评论文章

前面。杂志。,13 January 2023
心脏电生理学秒。
卷14 - 2023 | https://doi.org/10.3389/fphys.2023.1076261

生活心肌切片:促进心律失常的研究

Jorik h . Amesz ^1、2,

张陆 ²,

扁r .翻转 ¹,

Natasja m . s . De Groot ²和

亚尼克·j·h·j·Taverne ¹*

¹心胸外科转化研究实验室,低地生物医学研究所,心胸外科学系,荷兰鹿特丹伊拉斯姆斯大学医学中心
²平移电生理学、低地生物医学研究所心内科荷兰鹿特丹伊拉斯姆斯大学医学中心

生活心肌切片(LMS)超薄(150 - 400年µm)部分完整的心肌,可以用作一个全面为心律失常研究模型。最近引入的仿生机电栽培室的生活使长期培养和容易控制心肌切片文化条件。本文的目的是向潜在的仿生界面使用生活心肌片在电生理学的研究概述了优点,缺点和未来模型的观点。此外,不同的电生理技术和他们的应用程序将讨论生活心肌切片。生活发展的心肌片在电生理学研究希望将导致未来突破心律失常机制的理解和发展的新的治疗选择。

介绍

为了研究心律失常的电生理现象和评估治疗选项,多个体外系统和已模型已经发展在过去的几十年。从历史上看,电生理学领域大大高级动物研究的基础上,从研究秀丽隐杆线虫(费舍尔et al ., 2017)和斑马鱼(威尔金森et al ., 2014大型动物,比如猪和羊。这些动物模型仍然有价值的特定的研究问题。然而,没有模型概括人类完整的电生理学之间的相互作用,血液动力学和心脏形态、所以必须认识到物种差异心脏动作电位,膜电流和重要的钙处理(布莱克威尔et al ., 2022)。注意,动物模型使用例如猪和山羊是有价值的人类由于他们的高相似之处设置有类似心脏大小、解剖学和心脏电生理学。然而,使用这种模型是阻碍由于全球伦理约束,增加高成本和时间繁殖(布莱克威尔et al ., 2022)。

这促使并行探索其他类型的疾病模型。二维心肌细胞主导的文化领域的电生理学研究多年。尽管如此,这些体外模型不能完全概括复杂的三维(3 d)架构的心尽管进步对3 d细胞培养。干细胞这一事实推导出心肌细胞相对不成熟的代谢,收缩分子和电生理学性质仍然是一个主要领域的限制(Goldfracht et al ., 2020)。此外,构建3 d结构不能解释复杂的依从性允许生物细胞之间的信息交流。因此,仍有不断增长的需求为专用的基础平台,高度的人类心脏电生理学的拟态。

关注生活因此重定向到使用心肌切片(LMS)。LMS技术并不新鲜,但短期培养LMS和间接的解释和推断结果阻碍了它的广泛使用。最近的技术进步使LMS的过渡向一个更有代表性的模型人类心肌(Bursac et al ., 2003;Camelliti et al ., 2011)。前进的一大步,心肌切片技术是通过引入特殊机电栽培室(费舍尔et al ., 2019;沃森et al ., 2019),使长期LMS的文化修养。本文的目的是向潜在使用LMS仿生界面的电生理学研究概述的优点,缺点和未来的视角的接口。

生活心肌切片

超薄LMS(150 - 400年μm和心肌细胞层6 - 17日)部分直接从心脏的心脏组织标本,离开本地3 d微体系结构和细胞内连接心脏的完好无损。薄切片的性质允许扩散的氧气和营养物质到内层的细胞层,最大扩散距离200µm从顶部和底部表面片(Shattock et al ., 1983;巴克利,2005)。LMS对细胞有几个优势体外心脏模型,细胞外基质与复杂的三维结构。此外,细胞模型通常不显示所有细胞群出现在心脏和细胞之间的连接是不善表达,虽然已心的特点是不同的细胞之间复杂的相互作用和细胞之间的沟通(Perbellini铺平,2019年)。多细胞和细胞间的联系是重要的适当的调查心肌脑电波的传播,因此应在代表人类的心脏电生理模型。LMS维持心脏的原生结构,因为他们是直接从完整的“削减”与高精度vibratome心脏组织,因此呈现出高度的模型已模仿适合电生理学的研究。

