אנו מתארים את בידודו של myocytes פרוזדורי אדם אשר יכול לשמש לתאיים Ca 2 + מדידות בשילוב עם לימודי תיקון-מהדק אלקטרו.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
אנו מתארים את בידודו של myocytes פרוזדורי אדם אשר יכול לשמש לתאיים Ca 2 + מדידות בשילוב עם לימודי תיקון-מהדק אלקטרו.
המחקר של מאפייני אלקטרו של תעלות יונים לב עם טכניקת תיקון המהדק וחקר הלב הסלולרי Ca 2 + מומים טיפול דורש cardiomyocytes מבודד. בנוסף, האפשרות לחקור myocytes מחולים תוך שימוש בטכניקות אלה היא דרישה לא יסולא בפז על מנת להבהיר את הבסיס המולקולרי של מחלות לב כגון פרפור פרוזדורים (AF). 1 כאן אנו מתארים שיטה לבידוד של myocytes פרוזדורי אדם אשר מתאימות לשניהם מחקרי תיקון-מהדק ומדידות בו זמניות של 2 + ריכוזי Ca תאיים. ראשית, נספחים פרוזדורים הנכונים שהתקבלו מחולים שעברו ניתוח לב פתוח מבותרים לחתיכות קטנות של רקמה ("נתח שיטה") ורחצו בCa 2 + ללא פתרון. ואז את נתחי הרקמות מתעכלים בcollagenase ופרוטאז המכילים פתרונות עם 20 מיקרומטר Ca 2 +. לאחר מכן, myocytes המבודדים הוא הארוויsted על ידי סינון וצנטריפוגה של ההשעיה הרקמות. לבסוף, Ca 2 + הריכוז בפתרון אחסון התא מותאם לשלבי 0.2 מ"מ. אנו דנים בקצרה את המשמעות של Ca 2 + וCa 2 + החציצה במהלך תהליך הבידוד וגם מספקים הקלטות מייצגות של פוטנציאל פעולה וזרמים בממברנה, שניהם בו זמנית יחד עם Ca 2 + ארעיות מדידות, שבוצע בmyocytes המבודדים אלה.
לימוד מאפייני אלקטרו של תעלות יונים לב עם טכניקת תיקון המהדק והחקירה של הסלולר Ca 2 + מומים טיפול דורשים cardiomyocytes מבודד. אלה הם בדרך כלל מתקבלים בעקבות החשיפה במבחנה של דגימות רקמת לב לאנזימי עיכול (collagenase, hyaluronidase, peptidase וכו '). מאז הדו"ח הראשון של בידוד של myocytes לב קיימא בשנת 1955 2 כמות גדולה של פרוטוקולים פותחה במטרה לקצור cardiomyocytes פרוזדורים וחדרים בודדים ממינים שונים, כולל עכבר, חולדה, ארנב, כלב, חזיר ואדם. בסקירה זו אנו מתמקדים בבידוד של myocytes פרוזדורי אדם. בנוגע לנהלים לבידודה של myocytes ממינים אחרים שאנחנו מתייחסים לאוכלוסיית "וורטינגטון רקמות דיסוציאציה המדריך" המסופק על ידי וורטינגטון יוכימית קורפ, ארה"ב (www.tissuedissociation.com).
= "Jove_content"> פרוטוקולי בידוד myocyte פרוזדורי אדם בדרך כלל נגזרים מהשיטה שתוארה על ידי בוסטמנטה, et al. 3 כאן אנו מספקים תיאור צעד אחר צעד של טכניקה, אשר מותאם משיטה שפורסמה בעבר, על מנת להשיג myocytes פרוזדורים מתאים לא רק לניסויי תיקון-מהדק אלא גם עבור Ca 2 + מדידות תאיות בו זמנית. 4-11
פרוטוקולי ניסוי צריכים להיות מאושרים על ידי ועדת האתיקה המקומית וכל החולים צריכים לתת הסכמה מדעת בכתב. המחקר שלנו אושר על ידי ועדת האתיקה של הפקולטה לרפואה במנהיים, אוניברסיטת היידלברג (# 2011-216N-MA) ובוצע בהתאם לכל הנחיות מוסדיות, לאומית ובינלאומיות לרווחת אדם. כל החולים נתנו הסכמה מדעת בכתב.
