Cartographie optique des coeurs de rats perfusés de Langendorff
Summary
Cet article décrit une technique de haute résolution spatiale et temporelle optiquement l'image mouvement d'action potentielle sur la surface de coeurs de rats perfusés de Langendorff en utilisant un colorant potentiométrique (di-8-ANEPPS).
Abstract
Cartographie optique de la surface cardiaque avec sensibles au voltage colorants fluorescents est devenu un outil important pour étudier l'excitation électrique dans des modèles expérimentaux qui vont à l'échelle de cultures de cellules d'organes entiers<sup> [1, 2]</sup>. Utiliser l'état de l'art des systèmes d'imagerie optique, la génération et la propagation des potentiels d'action au cours du rythme cardiaque normal ou long initiation et le maintien des arythmies peuvent être visualisées presque instantanément<sup> [1]</sup>. Le dernier disponible dans le commerce de systèmes peuvent fournir des informations à très haute résolution spatio-temporelle et étaient basées sur matériel conçu initialement développé pour surmonter les obstacles imposés par plus conventionnelles des méthodes électrophysiologiques<sup> [1]</sup>. Les progrès de la haute résolution et haute vitesse Complementary metal-oxyde-semiconducteur (CMOS) caméras et intensément-lumineux, les diodes électroluminescentes (LED) ainsi que la tension des colorants sensibles, l'optique, et les filtres ont commencé à faire l'acquisition de signaux électriques pratique pour les biologistes cellulaires cardiovasculaires qui sont plus habitués à travailler avec des microscopes. Bien que la nouvelle génération de caméras CMOS peut acquérir 10 000 images par seconde sur une matrice de pixels 16 384, selon le type de préparation des échantillons, établi de longue date des technologies d'acquisition de fluorescence tels que des barrettes de photodiodes, systèmes laser à balayage, et refroidi à couplage de charge (CCD caméras) ont encore des avantages distincts par rapport à la gamme dynamique, rapport signal-bruit, et l'efficacité quantique<sup> [1, 3]</sup>. Dans la présente étude, des coeurs de rats ont été perfusés Lewis<em> Ex vivo</em> Avec un perfusat cristalloïdes (Krebs-Henseleit solution) à 37 ° C sur un appareil de Langendorff modifié. Après une période de stabilisation de 20 minutes, les cœurs étaient par intermittence perfusés avec 11 mmol / L 2,3-butanedione monoxime pour éliminer la contraction associée mouvement pendant l'acquisition des images. Pour la cartographie optique, nous avons chargé les cœurs avec la sonde à réponse rapide potentiométrique di-8-ANEPPS<sup> [4]</sup> (5 mmol / L) et brièvement illuminé la préparation avec 475 ± 15 nm lumière d'excitation. Lors d'une deuxième période typique 2 de l'éclairage, la lumière> 605 nm émise par la préparation cardiaque a été imagé avec un appareil photo CMOS haute vitesse connecté à un macroscope horizontale. Pour cette démonstration, les cœurs étaient rythme à 300 battements par minute avec une électrode coaxial connecté à une unité de stimulation électrique isolé. Simultanée des enregistrements électroencéphalographiques bipolaires ont été acquises et analysées avec les signaux de tension en utilisant un logiciel facilement disponible. De cette manière, les potentiels d'action sur la surface de coeurs de rats perfusés de Langendorff peut être visualisé et enregistré avec des signaux électroencéphalographiques.
Protocol
Discussion
L'ablation du cœur de rats anesthésiés doivent être effectués rapidement pour éviter une ischémie myocardique. Si la perfusion d'ischémie coronarienne ou insuffisance se produit, le coeur se développeront probablement des arythmies et peut devenir un infarctus. En outre, ces coeurs montrera insuffisante émission de fluorescence pour les enregistrements informatifs et des analyses ultérieures. Avant de charger le colorant, les cellules du myocarde doivent être adéquatement perfusés avec une solution…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail est soutenu par des subventions de recherche du National Institutes of Health (HL068915; HL088206) et les contributions au Fonds de la conduction cardiaque au Centre hospitalier pour enfants de Boston.
