Method Article
إعادة تدوير الكالسيوم داخل الخلية يلعب دوراً حاسما في تنظيم وظيفة الانقباضي والانبساطي في cardiomyocytes. هنا، نحن تصف وضع بروتوكول لتقييم الشبكة شبكية Ca2 + الاحتياطي ووظيفة إزالة الكالسيوم الانبساطي في cardiomyocytes كالسيوم نظام التصوير.
إعادة تدوير الكالسيوم داخل الخلية يلعب دوراً حاسما في تنظيم وظيفة الانقباضي والانبساطي في cardiomyocytes. بمثابة القلب شبكية الشبكة (SR) Ca2 + خزان للانكماش، الذي ريوبتاكيس داخل الخلايا Ca2 + أثناء الاسترخاء. المتاحة لفوز ريال Ca2 + الاحتياطي بعوض للقلب كونتراكتيبيليتي، وإزالة المرجع المصدق داخل الخلية2 + حاسمة بالنسبة لوظيفة القلب الانبساطي. إزالة الكالسيوم البصر وريال Ca2 + مخزن في cardiomyocytes تحت بعض الظروف الفيزيولوجية المرضية، مثل داء السكري والقلب، قد تكون ضالعة في التقدم من اختلال وظيفي في القلب. هنا، يمكننا وصف بروتوكول تقييم سركا2 + الاحتياطي والانبساطي Ca2 + إزالة. بإيجاز، كارديوميوسيتي واحد انزيماتيكالي معزولة، وسجلت داخل الخلية Ca2 + fluorescence المؤشرة Fura-2 بنظام تصوير كالسيوم. استخدام الكافيين لحفز مجموع ريال Ca2 + الإصدار، نحن مسبقاً برنامج تبديل تلقائي التروية بالربط بين نظام التحفيز ونظام التروية. ثم استخدمت تركيب منحنى أسي مونو لتحليل الثوابت وقت تسوس من العابرين الكالسيوم والحبوب الكالسيوم الناجم عن الكافيين. وبناء على ذلك، المساهمة من ريال Ca2 +-ATPase (سيركا) و Na+-Ca2 + مبادل (نك) لإزالة الكالسيوم االنبساطي قيمت.
الكالسيوم داخل الخلايا ([Ca2 +]أنا) إعادة التدوير يلعب دوراً حاسما في تنظيم وظيفة الانقباضي والانبساطي في cardiomyocytes1. كما نعلم، يبدأ المستحثة بالكالسيوم Ca2 + الإفراج عن الإثارة-تقلص اقتران، الذي ترجمة الإشارة الكهربائية إلى الانكماش. ينشط ديبولاريزيشن غشاء ساركوليمال لتر من نوع Ca2 + قنوات، مما يدفع Ca2 + الإصدار من ريال إلى السيتوبلازم عن طريق مستقبلات ريانوديني 2 (RyR2). عابر مرتفعة هيولى Ca2 + يبدأ انكماش ميوفيبريلس. أثناء االنبساط، كاليفورنيا هيولى2 + ريوبتاكين إلى ريال عن طريق ريال Ca2 +-ATPase 2 (SERCA2) ويتم ضخها من كارديوميوسيتي عن طريق ال غ+-Ca2 + مبادل (نك)2. هذه العملية تؤدي إلى انكماش-الاسترخاء إعادة التدوير في كارديوميوسيتي.
ريال القلب هو شبكة غشاء داخل الخلايا التي تحيط بالآلية الهوس. هو بمثابة Ca2 + خزان للانكماش، وأنها ريبسوربس Ca داخل الخلية2 + أثناء الاسترخاء. المتاحة لفوز ريال Ca2 + الاحتياطي بعوض للقلب كونتراكتيليتي. وفي الوقت نفسه، إزالة المرجع المصدق داخل الخلية2 + أمر بالغ الأهمية للقلب االنبساط. تحت بعض الظروف الفيزيولوجية المرضية، مثل السكري والقلب والبصر Ca2 + التخليص وكاليفورنيا ريال الاكتئاب2 + مخزن في cardiomyocytes يمكن أن يشارك في عملية الخلل في القلب2،3 ،4.