0. קבלת רקמות אנושי פרוזדורים
במהלך הליכי cannulation שגרתי בחולים שעברו ניתוח לב פתוח להשתלת המעקפים cardiopulmonary, קצה תוספת פרוזדורי ימין בדרך כלל להסיר ויכול לשמש לבידוד של cardiomyocytes פרוזדורים. לאחר כריתת דגימת הרקמה מועברת מייד לתוך צינור פלקון 50 מ"ל עם סטרילי Ca 2 + ללא פתרון תחבורה המכיל 2,3-butanedione monoxime (טבלת I; BDM, מעכב התכווצות, מניעת ג myocyteontracture). עם זמני הובלה בין דקות 30 ו -45, שלא זיהו את יתרון ברור של קירור או חמצון ביחס לשניהם מספר והאיכות של cardiomyocytes פרוזדורים מבודד. בתחבורה בכלל למעבדה צריכה להיות מהיר ככל האפשר. עם זאת, אם לא ניתן להימנע מתחבורה זמן ארוכה יותר, תחבורה על 4 מעלות צלזיוס בפתרון חומץ עשויה להיות יתרון.
1. Prearrangements
2. ניקוי של הרקמה
3. עיכול אנזימתי ראשון
4. עיכול אנזימתי שני
5. הכנה סופית והתאמה הסופית Ca 2 + ריכוז
6. טעינה של myocytes עם פלורסנט Ca 2 + מחוון Fluo-03:00 (איור 1)
7. תיקון-מהדק וepifluorescent Ca 2 + מדידות בו זמנית
מאז מדידות תיקון-הידוק לא הנושא המרכזי של סקירה זו, אנו מתייחסים לקורא מעוניין לפרסומים אחרים המספקים יותר בתיאור מעמיק של טכניקה זו. 11-14 למען השלמות אנו מספקים סיכום קצר של פרוטוקול למדידה פוטנציאל פעולה או L-type Ca 2 + שני זרמים, ביחד עם 2 הקלטות בו זמנית חולפות +-CA.
במהלך ניסויי myocytes הם superfused על 37 מעלות צלזיוס עם האמבטיה solutiעל לוח (IV) באמצעות מערכת טפטוף מהירה (Octaflow IITM, ALA מכשירים מדעיים, ניו יורק). עבור ניסויי מתח מהדק, K + זרמים חסומים על ידי הוספת 4-aminopyridine (5 mmol / L) וBaCl 2 (0.1 mmol / L) לפתרון האמבטיה. microelectrodes זכוכית ורוסיליקט משמש וצריך להטות התנגדויות של 2-5 MΩ כאשר התמלא פיפטה פתרון (לוח ה). בנוסף לFluo-03:00 טעינה של myocytes (ראה שלב 6), Fluo-3 כלולים גם בפתרון פיפטה (לוח ה). הקרינה היא נרגשת ב488 ננומטר ואור נפלט (<520 ננומטר) יומר ל[ Ca 2 +] אני מניח

כאשר k = ד ניתוק מתמיד של Fluo-3 (864 Nז), F = Fluo-3 הקרינה;. F max = Ca 2 + רווי הקרינה המתקבלת בסופו של כל ניסוי 12 שני אותות חשמליים וCa 2 + אותות epifluorescent נרשמים בו זמנית. פוטנציאל פעולה הוא גירוי ברמה של 0.5 הרץ במצב נוכחי מהדק באמצעות פולסים 1 msec הנוכחיים של כוח סף 1.2x. L-סוג Ca 2 + זרמים נמדדים במצב מתח מהדק באמצעות פוטנציאל החזקת -80 mV ורמפת דופק של 100 אלפית שנייה ל-40 mV להשבית Na המהיר + שוטף, ואחרי 100 אלפיות שנייה בדיקת דופק ל+10 mV ברמה של 0.5 הרץ.
איור 2 א מציג שלוש דוגמאות מייצגות מmyocytes פרוזדורי זכויות אדם מבודד. כדי לכמת את תשואת התא אנו פיפטה μl 10 של השעיה תא (שלב 5.5) בשקופית מיקרוסקופ CellFinder (http://www.antenna.nl/microlab/index-uk.html). תשואות ממוצעות של תא באיור 2 עולה בבירור כי קיימת נטייה לתשואות נמוכות יותר בתא הכרוני AF (CAF) דגימות חולים (שפופרת A: 16.5 ± 3.1 cells/10 μl (n = 29) לעומת 5.1 ± 2.3 cells/10 μl (N = 10) בSR וקפה, בהתאמה, p <0.05; צינור B: 17.9 ± 3.9 cells/10 μl (n = 29) לעומת 5.9 ± 2.0 cells/10 μl (n = 9) בSR וקפה, בהתאמה, p = 0.107).
דוגמאות מייצגות של מדידות פעולה פוטנציאליות והקלטות בו זמניות של Ca 2 + ארעיים cytosolic ניתנות באיור 3. בכ -90% מהתאים שנחקרו, tהוא פעולה ופוטנציאל, מופעל Ca 2 + שחרור גורם להתכווצויות תא ברורות וקבועות. כפי שדווח בעבר, פוטנציאל הממברנה במנוחה, אשר מהווה אינדיקטור מקובל לשלמות תא, בממוצע כ -73.9 ± 2.7 mV (n = / חולים 23/10 myocytes) ו-77.7 / חולי ± 1.8 (n = 19/8 myocytes mV ) בSR וCAF בהתאמה (p <0.05). 15 איור 4 מראה הקלטות בו זמנית יציגים של מתח מגודרת סוג L-Ca 2 + הזרמים וCytosolic Ca 2 + ארעיים. יישום של isoprenaline אגוניסט β-adrenoceptor לא סלקטיבי (1 מיקרומטר) מגדיל אמפליטודות של שניהם אני Ca, L ו cytosolic Ca 2 + ארעיים, המצביע על מפל הולכים אותות β-adrenergic ללא פגע.

F1 igure. תרשים זרימה של myocytes Fluo-03:00 טעינת פרוטוקול (ראה שלב 6.1-6.5). M / V, מסה / נפח.

איור 2. A, myocytes מבודד אדם נכון פרוזדורים לאחר שעה אחת בפתרון אחסון. B, ממוצע ± SEM של תשואת התא נספרת ב10 μl של תאים בפתרון אחסון (ראה שלב 5.5). N מתייחס למספר של הכנות בתוך כל קבוצה. * P <0.05.

הקלטות נציג איור 3. של פעולה ופוטנציאל אצבע קל על הדק Ca 2 + ארעיים (CAT) בmyocyte פרוזדורים מקצב סינוס וChrחולה פרפור פרוזדורי onic. למעלה: הזריק קרום נוכחי (אני מ ') המשמש לגירוי (0.5 הרץ). להלן: הקלטה בו זמנית של פוטנציאל הממברנה (V ז), וחתול מופעל (תחתון). (Replotted באישור וויגט et al. 2012) 15

הקלטות נציג איור 4. של האפקט (1 מיקרומטר) isoprenaline על סוג L-Ca 2 + נוכחי אצבע קל על ההדק Ca 2 + ארעיים (CAT) בmyocyte פרוזדורים מקצב סינוס ומטופל פרפור פרוזדורים כרוני. למעלה: מתח מהדק פרוטוקול (0.5 הרץ). להלן: הקלטה בו זמנית של קרום נטו נוכחי (אני מ '), המשקף בעיקר סוג L-Ca 2 + חתול נוכחי (באמצע) והפעיל (תחתון). (Replotted באישור וויגט,et al. 2012) 15

פתרונות I. טבלה.

טבלה השנייה. ציוד ספציפי.

לוח ג. חומרים לטעינה של myocytes עם Fluo-3 PM.
לוח ד. פתרון אמבט לתיקון מהדק.

טבלת פתרון V. פיפטה לתיקון מהדק *.