Materials
| Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
|---|---|---|---|---|
| CardioCMOS-SM128f | Equipment | RedShirt Imaging, Decatur, GA 30030 USA | ||
| CardioPlex Software | Equipment | RedShirt Imaging, Decatur, GA 30030 USA | ||
| LUXEON LED Light Source 460-490 nm | Equipment | Lumileds Lighting, US, LLC, San Jose, CA 95131 USA | LXHL-PB02 | |
| ECG Amplifier Type 689 Hugo Sachs Elektronik | Equipment | Harvard Apparatus, Holliston, MA 01746 USA | 730149 | |
| Dichroic Mirror 505 nm | Equipment | Semrock, Rochester, NY 14624 USA | FF505-SDi01-25×36 | |
| Emission Filter 605 nm Long Pass | Equipment | SciMedia, Costa Mesa, CA 92626 USA | ||
| THT Sideways | Equipment | SciMedia, Costa Mesa, CA 92626 USA | 25 BM-8 | |
| Mini Ball Joint Holder | Equipment | Harvard Apparatus, Holliston, MA 01746 USA | BS4 73-0177 | |
| Small Stimulation Electrode Set | Equipment | Harvard Apparatus, Holliston, MA 01746 USA | BS4 73-0160 | |
| BM-6 Benchtop Vibration Isolation Platform | Equipment | Technology Inc., Inglewood, CA 90301 | 25 BM-6 | |
| Monopolar ECG Electrode | Equipment | Harvard Apparatus, Holliston, MA 01746 USA | BS4 73-0200 | |
| Roller Pump SCI 400 | Equipment | Watson-Marlow Bredel Inc., Wilmington, MA 01887 USA | 401U/D1 | |
| Roller Pump MasterFlex Easy Load II | Equipment | Cole Parmer, Vernon Hills, Illinois 60061 USA | Model 77201-60 | |
| Tubing Marprene #14 | Equipment | Watson-Marlow Bredel Inc., Wilmington, MA 01887 USA | 902.0016.016 | |
| MasterFlex Tubing | Equipment | PharMed, Westlake, OH 44145 USA | 06485-25 | |
| S48 Square Pulse Stimulator | Equipment | Grass Technologies, West Warwick, RI 02893 USA | Model S48 | |
| SIU5 RF TRANSFORMER ISOLATION UNIT | Equipment | Grass Technologies, West Warwick, RI 02893 USA | Model SIU5 | |
| 5 Liter Water Jacketed Reservoir | Equipment | Radnoti Glass Technology Inc., Monrovia CA 91016 USA | 120142-5 | |
| 2 Liter Water Jacketed Reservoir | Equipment | Radnoti Glass Technology Inc., Monrovia CA 91016 USA | 120142-2 | |
| 0.5 Liter Water Jacketed Reservoir | Equipment | Radnoti Glass Technology Inc., Monrovia CA 91016 USA | 120142-0 | |
| 0.25 Liter Water Jacketed Reservoir | Equipment | Radnoti Glass Technology Inc., Monrovia CA 91016 USA | 120142-025 | |
| 10 ml Heating Coil | Equipment | Radnoti Glass Technology Inc., Monrovia CA 91016 USA | 158822 | |
| Compliance Bubble Trap | Equipment | Radnoti Glass Technology Inc., Monrovia CA 91016 USA | 130149 | |
| Luer Disconnect Cannula | Equipment | Harvard Apparatus, Holliston, MA 01746 USA | 72-1444 | |
| 3-Way stopcock, FLL to MLT, No Port Covers | Equipment | Harvard Apparatus, Holliston, MA 01746 USA | BS4 72-2630 | |
| Thermocouple Thermometer | Equipment | Cole Parmer, Vernon Hills, Illinois 60061 USA | WU-91100-40 | |
| Ultra Fine IT-Series Flexible Microprobe | Equipment | PhysiTemp Instruments Inc., Clifton, NJ 07013 USA | IT-24P | |
| Oscilloscope Tektronix TDS 1002 | Equipment | Tektronix Inc., Beaverton, OR 97005 USA | TDS 1002B | |
| 2,3-Butanedione monoxime | Reagent | Sigma, St. Louis, MO 63132 USA | B0753 | |
| Ketamine HCl | Reagent | Hospira Inc., Lake Forest, IL 60045 USA | RL-0065 | |
| Xylazine | Reagent | Lloyd Inc., Iowa 51601 USA | LB15705A | |
| E-TOXA-CLEAN® | Reagent | Sigma, St. Louis, MO 63132 USA | E9029 | |
| Di-8-ANEPPS | Reagent | Invitrogen, Carlsbad, CA 92008 USA | D-3167 |
References
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- Entcheva, E., Bien, H. Macroscopic optical mapping of excitation in cardiac cell networks with ultra-high spatiotemporal resolution. Prog Biophys Mol Biol. 92 (2), 232-257 (2006).
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- Skrzypiec-Spring, M. Isolated heart perfusion according to Langendorff—still viable in the new millennium. J Pharmacol Toxicol Methods. 55 (2), 113-126 (2007).
- Fedorov, V. V. Application of blebbistatin as an excitation-contraction uncoupler for electrophysiologic study of rat and rabbit hearts. Heart Rhythm. 4 (5), 619-626 (2007).
