В настоящем протоколе описан эффективный метод скрининга препаратов, повышающих сократительную способность миокарда, с использованием изолированных правых предсердий морских свинок.
Методическая статья
* These authors contributed equally
В настоящем протоколе описан эффективный метод скрининга препаратов, повышающих сократительную способность миокарда, с использованием изолированных правых предсердий морских свинок.
Распространенная хроническая сердечная недостаточность (ХСН) характеризуется нарушением функции наполнения желудочков и/или выброса, что приводит к ненасытному сердечному выбросу и увеличению заболеваемости. Снижение систолической функции сердца является ключевым фактором патогенеза ХСН. Систолическая функция — это просто наполнение насыщенной кислородом крови в левом желудочке, после чего кровь перекачивается по всему телу во время сердцебиения. Слабое сердце и неспособность левого желудочка сокращаться должным образом при сердцебиении указывают на плохую систолическую функцию. Многие традиционные травы были предложены для укрепления систолической функции сердца у пациентов. Тем не менее, стабильные и эффективные экспериментальные методы скрининга соединений, повышающих сократительную способность миокарда, все еще отсутствуют в процессе исследований этнической медицины. Здесь, на примере дигоксина, представлен систематический и стандартизированный протокол для скрининга соединений, повышающих сократимость миокарда, с использованием изолированных правых предсердий морских свинок. Результаты показали, что дигоксин может заметно усилить сократительную способность правого предсердия. Этот систематический и стандартизированный протокол призван служить методологическим справочником для скрининга активных ингредиентов этнических лекарственных средств при лечении ХСН.
Сердечная недостаточность вызывается инфарктом миокарда, миокардиопатией, гемодинамической перегрузкой, воспалением и другими причинами повреждений миокарда, которые изменяют анатомию и активность миокарда и, в конечном итоге, приводят к сбою в насосной или наполнении желудочков. Сердцебиение, усталость и задержка жидкости являются основными первичными клиническими симптомами1. ХСН — это хроническая сердечная недостаточность, которая может сохраняться, ухудшаться или демонстрировать декомпенсацию с течением времени, а ее частота и распространенность увеличиваются с возрастом2 года. Снижение систолической функции сердца является ключевым фактором патогенеза ХСН3. Современное медикаментозное лечение этого заболевания в основном включает использование антигипертензивных препаратов, таких как ингибиторы ангиотензинпревращающего фермента, β-адренорецепторы (которые подавляют чрезмерную активацию нейрогормональной системы, а именно симпатической системы и ренин-ангиотензин-альдостероновой системы) или диуретики (которые уменьшают застойные явления)4. Тем не менее, клинические признаки сердечной недостаточности, вызванной снижением сердечного выброса и резерва, не часто рассматриваются в исследованиях, изучающих влияние этихметодов лечения.
Положительные инотропные препараты предназначены для повышения сократительной способности миокарда. Сердечные гликозиды, ингибиторы фосфодиэстеразы и агонисты β-адренорецепторов используются в качестве положительных инотропных препаратов для лечения сердечной недостаточности. Сердечные гликозиды в основном являются производными наперстянки; В качестве примера можно привести дигоксин, который является наиболее часто используемым производным наперстянки и производится из Digitalis lanata (белая наперстянка)6. Они избирательно связываются с Na+/K+-АТФазой на клеточной мембране для увеличения внутриклеточной концентрации кальция и, таким образом, усиливают сократительную способность сердца и ударный объем без увеличения потребления кислорода, тем самым улучшая сердечную эффективность. Помимо сердечных гликозидов, большинство положительных инотропных препаратов, таких как ингибиторы фосфодиэстеразы и агонисты β-адренергических рецепторов, увеличивают частоту сердечных сокращений и потребление кислорода миокардом, увеличивая нагрузку кальция в клетках миокарда для усиления сократительной способности миокарда, что может привести к клинически тяжелым аритмиям и гипотензии и, следовательно, к увеличению смертности.. Поэтому клиническое применение этих инотропных препаратов ограничено. Для того чтобы избежать осложнений, вызванных повышенным внутриклеточным уровнем кальция, необходимо разработать более безопасные и высокоэффективные инотропные модуляторы для лечения ХСН (рис. 1).
В последние десятилетия было проведено множество исследований по получению и анализу соединений, которые могут поддерживать положительные инотропные свойства сердечной гемодинамики. Многие традиционные китайские лекарства (ТКМ), такие как Euodia rutaecarpa (Juss.) Benth., Apocynum venetum L. и Sophora alopecuroides L., среди прочих, могут усиливать сократительную способность миокарда 9,10,11. Исследования доказали, что ТКМ и ее активные мономеры могут оказывать положительное инотропное воздействие через различные механизмы по сравнению с инотропными препаратами. Например, лигузиндиол, форма лигустразина, метилированная наС2 иС5 (один из активных ингредиентов корневища любистока Сычуана), которая значительно усиливает сократительную способность изолированных сердец крыс за счет усиления переходных процессов кальция саркоплазматического ретикулума без увеличения частоты сердечных сокращений, может иметь меньше побочных эффектов и быть лучшим средством для лечения ХСН12. Кроме того, матрин является алкалоидом, извлеченным из растения ТКМ Sophora flavescens Ait. Матрин может ингибировать повышение экспрессии белка3-AR β и уменьшать экспрессию eNOS у крыс с моделью сердечной недостаточности, тем самым повышая их сократительную способность миокарда. Тем не менее, в исследованиях этнической медицины не хватает стабильных и эффективных экспериментальных методов скрининга соединений, которые могут повысить сократимость миокарда.
