وصفنا عزلة myocytes الأذيني الإنسان والتي يمكن استخدامها لكا داخل الخلايا 2 + القياسات في تركيبة مع دراسات التصحيح، المشبك الكهربية.
مقالة منهجية
* These authors contributed equally
وصفنا عزلة myocytes الأذيني الإنسان والتي يمكن استخدامها لكا داخل الخلايا 2 + القياسات في تركيبة مع دراسات التصحيح، المشبك الكهربية.
دراسة الخصائص الكهربية من القنوات الأيونية القلب مع تقنية التصحيح، المشبك واستكشاف القلب الخلوية كا 2 + التعامل مع التشوهات العضلية يتطلب معزولة. وبالإضافة إلى ذلك، إمكانية للتحقيق myocytes من المرضى الذين يستخدمون هذه التقنيات هو شرط لا تقدر بثمن لتوضيح الأساس الجزيئي لأمراض القلب مثل الرجفان الأذيني (AF). 1 هنا نحن تصف طريقة لعزل myocytes الأذيني الإنسان والتي هي مناسبة لكلا دراسات التصحيح، المشبك والقياسات في وقت واحد من تركيزات + داخل الخلايا كا 2. أولا، يتم المفروم الزوائد الأذيني الحق تم الحصول عليها من المرضى الذين يخضعون لجراحة القلب المفتوح إلى قطع الأنسجة الصغيرة ("أسلوب قطعة") وغسلها في كا 2 + خالية حل. ثم يتم هضمها وقطع الأنسجة في كولاجيناز والبروتيني تحتوي على حلول مع 20 ميكرومتر كا 2 +. بعد ذلك، myocytes معزولة هي harveSTED عن طريق الترشيح والطرد المركزي لتعليق الأنسجة. وأخيرا، يتم ضبط كا 2 + التركيز في حل تخزين الخلايا متدرج إلى 0.2 ملم. نناقش بإيجاز معنى كا 2 + والكالسيوم 2 + التخزين المؤقت أثناء عملية العزل، وكذلك تقديم التسجيلات ممثل امكانات العمل والتيارات غشاء، على حد سواء في وقت واحد جنبا إلى جنب مع كا 2 + قياسات عابرة، التي أجريت في هذه myocytes معزولة.
دراسة الخصائص الكهربية من القنوات الأيونية القلب مع تقنية التصحيح، المشبك واستكشاف الخلوية كا 2 + تشوهات تتطلب معالجة العضلية معزولة. عادة ما يتم الحصول على هذه عقب التعرض في المختبر عينات من أنسجة القلب إلى الإنزيمات الهضمية (كولاجيناز، هيالورونيداز، ببتيداز الخ). منذ التقرير الأول للعزلة myocytes القلب قابلة للحياة في عام 1955 (2) وقد وضعت كمية كبيرة من البروتوكولات من أجل حصاد العضلية الأذيني البطيني واحد من الأنواع المختلفة بما في ذلك الماوس، الجرذان والأرانب والكلاب والخنازير الغينية والبشرية. في هذا الاستعراض ونحن نركز على عزلة myocytes الأذيني الإنسان. فيما يتعلق بإجراءات لعزل myocytes من الأنواع الأخرى التي تشير إلى "ورثينجتون الأنسجة التفكك دليل" التي تقدمها ورثينجتون بيوكيميائية كورب، الولايات المتحدة الأمريكية ( www.tissuedissociation.com ).
= "jove_content"> وتستمد الأذيني بروتوكولات العزلة خلية عضلية الإنسان عموما من الطريقة الموصوفة من قبل بوستامانتي، وآخرون. 3 هنا نقدم وصفا خطوة بخطوة من تقنية، والتي يتم تكييفها من أسلوب المنشورة سابقا، من أجل الحصول myocytes الأذيني مناسبة ليس فقط للتجارب التصحيح، المشبك ولكن أيضا لفي وقت واحد داخل الخلايا كا 2 + القياسات. 4-11
تحتاج البروتوكولات التجريبية لتتم الموافقة من قبل لجنة الأخلاق المحلية وجميع المرضى الذين يحتاجون لإعطاء الموافقة المسبقة عن مكتوب. وقد وافق بحثنا من قبل لجنة أخلاقيات الطبية كلية مانهايم، جامعة هايدلبرغ (# 2011-216N-MA) وأجريت في الامتثال لجميع المبادئ التوجيهية المؤسسية والوطنية والدولية من أجل رفاهية الإنسان. أعطى جميع المرضى الموافقة المسبقة عن مكتوب.