כאן אנו מתארים שיטה לבידוד של myocytes פרוזדורי אדם מנספחי פרוזדורים הנכונים שהתקבלו מחולים שעברו ניתוח לב פתוח. על מנת להשתמש בmyocytes אלה למדידות של cytosolic Ca 2 + מתאמנים שיטה שתוארה בעבר על ידי השמטת EGTA 4-11 מפתרון האחסון.
כבר בשנת 1970 זה היה ציין כי למרות שmyocytes לנתק בנוכחות של Ca 2 + במהלך עיכול, כולם היו בהתכווצות ואינו בת קיימא. 16,17 לכן, בידוד תא מתבצע בCa 2 + ללא פתרון. עם זאת, מחדש המבוא של ריכוזים פיסיולוגיים של Ca 2 + הביא המהיר Ca 2 + זרם ומוות של תאים. זו תוארה כ2 + תופעת פרדוקס Ca אשר נצפתה במקור בלבבות perfused ידי צימרמן וHulsman. 18 שינויים של תקשורת הבידוד כולל הפחתה של ה-pH 7.0, 19 תוספת של 20 taurin או של כמויות קטנות של 2 + (ראה שלב 3.2 ו -4.1) Ca, 21 כמו גם אחסון של myocytes מבודד בEGTA המכיל אחסון פתרון 22 כבר הציע על מנת למנוע את Ca 2 + פרדוקס. 17 עם זאת, זה ידוע היטב כי Ca 2 + חציצה באמצעות EGTA מקטין את המשרעת של L-סוג Ca 2 +-Induced Ca 2 + נוכחי אמפליטודות ותוצאות בריקבון biphasic של Ca 2 + הארעיים חולפות. 23 לכן, אנו הושמטו EGTA לאורך כל תהליך הבידוד על מנת לקבל Ca 2 + ארעיים עם מאפיינים טיפוסיים והתפרקויות monophasic. כדי להגן על התאים מCa 2 + פרדוקס הגדלנו 2 + ריכוז Ca הסופי של פתרון האחסון באופן הדרגתי עד 0.2 מ"מ.
הבחירה של collagenase היא כנראה השלב הקריטי ביותר לבידוד myocyte מוצלח. קול קונבנציונליagenases הם הכנות גולמי המתקבלות מקלוסטרידיום histolyticum ומכיל collagenase בנוסף למספר proteinases, polysaccharidases וlipases האחרים. בהתבסס על collagenases ההרכב הכללי שלהם מחולקים לסוגים שונים. -24 סוגי collagenase ורטינגטון I ו-II היו בשימוש בהצלחה לבידודה של myocytes פרוזדורי אדם. 4-10,15,25-30 בפרוטוקול המתואר כיום אנו ממליצים על השימוש בcollagenase הקלד, למרות שהיינו גם יכול להשיג כמויות מקובלות של תאי קיימא באמצעות collagenase סוג II. עם זאת, אפילו בתוך סוג collagenase אחת יש וריאציה אצווה כדי אצווה משמעותית ביחס לפעילות האנזים. וריאציות אלו דורשות בחירה אצווה זהירה ובדיקה של קבוצות שונות כדי לייעל את הליך בידוד. הכלי אצווה בחירה זמינה באינטרנט ומורטינגטון קורפ (ביוכימית http://www.worthington-biochem.com / CLS / match.php) ניתן להשתמש כדי למצוא קבוצות זמינות עם הרכב שהוכח להיות מתאים לבידודה של myocytes פרוזדורי אדם. כיום אנחנו משתמשים בcollagenase הקלד עם פעילות 250 U / מ"ג collagenase, פעילות 345 U / מ"ג caseinase, פעילות 2.16 U / מ"ג clostripain ופעילות 0.48 U / מ"ג tryptic (הרבה 49H11338 #).
את התאים המתקבלים באמצעות ההליך המתואר בכתב היד הזה יכולים לשמש בתוך 8 שעות ללימודי תיקון-קלאמפ, Ca 2 + מדידות חולפות, ושילוב של שניהם. 15 בנוסף, תאים אלה מאפשרים מדידות של התכווצות סלולרית בתגובה לגירוי שדה החשמלי או גירוי חשמלי באמצעות פיפטה את תיקון המהדק (תצפיות שלא פורסמו).
