September 14th, 2012
测量KV7(KCNQ)钾离子通道活性的孤立动脉细胞(中与测量大蟒/扩张的反应(使用压力myography),同时采用膜片钳电生理技术)可以揭示有关的重要信息的的KV7渠道作用在血管平滑肌生理和药理学。
该程序的总体目标是测量新鲜解离的肠系膜动脉平滑肌细胞中 KV 7 钾通道的活性,并将其与生理条件下记录的动脉直径测量值相关联。这是通过首先通过手术切除大鼠的肠系膜血管拱来完成的。第二步是解剖和清洁肠系膜动脉的节段。
接下来,一些片段用于分离单个平滑肌细胞,用于 KV 7 钾电流的膜片钳电生理测量。最后一步是完整动脉段插管,用于响应 KV 7 钾通道的药理调节剂的动脉收缩或扩张的压力肌测量。最终,膜片钳电生理学和压力肌层图的组合用于显示 KV 7 钾通道活性的增加或减少如何影响肠系膜动脉收缩。
与现有方法(例如使用细胞系中表达的克隆通道)相比,该技术的主要优点是电流是从天然表达通道的非培养细胞中记录的,并且 KV 电流可以与可能在同一细胞中激活的其他类别的钾通道中分离。压力肌层造影允许从分离细胞来源的同一组织中记录功能反应,并且该方法比动脉环或动脉条等其他制剂更敏感、更生理。我实验室的博士后研究员 Bareth Mani 博士将演示动脉插管和压力肌层造影技术,我实验室的研究助理教授 Luba Brueggeman 博士将演示细胞分离和贴片计划程序。
要开始此过程,请使用一把手术剪刀在大鼠小肠的两端剪下 10 至 12 厘米的段。然后分离肠道及其附着的脉管系统。接下来,确定小肠段。
将中间动脉分布在腔室的近侧,使肠系膜上动脉的主要分支位于中心,随后的分支顺序从中心向外辐射。然后将针仅放在通过照明解剖显微镜观察的肠段上。使用微型镊子和剪刀小心地清除靠近肠道的二到四级动脉周围的脂肪组织和结缔组织。
保持相邻的静脉,以促进脂肪组织和结缔组织的清除,避免不必要的动脉拉伸。现在将肠系膜动脉的 2 到 3 段转移到含有 2 毫升冰冷分离溶液的 35 毫米组织培养皿中。然后将培养皿放在冰上,使用 PES 移液器和火焰抛光尖端将肠系膜动脉段切成三到四毫米长的块。
将动脉段转移到装有 2 毫升预热 37 摄氏度分离溶液的玻璃瓶中。然后在 30 摄氏度下孵育 37 分钟。30 分钟后,用后移液管小心吸出 37 摄氏度的分离溶液。
向其中加入两毫升温热的酶溶液,然后在 35 摄氏度下孵育 37 分钟。在酶溶液中孵育 35 分钟后,立即将样品瓶置于冰上,吸出酶溶液并加入 2 毫升冰冷的分离溶液。重复此过程四次。
然后在一毫升冰冷的分离溶液中,用抛光的后移液管轻轻迭代动脉段。10 至 20 次以释放单个肠系膜动脉平滑肌细胞。将一滴细胞悬液滴在 35 毫米的培养皿上并在显微镜下观察,定期验证肌细胞的外观。
健康的 MA SMC 应具有光滑细长的外观。接下来,用抛光的 pastier 移液器将大约 100 至 200 μL 的细胞悬液转移到记录室中,让细胞粘附 15 分钟。在此步骤中,通过将移液器吸头倾斜,用两性霉素 B 的游离内部溶液填充贴状移液器的尖端。
然后使用通过一根管子连接的 10 毫升注射器在另一端进行抽吸,从顶部添加含有移液器溶液的 terin B。使用 einor 微量移液器吸头,直到移液器大约一半充满溶液。轻轻敲击移液器以去除任何气泡。
之后,将移液器插入电极支架。使用微型纵器将移液器降低到细长的肌细胞表面。当移液器的电阻增加到 6 到 10 兆欧姆时,施加吸力以实现千兆密封。
同时,在等待膜穿孔时,将保持电压设置为零毫伏。接下来,将 100 毫秒的电压步长应用于正 10 毫伏,然后应用于负 10 毫伏。使用放大器补偿快速移液器电容瞬变以及整个电池电容的出现。
瞬态小持续正电流 2 至 10 PICO 安培,纯度和振幅表明存在功能性 KV 7 通道。两性霉素 B 的成功穿孔会将访问电阻降低到 35 兆欧姆或更低。要记录 KV 7 电流电压关系,请对电压施加 5 秒电压步长,范围从负 84 毫伏(KV 7 通道的开路概率最小)到正 16 毫伏(KV 7 通道的开路概率达到平台)在每个测试电压下 5 秒后,退回到负 4 毫伏的保持电压,持续 10 秒。
在此过程中,每侧松散地悬挂两根预制的细尼龙缝合线。在玻璃套管附近,通过使用一对微型镊子握住段的一端,小心地将解剖的肠系膜动脉段从解剖室转移到压力肌移植室。接下来,通过照明解剖显微镜进行可视化,握住动脉段的一端,轻轻地将其滑过左侧玻璃套管。