0. الحصول على الأنسجة الأذيني الإنسان
خلال الإجراءات الروتينية القسطرة لدى المرضى الذين يخضعون لجراحة القلب المفتوح لتجاوز القلب التطعيم، وعادة ما يتم إزالة غيض من احقة الأذين الأيمن، ويمكن استخدامها لعزل العضلية الأذيني. بعد الختان يتم نقل عينات الأنسجة على الفور في أنبوب 50 مل الصقر العقيمة مع كا 2 + خالية حل النقل التي تحتوي على 2،3-butanedione monoxime (الجدول الأول؛ BDM، المانع مقلص، ومنع خلية عضلية جontracture). مع أوقات النقل بين 30 و 45 دقيقة، لم نكن ندرك ميزة واضحة من التبريد أو الأوكسجين فيما يتعلق بكل من عدد ونوعية العضلية الأذيني المعزول. في وسائل النقل العامة إلى المختبر يجب أن تكون سريعة قدر الإمكان. ومع ذلك، إذا لا يمكن تجنبها وقتا أطول والنقل، والنقل في 4 درجات مئوية في حل الاوكسيجين قد يكون من المفيد.
1. Prearrangements
2. تنظيف الأنسجة
3. الهضم الأنزيمي الأول
4. الهضم الأنزيمي الثاني
5. الإعداد النهائي والنهائي من التعديل كا 2 + تركيز
6. التحميل من Myocytes مع كا نيون 2 + مؤشر فلوو-3 AM (الشكل 1)
7. في وقت واحد التصحيح، المشبك وEpifluorescent كا 2 + قياسات
منذ قياسات التصحيح، المشبك ليست هي الموضوع الرئيسي لهذا الاستعراض، ونحن إحالة القارئ المهتم إلى المنشورات الأخرى التي تقدم أكثر في وصف عمق هذه التقنية. 11-14 من اجل اكتمال نحن نقدم ملخصا موجزا لبروتوكول لقياس إمكانات العمل أو L-نوع كا 2 + التيارات، على حد سواء في وقت واحد جنبا إلى جنب مع كا 2 تسجيلات +-عابرة.
خلال التجارب التي superfused myocytes عند 37 درجة مئوية مع حمام solutiفي (الجدول الرابع) باستخدام نظام نضح السريع (Octaflow IITM، ALA الأدوات العلمية، NY). للتجارب الجهد المشبك، يتم حظر K + التيارات بإضافة 4 امينوبيرين (5 ملمول / لتر) وبووتون 2 (0.1 مليمول / لتر) إلى حل حمام. وتستخدم microelectrodes الزجاج البورسليكات وينبغي أن يكون التسديد على المقاومة من 2-5 MΩ عندما تمتلئ حل ماصة (الجدول V). بالإضافة إلى فلوو-3:00 التحميل من myocytes (راجع الخطوة 6)، يتم تضمين فلوو-3 أيضا في حل ماصة (الجدول V). هو متحمس مضان في 488 نانومتر والضوء المنبعث (<520 نانومتر) تم تحويله إلى [كا 2 +] ط افتراض

حيث k د = ثابت التفكك لفلوو-3 (864 نM)، F = فلوو-3 مضان؛ F الحد الأقصى = كا 2 + مضان المشبعة التي تم الحصول عليها في نهاية كل تجربة 12 وتسجل كل الإشارات الكهربائية والكالسيوم 2 + إشارات epifluorescent في وقت واحد. يتم تحفيز إمكانات العمل عند 0.5 هرتز في الوضع الحالي، المشبك باستخدام 1 ميللي ثانية البقول الحالية من قوة عتبة 1.2X. L-نوع كا 2 + يتم قياس التيارات في وضع الجهد المشبك باستخدام المحتمل عقد -80 بالسيارات و100 ميللي ثانية منحدر النبض إلى -40 بالسيارات لإبطال نشاط نا سريع + المتداولة، يليه 100 ميللي ثانية نبض اختبار ل+10 بالسيارات عند 0.5 هرتز.