Общеизвестно, что по сравнению с другими грызунами, морские свинки обладают электрофизиологией и характеристиками обработки кальция, которые больше схожи с человеческими. С одной стороны, электрокардиограмма морских свинок в достаточной степени похожа на человеческую, а их работа с Ca2+ больше похожа на физиологию человека, чем у крыс или мышей15,16. С другой стороны, вычислительные модели кардиомиоцитов морских свинок подверглись обширным исследованиям и включают важнейшие клеточные подсистемы, включая энергетику и метаболизм активных формкислорода. Поэтому выделенные правые предсердия от морских свинок широко используются для скрининга соединений, усиливающих сократительную способность миокарда. Здесь мы берем дигоксин в качестве примера, чтобы предоставить систематический и стандартизированный протокол для скрининга соединений, повышающих сократимость миокарда, с использованием изолированных правых предсердий морских свинок. Таким образом, данная работа является методологическим ориентиром для скрининга активных ингредиентов этнических лекарственных средств в лечении ХСН.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Протокол эксперимента был проведен в соответствии с требованиями Комитета по использованию лабораторных животных и Комитета по уходу и использованию институциональных животных при Медицинском университете Нинся. Для настоящего исследования использовались самцы морских свинок Данкина-Хартли массой 300-450 г. Влияние дигоксина на сократительную способность наблюдалось в изолированных правых предсердиях морских свинок (рис. 2).
1. Оксигенационный препарат для изолированных правых предсердий морских свинок
2. Приготовление изолированных правых предсердий от морских свинок
3. Измерение и регистрация систолической функции изолированных правых предсердий от морских свинок
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Снижение сократительной способности миокарда вызывает недостаточный сердечный выброс, что приводит к ХСН (Рисунок 1). Этот протокол позволил регистрировать влияние различных препаратов на систолическую функцию изолированных правых предсердий морских свинок, а затем проводить быстрый скрининг соединений этнических препаратов, усиливающих сократительную способность миокарда. После поэтапного подключения правого предсердия, преобразователя мышечной силы JH-2 и системы сбора и обработки биологич...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Нормальная ритмическая деятельность сердца требует подходящей физической и химической среды, как и активность изолированных правых предсердий. Изолированные правые предсердия изолированы от иннервации организма и прямого влияния системных гуморальных факторов, что означает, что могут наблюдаться изменения активности правых предсердий при смене лекарственных препаратов, воздействию которых они подвергаются. Основными причинами биоэлектрической активности в возбудимых клетках являются изме...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторам нечего раскрывать.
Эта работа была поддержана Фондом естественных наук Нинся (грант No 2023AAC03620), Научно-исследовательским проектом Департамента высшего образования провинции Нинся (NYG2022030) и Национальным фондом естественных наук Китая (грант No 82160816 и 82260797).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| 4-0 хирургический шовный материал | Янчжоу Фуда Медицина Устройства Co., | ||
| 5% дигоксин (растворимый в диметилсульфоксиде) | TCI Shanghai | D1828 | CAS: 20830-75-5; Чистота: >96,0% |
| BL-420N система сбора и обработки биологических сигналов | Chengdu Tai Meng Software Co., Ltd | 1700142S | |
| CaCl2 | Shanghai yuanye Bio-Technology Co., Ltd | S24110 | CAS: 10043-52-4; Чистота: 96% |
| глюкозы | Shanghai yuanye Bio-Technology Co., Ltd | S11022 | CAS: 50-99-7; Чистота: 99% |
| изофлуран | RWD Life Science Co., Ltd | R510-22-16 | |
| JH-2 преобразователь мышечной силы | Институт аэрокосмической медицинской техники, Пекин, Китай | ||
| KCl | Shanghai yuanye Bio-Technology Co., Ltd | S24120 | CAS: 7447-40-7; Чистота: 99,5% |
| ванна Магнус Shanghai | Future Experimental Equipment Co., Ltd | L046525 | |
| MgSO4 | Shanghai yuanye Bio-Technology Co., Ltd | S24253 | CAS: 7487-88-9; Чистота: 98% |
| NaCl | Shanghai yuanye Bio-Technology Co., Ltd | S24119 | CAS: 7647-14-5; Чистота: 99,5% |
| 2PO4 | Shanghai yuanye Bio-Technology Co., Ltd | S24161 | CAS: 7558-80-7; Чистота: 99% |
| NaHCO3 | Shanghai yuanye Bio-Technology Co., Ltd | S24153 | CAS: 144-55-8; Чистота: 99,8% |
| Операционный бассейн | Guangzhou Telekuan Medical Instrument Co., Ltd | 305 мм x 230 мм | |
| Офтальмологический щипец | Сучжоу Шуанлу Медицина Instrument Co., | ||
| "Офтальмологические операционные ножницы | " Сучжоу Шуанлу Медицина Instrument Co., | ||
| "Парафин" | Leica Biosystems | ||
| Чашка Петри | Corning | 430167 | 100 мм x 20 мм |
| Аппарат для анестезии грызунов | Shanghai Yuyan Instruments Co., Ltd | тип ABS (одноканальный) | |
| Scale | Shanghai Yueping Scientific Instrument Co., Ltd | YP1002 | |
| Хирургическая пластина | Чжэнчжоу Кетай Эксперимент Оборудование Co., | 21 см x 31 см | |
| Ножницы для салфеток | Сучжоу Шуанлу Медицина Instrument Co., ООО | SL0023 |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение