 0.39 דקות לאחר השינוי בזרימה, בעוד ציטוכרום a605 ו ציטוכרום c בספיגה היו זהים כמעט אבל הרבה יותר איטי ב 4.24 דקות ± 0.76 דקות ו 4.34 דקות ± 0.77 דקות, בהתאמה (n = 8). נתונים אלה מצביעים על כך שציאניד משחרר את הטון וסקולרית24 לפני שינוי משמעותי במצב חילוף החומרים בשריר הלב מתרחשת. אפקט זה עלול להיגרם על ידי ציאניד נתקל השריר חלק כלי הדם לפני להגיע למינון יעיל סביב מייציטים הלב. הערכות של חמצון מיו, בלבבות השליטהבאמצעות הנתונים ציאניד כהערכה של מיוצילציה מלאה הנתונים של איסכמיה עבור מיוציטיים מלאה, אנו מעריכים כי תחת תנאי שליטה מיוסין היה רק 88.2% ± 1.0% (n = 10) חמצון, עקבי עם מחקרים קודמים20 , מיכל בן 21 , . עשרים וחמש איור 1 : ספקטרה של צנתר הצדדית ירי אופטי. (א) זהו ספקטרום של האור הנפלט ממקור אור מרחוק דרך הקטטר זוהה עם סיבים הטנדר בערך 1 ס מ מהקטטר. בגיאומטריה זו, הלב נעדר ועוצמת מקור האור מכוונת כך שהמזהה אינו מבצע רוויה. (ב) צנתר הירי הצדדי מוכנס לחדר השמאלי והאור המשודר מהלב נאסף ומוצג. ההוספה מציגה את 400 לאזור המורחב של 580 ננומטר, וחושפת את השידור המורכב של אור מאזור זה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה. איור 2 : ספקטרום הפניה של כרומואופורי הלב משמש למדידות ספקטרליות. ספקטרה נאספו באמצעות מגוון של שיטות22 והם של מופחת – תחמוצת (עבור ציטוכרומונים) ו מחמצן – חמצון (עבור מיוקטו). כי אני0, הספקטרום באיור 1א הוא פשוט המרה למונח ספיגה כדי לבצע את ההפניה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה. איור 3 : זרימה ושינויים אופטיים לאורך זמן. שינוי הדחיסות האופטית (ΔOD) של כל כרומטופור הוא פשוט ספקטרום של כרומטופור בודדים מצויד בספיגה המקסימלית שלה. תדרי הספיגה המרביים היו כמתואר בעבר20,26. כמובן הזמן המוצג הוא לניסוי אחד, הצגת בסיס, ואחריו הזרקת ציאניד (0.10 mM על זרימת מבשם מקסימלית), ציאניד כשלון, היפוקסיה חנקן שבוצעו על ידי החלפת חמצן עם חנקן, ולאחר מכן להשלים איסכמיה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה. איור 4 : ספקטרום ההפרש המצויד של תנאים שונים. ספקטרום של זריקת הציאניד. פחות מקו הבסיס הספקטרום המתאים המתקבל משגרת הריבוע הפחות מותווה גם הוא. הספקטרום השיורי הוא ההבדל בין הספקטרום הגולמי והמתאים. (ב) ספקטרום ההפניות המשמש ליצירת ההתאמה המוצגת באיור 4א. התוכנית משנה את ההפניות באיור 2 לתרומתם היחסית בספקטרום ההפרש הנוכחי. (ג) כמו ב, אבל מראה את ספקטרום ההבדל של כשלון נגד ציאניד הזרקה. (ד) כמו ב, אבל מראה את הספקטרום ההפרש של איסכמיה לעומת הבסיסית. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה. איור 5 : הרזולוציה הטמפורלית הגבוהה של האפקט אינפוזיה ציאניד על cytochromes נבחר, מיוסין וזרימת הלב. (A) מסלול הזמן של זרימת הלב, הפחתת מיו, מופחתת ציטוכרום A605, ו ציטוכרום מופחת c. המספרים מתייחסים למיקום הספקטרום שנלקח ביחס לקו הבסיס באיור 5ב. (ב) ספקטרום ההפרש עבור 4 המיקומים המסומנים באיור 5A לעומת בקרה (מיקום 1). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Discussion

הכנת הלבבות הבודדים או ההכנה הכנה לבבות היא התווך בחקר הפיזיולוגיה של הלב, כמו גם החקירה הקדם-קלינית של טכניקות ותרופות על הלב. המפתח לשימוש בו היה קלות ההכנה, מאפיינים פונקציונליים חזקים ושליטה על פרמטרים ניסיוניים, כמו גם את היכולת למדוד פרמטרים פונקציונליים רבים של הלב הפועם. ספקטרוסקופיית בליעה אופטית מספק תובנה לחמצון רקמות, כמו גם המיטו, פעילויות מטבוליות. ספקטרוסקופיית אופטי נערך בעיקר בלימודי לב מבודדים במצב השתקפות, כי קשה לפרש בשל התנועה וסיבוכים פיזור אור.

