Le malattie cardiovascolari, e la progressione verso l'insufficienza cardiaca, sono una delle principali cause di morte. fette tessuto cardiaco stanno diventando sempre più popolare come un sistema modello per elettrofisiologia cardiaca e della ricerca farmacologia e lo sviluppo. L'eterogeneità regionale di calcio intracellulare e potenziale transmembrana, in particolare differenza transmurale nel ventricolo e il suo effetto sul substrato elettrofisiologico è largamente inesplorata nonostante l'importanza consolidata della eterogeneità elettrofisiologico del cuore. Tali informazioni tuttavia, non può attualmente essere ottenuto da preparati cardiaci interi sia isolato singola cella o Langendorff perfusione che sono ampiamente utilizzati nella ricerca cardiaca. Qui, abbiamo descritto in preparazione dettaglio, la gestione e la registrazione mappatura ottica con coloranti fluorescenti di tensione e di calcio in fette di tessuto ventricolari da topi. Abbiamo anche cercato di guardare alternans e aritmie in diverse regioni del cuore applicando la stimolazione campo a frequenze diverse. Abbiamo studiato il possibile ruolo di Pak1 nella modulazione autonomica di seno-atriale attività nodo making ritmo. Il ventricolo è stato tagliato in senso trasversale e longitudinale per la registrazione mappatura ottica. APD e CATD erano più lunghi nella regione medio-miocardio confrontano epicardio ed endocardio regione della sezione trasversale del ventricolo. La regione mid-miocardio contiene M-cellule che avevano una configurazione potenziale picco e la cupola di azione di primo piano. Abbiamo anche osservato più CATD e APD nella regione apicale confrontano a metà e regione basale del ventricolo sinistro (fette longitudinali). Il rapido aumento della risposta di tensione e di calcio a fette ventricolare è stato causato principalmente mediante l'applicazione di frequenze di stimolazione cumulativi (da 2 Hz a 16 Hz). A frequenza più alta, alternans e aritmie sono state osservate in diverse regioni del ventricolo. Pak1 svolto ruolo significativo nella risposta di murine SAN alla segnalazione autonomica, agendo per opporsi adrenergici e aumentare risposte colinergici del sistema intatto. Pak1 ha agito come un anti-ipertrofica e anti-aritmici in condizione di stress β-adrenergico. In conclusione, la metodologia descrivere qui, fornisce quindi un sistema nuovo modello per lo studio della eterogeneità regionale di diverse proprietà elettrofisiologiche nel cuore. Il nostro studio indica che ci sono differenze transmurale e regionali nel transitorio di calcio e di potenziale transmembrana a fette ventricolari (trasversale e sezione longitudinale). display PAK1 cardio-protettivi effetti di de-fosforilazione di diverse proteine ​​cardiache (cTnI, cTnC e MyBP-C) e l'attivazione della proteina fosfatasi 2A (PP2A).

Cardiovascular diseases, and the progression to heart failure, are one of the leading causes of death. Cardiac tissue slices are becoming increasingly popular as a model system for cardiac electrophysiology and pharmacology research and development. The regional heterogeneity of intracellular calcium and trans-membrane potential, in particular transmural difference in the ventricle and its effect on the electrophysiological substrate is largely unexplored despite the well-established importance of the electrophysiological heterogeneity of the heart. Such information however, can not currently be obtained from either isolated single cell or Langendorff perfused whole heart preparations that are widely used in cardiac research. Here, we described in detail preparation, handling and optical mapping recording using voltage and calcium fluorescent dyes in ventricular tissue slices from mice. We also tried to look at alternans and arrhythmia in different regions of heart by applying field stimulation at different frequencies. We investigated the possible role of Pak1 in autonomic modulation of sino-atrial node pace making activity. The ventricle was cut into transverse and longitudinal direction for optical mapping recording. APD and CaTD were longer in mid-myocardium region compare to epicardium and endocardium region of transverse section of the ventricle. The mid-myocardium region contains M-cells which had a prominent spike and dome action potential configuration. We also observed longer CaTD and APD in apical region compare to mid and basal region of left ventricle (longitudinal slices). The rapid increase in voltage and calcium responses in ventricular slices was mainly caused by applying cumulative pacing frequencies (from 2 Hz to 16 Hz). At higher frequency, alternans and arrhythmia were seen in different regions of ventricle. Pak1 played significant role in the response of murine SAN to autonomic signaling, acting to oppose adrenergic and augment cholinergic responses in the intact system. Pak1 acted as an anti-hypertrophic and anti-arrhythmic in β-adrenergic stress condition. In conclusion, the methodology describe here, thus provides a novel model system for the study of regional heterogeneity of several electrophysiological properties in the heart. Our study indicates that there are transmural and regional differences in calcium transient and transmembrane potential in ventricular slices (transverse and longitudinal section). Pak1 displays cardio-protective effects by de-phosphorylation of several cardiac proteins (cTnI, cTnC and MyBP-C) and activation of protein phosphatase 2A (PP2A).

