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模型制备

细胞水平的心律失常模型

2017年01月19日 浏览量: 评论(0) 来源:《人类疾病动物模型复制方法学》 作者:周光兴 责任编辑:yjcadmin

(1)复制方法  体重为200~250g SPF级大鼠。用3%的戊巴比妥钠麻醉后开胸,迅速取出心脏,主动脉逆行插管连于Langendorff灌流装置上,以正常台氏液速度8ml/min连续灌流5min,洗净心脏残血,然后用无钙台氏液灌流约10min,心脏停止搏动后,应用含0.05%Ⅱ型胶原酶的无钙液灌流分离心脏单细胞,当心脏变软、色泽变浅时开始取心肌组织,每隔2min取1次。以上操作均在37℃恒温,并充95%O2+5%CO2条件下进行。将不同时间取下的心室肌组织放于装有Kerb液的试管中,用吸管轻轻吹打,使之分散成单个细胞,置于4℃冰箱稳定1h待用。选出杆状、耐钙、横纹清晰无颗粒的细胞进行实验研究。应用全细胞膜片钳技术记录单细胞离子电流。将两步法拉制而成微电极,充灌电极液使电阻在2~3MΩ之间。将准备好的微电极连于膜片钳的探头上。分离好的单细胞置于浴槽中,用正常台氏液以3ml/min恒速灌流冲洗细胞表面,形成高阻封接(>10GΩ)后,用脉冲式抽吸打破细胞膜,形成全细胞构型,用电压钳和电流钳模式进行刺激和记录。实验过程由计算机软件pCLAMP 6104(Axon Instrument)控制,数一模转换器完成刺激信号的产生、反馈信号的采集以及数据分析。信号输入经过1kHz的滤波,数据存于计算机硬盘以便分析。实验在室温(19~22℃)下进行。观测指标:动作电位时程(APD),形成全细胞构型后,应用电流钳,在保持电压0mV条件下,给予一持续2ms、电压80mV的脉冲刺激,使心肌细胞产生一次动作电位;Na+电流,大鼠心室肌细胞钠电流的记录是在细胞外液中低钠(5mmol/L,其余用等渗氯化胆碱取代)、室温下进行。保持电压一80mV,刺激电压从一70mV开始,以10mV步阶跃至+30mV。L2型钙电流在室温下(19~22℃),将细胞外液中的NaCl用等摩尔的氯化胆碱取代,用CsCl和CsOH分别取代相应的KCl和KOH,即无钠、无钾外液,电极液同样无钠钾,从而排除钠电流、钾电流的干扰。在钳制电压模式下记录,保持电压—80mV,刺激电压从一40mV起以10mV步阶给予去极化刺激至+50mV,持续时间100ms,间隔时间10s。K+电流,大鼠心肌细胞以瞬时外向钾电流(Ito)为主,同时记录内向整流钾电流(Ik1)。数据以x±s表示。用配对t检验分析给药前后动作电位时程和离子电流的变化。抗心律失常药物筛选评价指标;动作电位时程,一个理想的抗心律失常药物自身对动作电位时程无缩短作用,但应使乌头碱延长的动作电位时程缩短或恢复正常,维拉帕米有此作用,可作为此模型的阳性对照药;钠电流,阳性对照药可选奎尼丁,应用奎尼丁后钠电流幅度低于正常值,但奎尼丁过度延长动作电位时程,临床表现为具有诱发LQT的潜在危害。

(2)模型特点  与国内外目前使用的抗心律失常药物筛选模型相比,本模型具有如下优点:①药物对该模型反映在人与动物上无质的差异。②单细胞水平的模型条件单一、可控、稳定。③体重、性别对观测指标影响小。④通过区分药物对不同观测指标的作用及影响程度可直接判断在抗心律失常药物中的分类。⑤根据药物对动作电位时程的作用,可初步预测到该药抗心律失常可能存在的不良反应。

(3)比较医学  本方法建立的药物筛选模型,选择单个心室肌细胞作为研究对象,以电生理指标为观测指标,同时观察了目前公认的几大类阳性药物对本模型中乌头碱诱发的大鼠单个心室肌细胞动作电位时程和离子电流改变的治疗作用,结果表明:Ⅰ类抗心律失常药物奎尼丁具有抑制乌头碱增加Na+内流的作用,但研究发现该药物加重乌头碱诱发的动作电位时程延长,这也与临床上奎尼丁诱发长Q—T间期综合征及尖端扭转型心律失常有关。本研究发现维拉帕米治疗作用较佳,除通过抑制内向的钙电流作用外,尚有缩短乌头碱诱发的动作电位时程延长的作用。此结果与临床已知的药物作用机理一致,并有新的发现,因此本模型具有较高的临床指导意义。

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