Name: Bildgebung von Ca2+ -Signalen in kleinen Lungenvenen bei physiologischem intraluminalem Druck (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-03-21T13:20:00.000+00:00
Duration: 5 min 35 s
Description: Erfahren Sie die Bildgebung von Ca2+-Signalen in kleinen Lungenvenen bei physiologischem Druck. Diese Methode nutzt Fluo-4 AM und konfokale Mikroskopie, um die vaskuläre Regulation zu untersuchen.

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<ol><li>Suresh, K., Shimoda, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lung+circulation%5BTitle%5D)+AND+%22Compr+Physiol%22%5BJournal%5D)">Lung circulation.</a> Compr Physiol. 6 (2), 897-943 (2016).</li>
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<li>Kuhr, F. K., Smith, K. A., Song, M. Y., Levitan, I., Yuan, J. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+mechanisms+of+pulmonary+arterial+hypertension%3A+role+of+Ca2%2B+signaling%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Physiol+Heart+Circ+Physiol%22%5BJournal%5D)">New mechanisms of pulmonary arterial hypertension: role of Ca2+ signaling.</a> Am J Physiol Heart Circ Physiol. 302 (8), H1546-H1562 (2012).</li>
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<li>Heijman, J., Voigt, N., Nattel, S., Dobrev, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cellular+and+molecular+electrophysiology+of+atrial+fibrillation+initiation%2C+maintenance%2C+and+progression%5BTitle%5D)+AND+%22Circ+Res%22%5BJournal%5D)">Cellular and molecular electrophysiology of atrial fibrillation initiation, maintenance, and progression.</a> Circ Res. 114 (9), 1483-1499 (2014).</li>
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<li>Namekata, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Involvement+of+the+Na%28%2B%29%2FCa%282%2B%29+exchanger+in+the+automaticity+of+guinea-pig+pulmonary+vein+myocardium+as+revealed+by+SEA0400%5BTitle%5D)+AND+%22J+Pharmacol+Sci%22%5BJournal%5D)">Involvement of the Na(+)/Ca(2+) exchanger in the automaticity of guinea-pig pulmonary vein myocardium as revealed by SEA0400.</a> J Pharmacol Sci. 110 (1), 111-116 (2009).</li>
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<li>Dabertrand, F., Nelson, M. T., Brayden, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ryanodine+receptors%2C+calcium+signaling%2C+and+regulation+of+vascular+tone+in+the+cerebral+parenchymal+microcirculation%5BTitle%5D)+AND+%22Microcirculation%22%5BJournal%5D)">Ryanodine receptors, calcium signaling, and regulation of vascular tone in the cerebral parenchymal microcirculation.</a> Microcirculation. 20 (4), 307-316 (2013).</li>
<li>Nair, R., Lamaa, N. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aNair%2C+R+%22Pulmonary+capillary+wedge+pressure%22">Pulmonary capillary wedge pressure</a>. , StatPearls Publishing. Treasure Island, FL, USA. (2024).</li>
<li>Fukuta, H., Little, W. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+cardiac+cycle+and+the+physiologic+basis+of+left+ventricular+contraction%2C+ejection%2C+relaxation%2C+and+filling%5BTitle%5D)+AND+%22Heart+Fail+Clin%22%5BJournal%5D)">The cardiac cycle and the physiologic basis of left ventricular contraction, ejection, relaxation, and filling.</a> Heart Fail Clin. 4 (1), 1-11 (2008).</li>
<li>Daneva, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Endothelial+IK+and+SK+channel+activation+decreases+pulmonary+arterial+pressure+and+vascular+remodeling+in+pulmonary+hypertension%5BTitle%5D)+AND+%22Pulm+Circ%22%5BJournal%5D)">Endothelial IK and SK channel activation decreases pulmonary arterial pressure and vascular remodeling in pulmonary hypertension.</a> Pulm Circ. 13 (1), e12186(2023).</li>
<li>Marziano, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nitric+oxide-dependent+feedback+loop+regulates+transient+receptor+potential+vanilloid+4+%28TRPV4%29+channel+cooperativity+and+endothelial+function+in+small+pulmonary+arteries%5BTitle%5D)+AND+%22J+Am+Heart+Assoc%22%5BJournal%5D)">Nitric oxide-dependent feedback loop regulates transient receptor potential vanilloid 4 (TRPV4) channel cooperativity and endothelial function in small pulmonary arteries.</a> J Am Heart Assoc. 6 (12), e007157(2017).</li>
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<li>Sonkusare, S. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Elementary+Ca2%2B+signals+through+endothelial+TRPV4+channels+regulate+vascular+function%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Elementary Ca2+ signals through endothelial TRPV4 channels regulate vascular function.</a> Science. 336, 597-601 (2012).</li>