וורטינגטון יוכימית קורפ נתמך פרסום זה על ידי כיסוי עלויות ייצור של קובץ וידאו. היו הממנים שום תפקיד בתכנון מחקר, איסוף וניתוח נתונים, החלטה לפרסם, או הכנה של כתב היד.
כמו כן, אנו מודים למנתחי הלב באוניברסיטת היידלברג למתן רקמת פרוזדורים אנושיים וקלאודיה Liebetrau, קטרין Kupser ורמונה נגל לקבלת התמיכה הטכנית המעולה שלהם. תודה מיוחדת גם לאנדי וו טראפורד להצעות המועילות שלו והייעוץ במהלך הקמת 2 + המדידות חולפות קליפורניה. המחברים מבקשים להביע את התודה העמוקה ביותר שלהם לחברי המחלקה לפרמקולוגיה וטוקסיקולוגיה (ראש: העורבים אורסולה) מהאוניברסיטה טכנולוגית של דרזדן על ההזדמנות שהם הציעו לנו ללמוד טכניקות בסיסיות ומיומנויות בסלולריים electrophysiology ובידוד cardiomyocyte.
המחקר של המחברים הוא נתמך על ידי קרן המחקר הגרמני (Do769/1-1-3), משרד הגרמני הפדרלי לחינוך ולמחקר באמצעות רשת כשירות פרפור פרוזדורים (01Gi0204) ומרכז הגרמני לחקר לב וכלי דם, איחוד האירופי באמצעות האיחוד האירופירשת ropean למחקר Translational בפרפור פרוזדורים (EUTRAF, FP7-בריאות-2010, פרויקט שילוב בקנה מידה גדול, הצעת מס '261,057) והברית אירופית בצפון אמריקה פרפור פרוזדורי המחקר (ENAFRA) מתן הגט Leducq (07CVD03).
הסקירה סכמטית שמוצגת בקובץ הווידאו הופקה באמצעות אמנות רפואית Servier.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| תמיסת העברה | |||
| אלבומין | Sigma-Aldrich | A3059 | תמיסת אחסון: 1% |
| BDM | Sigma-Aldrich | 31550 | תמיסת הובלה: 30 |
| חומצה DL-b-הידרוקסי-בוטירית | Sigma-Aldrich | H6501 | תמיסת אחסון: 10 |
| גלוקוז | Sigma-Aldrich | G8270 | תמיסת הובלה: 20 תמיסה נטולת Ca2+: 20 תמיסות אנזימים E1 ו-E2: 20 תמיסת אחסון: 10 |
| חומצה L-גלוטמית | Sigma-Aldrich | G1251 | תמיסת אחסון: 70 |
| KCl | Merck | 1049360250 | תמיסת הובלה: 10 תמיסה נטולת Ca2+: 10 תמיסות אנזים E1 ו-E2: 10 תמיסת אחסון: 20 |
| KH2PO4 | Sigma-Aldrich | P5655 | תמיסת הובלה: 1.2 תמיסה נטולת Ca2+: 1.2 תמיסות אנזימים E1 ו-E2: 1.2 תמיסת אחסון: 10 |
| MgSO4 | Sigma-Aldrich | M9397 | תמיסת הובלה: 5 תמיסה נטולת Ca2+: 5 תמיסות אנזימים E1 ו-E2: 5 |
| MOPS | Sigma-Aldrich | M1254 | תמיסת הובלה: 5 תמיסה נטולת Ca2+: 5 תמיסות אנזימים E1 ו-E2: 5 |
| NaCl | Sigma-Aldrich | S3014 | תמיסת הובלה: 100 תמיסה נטולת Ca2+: 100 תמיסות אנזימים E1 ו-E2: 100 |
| טאורין | Sigma-Aldrich | 86330 | תמיסת הובלה: 50 תמיסה נטולת Ca2+: 50 תמיסות אנזימים E1 ו-E2: 50 תמיסת אחסון: 10 |