ويبين الشكل 2A ثلاثة أمثلة ممثل من myocytes الأذيني حق من حقوق الإنسان معزولة. لقياس العائد الخلية نحن ماصة 10 ميكرولتر من تعليق خلية (الخطوة 5.5) على شريحة المجهر CellFinder ( http://www.antenna.nl/microlab/index-uk.html ). غلة خلية بلغ متوسط في الشكل 2B تشير بوضوح إلى أن هناك اتجاها لانخفاض العوائد في الخلية AF المزمن (الكاف) عينات المرضى (أنبوب A: 16.5 ± 3.1 cells/10 ميكرولتر (ن = 29) مقابل 5.1 ± 2.3 ميكرولتر cells/10 (ن = 10) في SR والكاف، على التوالي، P <0.05؛ أنبوب B: 17.9 ± 3.9 cells/10 ميكرولتر (ن = 29) مقابل 5.9 ± 2.0 cells/10 ميكرولتر (ن = 9) في ريال وCAF، على التوالي، P = 0.107).
وترد أمثلة ممثل قياسات العمل ذات الإمكانات والتسجيلات في وقت واحد من عصاري خلوي كا 2 + العابرين في الشكل 3. في حوالي 90٪ من الخلايا التحقيق، روقال انه عمل لإمكانيات أثار كا 2 + الإفراج يسبب تقلصات خلية واضحة ومنتظمة. كما ذكرت سابقا، فإن غشاء المحتملة يستريح، وهو مؤشر مقبول لسلامة الخلية، وبلغ متوسط حوالي -73.9 ± 2.7 بالسيارات (ن = 23/10 myocytes / المرضى) و-77.7 ± 1.8 بالسيارات (ن = 19/8 myocytes / المرضى ) في SR والكاف على التوالي (P> 0.05) يظهر 15 الشكل 4 التسجيلات في وقت واحد ممثل الجهد بوابات L-نوع كا 2 + التيارات وعصاري خلوي كا 2 + العابرين. تطبيق غير انتقائية إيزوبرينالين ناهض β-المستقبلات (1 ميكرومتر) يزيد سعة من كلا أنا كا، L وعصاري خلوي كا 2 + العابرين، مما يوحي سليمة β الأدرينالية إشارة تتالي تنبيغ.

Figure 1. مخطط تدفق من myocytes فلوو-3:00 تحميل البروتوكول (راجع الخطوة 6،1-6،5). M / V والكتلة / الحجم.

الشكل 2. A، معزولة myocytes الأذيني حق من حقوق الإنسان بعد ساعة واحدة في حلول التخزين. B، يعني ± SEM من العائد خلية تحسب في 10 ميكرولتر من الخلايا في حل التخزين (انظر الخطوة 5.5). ن يشير إلى عدد من الأعمال التحضيرية داخل كل مجموعة. * P <0.05.

الشكل (3). التسجيلات الممثل العمل لإمكانيات أثار كا 2 +-العابرين (CAT) في خلية عضلية الأذيني من إيقاع الجيوب الأنفية ومركز حقوق الإنساناونك مريض الرجفان الأذيني. الأعلى: المحقونة غشاء الحالية (I M) تستخدم لتحفيز (0.5 هرتز). أدناه: تسجيل في وقت واحد من غشاء المحتملة (V M)، واتفاقية مناهضة التعذيب أثار (القاع). (Replotted بإذن من فويت وآخرون. 2012) 15

الشكل 4. تسجيلات ممثل (1 ميكرومتر) تأثير إيزوبرينالين على L-نوع كا 2 + الحالية، أثار كا 2 +-العابرين (CAT) في خلية عضلية الأذيني من إيقاع الجيوب الأنفية ومريض الرجفان الأذيني المزمن. الأعلى: الجهد المشبك بروتوكول (0.5 هرتز). أدناه: تسجيل في وقت واحد من مجموع غشاء الصافية الحالية (I M)، والتي تعكس في الغالب L-نوع كا 2 + القط الحالي (وسط) واثار (القاع). (Replotted بإذن من فويت،وآخرون 2012) 15

الجدول I. حلول.