使用尼龙缝合线固定末端。然后轻轻地通过安装的血管冲洗管腔液,以去除血液和碎屑。然后应关闭左侧注射器的阀门,使该侧呈现一个静态流体柱,使用微型机械手将可移动的右侧玻璃套管定位在更靠近动脉段的位置,并将该段的右端拉到其上。
最后,用尼龙缝合线固定动脉段并剪掉多余的缝合线。现在将压力图单元安装在压力显微照片显微镜上方的载物台上。将压力柱连接到图形室的右侧,然后将盖子盖在室上。
在 10 分钟内逐渐抬起 15 毫升注射器,并检查血管中是否有任何泄漏,直到 P one 压力传感器读数为 80 毫米汞柱必要时调整套管之间的距离,应调整距离,使加压动脉段大致笔直,并在系带处形成肩部状图案。通过用 60 毫摩尔氯化钾瞬时过流 30 秒来检查安装血管的活力。活性血管在加入氯化钾后迅速收缩,并在洗脱后立即扩张。
接下来,将浓缩的供试品物质直接加入浴液中,在腔室末端附近轻轻来回移液,将供试品物质与浴液混合,在 10 毫升腔室中产生适当的最终浓度。添加测试物质后血管直径的体积变化可以在实时视频图像中监测,也可以在实验进行时在图像分析窗口中绘制图表。该图显示了响应治疗前电压步长而记录的一系列连续电流迹线,如黑色所示,在单个肠系膜动脉肌细胞中存在 100 纳摩尔锌 perion 的情况下稳定后,如红色所示,以下是对照电流和 100 纳摩尔锌 perion 的代表性电流。
灰色条表示测量平均电流幅度的时间间隔对于电流电压图,阶跃电压在右侧用箭头表示。这是用负 20 毫伏的连续电压钳测量的 100 纳摩尔锌 perion 增强 KV 7 电流的时间过程。显示。以下是在用 100 纳摩尔锌敷液处理期间和用 10 微摩尔的 KV 七通道阻滞剂 XC 9 9 1 锌离子诱导的肠系膜动脉松弛之前记录的平均电流电压曲线tage 曲线用 100 皮摩尔精氨酸加压素预先收缩
。该图显示了响应于 100 皮摩尔精氨酸加压素的应用,然后应用 100 纳摩尔锌离子的血管外径变化的时间过程。观看此视频后,您应该对如何准备动脉以分离单个细胞或动脉收缩、扩张器反应的压力肌图形测量有很好的了解。此外,您应该知道如何在新鲜分离的动脉肌细胞中与其他电流隔离记录 KV 7 电流。
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本研究着重于测量肠系膜动脉平滑肌细胞中Kv7钾离子通道的活动,并将其与动脉直径变化相关联。该方法结合了膜片钳电生理学和压力肌图,用于评估Kv7通道活动对血管反应的影响。
Understanding Kv7 potassium channel function in arterial smooth muscle provides mechanistic insight into vascular tone regulation, a key determinant of blood pressure and peripheral resistance. This integrated electrophysiology and myography approach enables target de-risking by linking ion channel activity to physiological vascular responses, supporting predictive confidence in cardiovascular drug discovery. The methodology facilitates early-stage hypothesis testing for compounds affecting vascular contractility, informing go/no-go decisions in preclinical pipelines.
This method bridges early discovery (ion channel characterization) to preclinical validation (vascular functional assessment), positioning Kv7 screening as a mechanistic de-risking step between target identification and lead optimization in cardiovascular drug discovery.