מיפוי אופטי של Langendorff-perfused לבבות עכברוש
Summary
מאמר זה מתאר טכניקה גבוהה ברזולוציה של זמן ומרחב התנועה תמונה אופטית פעולה פוטנציאל על פני השטח של Langendorff-perfused הלבבות חולדה באמצעות צבע פוטנציומטרית (di-8-ANEPPS).
Abstract
מיפוי אופטי של פני הלב עם מתח רגיש צבעי ניאון הפך כלי חשוב לחקור עירור חשמלי במודלים ניסיוניים טווח בהיקף של תרביות תאים אל כל האיברים<sup> [1, 2]</sup>. באמצעות המדינה-of-the-art מערכות הדמיה אופטית, הדור של התפשטות פוטנציאל פעולה במהלך קצב לב נורמלי או בכל ייזום ואחזקה של הפרעות קצב ניתן דמיינו כמעט מיד<sup> [1]</sup>. האחרונה, זמין מסחרית מערכות יכולים לספק מידע ברזולוציות גבוהות ביותר spatiotemporal ו התבססו על הציוד שהותקן פיתחה בתחילה כדי להתגבר על המכשולים שהציבה שיטות אלקטרו קונבנציונליים יותר<sup> [1]</sup>. התקדמויות ברזולוציה גבוהה במהירות גבוהה משלימים תחמוצת מתכת, מוליכים למחצה (CMOS) מצלמות מאוד בהיר, דיודות פולטות אור (LEDs), כמו גם מתח רגיש צבעים, אופטיקה, ומסננים החלו לבצע רכישה האות החשמלי מעשית עבור ביולוגים התא לב וכלי דם, אשר מורגלים יותר לעבוד עם מיקרוסקופים. אף על פי הדור החדש של מצלמות CMOS יכול לרכוש 10,000 מסגרות לשנייה על מערך 16,384 פיקסל, תלוי בסוג של הכנת המדגם, ותיקה טכנולוגיות רכישת הקרינה כגון מערכי photodiode, לייזר מערכות סריקה, מקורר טעונה מצמידים התקן (CCD מצלמות) עדיין יש כמה יתרונות מובהקים מבחינת טווח דינמי, אות לרעש יחס, ועל היעילות הקוונטית<sup> [1, 3]</sup>. במחקר הנוכחי, לבבות לואיס חולדה היו perfused<em> לשעבר vivo</em> עם perfusate גבישן (קרבס-Henseleit פתרון) בשעה 37 ° C על מנגנון Langendorff שונה. לאחר תקופת ייצוב 20 דקות, לבבות היו perfused לסירוגין עם monoxime 11 2,3-butanedione mmol / L לחסל התכווצות הקשורים בתנועה במהלך הרכישה התמונה. מיפוי אופטי, העמסנו לבבות עם בדיקה מהירה התגובה פוטנציומטרית di-8-ANEPPS<sup> [4]</sup> (5 μMol / L) בקצרה האיר את ההכנה עם 475 ± 15 עירור אור ננומטר. במהלך תקופה 2 טיפוסי השני של תאורה,> 605 ננומטר אור הנפלט הכנת הלב היה צילמו עם מצלמה CMOS מהיר מחובר macroscope אופקי. להדגמה זו, הלבבות היו בקצב של 300 פעימות לדקה עם אלקטרודה קואקסיאליים מחובר יחידת גירוי חשמלי מבודד. במקביל להקלטות דו קוטבית electrographic נרכשו ונותחו יחד עם אותות מתח באמצעות תוכנת בקלות זמינים. באופן זה, פוטנציאל הפעולה על פני השטח של Langendorff-perfused הלבבות חולדה ניתן דמיינו ונרשם עם אותות electrographic.
Protocol
Discussion
הסרה של הלב מן החולדות הרדים חייב להתבצע במהירות כדי למנוע איסכמיה בשריר הלב. אם איסכמיה או מספיק זלוף כלילית מתרחשת, בלב צפויה לפתח הפרעות קצב ועלולה להיות infarcted. בנוסף, לבבות אלה יציגו פליטת הקרינה מספיק הקלטות אינפורמטיבי וניתוחים שלאחר מכן. לפני טעינת צבע, בתאי שר?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכת על ידי מענקי מחקר מן המכון הלאומי לבריאות (HL068915; HL088206) ותרומות לקרן הולכה לב בבית החולים לילדים בבוסטון.
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
- Efimov, I. R., Nikolski, V. P., Salama, G. Optical imaging of the heart. Circ Res. 95 (1), 21-33 (2004).
- Hucker, W. J. Images in cardiovascular medicine. Optical mapping of the human atrioventricular junction. Circulation. 117 (11), 1474-147 (2008).
- 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).
- Entcheva, E. Fluorescence imaging of electrical activity in cardiac cells using an all-solid-state system. IEEE Trans Biomed Eng. 51 (2), 333-341 (2004).
- Stamm, C. Rapid endotoxin-induced alterations in myocardial calcium handling: obligatory role of cardiac TNF-alpha. Anesthesiology. 95 (6), 1396-1405 (2001).
- Choi, Y. H. Cardiac conduction through engineered tissue. Am J Pathol. 169 (1), 72-85 (2006).
- 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).