<li>Arias-Cavieres, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ryanodine+receptor-mediated+calcium+release+has+a+key+role+in+hippocampal+LTD+induction%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Cell+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Ryanodine receptor-mediated calcium release has a key role in hippocampal LTD induction.</a> Front Cell Neurosci. 12, 403(2018).</li>
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<li>Ottolini, M., Sonkusare, S. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+calcium+signaling+mechanisms+in+arterial+smooth+muscle+and+endothelial+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Compr+Physiol%22%5BJournal%5D)">The calcium signaling mechanisms in arterial smooth muscle and endothelial cells.</a> Compr Physiol. 11 (2), 1831-1869 (2021).</li>
<li>Boyette, L. C., Burns, B. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBoyette%2C+LC+%22Physiology%2C+pulmonary+circulation%22">Physiology, pulmonary circulation</a>. , StatPearls Publishing. Treasure Island, FL, USA. (2024).</li>
<li>Ottolini, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Local+peroxynitrite+impairs+endothelial+transient+receptor+potential+vanilloid+4+channels+and+elevates+blood+pressure+in+obesity%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">Local peroxynitrite impairs endothelial transient receptor potential vanilloid 4 channels and elevates blood pressure in obesity.</a> Circulation. 141 (16), 1318-1333 (2020).</li>
<li>Shan, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phosphorylation+of+the+ryanodine+receptor+mediates+the+cardiac+fight+or+flight+response+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22J+Clin+Invest%22%5BJournal%5D)">Phosphorylation of the ryanodine receptor mediates the cardiac fight or flight response in mice.</a> J Clin Invest. 120 (12), 4388-4398 (2010).</li>
<li>Knot, H. J., Standen, N. B., Nelson, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ryanodine+receptors+regulate+arterial+diameter+and+wall+%5BCa2%2B%5D+in+cerebral+arteries+of+rat+via+Ca2%2B-dependent+K%2B+channels%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol%22%5BJournal%5D)">Ryanodine receptors regulate arterial diameter and wall [Ca2+] in cerebral arteries of rat via Ca2+-dependent K+ channels.</a> J Physiol. 1 (Pt 1), 211-221 (1998).</li>
<li>Tischbirek, C., Birkner, A., Jia, H., Sakmann, B., Konnerth, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deep+two-photon+brain+imaging+with+a+red-shifted+fluorometric+Ca2%2B+indicator%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Deep two-photon brain imaging with a red-shifted fluorometric Ca2+ indicator.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 112 (36), 11377-11382 (2015).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>Maßgeschneiderte SparkAn Software&nbsp;</td><td>University of Vermont</td><td></td><td>https://github.com/vesselman/SparkAn</td></tr><tr><td>Fluo-4, AM</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>F14201</td><td></td></tr><tr><td>FN1 aufrechtes Mikroskop&nbsp;</td><td>Nikon</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Heizung/Temperaturregler&nbsp;</td><td>Warner Instruments</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Imaging System&nbsp;</td><td>Andor&nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>iQ 3.x Erfassungssoftware</td><td>Andor</td><td></td><td></td></tr><tr><td>iXon EMCCD Kameras</td><td>Andor</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Nylonfaden zum Binden von Blutgefäßen</td><td>Instrumentierung lebender Systeme</td><td>THR-G</td><td></td></tr><tr><td>Druckmyographiekammer &nbsp;</td><td>Instrumentation and Model Facility, University of Vermont, Burlington, VT, USA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Revolution WD (mit Borealis) Hochgeschwindigkeits-Spinning-Disk-Konfokal-Bildgebungssystem</td><td>Andor</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ryanodine</td><td>Bio-Techne</td><td>1329</td><td></td></tr><tr><td>Servo-Druckregler</td><td>Living Systems Instrumentation</td><td></td><td></td></tr><tr><td>SS Dissektionsstifte, Ø 0,2 mm</td><td>Living Systems Instrumentation</td><td>PIN-0,2 mm</td><td></td></tr><tr><td>Schlauchpumpe REGLO</td><td>ISMATEC</td><td>ISM4212</td><td></td></tr></tbody></table>

bildgebung von ca2+ -signalen in kleinen lungenvenen bei physiologischem intraluminalem druck