لقياس ريال Ca2 + الإصدار و Ca2 + إزالة الانبساطي في cardiomyocytes، هناك نهجان المستخدمة على نطاق واسع: سلامة الحالي نك استناداً إلى التصحيح-المشبك5،6، والمرجع المصدق الناجم عن الكافيين 2 + نبض استناداً إلى Ca2 + fluorescence التصوير7،،من89. النهج السابق الذي يعتمد على حقيقة أن Ca2 + صدر من ريال إلى حد كبير تضخ الخروج من الزنزانة التي نك. ومع ذلك، يقتصر هذا النهج باحتياجاتها من المعدات المتطورة والعملية ماهراً. في الدراسة الحالية، ويصف لنا نهجاً ملائماً لتقييم ريال Ca2 + الاحتياطي و Ca2 + إزالة في ميوسيتيس عن طريق قياس الناجم عن الكافيين Ca2 + نبض استناداً Ca2 + fluorescence نظام تصوير. باختصار، يتم الإشارة إلى Ca2 + الأسفار داخل الخلايا Fura-2. بالربط بين نظام التحفيز ونظام التروية، فإننا نعرض برنامجا للتحول نضح وسرعة النظام تلقائياً. واستخدمت 10 ملم من الكافيين للحث على سرعة مجموع Ca2 + الإصدار في ريال. الثوابت وقت تحلل أسي (تاو) من العابرين الكالسيوم والحبوب الكالسيوم الناجم عن الكافيين انتزعت من منحنى أسي مونو والمناسب، والتي تعكس مساهمة سيركا ونككس إلى Ca2 + إزالة االنبساطي تبعاً لذلك.
أجريت جميع التجارب على الحيوانات وفقا للبروتوكولات التي وافقت عليها لجنة الاستخدام في مركز البحوث التجريبية والصين الأكاديمية الصينية العلوم الطبية وجامعة تشجيانغ ورعاية الحيوان المؤسسية.
1-"إعداد الحل"
2. العزلة من اليسار بطيني (LV) كارديوميوسيتيس
ملاحظة: LV كارديوميوسيتيس يتم عزل انزيماتيكالي باستخدام نظام التروية لانجيندروف كما هو موضح سابقا 7 ، 8 ، ، من 9 10 ، 11-
3. إعادة الكالسيوم
4. تعيين أعلى من نضح نظام
5. القياسات من داخل الخلية Ca 2 + عابرة وتقصير ساركومير 7 ، ، من 8 9
6. تقييم ريال Ca 2 + الاحتياطي والانبساطي Ca 2 + "وظيفة إزالة" 7 ، ، من 8 9
7. تحليل بيانات 9
نحن هنا، لتوضيح بالستريبتوزوتوسين (STZ)-التي يسببها السكري الفئران (مارك ألماني) والعمر-مطابقة سبراغ-داولي (SD) الجرذان على سبيل المثال. تلقي عمرها 8 الأسبوع ذكور الفئران SD (200 ± 20 غ) حقنه داخل واحدة من STZ (70 مغ/كغ، والملكية الفكرية) لمارك ألماني المجموعة أو سترات المخزن المؤقت للسيطرة على المجموعة. STZ الإدارة، بعد أسبوع واحد من الجرذان مع الجلوكوز في الدم > 16.7 mmol/لتر تعتبر السكري. بعد 8 أسابيع، كانت LV myocytes انزيماتيكالي معزولة. وبعد إعادة الكالسيوم، وهناك حوالي 70-80 في المائة ميوسيتيس التي لا تزال في حالة البقاء على قيد الحياة. واختيرت myocytes فقط بشكل قضيب والتصدعات واضحة ومستقرة تقلصات لتسجيل (الشكل 1B). كما هو موضح في الشكل 1A، أنشأنا نضح الدائرة ونضح إبرة ميوسيتيس. صمامات نضح وسرعة النظام تحولت تلقائياً باستخدام برنامج الإعداد مسبق كما هو موضح في الشكل 2 ألف. وسجلت الأسفار الكالسيوم داخل الخلايا كالسيوم نظام التصوير. وأبلغ عن قيم كمتوسط ± sem.