الجدول الثاني. معدات معينة.

الجدول الثالث. لتحميل المواد من myocytes مع فلوو-3 PM.
الجدول الرابع. حل نوم للالتصحيح، المشبك.

الجدول خامسا حل ماصة للالتصحيح، المشبك *.
هنا نحن تصف طريقة لعزل myocytes الأذيني الإنسان من الزوائد الأذيني حق الحصول عليها من المرضى الذين يخضعون لجراحة القلب المفتوح. من اجل استخدام هذه myocytes لقياس عصاري خلوي كا 2 + نحن تكييفها طريقة التي سبق وصفها 4-11 بحذف EGTA من حلول التخزين.
بالفعل في عام 1970 لوحظ أنه على الرغم من myocytes فصل في وجود الكالسيوم 2 + أثناء عملية الهضم، كل منهم في انكماش وغير قابلة للحياة. 16،17 لذلك، يتم تنفيذ عزل خلية في كا 2 + خالية حل. ومع ذلك، فإن إعادة إدخال تركيزات الفسيولوجية للكا 2 + أسفرت السريع كا 2 + تدفق وموت الخلايا. وقد وصفت ذلك بأنه كا 2 + ظاهرة التناقض الذي لوحظ أصلا في قلوب perfused بواسطة زيمرمان وهولسمان 18 تعديلات من وسائل الإعلام بما في ذلك الحد من عزلة الرقم الهيدروجيني إلى 7.0، <سوب> 19 إضافة taurin 20 أو كميات صغيرة من الكالسيوم 2 + (راجع الخطوة 3.2 و 4.1)، 21 فضلا عن تخزين myocytes معزولة في EGTA تحتوي على تخزين حل 22 وقد اقترحت لمنع كا 2 + المفارقة 17 ومع ذلك، فمن المعروف جيدا أن كا 2 + التخزين المؤقت من خلال EGTA يقلل من السعة من نوع L-كا 2 + الحالية التي يسببها كا 2 + سعة عابرة والنتائج في الاضمحلال ثنائي الطور من كا 2 + العابرين. 23 ولذلك، فإننا حذفت EGTA في جميع مراحل عملية عزل كامل من أجل الحصول على كا 2 + العابرين مع الخصائص النموذجية، ويضمحل حيد الطور. لحماية الخلايا من كا 2 + المفارقة رفعنا النهائي كا 2 + تركيز المحلول التخزين بطريقة تدريجية حتى 0.2 ملم.
اختيار كولاجيناز هو على الارجح الخطوة الأكثر أهمية لنجاح العزلة خلية عضلية. كول التقليديةagenases استعدادات الخام تم الحصول عليها من نسج كلوستريديوم وتحتوي على كولاجيناز بالإضافة إلى عدد من proteinases، polysaccharidases والليباز الأخرى. استنادا على collagenases تكوين عامة تنقسم إلى أنواع مختلفة. رثينجتون 24 أنواع كولاجيناز الأول والثاني استخدمت بنجاح لعزل myocytes الأذيني الإنسان. 4-10،15،25-30 في بروتوكول موضح لدينا في الوقت الحاضر نحن نوصي باستخدام كولاجيناز النوع الأول، على الرغم من أننا كنا أيضا قادرة على الحصول على كميات مقبولة من خلايا قابلة للحياة باستخدام كولاجيناز من النوع الثاني. ومع ذلك، وحتى داخل نوع واحد كولاجيناز هناك تباين كبير دفعة إلى دفعة فيما يتعلق بأنشطة الانزيم. تتطلب هذه الاختلافات حذرا اختيار دفعة واختبار مختلف دفعات لتحسين إجراء العزل. وتتوفر أداة دفعة الاختيار على الانترنت من رثينجتون بيوكيميائية شركة ( http://www.worthington-biochem.com / CLS / match.php) يمكن استخدامها للعثور على دفعات المتاحة مع التشكيل التي قد تظهر لتكون مناسبة للعزلة myocytes الأذيني الإنسان. حاليا نحن نستخدم كولاجيناز النوع الأول مع 250 U / ملغ كولاجيناز النشاط، 345 U / ملغ النشاط caseinase، 2.16 U / ملغ النشاط clostripain و 0.48 U / ملغ النشاط زيتية (الكثير # 49H11338).