Investigate the regional heterogeneity of electrophysiological properties and intracellular calcium in the heart

Gandhi, Kushal Yogeshchandra
2016-01-01

Abstract

Le malattie cardiovascolari, e la progressione verso l'insufficienza cardiaca, sono una delle principali cause di morte. fette tessuto cardiaco stanno diventando sempre più popolare come un sistema modello per elettrofisiologia cardiaca e della ricerca farmacologia e lo sviluppo. L'eterogeneità regionale di calcio intracellulare e potenziale transmembrana, in particolare differenza transmurale nel ventricolo e il suo effetto sul substrato elettrofisiologico è largamente inesplorata nonostante l'importanza consolidata della eterogeneità elettrofisiologico del cuore. Tali informazioni tuttavia, non può attualmente essere ottenuto da preparati cardiaci interi sia isolato singola cella o Langendorff perfusione che sono ampiamente utilizzati nella ricerca cardiaca. Qui, abbiamo descritto in preparazione dettaglio, la gestione e la registrazione mappatura ottica con coloranti fluorescenti di tensione e di calcio in fette di tessuto ventricolari da topi. Abbiamo anche cercato di guardare alternans e aritmie in diverse regioni del cuore applicando la stimolazione campo a frequenze diverse. Abbiamo studiato il possibile ruolo di Pak1 nella modulazione autonomica di seno-atriale attività nodo making ritmo. Il ventricolo è stato tagliato in senso trasversale e longitudinale per la registrazione mappatura ottica. APD e CATD erano più lunghi nella regione medio-miocardio confrontano epicardio ed endocardio regione della sezione trasversale del ventricolo. La regione mid-miocardio contiene M-cellule che avevano una configurazione potenziale picco e la cupola di azione di primo piano. Abbiamo anche osservato più CATD e APD nella regione apicale confrontano a metà e regione basale del ventricolo sinistro (fette longitudinali). Il rapido aumento della risposta di tensione e di calcio a fette ventricolare è stato causato principalmente mediante l'applicazione di frequenze di stimolazione cumulativi (da 2 Hz a 16 Hz). A frequenza più alta, alternans e aritmie sono state osservate in diverse regioni del ventricolo. Pak1 svolto ruolo significativo nella risposta di murine SAN alla segnalazione autonomica, agendo per opporsi adrenergici e aumentare risposte colinergici del sistema intatto. Pak1 ha agito come un anti-ipertrofica e anti-aritmici in condizione di stress β-adrenergico. In conclusione, la metodologia descrivere qui, fornisce quindi un sistema nuovo modello per lo studio della eterogeneità regionale di diverse proprietà elettrofisiologiche nel cuore. Il nostro studio indica che ci sono differenze transmurale e regionali nel transitorio di calcio e di potenziale transmembrana a fette ventricolari (trasversale e sezione longitudinale). display PAK1 cardio-protettivi effetti di de-fosforilazione di diverse proteine ​​cardiache (cTnI, cTnC e MyBP-C) e l'attivazione della proteina fosfatasi 2A (PP2A).
Heterogeneity, cardiac slices, optical mapping, P21 activated kinases, action potential duration, calcium transient duration, hypertrophy, arrhythmia, alternans, sino-atrial node
Cardiovascular diseases, and the progression to heart failure, are one of the leading causes of death. Cardiac tissue slices are becoming increasingly popular as a model system for cardiac electrophysiology and pharmacology research and development. The regional heterogeneity of intracellular calcium and trans-membrane potential, in particular transmural difference in the ventricle and its effect on the electrophysiological substrate is largely unexplored despite the well-established importance of the electrophysiological heterogeneity of the heart. Such information however, can not currently be obtained from either isolated single cell or Langendorff perfused whole heart preparations that are widely used in cardiac research. Here, we described in detail preparation, handling and optical mapping recording using voltage and calcium fluorescent dyes in ventricular tissue slices from mice. We also tried to look at alternans and arrhythmia in different regions of heart by applying field stimulation at different frequencies. We investigated the possible role of Pak1 in autonomic modulation of sino-atrial node pace making activity. The ventricle was cut into transverse and longitudinal direction for optical mapping recording. APD and CaTD were longer in mid-myocardium region compare to epicardium and endocardium region of transverse section of the ventricle. The mid-myocardium region contains M-cells which had a prominent spike and dome action potential configuration. We also observed longer CaTD and APD in apical region compare to mid and basal region of left ventricle (longitudinal slices). The rapid increase in voltage and calcium responses in ventricular slices was mainly caused by applying cumulative pacing frequencies (from 2 Hz to 16 Hz). At higher frequency, alternans and arrhythmia were seen in different regions of ventricle. Pak1 played significant role in the response of murine SAN to autonomic signaling, acting to oppose adrenergic and augment cholinergic responses in the intact system. Pak1 acted as an anti-hypertrophic and anti-arrhythmic in β-adrenergic stress condition. In conclusion, the methodology describe here, thus provides a novel model system for the study of regional heterogeneity of several electrophysiological properties in the heart. Our study indicates that there are transmural and regional differences in calcium transient and transmembrane potential in ventricular slices (transverse and longitudinal section). Pak1 displays cardio-protective effects by de-phosphorylation of several cardiac proteins (cTnI, cTnC and MyBP-C) and activation of protein phosphatase 2A (PP2A).
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Tipologia: Tesi di dottorato
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/11562/937766
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