Imaging Ca2+ Signals in Small Pulmonary Veins at Physiological Intraluminal Pressures

Abbildung 2A zeigt ein Sichtfeld von einem kleinen PV bei 5 mm Hg intraluminalem Druck. Die +-Symbole zeigen die automatisch erkanntenCa-2+-Signale innerhalb eines ausgewählten Frames (Video 1) an, die durch den grünen Rand gekennzeichnet sind. Von jedem PV wurde ein Sichtfeld aufgezeichnet, und von jeder Maus wurde ein PV verwendet. Ein kleiner PV wurde als n=1 betrachtet. Die Anzahl der Ca2+-Signale pro μm2 pro Minute wurde vor und 5 min nach der Zugabe des RyR-Inhibitors Ryanodin (5 μM)23 in gepaarten Experimenten verglichen. Ein gepaarter t-Test wurde für statistische Vergleiche verwendet, um signifikante Unterschiede zu erkennen. Die Anzahl der spontan auftretenden Ca2+-Signale betrug unter den oben beschriebenen Bedingungen 0,73 ± 0,2 Ereignisse pro Minute proμm 2 (Abbildung 2B,C). Die Behandlung mit Ryanodin hemmte dieCa2+-Signale in kleinen PVs fast vollständig (Abbildung 2C, Video 2), was sich in einer drastischen Verringerung der Ereignisse pro Minute pro μm2 zeigt. Diese Daten zeigen, dass die spontane Aktivität von Ca2+-Signalen in der Myozytenschicht von unter Druck stehenden kleinen PVs Öffnungen von RyRs darstellt. Diese Ergebnisse liefern Hinweise darauf, dass die Aktivität von Ca2+-Signalen in kleinen PVs unter physiologischem intraluminalem Druck untersucht werden kann. Diese Methode wird zukünftige Studien über die Auswirkungen von intraluminalem Druck und neurohumoralen Mediatoren auf die Ca2+-Signalübertragung in kleinen PV-Myozyten erleichtern und möglicherweise wertvolle Einblicke in die Regulation der PV-Funktion bieten. Während sich die aktuelle Studie auf die Anzahl der RyRCa 2+-Signale konzentriert, ist es auch möglich, die kinetischen Eigenschaften dieser Signale zu analysieren, einschließlich Dauer, Amplitude, räumliche Ausbreitung und Anstiegszeit. Das Verständnis, wie physiologische und pathologische Reize die kinetischen Eigenschaften von RyRCa 2+-Signalen beeinflussen, kann wichtige Informationen über die Regulation der PV-Funktion sowohl im gesunden als auch im kranken Zustand liefern.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67722/67722fig01v2.jpg"> 
Abbildung 1: Vorbereitung und Ca2+ Bildgebung von PVs. Sequenzielle Bilder, die die Identifizierung und Isolierung kleiner PVs, die Inkubation von fluo4-AM, die Kanülierung und Druckbeaufschlagung (5 mm Hg), die konfokale Hochgeschwindigkeitsbildgebung der Spinning-Disk und die Bildanalyse zeigen. Das gestrichelte Rechteck in der Abbildung links stellt den PV dar, der für die Studie verwendet wurde. Abkürzungen: PA = Lungenarterie; RA = rechter Vorhof; PV = Lungenvene; LA = linkes Atrium. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67722/67722fig01largev2.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67722/67277fig02.jpg"> 
Abbildung 2: Analyse der Ca2+ -Bildgebung. (A) Bilder eines Sichtfeldes aus einem unter Druck stehenden (5 mm Hg), mit Fluo-4 beladenen, kleinen PV in Abwesenheit (links) oder Anwesenheit von Ryanodin (5 μM; RyR-Inhibitor, rechts). Das grüne Rechteck kennzeichnet den Bereich, der für die automatische Erkennung von Ca2+ -Signalen ausgewählt wurde. Die +-Zeichen stellen automatisch erkannte Ereignisse innerhalb des Frames dar. Rote Schilder kennzeichnen Signale mit einer Fläche von weniger als 3000 μm2, während blaue Schilder Signale anzeigen, die eine Fläche von mehr als 3000 μm2 einnehmen. Jedes +-Zeichen gibt ein Ca2+ -Ereignis oder -Signal an. (B) F/F0-Spuren von detektierten Ereignissen aus dem ausgewählten Bereich (siehe A), die die Aktivität vonCa2+ -Signalen in der Myozytenschicht von unter Druck stehenden kleinen PVs unter basalen Bedingungen (links) und in Gegenwart von Ryanodin (rechts) zeigen. (C) Quantifizierung von Ereignissen pro Minute pro μm2 von Ca2+ -Signalen in kleinen PVs vor und nach der Zugabe von Ryanodin (1 PV pro Maus; n=6 Mäuse; **p &lt; 0,01 vs. Basal; gepaarter t-Test). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67722/67277fig02large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
Video 1: Ca2+ -Signale in einem kleinen PV-Gerät, das vor der Behandlung mit Ryanodin bei 5 mm Hg unter Druck gesetzt wurde. Das Sichtfeld stellt den ausgewählten Frame dar, der in Abbildung 2 in grüner Farbe dargestellt ist. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67722/PV_Baseline_5_mm_Hg.zip" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um dieses Video herunterzuladen.</a>
Video 2: Ca2+ -Signale in einem kleinen PV, das nach der Behandlung mit Ryanodin (5 μM) bei 5 mm Hg unter Druck gesetzt wurde. Das Sichtfeld stellt den ausgewählten Frame dar, der in Abbildung 2 in grüner Farbe dargestellt ist. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67722/PV_Baseline_5_mm_Hg_ryanodine.zip" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um dieses Video herunterzuladen.</a>