心肌片在电生理学研究的简史

心肌片的使用可以追溯到1933年,平卡斯研究药物的影响在几个切除组织的耗氧量,包括心脏心室组织(图1)(平卡斯,1933)。Burnashev et al。(1990)是第一个使用心肌切片心脏电生理学的研究证明对大鼠心肌片膜片箝记录。然而,这项技术的广泛兴趣仍然稀缺,直到Bursac et al。(2003)证明大鼠心肌切片拥有更具代表性生理特征(43联接蛋白表达和动作电位特征)相比,培养心肌细胞。从那以后,更多的组织开始采用心脏电生理研究片,特别是微电极阵列的入口导致了心肌切片作为兴趣重燃电生理模型(Pillekamp et al ., 2005;Camelliti et al ., 2011)。在同一时期,心肌切片进行实验和光学映射(康et al ., 2016)。最重要的突破,在2019年实现了LMS文化两组开发了新技术,预防重大LMS伴有慢性和功能变化体外文化,现在允许LMS的培养几个星期几个月(费舍尔et al ., 2019;沃森et al ., 2019)。自那以后发表的文章数量在实验利用心肌切片大大增加(Pitoulis et al ., 2020 b)。

图1

图1。重大事件的时间表生活心肌切片(LMS)的电生理研究。1平卡斯(1933),2Burnashev et al。(1990)3安·哈尔巴赫倾et al。(2006)4王et al . 2015,5费舍尔et al。(2019)6沃森et al。(2019)。

仿生栽培室的发展

2011年以前,培养LMS短的cardiomyoycte生存能力是有限的文化(≈24 h)。这是第一次处理随着培养系统的发展与液态空气接口(勃兰登堡门et al ., 2011;康et al ., 2016)和连续电刺激和氧化的培养基(Ou et al ., 2019)。因此,LMS栽培6-28天是可能的。然而,缺乏机械装载这些片仍在快速下降导致的收缩力和改变心脏的表情体外。2019年,两组提出了新颖的仿生栽培室提供单轴机械负荷和连续电刺激LMS,改善心脏表型和保持收缩力的LMS (费舍尔et al ., 2019;沃森et al ., 2019)。沃森et al。(2019)开发定制的LMS的担架被放置在文化与连续流室和培养基的氧化。电刺激进行两个碳电极之间的磁场刺激。通过这种方式,生成等距抽搐部队的组织。这导致高度功能性LMS 5天。费舍尔et al。(2019)选择一个不同的方法与线性auxotonic加载片。这里,LMS也安装在一个定制的担架,但担架的一端能够在收缩,导致弹性收缩。灵活的运动的担架直接相关的收缩力,允许实时测量LMS抽动力在文化。这些文化钱伯斯放在摇板连续搅拌的培养基和电场刺激是应用于两个石墨电极之间。因此,一个稳定的跳动的LMS状态达到4个月。然而,适应在基因表达发生在第一个8天的文化,包括兴奋收缩偶联的组件和细胞外基质,和肾上腺素能受体信号的目标。之后,Pitoulis et al。(2022)进一步优化这些静态加载平台动态机械负荷,通过开发一个系统更好的模拟机电心动周期的事件不仅预加载,也显著增加。一个转换Windkessel操作同步与电刺激与测力传感器反馈和动态加载LMS担架致动器。这导致force-length测量,相应的压力-容积循环已,允许不同(病理)加载条件(文化持续时间:3天)。最近,这个概念甚至采取进一步的通过不仅提供动态加载在一个轴,但在一个更立体的方式与气动驱动的柔性膜诱发伸展到LMS上面(文化持续时间:12天)(米勒et al ., 2022)。因此,培养在仿生栽培室机电加载已经证明改进LMS文化条件,和社区仍致力于小说钱伯斯促进最佳生理长期文化的LMS (表1)。电生理研究,下一步发展的LMS栽培室由电极和电生理学的映射技术的集成室。

