Samentrekbaarheid Metingen op Geïsoleerde papillairspieren voor onderzoek naar Cardiac inotropie in Muizen
Summary
Murine linker ventriculaire papillaire spier kan worden gebruikt voor cardiale contractiliteit in vitro onderzoeken. Dit artikel beschrijft in detail de isolatie en experimentele protocollen cardiale contractiele kenmerken te bestuderen.
Abstract
Papillaire spier geïsoleerd uit volwassen muisharten kan worden gebruikt voor cardiale contractiliteit te bestuderen in verschillende fysiologische / pathologische aandoeningen. De contractiele eigenschappen kunnen worden geëvalueerd onafhankelijk van externe invloeden zoals vasculaire tonus en neurohormonale toestand. Het schildert een wetenschappelijke benadering tussen enkele cel metingen met geïsoleerde hartspiercellen en in vivo studies zoals echocardiografie. Aldus papillaire spier preparaten dienen als een uitstekend model voor hartfysiologie / pathofysiologie bestuderen en kunnen worden gebruikt voor onderzoeken zoals modulatie door farmacologische middelen of verkenning van transgene diermodellen. Hier beschrijven we een werkwijze voor het isoleren van het murine linker anterior papillaire spier cardiale contractiliteit in een orgaanbad setup onderzoeken. In tegenstelling tot spier strip preparaat geïsoleerd van de ventriculaire wand, kan de papillaire spier di toto worden bereid zonder de spier Tissue ernstig. Het orgel bad installatie bestaat uit verschillende temperatuur-gecontroleerde, vergast en-elektrode uitgerust orgel bad kamers. De geïsoleerde papillairspier is vastgesteld in het orgel bad kamer en elektrisch gestimuleerd. De opgeroepen twitch kracht wordt opgenomen met een druk transducer en parameters zoals trillen kracht amplitude en twitch kinetiek geanalyseerd. Verschillende experimentele protocollen kunnen worden uitgevoerd om de calcium- en frequentieafhankelijke contractiliteit en dosis-respons curven van contractiele middelen zoals catecholaminen en andere geneesmiddelen te onderzoeken. Daarnaast kunnen pathologische aandoeningen zoals acute ischemie worden gesimuleerd.
Introduction
Het onderzoek naar eiwitten zoals ionkanalen verwijzende hun rol cardiale contractiliteit essentieel verschillende pathomechanismen ontdekken en nieuwe therapeutische strategie te bepalen om hartziekten zoals ischemie en hartfalen.
Contractiele functie van zoogdier hartspiercellen bekend worden gemoduleerd door verschillende ionkanalen, transporters en andere eiwitten. Actiepotentiaal opgeroepen activering van spanningsafhankelijke sarcolemmale L-type Ca 2+ kanalen leidt tot Ca 2+ influx van extracellulaire ruimte en vervolgens Ca 2+ geïnduceerde Ca 2+ vrijkomen (CICR) 1, die cellulaire 2 krimp triggers. Ca 2+ -signaling een centrale rol in de cardiale contractiliteit en aanpassing speelt fysiologische of pathologische stress. Catecholamines activeren cardiale β-adrenerge receptoren en stimuleren zo adenylylcyclase (AC), die cAMP synthetiseert. Wordt geactiveerd, Protein kinase A (PKA) fosforyleert verschillende intracellulaire en membraan-geassocieerde eiwitten zoals L-type Ca 2+ kanalen, fosfolamban en ryanodine receptoren resulteert in een wijziging van Ca 2+ transiënten en hartcontractiliteit 1,3,4. cAMP wordt afgebroken door fosfodiesterase (PDE). Activering van Gs-gekoppelde uitzondering β-adrenoceptoren receptoren leidt tot accumulatie van cAMP.
De techniek van contractiliteit meten in geïsoleerde ventriculaire spier stroken gevestigde voor groter zoogdiersoorten 5-8. Op basis van de mogelijkheid van gen targeting in muizen is het belangrijk om methoden vast te murine hartfysiologie analyseren. Echter, de bestaande gegevens over de fysiologische eigenschappen van geïsoleerde spier voorbereidingen in muizen verschillen afhankelijk van experimentele omstandigheden 9-12.