الخلايا التي تم الحصول عليها باستخدام الإجراء الموضح في هذه المخطوطة يمكن أن تستخدم في غضون 8 الموارد البشرية لدراسات التصحيح، المشبك، كا 2 + قياسات عابرة ومزيج من الاثنين معا. 15 وبالإضافة إلى ذلك، تسمح هذه الخلايا القياسات من الانكماش الخلوية في استجابة لتحفيز الحقل الكهربائي أو التحفيز الكهربائي باستخدام ماصة التصحيح، المشبك (الملاحظات غير منشورة).
ورثينجتون بيوكيميائية كورب دعم هذا المنشور من خلال تغطية تكاليف الإنتاج من ملف الفيديو. كان الممولين أي دور في تصميم الدراسة وجمع البيانات وتحليلها، قرار نشر، أو إعداد المخطوطة.
بالإضافة إلى ذلك ، نشكر جراحي القلب في جامعة هايدلبرغ على توفير الأنسجة الأذينية البشرية وكلوديا ليبيترو وكاترين كوبسر ورامونا ناجل على دعمهم الفني الممتاز. شكر خاص أيضا لآندي دبليو ترافورد على اقتراحاته ونصائحه المفيدة أثناء إنشاء قياسات Ca2 + العابرة. يرغب المؤلفون في الإعراب عن عميق امتنانهم لأعضاء قسم علم الأدوية والسموم (رئيسة: أورسولا رافينز) بجامعة دريسدن للتكنولوجيا على الفرصة التي أتاحوها لنا لتعلم التقنيات والمهارات الأساسية في الفيزيولوجيا الكهربية الخلوية وعزل خلايا عضلة القلب.
يتم دعم أبحاث المؤلفين من قبل مؤسسة الأبحاث الألمانية (Do769 / 1-1-3) ، والوزارة الفيدرالية الألمانية للتعليم والبحث من خلال شبكة كفاءة الرجفان الأذيني (01Gi0204) والمركز الألماني لأبحاث القلب والأوعية الدموية ، والاتحاد الأوروبي من خلال الشبكة الأوروبية للبحوث الانتقالية في الرجفان الأذيني (EUTRAF ، FP7-HEALTH-2010 ، مشروع التكامل واسع النطاق ، الاقتراح رقم 261057) والأذين الأوروبي وأمريكا الشمالية منحة تحالف أبحاث الرجفان (ENAFRA) من مؤسسة Leducq (07CVD03).
تم إنتاج النظرة العامة التخطيطية الموضحة في ملف الفيديو باستخدام فن Servier الطبي.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| محلول النقل | |||
| Albumin | Sigma-Aldrich | A3059 | محلول التخزين: 1% |
| BDM | Sigma-Aldrich | 31550 | محلول النقل: 30 |
| DL-b-Hydroxy-butyric acid | Sigma-Aldrich | H6501 | محلول التخزين: 10 |
| Glucose | Sigma-Aldrich | G8270 | محلول النقل: 20 محلول خالٍ من Ca2+: 20 محلول الإنزيم E1 و E2: 20 محلول التخزين: 10 |
| L-Glutamic acid | Sigma-Aldrich | G1251 | محلول التخزين: 70 |
| KCl | Merck | 1049360250 | محلول النقل: 10 محلول خالٍ من Ca2+: 10 محلول الإنزيم E1 و E2: 10 محلول التخزين: 20 |
| KH2PO4 | Sigma-Aldrich | P5655 | محلول النقل: 1.2 محلول خالٍ من Ca2+: 1.2 محلول الإنزيم E1 و E2: 1.2 محلول التخزين: 10 |
| MgSO4 | Sigma-Aldrich | M9397 | محلول النقل: 5 محلول خالٍ من Ca2+: 5 محلول الإنزيم E1 و E2: 5 |
| MOPS | Sigma-Aldrich | M1254 | محلول النقل: 5 محلول خالٍ من Ca2+: 5 محلول الإنزيم E1 و E2: 5 |