بالمقارنة مع مجموعة التنمية المستدامة، أظهر الفريق مارك ألماني كبير السعة أقل من نبض الناجم عن الكافيين الكالسيوم (Ca-الكافيين) (0.332 ± 0، 008 مقابل. 0.276 ± 0، 008، اختبار t: ف < 0.05) وإطلاق سراح كالسيوم كسور أقل ريال (كاليفورنيا-1 هرتز/ كاكافيني) (78.5 ± 1.5% مقابل 72.1 ± 1، 0%، اختبار t: ف < 0.05) (الشكل 2). تاو-1 هرتز والكافيين تاو تم الحصول عليها من منحنى أسي مونو والمناسب؛ مجموعة مارك ألماني أظهر تسوس أطول ملحوظة ثوابت الوقت من نبض الكالسيوم الناجم عن الكافيين (تاو-الكافيين) (1.822 ± 0.07 مللي ثانية مقابل. 2.896 ± 0.088 مرض التصلب العصبي المتعدد، واختبار t، ف < 0.05)، ومستوى أعلى في نسبة تاو-1 هرتز/تاو-الكافيين (0.076 ± 0.003 مقابل. 0.086 ± 0، 003، اختبار t، ف < 0.05) مما مجموعة SD (الشكل 2D). وأشارت إلى هبوط ريال Ca2 + الاحتياطي هذه النتائج وإعاقة Ca2 + التخليص في cardiomyocytes السكري.
رقم 1. رسم توضيحي لنظام التروية وعزل LV ميوسيتيس. (أ) رسم توضيحي للدائرة نضح ونضح القلم الرصاص. تشير الأسهم إلى اتجاه تدفق الحل NT في قاعة التروية. القلم يوفر نضح المحيطة ميوسيتي المستهدفة مع الحل NT أو الكافيين. نصيحة ميكرون يمكن التلاعب بحرية فوق الدائرة. (ب) وجهة نظر مجهرية معزولة myocytes LV بشكل قضيب وواضحة عبر التصدعات. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
رقم 2. تقييم وظيفة إزالة الاحتياطي والكالسيوم الكالسيوم ريال- (أ) رسم توضيحي للبروتوكول لتبديل صمامات نضح وسرعة النظام تلقائياً. (ب) إحصاء قيم ريال Ca2 + احتياطي وريال كسرى Ca2 + الإصدار لحفز 1 هرتز الاختلاجة في مجموعات مارك ألماني، والتنمية المستدامة. وأظهر الفريق مارك ألماني Ca ريال انخفاض كبير2 + الاحتياطي وريال كسرى Ca2 + الإصدار من مجموعة التنمية المستدامة. (ج) برامج لوحة عرض منحنى أسي-مونو يدوياً المناسب للوقت تسوس المستمر لنبض الكالسيوم الناجم عن الكافيين (تاو-الكافيين). (د) الرسوم البيانية بار مقارنة تاو-الكافيين وتأو-1 هرتز/تاو-الكافيين بين المجموعات مارك ألماني، والتنمية المستدامة. وأظهر الفريق مارك ألماني قيم زيادة كبيرة تاو-الكافيين وتأو-1 هرتز/تاو-الكافيين من مجموعة التنمية المستدامة. القيمة = يعني ± ووزارة شؤون المرأة، تم إجراء اختبار t، *ف < 0.05 مقارنة مع مجموعة التنمية المستدامة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الحلول | محتويات (مم) |
الحل الطبيعي تيرودي (NT) | 135 كلوريد الصوديوم، 5.4 بوكل، 1.2 مجكل2، الجلوكوز 10، 10 حبيس، 1.2 غ2هبو4، 1.2 كاكل2، ضبط الأس الهيدروجيني مع هيدروكسيد الصوديوم إلى 7.35 |
Ca2 + مجاناً الحل تيرودي | 135 كلوريد الصوديوم، 5.4 بوكل، 1.2 مجكل2، الجلوكوز 10، 10 حبيس، 1.2 غ2هبو4، 10 توراين، ضبط الأس الهيدروجيني مع هيدروكسيد الصوديوم إلى 7.35 |
الحل العزلة كولاجيناز | كولاجيناز A أو الثاني كولاجيناز + Ca2 + مجاناً الحل تيرودي |
حل ك. بايت | 120 كوه، جلتاميت ل 120، 5 MgCl2، حبيس 10، عطا 1، 10 الجلوكوز، توراين 20، ضبط الأس الهيدروجيني إلى 7.35 مع كوه |
الكافيين نضح الحل | 10 الكافيين في حل NT |
الجدول 1. حلول التروية والعزلة والخلوية ميوسيتيس LV.