De beschreven werkwijze wordt gebruikt om cardiale contractiliteit van de linker ventrikel papillaire spier pre analyserenpreparaten in vitro. Onderzoek van cardiale contractiliteit wordt uitgevoerd in afwezigheid van invloeden wijzigen cardiale contractiliteit in vivo, zoals bloeddruk, neurohumorale stimulatie en fysieke of metabolische stress. Het kloppen tarief van de aanbestedende spier voorbereiding kan rigoureus worden gedefinieerd en willekeurig veranderd. Twitch kracht kan worden geanalyseerd in het kader van specifieke stimuli zoals calciumconcentratie, kloppen frequentie of temperatuur. Bovendien kan deze methode worden gebruikt om verschillende signaalweg componenten onderzoeken en hartfunctie van genetisch gemodificeerde muismodellen vergelijken door regeling genoemde proefomstandigheden.
Protocol
Representative Results
Discussion
In dit manuscript beschrijven we een methode om de contractiliteit van murine papillairspier onderzoeken in vitro die kan worden gebruikt om verschillende wetenschappelijke vragen hart fysiologie en pathologie in muizen beantwoorden en de analyse van transgene lijnen en de ontdekking van nieuwe farmaceutische benaderingen ondersteunen aan het hart disfuncties te behandelen. We illustreren het gebruik van deze methode om fysiologische, pathologische en farmacologische eigenschappen van de hartspier contractilite…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd ondersteund door de Deutsche Forschungsgemeinschaft (KFO 196 "Signaltransduktion bei adaptativen und maladaptiven kardialen Remodelling-Prozessen", FR 1638 / 1-2) en door de DZHK (Duitse Centre for Cardiovascular Research, een onderdeel van het Duitse Centres of Health Research , dat is een BMBF (Duitse ministerie van Onderwijs en Onderzoek) initiatief).
Materials
| Sodium chloride | Sigma-Aldrich | S7653 | |
| Sodium bicarbonate | Sigma-Aldrich | S5761 | |
| Potassium chloride | Sigma-Aldrich | P9333 | |
| Glucose | Sigma-Aldrich | D9434 | |
| Sodium pyruvate | Sigma-Aldrich | P5280 | |
| Calcium chloride dihydrate | Sigma-Aldrich | 223506 | |
| Magnesium sulfate heptahydrate | Sigma-Aldrich | 230391 | |
| Potassium phosphate monobasic | Sigma-Aldrich | P 5655 | |
| 2,3-Butanedione monoxime | Sigma-Aldrich | B0753 | |
| Forskolin | Sigma-Aldrich | F3917 | Hazard statement H312, solve in DMSO |
| 3-?Isobutyl-?1-?methylxanthine | Sigma-Aldrich | I5879 | Hazard statement H 302, solve in DMSO |
| Dimethyl sulfoxide (DMSO) | Sigma-Aldrich | D2650 | |
| Isoprenaline hydrochloride | Sigma-Aldrich | I5627 | Hazard statement H 315-H319-H335 |
| Sodium Heparine 250.000 IE/10ml | ratiopharm | PZN 3874685 | |
| Histamine dihydrochloride | Sigma-Aldrich | H7250 | Hazard statement H 315-H 317-H319- H334-H335 |
Riferimenti
- Endoh, M. Cardiac Ca2+ signaling and Ca2+ sensitizers. Circ J. 12 (12), 1915-1925 (2008).
- Bers, D. M. Calcium cycling and signaling in cardiac myocytes. Annu Rev Physiol. 70, 23-49 (2008).
- Bers, D., Despa, S. M. Na/K-ATPase—an integral player in the adrenergic fight-or flight response. Trends Cardiovasc Med. 19, 111-118 (2009).
- Bers, D. M. Cardiac excitation–contraction coupling. Nature. 415, 198-205 (2002).