| NaCl | Sigma-Aldrich | S3014 | محلول النقل: 100 محلول خالٍ من Ca2+: 100 محلول الإنزيم E1 و E2: 100 |
| Taurin | Sigma-Aldrich | 86330 | محلول النقل: 50 محلول خالٍ من Ca2+: 50 محلول الإنزيم E1 و E2: 50 محلول التخزين: 10 |
| Collagenase I | Worthington | 4196 | محلول الإنزيم E1 و E2: 286 U/ml |
| Protease XXIV | Sigma-Aldrich | P8038 | محلول الإنزيم E1 و E2: 5 U/ml* |
| pH | محلول النقل: 7.00 محلول خالٍ من Ca2+: 7.00 محلول الإنزيم E1 و E2: 7.00 محلول التخزين: 7.40 | ||
| تم الضبط باستخدام | محلول النقل: 1 M NaOH محلول خالٍ من Ca2+: 1 M NaOH محلول الإنزيم E1 و E2: 1 M NaOH محلول التخزين: 1 M KOH | ||
| التركيزات بـ mM ما لم يذكر خلاف ذلك. BDM هو 2,3-Butanedione monoxime. *يتم تضمين Protease XXIV في محلول الإنزيم E1 فقط. | |||
| الجدول I. المحاليل. | |||
| شبكة نايلون (200 μm) | VWR-Germany | 510-9527 | |
| كأس تفاعل مغلف | VWR | KT317000-0050 | |
| الجدول II. المعدات المتخصصة. | |||
| Dimethyl-sulphoxide | Sigma-Aldrich | D2650 | |
| Fluo-3 AM (تغليف خاص) | Invitrogen | F-1242 | |
| Pluronic F-127 | Invitrogen | P6867 | |
| الجدول III. المواد المستخدمة لتحميل الخلايا العضلية بـ Fluo-3 AM. | |||
| 4-aminopyridine* | Sigma-Aldrich | A78403 | محلول الحمام: 5 |
| BaCl2* | Sigma-Aldrich | 342920 | محلول الحمام: 0.1 |
| CaCl2 × 2H2O | Sigma-Aldrich | C5080 | محلول الحمام: 2 |
| Glucose | Sigma-Aldrich | G8270 | محلول الحمام: 10 |
| HEPES | Sigma-Aldrich | H9136 | محلول الحمام: 10 |
| KCl | Merck | 1049360250 | محلول الحمام: 4 |
| MgCl × 6H2O | Sigma-Aldrich | M0250 | محلول الحمام: 1 |
| NaCl | Sigma-Aldrich | S3014 | محلول الحمام: 140 |
| Probenecid | Sigma-Aldrich | P8761 | محلول الحمام: 2 |
| pH | محلول الحمام: 7.35 | ||
| تم الضبط باستخدام | محلول الحمام: 1 M HCl | ||
| الجدول IV. محلول الحمام لتقنية تثبيت الرقعة (patch-clamp). * تم تضمين 4-aminopyridine و BaCl لتجارب تثبيت الجهد فقط. | |||
| DL-aspartat K+-salt | Sigma-Aldrich | A2025 | محلول الماصة: 92 |
| EGTA | Sigma-Aldrich | E4378 | محلول الماصة: 0.02 |
| GTP-Tris | Sigma-Aldrich | G9002 | محلول الماصة: 0.1 |
| HEPES | Sigma-Aldrich | H9136 | محلول الماصة: 10 |
| KCl | Merck | 1049360250 | محلول الماصة: 48 |
| MgATP | Sigma-Aldrich | A9187 | محلول الماصة: 1 |
| Na2ATP | Sigma-Aldrich | A2383 | محلول الماصة: 4 |
| Fluo-3** | Invitrogen | F3715 | محلول الماصة: 0.1 |
| pH | 7.20 | ||
| تم الضبط باستخدام | 1 M KOH | ||
| الجدول V. محلول الماصة لتقنية تثبيت الرقعة (patch-clamp)*. * في أيام التجربة، يُحفظ محلول الماصة على الثلج حتى الاستخدام. ** يُضاف Fluo-3 من محلول مخزون بتركيز 1 mM في أيام التجربة. | |||