صمام | الوقت (بالثانية) |
2 | 15 |
1 | 60 |
الجدول 2. مسبقاً للمعلمات في نظام مراقبة الصمام (صمام قائد).
عرض اللوحة | التعليق |
مدة 4.0 ms | التحفيز الكهربائي حقل الوقت |
8.0 V | الجهد الكهربائي |
S1 هرتز 1.0 999S | العثور على ميوسيتي المستهدفة في سرعة وضع |
دال-2 001S | حدد هذه الخطوة بسرعة وقفه وتأخير 1s بعد تسجيل نشل القاعدية |
D3 015S * | "*" تشير إلى أن إخراج مشجعا إشارة TTL 5V |
D4 060S | استعادة التروية الكافيين في النهاية وميوسيتي إلى دولة عادية |
نهاية | العودة إلى الخطوة S1 |
الجدول 3. الإعداد المسبق للمعلمات في مشجعا.
تدفق الكالسيوم من ريال هو Ca2 + المصدر الرئيسي االنقباض في القلب. لحد والسعة لريال Ca2 + المحتوى Ca كسرية2 + صدر من ريال تعكس متاح لتقلص القلب ريال Ca2 + الاحتياطي. من ناحية أخرى، Ca2 + احتياطي ريال يعتمد على قدرة ريال Ca2 + امتصاص Ca2 + تسرب من ريال وتوازنها عبر ريال خلال االنبساط12،،من1314. في تجربتنا، تهدف إلى حمل مجموع Ca2 + الإصدار ومنع Ca2 + امتصاص في ريال بفتح قناة RyR التطبيق السريع للكافيين 10 ملم. وهكذا، يمكن استخدام السعة للكافيين الناجمة عن Ca2 + النبض كفهرس ريال Ca2 + احتياطي. وبالإضافة إلى ذلك، مع سرعة الأساسية في 1 هرتز و 3 هرتز، نحن يمكن أن مواصلة التحقيق التردد-اعتماد الآلية الكامنة وراء6وتحميل ريال.
إزالة من Ca2 + في السيتوبلازم حاسم بالنسبة لوظيفة القلب الانبساطي. كما هو مبين في الشكل 2 ألف، في مرحلة التحفيز الحقل 1 هرتز، ويعزى الانخفاض العابرين الكالسيوم سيركا في ريال، نك في سيتوميمبراني، ونظم النقل البطيء (mitochondrial Ca2 + أونيبورتير وكاليفورنيا ساركوليمال2 + -ATPase). كما لا يكاد مساهمة آليات بطيئة، يعكس تسوس وقت ثابت من Ca2 + عابرة (تاو-1 هرتز) الجمع بين نشاط سيركا ونك7،،من89. في مرحلة نضح الكافيين، فشل سيركا بناء احتياطي الكالسيوم ريال. وهكذا، تراجع نبض الكالسيوم الناجم عن الكافيين (تاو-الكافيين) كان يعزى أساسا إلى نك. وفي المقابل، الدالة نك السلبية كذات الصلة إلى تاو-الكافيين. مساهمة نككس االنبساطي Ca2 + إزالة إيجابية فيما يتصل بنسبة تاو-1 هرتز/تاو-الكافيين. مساهمة سيركا إيجابية فيما يتصل بالفرق بين الكافيين تاو تاو-1 "هرتز"7،،من89.
لإكمال هذا الإجراء بنجاح (الشكل 2)، وهناك بعض النقاط الرئيسية التقنية التي ينبغي ملاحظة. أولاً، إنشاء نظام مؤتمت أمر حاسم للتبديل سرعة ونضح النظام التحديد. البرنامج مسبقاً يمكن التحكم بدقة في وقت التأخير وتطبيق نضح الكافيين سرعة. ثانيا، خلال هذه العملية، myocytes المخاطرة التي جرفت بالحل نضح. لحفظ myocytes ستابلي انضمت إلى الطبق الدائرة، يجب وضع الخلايا في الطبق لأكثر من 15 دقيقة قبل التسجيل.
