Сократимость Измерения на изолированных папиллярных мышц по расследованию сердечной инотропию у мышей
Summary
Мышиные левого желудочка папиллярных мышц может быть использован для исследования сократительной способности сердца в пробирке. Эта статья подробно описывает выделение и экспериментальные протоколы для изучения сердечных характеристики сократительных.
Abstract
Папиллярной мышцы изолированы от взрослых сердца мыши могут быть использованы для изучения сократительной способности сердечной мышцы во различных физиологических условиях / патологических. Сократительные характеристики могут быть оценены независимо от внешних воздействий, таких как сосудистого тонуса или нейрогуморальной статуса. Она изображает научного подхода между измерениями отдельных клеток с изолированными кардиомиоцитов и в естественных условиях исследования, как ЭхоКГ. Таким образом, препараты папиллярных мышц служить отличной моделью для изучения физиологии сердца / патофизиологии и может быть использован для исследований, таких как модуляции фармакологических агентов или разведки трансгенных животных моделях. Здесь мы опишем способ выделения мышиный левой передней папиллярной мышцы, чтобы исследовать сердечную сократимость в установке орган ванны. В отличие от препарата мышц полосы, выделенной из стенки желудочков, сосочковый мышц может быть получен в целом, не повреждая мышечную Tissuе строго. Установка орган ванна состоит из нескольких контролируемой температурой, газом и электродов, оборудованный орган ванны камер. Выделенный папиллярный мышц фиксируется в орган ванны камере и электрически стимулируется. Вызванных силы сокращений регистрируется с помощью датчика и параметры давления, например дергаться амплитуды силы и дергаться кинетика анализируются. Различные экспериментальные протоколы могут быть выполнены, чтобы исследовать кальциевые и частотно-зависимого сократимость, а также кривых доза-ответ сократительных агентов, таких как катехоламинов или других лекарственных препаратов. Кроме того, патологические состояния, такие как острой ишемии могут быть смоделированы.
Introduction
Исследование белков ионных каналов, таких как относящихся свою роль в сократительной способности сердечной мышцы необходимо открыть различные pathomechanisms и установить новые терапевтические стратегии для сердечных заболеваний, таких как ишемия и сердечной недостаточности.
Сократительной функции кардиомиоцитов млекопитающих, как известно, можно модулировать с помощью различных ионных каналов, транспортеров и других белков. Действие потенциал вызвал активацию вольтзависимых сарколеммы L-типа Са 2+ каналов приводит к притоку Ca 2+ из внеклеточного пространства и впоследствии Ca 2+ -индуцированных Ca 2+ релиз (CICR) 1, который вызывает клеточный сокращение 2. Са 2+ -signaling играет центральную роль в сократительной способности сердечной мышцы и адаптации к физиологическим или патологическим стрессом. Катехоламины, включите сердечные бета-адренорецепторов, стимулируя тем самым аденилатциклазы (АЦ), который синтезирует цАМФ. Будучи активирован, PROTEIп киназы А (PKA) фосфорилирует различные внутриклеточные и мембранные белки, связанные как L-типа Ca 2+ каналов, phospholamban и рианодиновых рецепторов, в результате модификации Са 2+ и сердечной сократимости 1,3,4. цАМФ разрушается фосфодиэстеразы (ФДЭ). Активация GS-связанных, кроме бета-адренорецепторов рецепторов также приводит к накоплению цАМФ.
Методика измерений сократительной в изолированных полос желудочка мышц хорошо известна для крупных видов млекопитающих 5-8. Основываясь на возможность гена ориентации у мышей важно установить методы для анализа мышиного сердца физиологию. Тем не менее, имеющиеся данные о физиологических свойств изолированных мышечных препаратов в мышей различаются в зависимости от условий эксперимента 9-12.
Описанный метод используется для анализа сердечной сократимости левого желудочка папиллярных мышц предварительноparations в пробирке. Исследование сократительной способности сердечной мышцы осуществляется в отсутствие воздействий, модифицирующих сердечную сократимость в живом организме, как артериальное давление, нейрогуморальной стимуляции и физического или метаболического стресса. Скорость избиение подготовке контрактов мышц может быть строго определено и изменяться произвольно. Силы сокращений могут быть проанализированы в контексте конкретных стимулов, таких как кальций, концентрации бьется частоты или температуры. Кроме того, этот метод может быть использован для исследования различных компонентов сигнального пути и сравнить работу сердца генетически модифицированных мышах, управляя экспериментальные условия, упомянутые выше.
Protocol
Representative Results
Discussion
В этой рукописи мы опишем метод, чтобы расследовать сократимость мышиного папиллярной мышцы в пробирке, которые могут быть использованы, чтобы ответить на несколько научных вопросов, связанных с сердечной физиологии и патологии у мышей, а также для поддержки анализа трансгенных ?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта работа была поддержана Немецкого исследовательского (KFO 196 "Signaltransduktion бай adaptativen унд maladaptiven kardialen Перепланировка-Prozessen", FR 1638 / 1-2) и в DZHK (немецкий Центра сердечно-сосудистых исследований, часть немецких центров исследований в области здравоохранения , который является БМБФ (Федеральное министерство образования и научных исследований) инициатива).
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).