יש לנו הציג שידור קיר חדר ספקטרוסקופיית אופטי (VWTOS) כדי לספק שיטה איתנה של ניטור כרומואופוליות מטבולית רקמות הלב. בפרסום קודם, הדגמנו כי הנורית קשיחה לקצה כבל קואקסיאלי20 הופך מקור ייחודי לירי ממקור האור תאיים שניתן להשתמש בו ללבבות VWTOS. הצד-ירי מתייחס הקרנת אור בניצב לציר ארוך של הקטטר, אידיאלי להאיר את הקיר חינם החדר. קטטר LED היה קטן מספיק כדי לא להשפיע על תפקוד הלב אבל נדרש ייצור מיוחדים במעבדה. המחקר הנוכחי מציג את השימוש של 500 מיקרון מסחרית צד-ירי קטטר שיכול להיות משולב לכל מקור אור תואם סיבים אופטיים. אלה לירות מהצד לירי קטטרים אופטיים פותחו מסחרית עבור אבלציה לייזר בניצב לציר ארוך של סיבים. באופן טבעי, אנו משתמשים בכוח קל הרבה יותר נמוך מאשר נדרש photoablation. סיבים קטנים יותר זמינים לשימוש בהכנות קטנות כגון לב העכבר27. מערכת סיבים אופטיים זו סיפקה תאורה מספקת דרך קיר הלב בטווח אורך הגל שבו כרומטוes לב לקלוט (450-630 nm). באמצעות הטנדר סיב אופטי מחוץ ללב, ספיגה של מיו, ואת המיטו, ציטוכרומס יכול להיות מנוטר עם החלטה מעולה הטמפורלית הספקטרלית (ראה איור 5). הגישה הצדדית האופטית סיבים אופטיים יש מספר יתרונות על הקטטר LED עבור vwtos, כולל פרופיל החוצה הרבה יותר קטן החתך של הקטטר ממזער את ההשפעה של הצנתר על הלב, גמישות יותר להפחתת ההשפעה על שסתום הלב ו ביצועים החדר, אין קשרים חשמליים שיכולים להיות קצר בתוך מבשם מלוחים, ולבסוף קטטר המשתמשת מקור אור חיצוני המגביר את הגמישות של בחירת מקור אור עבור VWTOS.

בשל הספיגה החזקה של הלב מתחת 490 ננומטר, קשה ליצור מידע רב על הלהקה Soret של ציטוכרובס באזור 410-445 ננומטר או NADH ב 340 nm. לפיכך, הספיגה הנרחבת של האופנה ב-450 ננומטר היא הספיגה הנמוכה ביותר שנצפתה, אם כי השיא הספיגה של כרומואופורס זה אינו מנדגם. שימוש VWTOS האות ליחס הרעש הוא גבוה מאוד כמו הקיר כולו הוא שנדגם בניגוד לרפלקציה השתקפות המשטח, בשימוש נפוץ20, אשר רק דגימות את פני השטח של הלב עם בעיות פיזור רבות. Vwtos לדגימת הקיר הלב כולו הוא אנלוגי יותר כדי התהודה מגנטית גרעינית ספקטרוסקופיה (nmrs) מדדים של מטבוליטים לב רבים כגון 31P שאותרו אדנוזין טריפוספט ו קראטין פוספט28, 13C זוהה שכותרתו מטבוליטים29,30 כולל תוויות היפרקוטב31,32, ו 1H זיהה מטבוליטים33. כמו VWTOS יכול להתבצע באמצעות מכשירים שאינם מגנטיים, זה אפשרי לחלוטין כי NMR ו VWTOS יכול להתבצע בו. VWTOS אינו מוגבל אנדודוגני כרומניים והוא יכול לשמש כדי לפקח על הקליטה מבדיקות אופטיות עבור pH, Ca2 +, ופוטנציאל קרום פלזמה.

