אנו מציגים את המתודולוגיה עבור בידוד של מוציטים מורטין וכיצד להשיג מתח או סימני הסידן במקביל עם הקיצור סרקומר באמצעות מכשירי האור הפלואורסצנטית עם מדידות הגיאומטריה הדיגיטלית בו.
היכולת לבודד מיציטים לב מבוגרים התיר לחוקרים ללמוד מגוון של פתווגיות לב ברמת התא הבודד. בעוד ההתקדמות בצבעי סידן רגישים הרשו את ההקלטה האופטית חזק של הדינמיקה בודד של התאים הסידן, הקלטה של אותות חזקים חלבון טראנסממברנלי מתח אופטי נשאר קשה. לטעון, זה בגלל יחס נמוך יחיד לרעש, פוטורעילות, והלבנת של צבעים הפוטנציאל המסורתי. לכן, בודד תא מדידות מזמן כבר מוגבל לטכניקת מהדק תיקון אשר בעוד התקן הזהב, הוא דורש מבחינה טכנית ותפוקה נמוכה. עם זאת, עם התפתחות של צבעים בעלי פוטנציאל הרומן, גדול, תגובות אופטיות מהירות שינויים במתח ניתן להשיג עם מעט ללא רעילות והלבנת. פרוטוקול זה מתאר בפרוטרוט כיצד לבודד תאי מבוגר מסתורי שבו ניתן להשתמש עבור קיצור הסלולר, סידן, ומדידות מתח אופטי. באופן ספציפי, הפרוטוקול מתאר כיצד להשתמש בצבע סידן מומטרי, צבע סידן בעלי עירור יחיד, צבע מתח יחיד עירור. ניתן להשתמש בגישה זו כדי להעריך את הקרדיולוקסיניטי והפרעות קצב של גורמים כימיים שונים. בעוד פוטורעילות היא עדיין בעיה ברמת התא בודד, מתודולוגיה נדונה על איך להקטין אותו.
כדי ללמוד את הלב במהלך מדינות בריאות ופתולוגי, הוא מועיל לעתים קרובות לבחון את הפנוטיפים במפלס התא הבודד. בעוד ההתקדמות המדעית אפשרה את המדידה החזקה של דינמיקה בודדת הסידן התאים, תא יחיד מדידות מתח אופטי נותרו נדירים1. ללא ספק, זה בגלל האות נמוך ליחס רעש (SNR), פוטורעילות, ו פוטולבנת של צבעים הפוטנציאל המסורתי2,3. עם זאת, מבודדים myocyte אופטי פעולה פוטנציאליות הושגו2,3,4. עוד, עם ההתקדמות בכימיה והפיזיקה של צבעים רגישים מתח, SNR השתפר5. ממברנה חדשה בדיקה פוטנציאליים (טבלה של חומרים) להגיב לשינויים בפוטנציאל ממברנה בתת-מילישניות יש טווח תגובה fluorogenic של כ -25% לכל 100 mV. עוד, עירור/פליטה של ערכת פוטנציאל הממברנה (למשל, FluoVolt ולט; רשימת חומרים) בשימוש בפרוטוקול זה עובד עם fluorescein רגיל isothiocyanate (FITC) או חלבון פלורסנט ירוק (GFP) הגדרות6.
הריגוש FITC ו-GFP העירור/פליטת הפליטה חפיפה עם fluo-4 סידן מאוגד ספקטרום7. רכישה מקבילה של מדידות הגיאומטריה של תאים דיגיטליים באופן מסורתי, שימשו לרכישה בו של מדידות הסידן והסלולר8. פרוטוקול זה מתאר בפרוטרוט כיצד לבודד את מיוזיציטים וכיצד להקליט אותות סידן או מתח באמצעות הגדרות FITC סטנדרטיות. בנוסף, הוא מתאר כיצד מתג פשוט ב מסנני עירור/פליטה על תחנת העבודה הדמיה ניתן להשתמש כדי להשיג סידן וקיצור מדידות באמצעות מדד הסידן לצבוע fura-2. לעומת fluo-4, fura-2 יש זיקה גבוהה יותר עבור סידן והוא עמיד יחסית כדי photobleaching לבנה9. כתוצאה מכך, שימוש בתחנת עבודה בודדת פרוטוקול זה מאפשר בדיקה יסודית של צימוד עירור התכווצות מיציט.
היכולת לבודד מיזוציטים הלב היא שיטה רבת עוצמה שניתן להשתמש בה כדי להבין פיזיולוגיה לב, פתולוגיה, וטוקסיקולוגיה. בפרוטוקול הנ ל, תיארנו שיטה אשר משתמשת בלחץ הכבידה קבוע מנגנון לאנגדורף להשיג מייציטים לב יחיד. לאחר מכן, באמצעות מערכת האור הפלואורסצנטית, אנו מתארים כיצד בו לרכוש או סידן וקיצור או מתח וקיצור עקבות.
בגלל הקינטיקה השונה בין צבעי סידן, יש לקחת את הטיפול באיזה צבע לבחור. עבור פרוטוקול זה, הן fura-2 ו-fluo-4 בשימוש ההונדסים עם אסטרים של AM המחייב לשטוף את הצעד כדי לאפשר מחיקת הזמן לדבוק את הקבוצה AM וללכוד את הצבע בתא. בעוד fura-2 ו fluo-4 נחשבים צבע סידן אהדה גבוהה, Kd עבור fura-2 הוא 145 ננומטר לעומת 345 nM עבור fluo-49. עוד, fura -2 הוא טימטרי. בגלל זה, זה יכול לשמש לכמת רמות סידן תאיים9,12. Fluo-4 מצד שני הוא גל אחד לחקור סידן. היתרון של שימוש fluo-4 הוא מייצר אות זריחה בהיר יותר. ללא קשר לצבע הסידן משמש, בהשוואה לצבע הסידן, בבדיקות מתח ממברנה יש SNR נמוך יותר.
כפי שמוצג באיור 4 ואיור 5, עקבות מתח לעומת עקבות הסידן הם קטנים יותר משרעת. באמצעות סינון המעקב הדיגיטלי של התוכנה, ניתן להגדיל את SNR ולכמת את הנתונים (איור 4 ואיור 7). לאחר כימות, שני מעבר סידן ו-APDs אופטי להפגין פיצוי, קיצור המשך שלהם בתדרים הולכים מהר יותר (איור 2, איור 3, איור 6, איור 7). APDs קצר יותר במהלך מחזורי התנועה מהיר הכרחי כדי לאפשר מספיק זמן למילוי חדרית במהלך הדיאמדים. שינויים בתופעה זו נחשב לרמז על גידול בסיכון של הפרעה13,14,15,16. בעוד שינויים APD יכול להיגרם על ידי מחלה, הם יכולים גם להיגרם על ידי כימיקלים. כפי שמוצג באיור 7, כאשר ה, השולט הדומיננטי מקרין אשלגן, אניל, נחסם, ה-apd האופטי הופך לארוך יותר.
עדיין, כפי שדווח בעבר עם צבעים רגישים מתח, עוצמת אור ומשך יכול לשנות את apd2,5,17. זה הוא האמין להיות תוצאה של הדור של מינים חמצוני תגובתי (ROS)5. בעבר, זה כבר הוכח כי התוספת של נוגדי חמצון לפתרון ההקלטה יכול למנוע את המתח הרגיש ומתח הצבע5. כתוצאה מכך, הוספנו את ה-“נוגד חמצון” (10 מ”מ) לתמיסה של טירכבה. מוצג באיור 8 הוא 11 האחרונים של הקלטה של 20 שהתקבלו ב 1 הרץ התנועה. כפי שמצוין על ידי החצים האדומים, שינויים ב-APD לא התרחשה עד 15 s לתוך ההקלטה; לכן, בעוד הפתרון של Tyrode המתוקן לא מנע את הרעילות היא עיכבה אותו באופן משמעותי. באמצעות הפתרון של Tyrode שונה, באמצעות הגדרת עוצמת אור נמוכה ושמירה על משך ההקלטה מתחת 5 s, ניתן להימנע כל שינויים המושרה צבע ב-APD. זה חשוב כי מבלי לטפל להימנע מפני הרעלה, הנתונים יכול להיות מפורש כגורם מוקדם או מתעכב לאחר הדפולציות. בנוסף להגבלת החשיפה לאור כחול, ישנם אמצעי זהירות נוספים שניתן לנקוט כדי למנוע אי-פרשנות של הנתונים.
הראשון הוא להקליט רק מתאים שאחרי אחד אחד הצעדים יש אורך סרקומר מנוחה גדול או שווה 1.75 μm. הניתוק 1.75 יקרומטר נלקח מההתבוננות על ידי גורדון ואח ‘18 כי המתח מסרב במהירות לאחר אורך סרקומר הוא מתחת לסכום זה. למרות זאת, פתווגיות מסוימות עלול לגרום לשינויים משמעותיים באורך סרקומר מנוחה. כדי להיות בטוח כי הפנוטיפים אמיתי ולא פריט של הבידוד, הבעיות הבאות לירי גישות צריך להילקח.
אם הציטים שלי הם בעקביות לא בעקבות 1:1 הצעדים, יש סרקומר אורכי מתחת 1.75 μm, ממברנה כבדה מלתרים, או לא לשרוד את הבידוד, הדבר הראשון לבדוק הוא הזמן לקח כדי צינורית הלב. ככל שזמן הצינורית ארוך יותר, כך היבול יהיה נמוך יותר. אם נדרש זמן הצינורית ארוך, ניתן לשפר את הכדאיות על ידי הצבת הלב בפתרון קרדיואופציאלי19. ובכל זאת, בגלל שהקולגן הוא אנזים, הפעילות והספציפיות של שינוי מסוים של הרבה לאורך זמן. אם התשואות הכלליות הופכות לגרועות יותר למרות זמני הצינורית הטובים, יש לחייב הרבה מאוד דברים חדשים. בעוד הפרוטוקול שלנו היה אופטימיזציה עבור הקלטות 5 s, אם יש צורך במתח נוסף, מסנני דחיסות נייטרלית יש צורך לרכוש. המערכת המתוארת בפרוטוקול מגיעה עם מסנני דחיסות נייטרלית המקהירים את האור המשודר על-ידי 37%, 50%, 75%, 90% ו-95%.
לסיכום, תיארנו מתודולוגיה המותרת לבידוד של מיציטים חדרית מבוגרים ששימשו לשימוש בסידן, מתח ומדידות סרנקופה.
The authors have nothing to disclose.
אנו מודים לדנה מורגנשטרן על הגהה זהירה של כתב היד.
0.25 Liter Water Jacketed Reservoir | Radnoti, LLC | 120142-025 | |
1 liter volumetric flask | Fisher Scientific | 10-205F | |
100 ml beaker | Fisher Scientific | FB-100-100 | |
100 ml graduated cylinder | Fisher Scientific | 08 562 5C | |
1000 ml flask | Fisher Scientific | FB-500-1000 | |
2-Bar Lab Stand with Stabilizer Bar and 24" Stainless Steel Rods | Radnoti, LLC | 159951-2 | |
4-Aminopyridine | Sigma-Aldrich | 275875 | |
40X Oly UApo/340 Non-Immersion Objective (NA 0.9, WD 0.2mm) | IonOptix | MSCP1-40 (b) | |
60-mL syringe, BD Luer-Lok tip | BD | 309650 | |
Aortic Metal Cannulae | Harvard Apparatus | 73-0112 | |
Bovine Serum Albumin | Fisher Scientific | BP9703-100 | |
C-6 Standard Heating Circulator | Chemyx | A30006 | |
CaCl2 | Fisher Scientific | BP510500 | |
Cell framing adapter | IonOptix | CFA300 | |
CellPr0 Vacuum Filtration System, 1 liter, 0.22µm,Cs/12 | Labratory Product Sales, Inc | V100022 | |
CellPro Vacuum Filtration System, 250mL, 0.22µm,Cs/12 | Labratory Product Sales, Inc | V25022 | |
CellPro Vacuum Filtration System, 500mL, 0.22µm,12/CS | Labratory Product Sales, Inc | V50022 | |
CMC (mTCII) Temp Control w/ inline flow heater | IonOptix | TEMPC2 | |
Cole-Parmer Large-bore 3-way, male-lock, stopcocks | Cole-Parmer | EW-30600-23 | |
Cole-Parmer Luer fittings, Large-bore stopcocks, male lock, 4-way | Cole-Parmer | EW-30600-12 | |
Cole-Parmer Stopcocks with Luer Connections; 1-way; male slip | Cole-Parmer | EW-30600-01 | |