Bildgebung von Ca2+ -Signalen in kleinen Lungenvenen bei physiologischem intraluminalem Druck

Pulmonary veins (PVs) carry oxygen-rich blood from the lungs back to the left heart, thus serving an important function in the delivery of oxygen-rich ...

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Research

Forschung

JoVE Journal

Biology

Biologie

Um die Lungendiffusion und Gefäß Reaktionen auf Übung beurteilen zu können, beschreiben wir die Sauerstoffdiffusionskapazität Technik mehrere inspirierten kapillaren Blutvolumen und Membrandiffusionskapazität, um zu bestimmen, sowie gerührt Salz Kontrast-Echokardiographie die Rekrutierung von intrapulmonalen arteriovenöse Anastomosen zu beurteilen.

Beurteilung der Lungen Kapillarblutentnahmesystem Volumen, Membrandiffusionskapazität und Intrapulmonale arteriovenöse Anastomosen während des Trainings

Wir beschreiben eine bildgebende Protokoll, den Kliniker zu visualisieren, kann, in Echtzeit, die des Patienten intravaskulären und extravascular Raum Volumen und Diurese und Flüssigkeit entfernen Parameter entsprechend für die sichere und effiziente Behandlung von Lungenödem.

Am Krankenbett Ultraschall für leitende Flüssigkeit entfernen bei Patienten mit Lungenödem: Reverse-Wasserfälle-Protokoll

Die Abmessungen der Lungenvenen (PV) sind wichtige Parameter bei der Planung der Lungenvenenisolation. Die transösophageale 2D-Echokardiographie kann nur begrenzte Daten über die PVs liefern; Die 3D-Echokardiographie kann jedoch relevante Durchmesser und Flächen der PVs sowie deren räumliche Beziehung zu umgebenden Strukturen bewerten.

Dreidimensionale echokardiographische Methode zur Visualisierung und Beurteilung spezifischer Parameter der Lungenvenen

Hier beschreiben wir einen korrelativen Workflow für die Exzision, Druckbeaufschlagung, Fixierung und Bildgebung der murinen Pulmonalklappe, um die grobe Konformation und lokale extrazelluläre Matrixstrukturen zu bestimmen.