אנו משתמשים ב-2 הרץ (כלומר 2 דגימות/שניה) אשר מספק אות מעולה של ספקטרום יחיד לרעש. למרות שקצבי דגימה גבוהים יותר ניתן להשיג כי היתר ניתוח מחזור הלב, מחקרים קודמים הוכיחו כי אין היכו להכות וריאציה בספיגת כרומטופור, אז לא מאמץ לאסוף באופן סלקטיבי את האור כפונקציה של מחזור הלב היה 34. בשל הגיאומטריה של VWTOS, גילוי האור תלוי פחות בתנועת הרקמה מאשר בשיטות השתקפות, מאחר שהפיזור של האירועים המורכבים מפני השטח מסולק. אנו מוצאים כי התנועה הקשה יכול לשבש את האמצעים האלה, אבל בזמן אמת ניתוח ספקטרלי במהירות מגלה מעברים ספקטרלי עקבית עם מעברים כרומטופור רקמות. שוב, זה מתרחש רק כאשר הלב זז בגסות הרחק מסיבים איסוף באופן דרמטי לצמצם את כמות האור המשודר שנאסף.

נתונים vwtos מנותח באמצעות שגרת התאמה ספקטרלית מלאה מבוסס על ספריית התייחסות של ספקטרום של כרומואופהורס הלב ואת הספקטרום של מקור האור כפי שתוארה בעבר20,22,27, 35 עם גישה פשוטה ליניארית לפחות ריבועים. הליך מתאים ספקטרלי זה מפצה על ספקטרום הספיגה החופף ואינו מסתמך על אורכי גל “איזועבסטיסטי”. ניתוח ספקטרום מלא זה מבטל חפצים הקשורים קרן כפולה משותפת (כלומר שני אורכי גל) ניתוח1,3,6 אשר הוכח להיות בעייתי20. היתרון הנוסף של ניתוח ספקטרלי מלא הוא הדור של טוב לב של התאים מתוך הרסילים, לא זמין בפרוטוקולים קרן כפולה.

במחקר זה, התמקדנו בהשפעה של ציאניד על התכונות האופטיות של הלב. כמו ציאניד חוסם ציטוכרום אוקסידאז, זה מעכב את צריכת החמצן ולמעשה תוצאות הפחתה נטו של כל ציטוכרובס כמו האלקטרונים בחזרה בשרשרת ציטוכרום. עם זאת, הפוטנציאל של הממברנה הוא ככל הנראה גבוה, כמו השינויים החוזרים ב-bL ו-bH הם קטנים מאוד כאשר לעומת ציטוכרום c13. עם הפסקת צריכת החמצן, המתח החמצן ברקמה צריך להגיע אל הדרך, והגענו לעלייה מוקדמת בתוך הציאניד העקבי עם הרעיון שהלב המלח, אפילו בפרזיה הנסיגה מצבים, הוא לא מיוהחמצן מלא ב ציטוזול19,20,21,36. השוואת ההשפעה המקסימלית של ציאניד על מיוצימיה עם הספקטרום המכסימלי המלא המתקבל עם איסכמיה חושף חמצון מיוציאני של רק כ 88%, עקבי עם המחקרים הקודמים.

חשוב לציין במחקר זה כי השפעות ציאניד על מיוציציה והפחתת ציטוכרום תוקנו באופן זמני. זה מפתיע כי ההשפעות של ציאניד נצפו לראשונה על זרימת כלילית ומיוציאני לפני שינויים גדולים במצב של הציטוכרומס של הלב החדש נצפתה. העלייה מסומנים מוקדם בזרימה עולה כי השפעה על שריר החלקה העורקים24,37 עלול להתרחש לפני השפעות מטבולית גולמי בתאי הלב הם נצפו. העלייה בזרימה, העלולה לגרום לירידה בקצב הנשימה באמצעות ציאניד צנוע, עלולה לגרום לעלייה מיידית במייו, הנגרמת כתוצאה מעליה באספקת החמצן. עם התפשטות של הציאניד עיכוב המיציטים, עלייה נוספת בזרם כלילית הוא נצפתה (לראות את האזור מסומן 3 באיור 5א), כנראה מונע על ידי גורמים מטבולית רבים38. ההשפעה המוקדמת הגדולה של ציאניד על הזרימה עולה כי חילוף החומרים של השריר החלק כלי הדם עשוי להיות חזק יותר בשנות הטון של כלי הדם מאשר חילוף החומרים של המיציטים. נתונים אלה תומכים הרעיון מבוסס כי מיוהסין יש זיקה נמוכה הרבה יותר עבור חמצן מאשר קוקס, אפילו בלב שלם, כמו החמצן היה היטב התרחשה לפני שינויים במדינה המיטו, מדינה מחודשת (איור 5). הרמה הגבוהה הזו של מיובליט תחת תנאי שליטה היא עקבית עם מחקרים קודמים המעיד כי הלב מבודד מלוחים עשוי להיות חלקית ארוי אפילו תחת תנאי שליטה9,19, 20,21,27,36, הבקיע את החשיבות של ניטור החמצן של רקמת הלב בעת שימוש במודל זה חשוב בפיזיולוגיה הלב.