| קולגנאז I | Worthington | 4196 | תמיסות אנזימים E1 ו-E2: 286 U/ml |
| פרוטאז XXIV | Sigma-Aldrich | P8038 | תמיסות אנזים E1 ו-E25 U/ml* |
| pH | תמיסת הובלה: 7.00 תמיסה נטולת Ca2+: 7.00 תמיסות אנזימים E1 ו-E2: 7.00 תמיסת אחסון: 7.40 | ||
| הותאם ל- | תמיסת הובלהNaOH בריכוז 1 M תמיסה נטולת Ca2+1 M NaOH תמיסות אנזימים E1 ו-E21 M NaOH תמיסת אחסון1 M KOH | ||
| הריכוזים הם ב-mM אלא אם צוין אחרת. BDM, 2,3-Butanedione monoxime. *Protease XXIV כלולה בתמיסת האנזים E1 בלבד. | |||
| טבלה I. תמיסות. | |||
| רשת ניילון (200 μמ) | VWR-Germany | 510-9527 | |
| כלי תגובה עם מעטפת (Jacketed reaction beaker) | VWR | KT317000-0050 | |
| טבלה II. ציוד ספציפי. | |||
| דימתיל-סולפוקסיד | Sigma-Aldrich | D2650 | |
| Fluo-3 AM (אריזה מיוחדת) | Invitrogen | F-1242 | |
| Pluronic F-127 | Invitrogen | P6867 | |
| טבלה III. חומרים לטעינת מיוציטים ב-Fluo-3 AM. | |||
| 4-אמיניפירידין* | Sigma-Aldrich | A78403 | תמיסת רחצה: 5 |
| BaCl2 | Sigma-Aldrich | 342920 | תמיסת רחצה: 0.1 |
| CaCl2 × 2H2O | Sigma-Aldrich | C5080 | תמיסת רחצה: 2 |
| גלוקוז | Sigma-Aldrich | G8270 | תמיסת רחצה: 10 |
| HEPES | Sigma-Aldrich | H9136 | תמיסת רחצה: 10 |
| KCl | Merck | 1049360250 | תמיסת רחצה: 4 |
| MgCl2 × 6H2O | Sigma-Aldrich | M0250 | תמיסות רחצה: 1 |
| NaCl | Sigma-Aldrich | S3014 | תמיסת רחצה: 140 |
| פרובנסיד | Sigma-Aldrich | P8761 | תמיסת רחצה: 2 |
| pH | תמיסת רחצה: 7.35 | ||
| כוונו באמצעות | תמיסת רחצה1 M HCl | ||
| טבלה IV. תמיסת רחצה עבור patch-clamp. *4-aminopyridine ו-BaCl נכללו עבור ניסויי voltage-clamp בלבד. | |||
| מלח K+ של DL-aspartate | Sigma-Aldrich | A2025 | שאיבת תמיסה באמצעות פיפטה: 92 |
| EGTA | Sigma-Aldrich | E4378 | שאיבת תמיסה באמצעות פיפטה: 0.02 |
| GTP-Tris | Sigma-Aldrich | G9002 | פפט את התמיסה: 0.1 |
| HEPES | Sigma-Aldrich | H9136 | שאיבת תמיסה באמצעות פיפטה: 10 |
| KCl | Merck | 1049360250 | שאיבת תמיסה באמצעות פיפטה: 48 |
| MgATP | Sigma-Aldrich | A9187 | שאיבת תמיסה באמצעות פיפטה: 1 |
| Na2ATP | Sigma-Aldrich | A2383 | העברת תמיסה באמצעות פיפטה: 4 |
| Fluo-3** | Invitrogen | F3715 | פפיט את התמיסה: 0.1 |
| pH | 7.20 | ||
| כוונו באמצעות | KOH בריכוז 1 M | ||
| טבלה V. תמיסת פיפט ל-patch-clamp*. *בימי ניסוי, תמיסת הפיפטור נשמרת על קרח עד לשימוש. **בימי ניסוי, Fluo-3 מתווסף מתמיסת מלאי בריכוז של 1 mM. | |||