表1

表1。概述不同的仿生栽培室接口心肌切片。

LMS技术

该技术生产LMS已经详细描述(勃兰登堡门et al ., 2011;沃森et al ., 2017;费舍尔et al ., 2019;沃森et al ., 2019;沃森et al ., 2020;哈默尔et al ., 2022)。在本文中,我们将重点放在技术从人类产生LMS(残余)组织,我们相信最好的模仿人类生理学(电),因为人类和动物细胞和结构之间的差异。然而,这项技术生产LMS(从小型哺乳动物非常相似沃森et al ., 2017),已发展的重要技术。此外,小型哺乳动物表现为心脏组织材料,并从物质生产LMS的健康控制。

获得人体组织生产的LMS从接受心脏手术的患者,如心脏移植,协助设备植入心房肢截肢,隔肌切除术,或不同类型的先天性手术。标本立即淹没在冷4°C Tyrode的解决方案的兴奋收缩解偶联剂2,3-butanedione单肟(BDM),防止组织承包期间切片。在实验室里,过度的心内膜骨小梁和心外膜脂肪从心脏组织,组织是淹没在37°C低熔点的琼脂糖vibratome结构支持。这个组织块安装在4°C vibratome Tyrode缓冲补充了BDM是放置在平坦的心外膜下排列在同一平面内的纤维组织。至关重要的是,心肌纤维组织的方向是纵向的移动方向vibratome叶片为了获得可行的片。沃森et al。(2019)显示,97%的可行性心肌细胞内片如果这些纤维取向和定位应用的关键步骤。然后vibratome产生片厚度为150 - 400µm来自不同心肌层。一般来说,vibratome速度应该降低心房与心室组织相比,组织作为心房组织更脆弱,因此vibratome断裂的风险更高(康et al ., 2016;Amesz et al ., 2022)。此外,片渗透了大量的纤维和脂肪组织通常显示心肌束分离,因此不经常选择文化。

接下来,片安装在特殊栽培室满37°C细胞培养基和superperfused与氧气或放在摇板提供扩散的氧气和营养心肌细胞。199年中期insulin-transferrin硒和抗生素的培养基的选择对于大多数组织使用LMS (勃兰登堡门et al ., 2011;康et al ., 2016),有时补充抗氧化剂,生长因子和/或激素(2-mercaptoethanol,纤维母细胞生长因子,血管内皮生长因子,(也)肾上腺素、三碘甲状腺氨酸,和/或地塞米松)(费舍尔et al ., 2019;Ou et al ., 2019;Pitoulis et al ., 2022)。在栽培室,机械预加载可以应用在不同的时尚费舍尔et al ., 2019;沃森et al ., 2019;米勒et al ., 2022;Pitoulis et al ., 2022)。电场或点刺激导致心脏的收缩LMS,可以用专用的力传感器实时监控。机电刺激使LMS的长期培养和提供长期的LMS生物力学分析、生物化学、组织学和电生理学。

电生理模型

如前所述,LMS的高度已模仿人类心脏的电生理特性,因为它们完整的本地组织结构。因此,心肌细胞在LMS有条纹的方式很好地结合,与缝隙连接,保存和膜结合连接素(Habeler et al ., 2009)。到目前为止,LMS主要由心室标本,但也可以从心房组织(Girmatsion et al ., 2009;Biliczki et al ., 2019;Amesz et al ., 2022)。此外,康et al。(2016)生产从窦房结区片,观察这些LMS的自动性。因此,它可以产生片感兴趣的区域明确参与心律失常,对更好地理解整个心房异位病灶和心律失常的潜在机制(康et al ., 2016;李et al ., 2022)。旁边,一个可以从病人产生LMS材料有无心律失常的历史,使LMS针对疾病的平台。此外,解剖差异之间的电生理学心内膜和心外膜层可以解决(温家宝et al ., 2018;Pitoulis et al ., 2020 a)。例如,温家宝et al。(2018)已经显示了动作电位(AP)和钙瞬态持续时间,和更多的钙瞬态令心内膜相比心外膜。