אנו מציגים כאן את הפרטים הניסיוניים לניהול ספקטרוסקופיית ספיגת שידור על לב הדבר המבודד. התאמתי בהצלחה את הטכניקה הזאת לשימוש על לבבות מן הארנב אל העכבר באמצעות מעבר דק לירי סיבים אופטיים תאיים. ניצול המצב של האמנות שגרת התאמה ספקטרלית מלאה, האינטראקציה האופטית מורכבת של כרומטואלים לב יכול להיות מחולץ בקלות מתן, מידה בזמן אמת בקרוב של אלמנטים קריטיים של מטבוליזם אוטם שריר בו עם קונבנציונאלי אמצעים פונקציונליים.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

עבודה זו נתמכת במלואה על ידי תוכנית הפנים NHLBI (Project ZIA HL00460131).

Materials

BIOPAC data acquisition system BIOPAC MP150 Analog to digitial conversion
BIOPAC general purpose transducer amplifiers BIOPAC DA100C Pressure monitoring
BIOPAC System skin temperature amplifier BIOPAC SKT100B temperature monitoring
Compact Universal 1- and 2- Channel LED Controllers Mightex SLC-MA02-U External light source power supply
Disposable pressure sensors BIOPAC RX104A Pressure monitoring
Dual Syringe, Infusion Pump KdScientific KDS 200 / 200P LEGACY SYRINGE PUMP drug injection
Flow-through probes Transonic 4PXN perusate flow monitoring
Glass Syringe FORTUNA Optima 30 CC Air tight fluid injection
High power fiber-coupled LED white light source Mightex Type-A FCS-0000 External light source
Perfused heart system Radnoti 120101BEZ This system was heavily modified to provide adequate flow (see manuscript)
Phase fluorimeter Ocean Optics NeoFox-GT oxygen concentration
Pickup fiber optic Thor labs BF20HSMA01 Fiber for collecting transmitted light (pick up fiber)
PowerLab unit AD Instruments PowerLab 8/35 Analog to digitial conversion
Pressure transducers BIOPAC TSD104A pressure monitoring
Programming environment LABViEW N/A Software for driving spectrometer, digitiziing data and analysis. Code available on request
Rapid scanning spectrophotometer Ocean Optics QE65PRO Rapid scanning spectrometer for spectral analysis
Side firing fiber optic Polymicro Technologies Molex, LLC 18019 North 25th Av, Phoenic AZ 85023-1200 JTFLH200230500/1.5M  side firing fiber optic 200 microns core 
Sodium cyanide Sigma-Aldrich 380970 Metabolic inhibitor
Temperature probe BIOPAC TSD102A temperature monitoring
Tubing flow modules Transonic TS410 perusate flow monitoring
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Arai, A. E., Kasserra, C. E., Territo, P. R., Gandjbakhche, A. H., Balaban, R. S. Myocardial oxygenation in vivo: optical spectroscopy of cytoplasmic myoglobin and mitochondrial cytochromes. American Journal of Physiology. 277, 683-697 (1999).
  2. Epstein, F. H., Balaban, R. S., Ross, B. D. Redox state of cytochrome aa3 in isolated perfused rat kidney. American Journal of Physiology. 243 (4), 356-363 (1982).
  3. Hassinen, I. E., Hiltunen, J. K., Takala, T. E. S. Reflectance spectrophotometric monitoring of the isolated perfused heart as a method of measuring the oxidation-reduction state of cytochromes and oxygenation of myoglobin. Cardiovascular Research. 15, 86-91 (1981).
  4. Makino, N., Kanaide, H., Yoshimura, R., Nakamura, M. Myoglobin oxygenation remains constant during the cardiac cycle. American Journal of Physiology. 245 (14), 237-243 (1983).
  5. Takahashi, E., Doi, K. Visualization of oxygen level inside a single cardiac myocyte. American Journal of Physiology. 268, 2561-2568 (1995).
  6. Heineman, F. W., Kupriyanov, V. V., Marshall, R., Fralix, T. A., Balaban, R. S. Myocardial oxygenation in the isolated working rabbit heart as a function of work. American Journal of Physiology. 262, 255-267 (1992).