Chirurgie und Probenverarbeitung zur korrelativen Bildgebung der murinen Pulmonalklappe

Die intravitale Fluoreszenzmikroskopie kann verwendet werden, um Leukozyten-Endothel-Interaktionen und Kapillarperfusion in Echtzeit zu untersuchen. Dieses Protokoll beschreibt Methoden zur Abbildung und Quantifizierung dieser Parameter im pulmonalen Mikrokreislauf mit einem vakuumstabilisierten Lungenbildgebungssystem.

Intravitale Weitfeldfluoreszenzmikroskopie der pulmonalen Mikrozirkulation bei experimenteller akuter Lungenschädigung mit einem vakuumstabilisierten Bildgebungssystem

Der Point-of-Care-Ultraschall (POCUS) der Lunge liefert schnelle Antworten in sich schnell ändernden klinischen Szenarien. Wir stellen ein effizientes und aussagekräftiges Protokoll für die Bildaufnahme für den Einsatz in der Akutversorgung vor.

Point-of-Care-Lungenultraschall bei Erwachsenen: Bildaufnahme

Die Point-of-Care-Ultraschalluntersuchung der unteren Hohlvene (IVC) wird häufig verwendet, um unter anderem den Volumenstatus zu identifizieren. Die Bildgebung sollte systematisch durchgeführt werden, um die Wiederholbarkeit zu gewährleisten. Dieses Manuskript gibt einen Überblick über die Methoden und Fallstricke der sonographischen IVC-Untersuchung.

Bildaufnahmeverfahren zur sonographischen Beurteilung der Vena cava inferior

Die genaue intrakardiale Echokardiographie (ICE) zeigt eine signifikante Genauigkeit bei der Schätzung der linken Vorhofstruktur, eine prospektive und vielversprechende Methode zur Schätzung der Herzstruktur. Hier schlagen wir ein Protokoll für die dreidimensionale Modellierung des linken Vorhofs und der Pulmonalvenen mit ICE und FAM-Katheterumbau (Fast Anatomical Mapping) vor.

Dreidimensionale Modellierung des linken Vorhofs und der Lungenvenen mit einem präzisen intrakardialen Echokardiographie-Ansatz

Dieses Protokoll demonstriert die mikroskopiegesteuerte Isolierung und Immunfluoreszenzfärbung von murinen Pulmonalvenen. Wir bereiten Gewebeproben vor, die den linken Vorhof, die Lungenvenen und die entsprechende Lunge enthalten, und färben sie für kardiales Troponin T und Connexin 43.

Mikrodissektion und Immunfluoreszenzfärbung von Myokardhülsen in murinen Pulmonalvenen

Das Protokoll bietet einen schnellen, phänotypbasierten Ansatz für die fokussierte Ultraschalluntersuchung des hypotensiven Patienten unter Verwendung von subkostalen Bildern der unteren Hohlvene und des Herzens mit zusätzlichen Ansichten der oberen Lungen und der Pleuraräume.

Echokardiographische Beurteilung mittels reiner Subxiphoid-Untersuchung bei hypotensiven Patienten

Hier stellen wir ein Protokoll für die Anwendung von POCUS am Bett im ARDS-Management auf der Intensivstation vor. Es beschreibt standardisierte Techniken für Lungen-, Herz-, Zwerchfell-, Venen- und Magenuntersuchungen, um die Belüftung zu steuern, das Absetzen vorherzusagen und Komplikationen zu verhindern.

Die Anwendung der Point-of-Care-Ultraschalluntersuchung (POCUS) bei der Behandlung des akuten Atemnotsyndroms (ARDS) auf der Intensivstation

Erfahren Sie die Bildgebung von Ca2+-Signalen in kleinen Lungenvenen bei physiologischem Druck. Diese Methode nutzt Fluo-4 AM und konfokale Mikroskopie, um die vaskuläre Regulation zu untersuchen.

Bildgebung von Ca2⁺ -Signalen in kleinen Lungenvenen bei physiologischem intraluminalem Druck

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