所证明的Pertsov et al。(1993)和渡边et al。(2017),LMS可以用来研究心脏的作用重新潜在的快速性心律失常,引起extrastimulation。这个问题被广泛接受的理论重新只能在心里达到一个“临界质量”≈400毫米以上²≈12 g (Garrey 1914;Winfree,发明1994),LMS≈80毫米的表面积²。然而,为了获得重新在这么小的LMS,不应期是相对较短的和/或传导相对缓慢。旁边,调查电气突破波浪的作用在快速性心律失常的病理生理学似乎更加困难LMS模型。理论上,突破波可以发生在LMS(150 - 400年µm)由多个(6 - 17日)细胞层细胞层是否激活异步由于校内的块的存在,导致分离的模式激活LMS(顶部和底部层之间的Kharbanda et al ., 2018)。然而,到目前为止,还没有报告在LMS的这一现象。这可能是由于缺乏映射技术能够检测很小的地方激活时各层之间的差异。如果这样的突破波发生在LMS,他们可以检测到同步映射片的顶部和底部,如果记录系统的采样频率足够高(Kharbanda et al ., 2018)。

特殊的仿生栽培室的发展也使得LMS精确控制的模型(patho)生理条件。例如,机械过载可以通过应用额外的拉伸诱导心肌组织,导致纤维化的改造响应(Nunez-Toldra et al ., 2022;Pitoulis et al ., 2022)与心律失常有关。同时,应用程序电刺激协议在栽培室允许模仿心律失常,如编程快速电刺激或频繁期外收缩(图2)(Amesz et al ., 2022)。此外,病毒转导可以成立于LMS (费雷拉et al ., 2005;康et al ., 2016;托马斯et al ., 2016心脏疾病基因治疗(感应)刘et al ., 2020)。基因打靶技术结合机械调节和程控电刺激,LMS代表一个强有力的系统研究针对疾病的活动包括心律失常(Schneider-Warme et al ., 2017)。

图2

图2。生活心肌切片与高度的心律失常模型已模仿不同的电生理记录技术可以应用。APs动作电位。

本文主要关注电生理技术应用于LMS。然而,LMS还使可能性进行全面研究机械对心律失常的认识。费舍尔et al。(2019)开发了一种栽培室实时测量的收缩力,无需外力的LMS传感器。这样一个平台可用于连续评价收缩反应不同的文化条件,包括tachypacing和感应的心律失常(Amesz et al ., 2022)。此外,结构和分子分析LMS LMS的进一步补充电生理和力学评估。组织学提供了分析的细胞和细胞外基质的组织,和特定的生物分子标记和可视化。此外,生化分析基因组,蛋白质组学和secrotomic水平时可以很容易地应用于LMS snap-frozen文化(后沃森et al ., 2020)。这些分析也可以在培养基上进行评估LMS生化事件,没有终止LMS种植。虽然,分析复杂由于LMS的细胞数量相对较少,导致低浓度培养基中分泌的分子。因此,LMS提供一个平台,一个简单的评估不同的参数从其他心脏使用可用的工具和技术体外研究模型。本文的下一部分将专门讨论心肌切片上专用的电生理技术的应用。

细胞动作电位记录

膜片钳技术一直是黄金标准的基本电生理实验发明以来在1970年代(Neher Sakmann, 1976)。膜片钳系统能够测量膜电压通过附加微米大小的玻璃吸量管直径细胞膜。微量吸液管下的膜修补技巧是破碎和微量吸液管内部的电极电连接到细胞质中测量细胞内跨膜电位,导致AP。

在1990年,Burnashev et al。(1990)是第一个膜片箝技术应用于大鼠心脏切片。他们报道静止膜电位(RMP) 30和65−−mV与钠和内向整流钾电流类似于孤立的心室细胞和证明单通道记录在LMS不需要复杂的细胞隔离程序。此外,这种技术显示通道属性的概念验证,避免了可能的变更引起的蛋白水解酶在心肌细胞隔离,尽管,RMP−30 mV在某种程度上表明细胞损伤。

从那时起,膜片箝技术被用于结合LMS的一些研究。2011年,黄和李的可行性进行了探讨全细胞膜片箝记录从新生大鼠的心脏心室片。钠电流,外向钾电流,hyperpolarization-activated循环nucleotide-gated (HCN)频道,和AP显示所有功能类似于之前报道的分离大鼠心室细胞(黄和李,2011年)。因此,侬et al。(2013)表现在心室片膜片箝记录HCN4-gene转染小鼠,发现改变生理特征组成一个更大的负振幅和有趣的电流表达式。