- Pieske, B., et al. al. Ca(2+)-dependent and Ca(2+)-independent regulation of contractility in isolated human myocardium. Basic Res Cardiol. 92, 75-86 (1997).
- Corbin, J. Sildenafilcitrate does not affect cardiac contractility in human or dog heart. Curr Med ResOpin. 19 (8), 747-752 (2003).
- Romero-Vecchione, E., Vasquez, J., Rosa, F. Direct negative inotropic effect of cocaine in rat ventricle strip. Acta Cient Venez. 47 (1), 17-23 (1996).
- Näbauer, M., et al. Positive inotropic effects in isolated ventricular myocardium from nonfailing and terminally failing human hearts. Eur J Clin Invest. 18 (6), 600-606 (1988).
- Gao, W. D., Perez, N. G., Marban, E. Calcium cycling and contractile activation in intact mouse cardiac muscle. J Physiol. 507, 175-184 (1998).
- Bluhm, W. F., Kranias, E. G., Dillmann, W. H., Meyer, M. Phospholamban: a major determinant of the cardiac force-frequency relationship. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 278 (1), H249-H255 (2000).
- Redel, A., Baumgartner, W., Golenhofen, K., Drenckhahn, D., Golenhofen, N. Mechanical activity and force-frequency relationship of isolated mouse papillary muscle: effects of extracellular calcium concentration, temperature and contraction type. Pflugers Arch. 445 (2), 297-304 (2002).
- Uhl, S., Mathar, I., Vennekens, R., Freichel, M. Adenylyl cyclase-mediated effects contribute to increased Isoprenaline-induced cardiac contractility in TRPM4 deficient mice. JMCC. 74, 307-317 (2014).
- Allen, D. G., Jewell, B. R., Wood, E. H. Studies of the contractility of mammalian myocardium at low rates of stimulation. J Physiol. 254 (1), 1-17 (1976).
- Pieske, B., Maier, L. S., Schmidt-Schweda, S. Sarcoplasmic reticulum Ca2+ load in human heart failure. Basic Res Cardiol. 97, 163-171 (2002).
- Koch-Weser, J., Blinks, J. R. The Influence of the Interval between Beats on Myocardial Contractility. Pharmacol Rev. 15, 601-652 (1963).
- Bocalini, D. S. Myocardial remodeling after large infarcts in rat converts post rest-potentiation in force decay. Arq Bras Cardiol. 98 (3), 243-251 (2012).
- Juggi, J. S. Effect of ischemia-reperfusion on the post-rest inotropy of isolated perfused rat heart. J Cell Mol Med. 6 (4), 621-630 (2002).
- Lakatta, E. G. Beyond Bowditch: the convergence of cardiac chronotropy and inotropy. Cell Calcium. 35 (6), 629-624 (2004).
- Taylor, D. G., Parilak, L. D., LeWinter, M. M., Knot, H. J. Quantification of the rat left ventricle force and Ca2+ -frequency relationships: similarities to dog and human. Cardiovasc Res. 61 (1), 77-86 (2004).
- Schmidt, U., Hajjar, R. J., Gwathmey, J. K. The force-interval relationship in human myocardium. J Card Fail. 1 (4), 311-321 (1995).
- Rossman, E. I., Petre, R. E., Chaudhary, K. W., Piacentino, V. 3. r. d., Janssen, P. M., Gaughan, J. P., Houser, S. R., Margulies, K. B. Abnormal frequency-dependentresponses represent the pathophysiologic signature of contractile failure inhuman myocardium. JMCC. 36 (1), 33-42 (2004).
- Moran, A. E., Forouzanfar, M. H., Roth, G. A., Mensah, G. A., Ezzati, M., Murray, C. J., Naghavi, M. Temporal trends in ischemic heart disease mortality in 21 world regions, 1980 to 2010: the Global Burden of Disease 2010 stud. Circulation. 129 (14), 1483-1492 (1980).
- Lee, J. A., Allen, D. G. Changes in intracellular free calcium concentration during long exposures to simulated ischemia in isolated mammalian ventricular muscle. Circ Res. 71 (1), 58-69 (1992).