علاوة على ذلك، وضع نظام التروية إبرة مستقرة لتطبيق كافيين خطوة حاسمة أخرى. وهناك ثلاث نقاط رئيسية لهذه الخطوة: تبديل القناة (1) السريع ونضح إبرة السلس، وسرعة تدفق التروية (2) جيدا الخاضعة والسليم (3) المسافة بين الحافة إبرة واستهداف ميوسيتي. الإعداد غير المناسب لسرعة تدفق أو المسافة تلميح أو التدخل في تبديل القناة الحل قد يؤدي عدم الحصول نبض مقبولة كالسيوم الناجم عن الكافيين. للحبوب الكالسيوم الناجم عن الكافيين، يمكن اختيار فقط النبض مع قمة موجه شديدة انحدار لتحليل وظيفة إزالة الكالسيوم.
الأسلوب البديل على أساس نظام المشبك التصحيح يمكن أن توفر بيانات دقيقة نسبيا. ومع ذلك، قد تؤثر بعض العوامل، مثل تصحيح الداخل ك+ الحالية، الدقة. وباﻹضافة إلى ذلك، مطلبا أعلى معدات متقدمة والفنيين المهرة، واستهلاك الوقت قد تحد أيضا من تطبيق التصحيح-المشبك. إلى حد ما، قد لدينا بروتوكول الحد من أن أنها لا تستطيع تقديم نشاط سيركا ونك أو القيم مباشرة لتحميل ريال. المعلمات (مثلاً، كاليفورنيا-الكافيين، وتاو-الكافيين) فقط تعكس محتوى ريال ومساهمة االنبساطي Ca2 + إزالة المتغيرة غير مباشر. بيد أن هذا البروتوكول له استفادة الراحة، أقل قيود تقنية ومعدات.
الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.
كان يؤيد هذا العمل من المنح المقدمة من "مؤسسة العلوم الطبيعية الوطنية الصينية" (رقم 81100159، لأي دونجو؛ 81401147، تشانغ جيوهونغ)، الطبية والصحية العلوم البرنامج من مقاطعة تشجيانغ (رقم 201646246، لأي دونجو)، وعلوم الصحة و خطة تكنولوجيا من مدينة هانغتشو (رقم 2013A28، لين دينغ).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
NaCl | Alfa Aesar | 012314 | |
MgCl2 | Alfa Aesar | 012315 | |
KCl | Alfa Aesar | 11595 | |
HEPEs | Sigma | H3375 | |
D-Glucose | Alfa Aesar | A16828 | |
NaOH | Alfa Aesar | A18395 | |
KOH | Alfa Aesar | A18854 | |
KH2PO4 | Alfa Aesar | 011594 | |
MgSO4 | Alfa Aesar | 3337 | |
L-Glutamic | Alfa Aesar | A15031 | |
Taurine | Alfa Aesar | A12403 | |
EGTA | Sigma | E3889 | |
Collagenase A | Roche | 10103586001 | |
Collagenase Type II | Worthington | LS004177 | |
BSA | Roche | 735094 | |
caffeine | Sigma | C0750 | |
Fura-2 AM | Invitrogen | F1201 | |
Microscope | Olympus | Olympus IX 71 | |
Langendorff system | Beijing Syutime Technology Co | PlexiThermo-S-LANGC | |
Micromanipulator | Marchauser | MM33 links | |
Perfusion chamber | IonOptix | FHD | |
Valve Controlled Gravity Perfusion System | ALA | VC 3-8 | |
valve commander software | ALA | VC 3 1.0.1.2 | |
Precision flow regulator | Delta Med | 3204315 | |
Multi-Barrel Manifold Perfusion Pencil | AutoMate Scientific | 04-08-[360] | |
Micron Removable Tip | AutoMate Scientific | 360um i.d. | |
Fluorescence Measurement and Cell Dimensioning Systems | IonOptix | Hyperswitch | |
Recording software | IonOptix | IonWizard 6.2.59 | |
Stimulator | IonOptix | MyoPacer EP | |
Sprague-dawley rats | Beijing Vital River Laboratory Animal Technology Co. | SCXK 2016-01-007436 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved