The Journal of Visualized Experiments (JoVE) is a peer reviewed, PubMed-indexed video journal. Our mission is to increase the productivity of scientific research.
This translation into Arabic was automatically generated through Google Translate.
English Version | Other Languages
1Department of Biological Sciences and Geology, Queensborough Community College, 2Department of Physiology & Biophysics, Stony Brook University
This article is a part of JoVE General. If you think this article would be useful for your research, please recommend JoVE to your institution's librarian.
Recommend JoVE to Your LibrarianCurrent Access Through Your IP Address
Current Access Through Your Registered Email Address
Golebiewska, U., Scarlata, S. Measuring Fast Calcium Fluxes in Cardiomyocytes. J. Vis. Exp. (57), e3505, doi:10.3791/3505 (2011).
العضلية لديك عدة كا 2 + تدفقات متفاوتة المدة التي تعمل معا لتحسين 1،2 وظيفة. تغييرات في كا 2 + ينظم النشاط في الغالب استجابة لعوامل خارج الخلية التي مسار فسفوليباز ف Cβ - Gα المترجمة على غشاء البلازما التي تحفزها عوامل مثل أستيل 3،4. لقد وجدنا في الآونة الأخيرة يمكن أن اصطاد تنشيط مجالات البلازما بروتين يسمى الغشاء caveolae 5،6 Gα ف 7. هذا فخ له تأثير في تحقيق استقرار الدولة في تنشيط ف Gα وما ينتج عنها من مدة طويلة في كاليفورنيا في 2 + إشارات العضلية وغيرها من أنواع الخلايا 8. وكشف لنا هذه النتيجة مفاجئة من خلال قياس ردود الكالسيوم الحيوية على نطاق والعضلية السريعة في الحي. لفترة وجيزة ، يتم تحميل خلايا مع مؤشر كا الفلورسنت + 2. في دراساتنا ، استخدمنا كا 2 + الخضراء (Invitrogen ، وفيج) الذي يسلك زيادة في كثافة الانبعاثات مضان على ربط أيونات الكالسيوم. ثم يتم تسجيل كثافة مضان لاستخدام وضع خط مسح ليزر متحد البؤر المسح المجهر. هذا الأسلوب يسمح اقتناء السريع للدوام من كثافة مضان بالبكسل على طول الخط المحدد ، وإنتاج عدة مئات من آثار الزمن على مقياس الوقت ميكروثانية. يتم نقل هذه الآثار سريع جدا في التفوق ومن ثم الى Sigmaplot للتحليل ، ومقارنة آثار حصل للضوضاء الإلكترونية ، وصبغ الحرة ، وضوابط أخرى. تشريح كا 2 + ردود معدلات تدفق مختلفة ، وأجرينا تحليلا الرسم البياني ان اهمال كثافة بكسل مع مرور الوقت. Binning يسمح لنا أكثر من 500 مجموعة آثار بمسح ووضع تصور لنتائج المترجمة مكانيا وزمانيا على قطعة واحدة. وبالتالي ، يمكن للموجات بطيئة الكالسيوم + 2 التي يصعب تمييز عندما يتم مضافين التفحص بسبب التنسيب الذروة المختلفة ، والضوضاء ، وينظر بسهولة فيرسوم بيانية للاهمال. تدفقات سريع جدا في النطاق الزمني لقياس توزيع تظهر ضيقة من شدة في صناديق وقت قصير جدا بينما تعد كا 2 + الموجات تظهر البيانات اهمال مع توزيع واسعة في صناديق لوقت أطول. هذه التوزيعات زمنية مختلفة تسمح لنا بتحليل توقيت كا 2 + الدفقات في الخلايا ، وتحديد تأثيرها على الأحداث الخلوية المختلفة.
1. تحميل الخلايا مع مؤشرات الكالسيوم
2. Microinjecting الخلايا
3. شارك في دراسات المناعي
4. الكالسيوم التصوير السريع
5. تحليل البيانات
6. ممثل النتائج :
نحن تصوير الخلايا على المسح الضوئي ليزر متحد البؤر المجهر LSM510 (زايس ، جينا ، ألمانيا) مجهزة الإثارة ليزر متعدد الخطوط والمياه لامزيغ NA 40x/1.2 الهدف الغمر. في الشكل. 1 (الحمراء) نعرض distributioن من caveolae في البطين الكبار الكلاب العضلية التي تم إصلاحها وملطخة أجسام مضادة لcaveolin - 3 الذي هو كبيرة من البروتين caveolar الهيكلية في هذه الخلايا 9. وكان immunolabelled Caveolin - 3 - 647 مع اليكسا ومتحمس مع خط 633 نانومتر من قال : ليزر ني. وسجلت الصور باستخدام فلتر LP650 الانبعاثات نانومتر. وتمت مقارنة توزيع caveolin - 3 إلى ف Gα أن immunolabeled مع اليكسا - 488 (أخضر). لقد كان امرا مثيرا اليكسا - 488 مع خط 488nm الليزر أيون الأرجون وسجلت الصورة باستخدام BP505 - 530nm تصفية الانبعاثات. في هذه القياسات colocalization ، كانت متحمسة للfluorophores الاثنين بطريقة متسلسلة باستخدام موضوع اقتناء المسار. هذا الإجراء يقلل من القناة عبر الحديث. تم إجراء تحليل البيانات باستخدام برنامج لcolocalization خاصة مزودة زايس LSM510 التلوي. كما يمكن أن يرى ، وcolocalized البروتينات اثنين.
لتحديد كيفية اقتران بين caveolin - 3 وGα
كل سطر من التفحص يتوافق مع تذبذب كثافة الكالسيوم 2 + الخضراء تتكون من 71 نقطة استولت مجموعة ميكروثانية 142 ، ويمكن استخدامها بوصفها قراءة سريعة للرد على الكالسيوم. على سبيل المثال ، في الشكل. 3 نظهر كا 2 + نشاط خط واحد من cardiomyocyte الفردية ، مقاسا كا 2 + كثافة مضان الخضراء بوصفها وظيفة من الوقت في ثانية قبل (أعلى) وبعد (أسفل) إضافة كرباكول ميكرومتر (5) الذي يعزز مستوى الكالسيوم داخل الخلايا من خلال النشاط 2 + Q - PLCβ Gα. عندما بلغ متوسط خطوط كثيرة ، والتحفيز كرباكول ينتج ~ 1،8 أضعاف الزيادة في كثافة الكالسيوم 2 + الخضراء. نظرا لاختلاف الظروف التجريبية (درجة حرارة الغرفة ، وقوة الليزر ، والاستجابة للكشف عن والتوزيعات الصبغة ، الخ) ، لا يجوز أن ينظر إلى هذه الزيادة في الفرديخط بالاشعة. على الرغم من كثافة القيم (قيم محور ذ) متشابهة ، فمن الواضح أن المؤامرة كرباكول - حفزت على الجزء السفلي وقمم أوسع نطاقا بكثير ، المقابلة لمستويات الكالسيوم أكثر استدامة ، من قمم تقلبات ضيقة مثيلا من قبل التحفيز. هذا الارتفاع النسبي في توسيع وحدتها يحجب الصغيرة ، وأبطأ التذبذبات. هدفنا هو أفضل تميز بين أنواع مختلفة من هذه الظاهر تقلبات الكالسيوم.
ويرد مثال آخر على هذه التقلبات السريعة في الشكل الكالسيوم. 4. ويبين الرسم البياني أعلى خط البيانات الخام لالعضلية حفز البطين (الحمراء) ، ويظهر ما متوسطه 3 آثار خط باللون الأسود. لتحديد المدى الذي تم بوساطة هذه التقلبات الكالسيوم ف Gα -- caveoline3 التفاعلات ، ونحن microinjected الببتيد أن يزعزع caveolin - 3 -- Gα التفاعلات ف (أي Cav3 الببتيد) الذي يلغي يعد كا 2 + الحالية ، وهذه البيانات تظهر باللون الأزرق(نلاحظ أننا طرح 500 من شدة الببتيد Cav3 بحيث يمكن لهما أن يتتبع يكون من الأفضل تمييزها).
استوردنا أعمدة البيانات الخام من ملفاتنا التفوق في Sigmaplot (Jandel ، وشركة) ، وأجرت تحليل الرسم البياني. في هذا التحليل ، يتم تجميع عدد من الأحداث في عدد متساو من الصناديق (صناديق) لإنتاج رسم بياني. عرض بن ليمثل الفاصل متساوية من الزمن. تندس في شدة زمنية مختلفة بحيث يربط ذروة بن معين يمثل عدد المرات التي يحدث كثافة في إطار وقت معين. لأن هذا النوع من التحليل يعتمد فقط على جمع البيانات على نفس معدل المسح ، يمكن تحليل آثار كثيرة في وقت واحد. بالإضافة إلى ذلك ، فإن هذا التحليل لا تراعي الاختلافات في مستويات صباغة ، الليزر السلطة ، وما إلى ذلك ، والضوضاء الإلكترونية والخلفية يحدث في فترات زمنية سريعة للغاية ، وتعتبر الوحيدة في صناديق 1-2 الأولى.
في المقابل histograمللي من البيانات الخام في الشكل. 4 تظهر في أسفل الصفحة. وتنتشر على الرسم البياني للخلايا السيطرة على عدد كبير من صناديق المقابلة لتوزيع الوقت واسع ، كما هو مبين من قبل الخط الأحمر (الخط هو لتوجيه العين ويفترض يوجد نموذج). في المقابل ، تنحصر في صناديق لاستجابة الخلايا حيث تعطلت Q - Cav3 Gα التفاعل الببتيد إلى توزيع بن ضيقة مما يشير إلى أن وجود تدفقات الببتيد يلغي مدة أطول. Microinjection من الببتيد الرقابة التي لا تخل Gα Q - Cav3 تنتج رسم بياني مشابه لبرنامج الأمم المتحدة للحقن الخلايا 8.
في الشكل. 5 قارنا شدة التقلبات السريعة للكا 2 + الخضراء في البالغين العضلية البطين الكلبي (يسار) والعذبة ، والعضلية الفئران التي تفتقر unstimulated الولدان caveolae (يمين). هنا ، واهمال للرسوم بيانية المقابلة من شدة لمدة 3 دقائق في 35 لعرض الأحداث أبطأ الكالسيوم. علما بأن حديثي الولادة العضلية عرض تقلبات سريعة على خط مستو تبين عدم وجود تباطؤ النشاط كا 2 + في حين يعتبر خط أساس أكثر تنظيما للخلايا البالغين. هي الأكثر بسهولة ينظر إلى هذه الاختلافات في رسوم بيانية.

وقد سجلت الرقم 1. صور الكلاب العضلية البطين الكبار تبين توزيع ف Gα immunolabeled مع اليكسا - 488 حيث كان متحمس اليكسا - 488 مع خط 488nm الليزر أيون الأرجون وصورة باستخدام BP505 - 530nm تصفية الانبعاثات. في أعلى يمين الصورة هو نفسه عرض توطين caveolin - 3 - immunolabeled مع اليكسا 647 ، متحمس مع خط 633 نانومتر وهو من : ني الليزر وتسجيلها باستخدام LP650 نانومتر تصفية الانبعاثات صورة المدمجة حيث ينظر في colocalization البرتقالي هو في أسفل يسار مع صورة موسعة لهذا الحق.

الشكل 2. التصوير الكالسيوم من الكلاب الكبار الذين يعيشون cardiomyocyte البطين محملة كا 2 + الخضراء. لقد التقطت الصورة على نظام المسح الضوئي ليزر متحد البؤر المجهر مع الهدف 40X باستخدام أيون الأرجون 488nm الليزر وتصفية الانبعاثات LP515. وتتألف من 1200 صورة خطوط البكسل يسكن الوقت كان 2 ميكروثانية ، وكان حجم بكسل 0.1 ميكرون.

الشكل 3. التقلبات كثافة أعلى تتبع الخط من لقمة العيش الكلاب الكبار cardiomyocyte البطين محملة كا 2 + الخضراء والتقط كما وصفها ، وأسفل الخلية نفسها التي حفزت إضافة كرباكول 5 ميكرومتر.
/ 3505fig4.jpg "/>
الشكل 4. TOP مثال خط من آثار العيش الكلاب الكبار cardiomyocyte البطين محملة كا 2 + الخضراء (الحمراء) التي اتخذت أكثر من 180 مللي حيث يظهر متوسط 3 اثار كخط أسود ، وبالمقارنة مع الخلية التي تم microinjected مع الببتيد الذي يعطل Gα Q - 3 caveolin الجمعيات (الحمراء) ، حيث ما معدله ثلاثة آثار في الأسود. ونحن نلاحظ أن تطرح تهم كثافة أقل من 400 مجموعة من البيانات لأغراض العرض. انخفاض رسوم بيانية لوحات هي المقابلة من اهمال البيانات كما هو موضح في النص ، وفيها عدد بن تعسفي والعد بن (أو الاعتماد ببساطة) يناظر المبلغ الإجمالي للكثافة في أن بن معين. نلاحظ أن خط خطوط حمراء وزرقاء رسمها في عنصر التحكم (يسار) ورسوم بيانية الببتيد (اليمين) للسماح لتسهيل تحديد والمقارنات للبيانات ويفترض أي نموذج.
files/ftp_upload/3505/3505fig5.jpg "/>
الشكل 5. التقلبات كثافة الكالسيوم 2 + الخضراء تظهر في البالغين العضلية البطين الكلبي (يسار) والعذبة ، والعضلية الفئران التي تفتقر unstimulated الولدان caveolae (يمين) ورسوم بيانية يناظرها أدناه.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
طورنا طريقة لعرض وعزل إشارات الكالسيوم العضلية السريعة في الحي. بينما سبق لظروف تجريبية لهذه القياسات المطبقة على نظم خلية أخرى 10 فضلا عن 11 العضلية ، واستخدام رسوم بيانية وتحليل البيانات من بن يسمح كا كثير من 2 إلى الحصول عليها + الأحداث. يمكن أن يكون أسرع أحداث معزولة بسهولة من أبطأ تلك النماذج وتكييفها لفهم الآليات الكامنة وراءها. زراعة العضلية ، وكثير من خطوط الخلايا الأولية ، يمكن أن يكون صعبا. في حين يعتقد عموما أنه ينبغي أن تؤخذ القياسات بعد فترة وجيزة يتم الحصول على الخلايا ، وجدنا أن العضلية نحن الكبار الكلاب المستخدمة في هذه الدراسة تبدأ فقط لانقاص وخصائصها محددة بعد 3 أيام. هذا الإطار يعد الوقت يسمح لخلايا نعلق بحزم إلى الركيزة تأمين أن الخلايا قادرة على البقاء العلاجات يمكن أن تكون مميتة مثل microinjection. شركة مرفق أمر بالغ الأهميةلنجاح microinjection.
علينا التحقق من دور الجمعيات Gα 3 Q - caveolin في تدفقات الكالسيوم microinjecting الببتيد الذي يعطل تفاعلها. نود أن نؤكد أنه يجب القيام microinjection مع عناية كبيرة للحد من الاضرار الخلية وتسرب محتويات الخلوية. ومع ذلك ، يجب أن يكون متوازنا هذه المخاطر عن طريق استخدام الإبر قطرها أكبر أن هناك حاجة لتوفير كمية كافية من المواد الى العضلية كبيرة نسبيا. إدراج صبغة مثل دابي ان يسمح احد لتتبع الخلايا التي تم microinjection هو المهم. كما ذكرنا ، من المهم أن لmyocytes microinjection واستحم في الكالسيوم الحرة والمتوسطة أن الحلول حقن أيضا خالية من الكالسيوم. تدفق الكالسيوم خارج الخلية يبدأ تقلصات والموت اللاحقة من الخلايا
القياسات ويمكن تكييف أنفسهم لأنواع الخلايا الأخرى ، والأصباغ والليزر مبائرنظم لمتابعة أحداث أخرى مثل خلية السريع trisphospate 1،4،5 insoitol وتدفقات cAMP ، وعلى الرغم من أن الكالسيوم 2 + التدفقات هي بالتأكيد واحدة من أعقد رسل الخلوية. وينبغي للمرء أن يكون حذرا في اختيار المؤشرات الفلورسنت التي لا photobleached بسهولة والحصول على رد قوي وديناميكي مضان بحيث يمكن استخدام الليزر منخفض ان القوى. وانخفاض قوة الليزر أيضا تجنب التدفئة المحلية التي يمكن أن تؤدي إلى آثار الخلوية غير المرغوب فيها.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
الإعلان عن أي تضارب في المصالح.
وأيد هذا العمل من قبل المعاهد الوطنية للصحة والمنح 2R01 GM53132 GM071558 P50.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| DMEM | Invitrogen | ABCD1234 |