  7. Arakaki, L. S., Burns, D. H., Kushmerick, M. J. Accurate myoglobin oxygen saturation by optical spectroscopy measured in blood-perfused rat muscle. Applied Spectroscopy. 61 (9), 978-985 (2007).
  8. Bose, S., French, S., Evans, F. J., Joubert, F., Balaban, R. S. Metabolic network control of oxidative phosphorylation: multiple roles of inorganic phosphate. Journal of Biological Chemistry. 278 (40), 39155-39165 (2003).
  9. Tamura, M., Oshino, N., Chance, B., Silver, I. A. Optical measurements of intracellular oxygen concentrations of rat heart in vitro. Archives of Biochemistry and Biophysics. 191, 18-22 (1978).
  10. Wright, T. J., Davis, R. W. Myoglobin oxygen affinity in aquatic and terrestrial birds and mammals. The Journal of Experimental Biology. 218, 2180-2189 (2015).
  11. Wright, T. J., Davis, R. W. Myoglobin extraction from mammalian skeletal muscle and oxygen affinity determination under physiological conditions. Protein Expression and Purification. 107, 50-55 (2015).
  12. Shibata, T., et al. Relationship between oxygen affinity and autoxidation of myoglobin. Inorganic Chemistry. 51 (21), 11955-11960 (2012).
  13. Kim, N., Ripple, M. O., Springett, R. Measurement of the mitochondrial membrane potential and pH gradient from the redox poise of the hemes of the bc1 complex. Biophysical Journal. 102 (5), 1194-1203 (2012).
  14. Oshino, N., Jamieson, D., Sugano, T., Chance, B. Mitochondrial function under hypoxic conditions: The steady states of cytochrome a,a3 and their relation to mitochondrial energy states. Biochimica et Biophysica Acta. 368, 298-310 (1974).
  15. Glancy, B., Willis, W. T., Chess, D. J., Balaban, R. S. Effect of calcium on the oxidative phosphorylation cascade in skeletal muscle mitochondria. Biochemistry. 52 (16), 2793-2809 (2013).
  16. Figulla, H. R., Hoffmann, J., Lubbers, D. W. Evaluation of reflection spectra of the isolated heart by multicomponent spectra analysis in comparison to other evaluating methods. Advances in Experimental Medicine and Biology. 169, 821-830 (1984).
  17. Hoffmann, J., Lubbers, D. W., Heise, H. M. Applicability of the Kubelka-Munk theory for the evaluation of reflectance spectra demonstrated for haemoglobin-free perfused heart tissue. Physics in Medicine and Biology. 43 (12), 3571-3587 (1998).
  18. Fabel, H., Lubbers, D. W. Measurements of Reflection Spectra of Beating Rabbit Heart in Situ. Biochemische Zeitschrift. 341 (4), 351 (1965).
  19. Schenkman, K. A., Beard, D. A., Ciesielski, W. A., Feigl, E. O. Comparison of buffer and red blood cell perfusion of guinea pig heart oxygenation. American Journal of Physiology – Heart and Circulatory Physiology. 285 (5), 1819-1825 (2003).
  20. Femnou, A. N., et al. Intracardiac light catheter for rapid scanning transmural absorbance spectroscopy of perfused myocardium: measurement of myoglobin oxygenation and mitochondria redox state. American Journal of Physiology – Heart and Circulatory Physiology. 313 (6), 1199-1208 (2017).
  21. Kuzmiak-Glancy, S., et al. Cardiac performance is limited by oxygen delivery to the mitochondria in the crystalloid-perfused working heart. American Journal of Physiology – Heart and Circulatory Physiology. 314 (4), 704-715 (2018).
  22. Chess, D. J., et al. Optical spectroscopy in turbid media using an integrating sphere: mitochondrial chromophore analysis during metabolic transitions. Analytical Biochemistry. 439 (2), 161-172 (2013).
  23. Lou, Q., Li, W., Efimov, I. R. Multiparametric optical mapping of the Langendorff-perfused rabbit heart. Journal of Visualized Experiments. (55), (2011).
  24. Coburn, R. F., Grubb, B., Aronson, R. D. Effect of cyanide on oxygen tension-dependent mechanical tension in rabbit aorta. Circulation Research. 44 (3), 368-378 (1979).