Collagenase Type II | Worthington | LS004177 | |
Corning Sterile Cell Strainers | Fisher Scientific | 07-201-432 | |
Dell Optiplex 790 mini-tower, 4G RAM, 250G HD, Windows 7 Pro | IonOptix | CPUD7M | |
DMSO | Fisher Scientific | 50980367 | |
Dumont Tweezers Style 5 | Amazon | B00F70ZDEQ | |
FHD Rapid Change Stimulation Chamber | IonOptix | FHDRCC1 | |
Fluo-3/4 Optics Package | IonOptix | IonOP-Fluo | |
Fluorescence system interface – (w PCI-I/O card) | IonOptix | FSI700 | |
Gibco Penicillin-Streptomycin (10,000 U/mL) | Fisher Scientific | 15-140-122 | |
Glucose | Fisher Scientific | D16-1 | |
Hemostat, Curved 5-1/2" | Amazon | B00GGAAPD0 | |
HEPES | Fisher Scientific | BP310500 | |
HyperSwitch dual excitation light source | IonOptix | HSW400 | |
Inverted Motic Fluorescence Microscope | IonOptix | MSCP1-40 (a) | |
IonWizard Core + Analysis | IonOptix | IONWIZ | |
Iris Scissors, curved | Amazon | B018KRRMY6 | |
K2HPO4 | Fisher Scientific | P288-100 | |
KCl | Fisher Scientific | BP3661 | |
L-Glutathione reduced | Sigma-Aldrich | G4251 | |
LOOK Silk Spool, Black Braided, 4-0, 100yds | SouthernAnesthesiaSurgical Inc. | SP116-EA | |
M199 Media | Fisher Scientific | 12 340 030 | |
MgCl2 | Fisher Scientific | MP021914215 | |
MgSO4 | Fisher Scientific | BP2131 | |
MyoCam-S Digital CCD video system | IonOptix | MCS100 | |
MyoPacer Field Stimulator | IonOptix | MYP100 | |
NaCl | Fisher Scientific | BP358212 | |
NaH2PO4 | Fisher Scientific | 56-754-9250GM | |
Oxygenator Bubbler with Fluid Inlet for 0.25 Liter | Radnoti, LLC | 140143-025 | |
Photomultiplier sub-system | IonOptix | PMT400 | |
PMT Acquisition add-on | IonOptix | PMTACQ | |
Radnoti Heating Coil 5 mL with Degasing Trap | Radnoti, LLC | 158830 | |
Ring Clamp 60 – 80mm Dia. for 250ml Reservoir | Radnoti, LLC | 120141-025 | |
Ring Clamp for Bubble Trap Compliance Chamber | Radnoti, LLC | 120149RC | |
Saint-Gobain ACF000010 5/32 in.9/32 in. | Fisher Scientific | 14-171-214 | |
Saint-Gobain ACF000013 3/16 in.3/8 in. | Fisher Scientific | 14-171-217 | |
Saint-Gobain ACF000016 1/4 in.5/16 in. | Fisher Scientific | 14-171-219 | |
Saint-Gobain ACF000025 5/16 in.5/8 in. | Fisher Scientific | 14-171-226 | |
Saint-Gobain ACF00003 1/16 in.3/16 in. | Fisher Scientific | 14-171-209 | |
Saint-Gobain ACF00005 1/16 in.3/32 in. | Fisher Scientific | 14-171-210 | |
Saint-Gobain ACF00009 5/32 in.7/32 in. | Fisher Scientific | 14-171-213 | |
Sarcomere Length Recording add-on | IonOptix | SARACQ | |
T/C Adson Tissue Platic Surgery Forceps 4.75" | Amazon | B00JDWRBGC | |
VETUS Anti-Static Curved Tip Tweezers | Amazon | B07QMZC94J | |
Vistek 3200 Motic Vibration Isolation Platform | IonOptix | ISO100 |