$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
أصبح رسم الخرائط البصرية المزدوجة للكالسياديوم2+ داخل الخلايا وإمكانات الغشاء (Vm) في القلب السليم المليء ب Langendorff الدعامة الأساسية للتحقيقات في الفيزيولوجيا الكهربية للقلب ، بما في ذلك آليات عدم انتظام ضربات القلب واقتران الإثارة والانكماش1-4. قدم هذا النهج معرفة غير مسبوقة في الفيزيولوجيا الكهربية الطبيعية وغير الطبيعية ، والأهم من ذلك ، في العلاقة ثنائية الاتجاه بين Vm و Ca2 + داخل الخلايا. ومع ذلك ، فإن رسم الخرائط البصرية ل Ca2+ داخل الخلايا مع مؤشرات الفلورسنت عالية التقارب (مثل Rhod-2 و Fluo-4) يبلغ فقط عن التغيرات المجمعة في Ca2+ داخل الخلايا وغير قادر على التمييز بين ما إذا كانت هذه التغييرات ناتجة عن تدفق Ca2+ عبر الغشاء ، وإطلاقه وإعادة امتصاصه في المخازن داخل الخلايا ، أو في معظم الحالات ، مزيج من الاثنين معا. علاوة على ذلك ، فإن مؤشرات Ca2+ عالية التقارب لها حركية بطيئة وإيقاف التشغيل وقد لا تبلغ بدقة عن التغيرات السريعة في تركيز Ca2+ 5.
يؤدي كل جهد فعل إلى ارتفاع في Ca2+ داخل الخلايا ، والمعروف باسم Ca2+ العابر داخل الخلايا (CaT). في قلب الثدييات ، يرجع ما يقرب من 70 إلى 90٪ من إجمالي CaT إلى إطلاق Ca2+ من الشبكة الساركوبلازمية (SR) عن طريق فتح مستقبلات الريانودين (RyRs) 6. داخل SR ، يرتبط ما يقرب من نصف إجمالي Ca2+ ب calsequestrin (CSQ) والمخازن المؤقتة الأخرى داخل SR7 ، والتي تلعب دورا مهما في التوازن SR Ca2+ 8،9. تملي كمية SR Ca2+ الحرة القوة الدافعة لإطلاق SR Ca2+ بالإضافة إلى بوابات RyR ، وبالتالي لها تأثير كبير على CaT داخل الخلايا. علاوة على ذلك ، يمكن أن تؤثر التعديلات في إطلاق SR Ca2+ أو إعادة امتصاصها ، بدورها ، على Vm عبر تبادل Na + - Ca2 + الكهربائي ، والذي قد يكون له عواقب غير منتظمة. لذلك ، بالإضافة إلى CaT ، يمكن أن توفر مراقبة SR Ca2+ المجاني رؤى مهمة حول الخلل الوظيفي الانقباضي والفيزيولوجي الكهربي.
على مدى السنوات العديدة الماضية ، حقق الباحثون تقدما كبيرا في مراقبة SR Ca2+ في الخلايا العضلية القلبية المعزولة ومن مكان واحد على القلب السليم. تتطلب إحدى هذه الطرق نبضات سريعة من الكافيين لفتح RyRs ثم يتم استنتاج محتوى SR Ca2 + أو حسابه من الارتفاع الفوري في Ca2 + 10 داخل الخلايا. يستخدم نهج آخر مثير للاهتمام مؤشرات Ca2+ منخفضة التقارب ، مثل Fluo-5N11 أو Mag-Fluo412 ، والتي ترتبط ب SR Ca2+ الحر. تحتوي هذه المؤشرات على ثوابت تفكك (Kd) في حدود 10-400 ميكرومتر ، وبالتالي تظهر الحد الأدنى من التألق في العصارة الخلوية مقارنة بالتجويف SR ، حيث يكون تركيز Ca2+ ([Ca2 +] SR) في نطاق المليمول. باستخدام مؤشرات Ca2+ منخفضة التقارب ، تم التحقيق في العديد من جوانب دورة SR Ca2 + على مستوى الخلايا العضلية المعزولة ، بما في ذلك إطلاق SR Ca2+ الجزئي وآليات البدائل Ca2+ 13،14. ومع ذلك ، من أجل فهم الطبيعة غير المتجانسة لركوب SR Ca2 + في القلب السليم ودور SR Ca2 + في ظواهر عدم انتظام ضربات القلب المتميزة مكانيا ، يلزم وجود طرق لتصوير SR Ca2 + عبر سطح النخابي للقلب السليم15.
توضح هذه المقالة منهجية رسم الخرائط البصرية المزدوجة ل SR Ca2+ و Vm الحرة في قلب الأرنب السليم المغطى ب Langendorff مع مؤشر Ca2+ منخفض التقارب Fluo-5N. بالإضافة إلى الكشف عن خصائص SR Ca2+ مكانيا عبر سطح النخابي للقلب ، يتمتع هذا النهج بميزة المراقبة المتزامنة ل Vm ، مما يسمح بإجراء تحقيقات في العلاقة ثنائية الاتجاه بين Vm و SR Ca2+.