锋利的电极技术的另一种方法是patch-clamping LMS和更常用。在这里,一个玻璃电极和非常小的孔径直接插入细胞来衡量其膜电位。细胞内记录执行的APs用锋利的玻璃电极表现出快速的一击,高振幅和短美联社持续时间为50%,特征为小鼠成人心室APs (Himmel et al ., 2012),表明LMS中心肌细胞电生理学的完好无损。在2016年,Peinkofer et al。(2016)用这种技术来研究美联社本机小鼠心房和心室心肌细胞之间的差异从早期胚胎发育到成年。测量显示显著变化美联社形态学心房与心室之间和预处理和产后小鼠发展。旁边,他们调查了干细胞心肌细胞之间的交互和心室切片显示电集成的接收方片移植心肌细胞(Peinkofer et al ., 2017;Peinkofer et al ., 2021)。

LMS的胞内美联社录音,锋利的电极技术相比更经常使用膜片箝技术,因为后者更复杂的多细胞准备大量的细胞外基质蛋白(Peinkofer et al ., 2016)。然而,膜片钳技术的优势是可以记录单个离子电流,这是不可能大幅由于不能夹膜电位电极电well-coupled合胞体(Peinkofer et al ., 2016)。因此,patch-clamps和夏普电极都有他们的好处和缺点和APs的胞内测量技术选择LMS取决于研究问题。此外,非侵入性的光学成像技术可以提供一个替代的解决方案这两个技术的缺点。

光学映射

心脏光学映射是荧光成像技术来记录电活动和钙瞬变的心。执行测量与荧光染料的发射光捕捉到一个高时空分辨率的成像系统。到目前为止,很少有研究使用光学映射结合LMS。

光学映射允许多种参数的测量,包括膜电位电压敏感染料(vsd)和细胞内自由钙([Ca^{2 +}]_我)与钙动力学染料。快房间隔缺损往往基于苯乙烯基组件(Efimov et al ., 2004),使光学APs的记录。此外,美联社持续时间、活化、传导速度,和复极化地图可以获得基于荧光的变化(奥谢et al ., 2020;Efimov et al ., 2004;康et al ., 2016;Berenfeld Efimov, 2019)。基于这些参数,美联社的一击分析,心律失常分析和相位映射可以执行(Efimov et al ., 2004;Laughner et al ., 2012)。

钙染料用于可视化空间变化的动力学和振幅的钙瞬变(德尔尼多et al ., 1998;认字读书et al ., 2003;Venkataraman et al ., 2012)。绑定的高亲和性钙染料(Ca^{2 +}]_我会影响钙处理以延长钙瞬变(赫伦et al ., 2012)。因此,低亲和力染料,如Fura-4F,首选(Wokosin et al ., 2004;快,2005)。钙动力学通常显示在地图(设jaime et al ., 2016)用于解释心律失常的机制(Davidenko et al ., 1992;Omichi et al ., 2004;沃伦et al ., 2007)和心脏衰竭(朗et al ., 2015)。一击和挤压阶段,钙和钙瞬态时间达到峰值用于研究细胞的活性交换机、泵和阿诺定受体(RyR)。细胞内钙瞬态持续时间是一个Ca^{2 +}模拟光学映射(美联社持续时间的jaime et al ., 2016)。此外,钙染料用于研究钙动力学,收缩性的影响。房间隔缺损和钙的结合染料给洞察兴奋收缩耦合和心律失常机制(jaime et al ., 2016)。