  25. Schenkman, K. A., Marble, D. R., Burns, D. H., Feigl, E. O. Myoglobin oxygen dissociation by multiwavelength spectroscopy. Journal of Applied Physiology. 82 (1), 86-92 (1997).
  26. Femnou, A. N., et al. Intracardiac light catheter for rapid scanning transmural absorbance spectroscopy of perfused myocardium: measurement of myoglobin oxygenation and mitochondria redox state. American Journal of Physiology – Heart and Circulatory Physiology. 313 (6), 1199-1208 (2017).
  27. Giles, A. V., et al. Paradoxical Arteriole Constriction Compromises Cytosolic and Mitochondrial Oxygen Delivery in the Isolated Saline-Perfused Heart. American Journal of Physiology – Heart and Circulatory. , (2018).
  28. Matthews, P. M., et al. A 31P-NMR study of some metabolic and functional effects of the inotropic agents epinephrine and ouabain, and the ionophore R02- 2985 (X537A) in the isolated, perfused rat heart. Biochimica et Biophysica Acta. 720, 163-171 (1982).
  29. Lewandowski, E. D., Damico, L. A., White, L. T., Yu, X. Cardiac responses to induced lactate oxidation: NMR analysis of metabolic equilibria. American Journal of Physiology. 269, 160-168 (1995).
  30. Lewandowski, E. D., et al. Multiplet structure of 13C NMR signal from glutamate and direct detection of tricarboxylic acid (TCA) cycle intermediates. Magnetic Resonance in Medicine. 35 (2), 149-154 (1996).
  31. Ball, D. R., et al. Hyperpolarized butyrate: a metabolic probe of short chain fatty acid metabolism in the heart. Magnetic Resonance in Medicine. 71 (5), 1663-1669 (2014).
  32. Mariotti, E., et al. Modeling non-linear kinetics of hyperpolarized [1-(13)C] pyruvate in the crystalloid-perfused rat heart. NMR in Biomedicine. 29 (4), 377-386 (2016).
  33. Pisarenko, O. I., Khlopkov, V. N., Ruuge, E. K. A 1H NMR study of succinate synthesis from exogenous precursors in oxygen-deprived rat heart mitochondria. Biochemistry International. 12 (1), 145-153 (1986).
  34. Kuzmiak-Glancy, S., et al. Cardiac performance is limited by oxygen delivery to the mitochondria in the crystalloid-perfused working heart. American Journal of Physiology – Heart and Circulatory Physiology. 314 (4), 704-715 (2018).
  35. Schenkman, K. A., Marble, D. R., Burns, D. H., Feigl, E. O. Myoglobin oxygen dissociation by multiwavelength spectroscopy. American Journal of Physiology. 82 (1), 86-92 (1997).
  36. Beard, D. A., Schenkman, K. A., Feigl, E. O. Myocardial oxygenation in isolated hearts predicted by an anatomically realistic microvascular transport model. American Journal of Physiology – Heart and Circulatory Physiology. 285 (5), 1826-1836 (2003).
  37. Paul, R. J., Bohr, D. E., Somlyo, A. P., Sparks, H. V. Section II: The Cardiovascular System, Vol II, Vascular Smooth Muscle. Handbook of Physiology. , 201-252 (1980).
  38. Feigl, E. O. Coronary physiology. Physiological Reviews. 63, 1-205 (1983).

Tags

Intra-cardiacSide-firingLight CatheterTransmural Absorbance SpectroscopyPerfused Mammalian HeartsMitochondrial MetabolismMyocardial FunctionFiber Optic CatheterMitral ValveLeft Ventricular Free WallRapid Scanning SpectrometerRoom Light ContaminationData AcquisitionChromophore Reference Spectra

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Femnou, A. N., Giles, A., Balaban, R. S. Intra-cardiac Side-Firing Light Catheter for Monitoring Cellular Metabolism using Transmural Absorbance Spectroscopy of Perfused Mammalian Hearts. J. Vis. Exp. (147), e58992, doi:10.3791/58992 (2019).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image