Dış elektrik alan bir hücre zarı üzerinde bir gerilim indükler kaynaklı membran gerilimi (ΔΦ) olarak adlandırılır. Potansiyometrik boya di-8-ANEPPS kullanarak, noninvaziv ΔΦ ölçmek mümkündür. Bu video ölçmek için protokol gösterir ΔΦ di-8-ANEPPS kullanarak.
Yerleştirme harici bir elektrik alanı içine bir hücre zarından bir gerilim, yerel ücret yeniden dağıtılması, hücre zarı çevresindeki, hücre içi ve dışında neden olur. Bu gerilim, bağlı membran gerilimi olarak adlandırılan (de indüklenen transmembran gerilim, ya da uyarılan transmembran potansiyel farkı) ve ΔΦ ile başlar, sadece dış alanda mevcut olduğu sürece var. Membran dinlenme gerilim varsa, indüklenmiş voltaj (ekler) üzerine üst üste bindirir. Di-8-ANEPPS potansiyometrik floresan boyalar, birini kullanarak, hücre zarı ΔΦ varyasyonların gözlemlemek ve noninvaziv değerini ölçmek mümkündür. ΔΦ değişikliği ile orantılı floresan değişimi, hücre zarı çift katlı lipid bağlı di-8-ANEPPS güçlü floresan olur. Bu video ölçmek için protokol ΔΦ di-8-ANEPPS kullanarak gösterir ve aynı zamanda hücre şeklinin genlik ve ΔΦ mekansal dağılımının etkisini gösterir.
Kaynaklı membran (transmembran) gerilim, ΔΦ, ölçümleri, membran voltaj kapılı kanallar, aksiyon potansiyeli yayılımı, kardiyak hücre stimülasyonu, hücre zarı elektroporasyon [3, 4, 5, 6 çalışmaları gibi çeşitli deneysel ayarları, önemli olabilir , 7]. Basit hücre şekilleri ile ΔΦ analitik olarak hesaplanabilir. Örneğin, küresel bir hücre için, ΔΦ gerilim alan şiddeti ve hücre büyüklüğü ile orantılı olduğunu belirten ve membran boyunca kosinüs fonksiyonu aşağıdaki Schwan denklemi ile verilir [8, 9]. Daha karmaşık hücre şekilleri için, ΔΦ kosinüsünü önemli ölçüde sapma ve potansiyometrik boya [12, 13, 14, 15], [2, 10, 11], ya da deneysel olarak bir bilgisayar kullanıyorsanız, ya da sayısal olarak tespit edilmelidir.
Bu amaç için yaygın olarak kullanılan potansiyometrik boyaların Bir di-8-ANEPPS (di-8-butil-amino-naftil-piridinium-propil-sülfonat etilen), eksitasyon ve emisyon membran voltaj bağımlı spektrumları ile hızlı bir boya, hücre zarı ve değerini ölçmek için ΔΦ varyasyonları noninvaziv gözlemler sağlar. Bu video, di-8-ANEPPS kullanarak ΔΦ belirlenmesi için deneysel bir yaklaşım gösteriyor.
Boya, Connecticut Üniversitesi Prof. Leslie Loew ve arkadaşları [13, 14] tarafından geliştirilen ve hızlı tepki boyalar sınıf aittir. di-8-ANEPPS su nonfluorescent ve hücre zarı çift katlı lipid içine içermektedir güçlü floresan olur. Intramoleküler yük dağılımı ve boya floresan spektral yoğunluk profili ve ilgili değişiklikler bir değişiklik ΔΦ sonuçlarında bir değişiklik. Di-8-ANEPPS ΔΦ bir değişiklik floresan yoğunluğu ile orantılı olarak değişir; boya yanıt -280 mV ile 250 arasında değişen mV [4, 16] gerilimler için lineer. Bu çabaların da bildirilmiştir [17] olmasına rağmen, boya, düzensiz membran boyanması floresan nispeten küçük değişiklikler, boya ve içselleştirilmesi, di-8-ANEPPS membran gerilimi, örneğin dinlenme bileşeni mutlak ölçümler için daha uygun hale getirmek. Ancak, Uyarılabilir hücreler [4, 5], dış elektrik alanlara maruz kalan nonexcitable hücrelerin kaynaklı membran gerilimi başlangıçlı [12, 13], ya da aksiyon potansiyelleri gibi büyük değişiklikler, membran gerilimi ölçmek için uygundur. Burada uygulanan olmamakla birlikte, di-8-ANEPPS ayrıca, floresan ikaz oranlı metrik ölçümleri ΔΦ belirlenmesi [18] veya emisyon yanıt duyarlılığını arttırır ve yukarıda belirtilen etkilerini azaltır [19]. Di-8-ANEPPS lekeleri membran gibi, aynı zamanda bir zar belirteci olarak sade kullanılan olabilir [2].
Bir boya sakıncaları photobleaching eğilimli olduğunu, bu nedenle güçlü ışık uzun süre maruz kalındığında kaçınılmalıdır. Kalibrasyon boyanın dış ortamda ya (i) potasyum İyonofor valinomycin ve bir dizi farklı potasyum konsantrasyonları ile yapılır [2,18], veya (ii) patch-klemp gerilim kelepçe modunda [17].
Son olarak, küresel hücreleri ve daha karmaşık şekiller hücreleri ΔΦ ölçümleri ile, video ΔΦ genlik ve mekansal dağılımının hücre şekli etkisi göstermektedir. Böylece küresel hücreler için ΔΦ daha karmaşık hücre şekiller için mekansal ΔΦ dağılımı daha karmaşık olmasına rağmen, Schwan denklemi ile anlaşma, bir kosinüs yakın [20] …
Bu çalışma, proje Z2-9229 ve program P2-0249 ile Slovenya Araştırma Ajansı tarafından desteklenmiştir. Bu video "Elektroporasyon tabanlı Teknolojileri ve Tedaviler", Slovenya Ljubljana Üniversitesi Elektrik Mühendisliği Fakültesi tarafından yılda iki kez düzenlenen bilimsel atölye ve lisansüstü ders, ek malzeme temsil eder.
Material Name | タイプ | Company | Catalogue Number | Comment |
---|---|---|---|---|
di-8-ANEPPS | Invitrogen | D-3167 | potentiometric fluorescent dye | |
pluronic | Invitrogen | P3000MP | potassium ionophore | |
DMSO | Sigma-Aldrich | D2650 | ||
SMEM | Sigma-Aldrich | M8167 or M4767 | Spinner modification of the Minimum Essential Medium | |
Ham-F12 | Sigma-Aldrich | N4888 | culture medium | |
fetal calf serum | Sigma-Aldrich | F4135 | ||
L-glutamine | Sigma-Aldrich | G7513 | ||
crystacillin | Pliva | 625110 | antibiotic | |
gentamicin | Sigma-Aldrich | G1397 | antibiotic | |
Lab-Tek II | Nalge Nunc | 155379 | chamber | |
DC voltage supply | Elektro-Automatik | |||
microprocessor-controlled switcher | Custom made | |||
electrodes | Custom made | Pt/Ir |