光学映射的主要优势在目前电极测量高空间分辨率,同时测量几个生理参数的能力,以及缺乏文物由于电刺激(Efimov et al ., 2004;王et al ., 2015;Berenfeld Efimov, 2019)。光学映射也有一些局限性和因素需要考虑。首先,光学映射提出的风险illumination-induced光毒性引起的活性氧(ROS)的生产(谢弗et al ., 1994)。这限制了光学映射的学习时间和可能性进行重复测量。然而,在多细胞聚集光毒性不明显和组织准备,相比单一细胞(Kanaporis et al ., 2012)。此外,最近的荧光染料的发展导致染料可以兴奋较长,波长红移,大大减少了必要的光照强度,进而降低ROS-production的风险(Matiukas et al ., 2007)。其次,光学映射存在的一个主要限制运动文物由收缩引起的。一般来说,这些运动的文物与机电解偶联剂抑制blebbistatin和BDM等。然而,这可能会导致改变美联社持续时间和钙处理(Kappadan et al ., 2020)。另一种解决方案是使用运动跟踪算法结合比率成像在两个单独的激发和发射波长之间的比率是采取减弱噪声(Bachtel et al ., 2011;Kappadan et al ., 2020)。第三,一个完整的光学映射系统可以非常昂贵,价格40.000美元的CCD或CMOS相机。最后,没有一个共识的景深光学映射。然而,范围从300 - 500μm (尼斯,1995;Girouard et al ., 19962毫米()和范围巴克斯特et al ., 2001)已报告。在这两种情况下,可以认为足够的荧光可以从LMS的厚度测量≈300μm。应该注意的是,每一个细胞层中LMS导致发射的荧光信号。因此,记录荧光应解释为一个平均信号在整个切片厚度。

在90年代早期,光学映射在心脏切片开创了群何塞Jalife et al。(Davidenko et al ., 1990;Davidenko et al ., 1992;Pertsov et al ., 1993;卡波et al ., 1994;Davidenko et al ., 1995)。他们开始持续凹角励磁小室片,这提供了一个主要贡献的理解螺旋波导致凹角室性心动过速(Davidenko et al ., 1990;Davidenko et al ., 1992;Pertsov et al ., 1993;Davidenko et al ., 1995)。现在,光学映射可用于各种研究问题和干预措施。例如,王et al。(2014)显示轴向拉伸的影响在LMS的动作电位和钙瞬变时间。渡边et al。(2017)调查optogenetic操纵心室解剖重返大气层的LMS和显示有效终止的感应局部传导阻滞。而且,米勒et al。(2020)和李et al。(2022)显示毒性的抗癌药物的使用光学映射。因此,心脏光学映射可以成功地执行对LMS的高质量的基础和转化研究。

细胞外领域潜在的映射

心脏细胞外潜在的映射是一个电生理学成像技术来记录心脏的电活动组织使用多极阵列(量)。量与心脏组织记录通过心肌电激活电波传播。电信号检测结果从心肌细胞的动作电位位于附近的电极(Sim et al ., 2019)。从这些细胞外的潜力,可以导出多个参数,包括峰振幅、潜在的持续时间和斜坡,和程度的分离。比较本地激活时间相邻电极之间提供信息传导速度,因此在心肌组织传导障碍(de Groot et al ., 2022)。执行这样的电生理学的映射在临床电生理学实验室双导管检测节律紊乱和消融疗法的指导。然而,量申请映射也可以执行体外监控培养心肌细胞的电活动,以及LMS (Reppel et al ., 2004)。

最常用的是在LMS研究由一个60金电极阵列系统联系人(μm直径30日)安排在一个8×8电极网格与极间距离200μm(多通道系统MCS GmbH, Reutlingen,德国)。这是第一次被用来记录小鼠的细胞外势心室片,展示传导速度的cm / s(21 - 24日Pillekamp et al ., 2005;安·哈尔巴赫倾et al ., 2006;Pillekamp et al ., 2006)。安·哈尔巴赫倾et al。(2006)显示,LMS(电)生理上完整的通过测量APs和细胞外的潜力在不同刺激频率和离子通道阻断剂的应用。此外。Himmel et al。(2012)表明LMS和其他类似的电信号特征建立体外和动物模型。因此,量可以用于各种研究问题和干预措施。例如,电集成的干细胞在心肌组织心脏再生疗法已被评估使用量和LMS (汉斯·et al ., 2008;Pillekamp et al ., 2009;Rubach et al ., 2014)。量显示同步跳动之间移植干细胞和主机LMS,因此证明之间的电耦合细胞类型(汉斯·et al ., 2008;Pillekamp et al ., 2009)。此外,传导阻滞,诱导与庚醇政府,可以用颜色显示激活地图可视化构造使用量(Pillekamp et al ., 2009)。

简单的意味着允许电生理测量不需要进行复杂的技能在膜片钳等复杂的电生理技术(软轴et al ., 1972;Chowdhury et al ., 2018),或高计算能力所需的光学信号分析的映射。细胞外的潜在成功的主要因素与多边环境映射LMS是心肌组织和电极之间的联系。此外,电极的密度是决定其分辨率,与高分辨率心脏传导提供更准确的信息。虽然解决多边环境改善与MEA的发展,近年来仍呈现较低的分辨率比光学映射测量(van der和De Groot, 2017;汉森et al ., 2018)。需要考虑的另一个因素是可能的分离心肌束LMS,减少的表示已电激活模式通过LMS,尤其是在组织渗透到纤维和脂肪组织。完整的片可以提高如果应用适当的vibratome设置,但数据解释在这些地区应该仔细完成。,电生理学特性验证了LMS的使用意味着技术,促进和扩大这项技术的潜在药物药物测试和执行(patho)生理条件下研究(Bussek et al ., 2009)。

当前状态和未来的观点

大多数电生理学的研究综述的方法论的性质和描述LMS的内在生理特征和技术可靠地衡量这些特性。这些报告表明LMS现在与一个有效的平台已(电)生理相似之处,这是重要的可靠的解释和推断的结果。然而,正如LMS模型的有效性已经得到证实,我们鼓励电生理学的社区(进一步)将这一技术在她的实验室,为了解开详细心律失常的机械性能和测试新型抗心律失常治疗基于这些见解。例如,Esfandyari et al。(2022)确定小分子核糖核酸,调节心脏动作电位和证明操纵这些小分子核糖核酸的LMS会影响动作电位持续时间和耐火性。而且,渡边et al。(2017)显示,心室LMS optogenetic操纵解剖重返,作为一个潜在的治疗选择终止凹快速性心律失常。这些都是创新的治疗心律失常的例子,基于技术进步在心脏细胞生物学和电生理学,是在LMS进行测试。

LMS的下一步研究应结合专用技术映射到仿生栽培室。迄今为止,光学和细胞外潜在映射才进行卸片,不代表已卷装的心脏电生理特性的影响。此外,结合电生理测量的仿生栽培室允许直接联系电信号特征和力测量(费舍尔et al ., 2019;沃森et al ., 2019心律失常)调查兴奋收缩偶联机制(大人物et al ., 2012)。的生化和组织学分析这些力和电测量LMS平台能力相关的不同类型的生物数据来自一个标本的高度已模仿。因此,LMS将成为一个更重要的玩家基础心脏电生理学研究领域的。

总结

LMS已经存在了几十年,但广泛使用电生理学的研究社区内已经阻碍了由于LMS文化功能退化。仿生机电栽培室的引入,使长期的培养和文化LMS条件容易控制。LMS为模型提供高度的人类体外电生理学模仿,由于本国与传导蛋白质结构和完整的信息交互。细胞内美联社的可行性和细胞外FP录音技术已经被广泛证明,显示类似的传导和潜在的特征已和其他体外形式。因此,LMS提供一个有效的模型来模仿心律失常,并希望将导致未来突破心律失常机制的理解和开发新的治疗选择。

作者的贡献

JA手稿的登陆点,写道,NDG和欧美的监督之下。

的利益冲突

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

出版商的注意

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引用

Amesz j . H。,Groot N. M. S., Langmuur S. J. J., Rooij M. M. M. M., Tiggeloven V. P. C., Bogers A. J. J. C., et al. (2022). Biomimetic cultivation of atrial tissue slices: A novel platform for体外心房心律失常的研究。研究方。doi: 10.21203 / rs.3.rs - 1799902 / v1

CrossRef全文|谷歌学术搜索

Bachtel a D。,灰色r。,Stohlman J. M., Bourgeois E. B., Pollard A. E., Rogers J. M. (2011). A novel approach to dual excitation ratiometric optical mapping of cardiac action potentials with di-4-ANEPPS using pulsed LED excitation.IEEE反式。生物医学。Eng。今年58岁,2120 - 2126。doi: 10.1109 / TBME.2011.2148719