במחלות פרוזדורים (למשל, פרפור פרוזדורים [AF]) איתות Ca2+ תוך תאי משתנה באופן עמוק1. בעוד שרבים מהמנגנונים הבסיסיים של איתות Ca2+ תוך-תאי 'מעוצב מחדש' ב-AF אופיינו היטב 2,3, התפקיד שריכוז נתרן תוך תאי שונה ([Na+]i) עשוי למלא אינו מובן היטב. [Na+]i הוא מווסת חשוב של Ca2+ תוך-תאי. המחקר של [Na+]i יכול לספק תובנה לגבי ההפעלה של מחליף Na+/Ca2+ (NCX), ההתנהגות של ערוצי Na+ ו-Na+,K+-ATPase (NKA)4. הראינו בעבר כי שיעורי הפעלה גבוהים של פרוזדורים, כפי שקורה במהלך AF, מובילים להפחתה משמעותית ב-[Na+]i 1. עבודות קודמות הראו עלייה בצפיפות זרם NCX (INCX) וברמות ביטוי החלבון ב-AF3. דווח גם על עלייה במרכיב המאוחר של זרם Na+ תלוי מתח (INa, מאוחר) במיוציטים פרוזדוריים מבודדים מחולים עם AF 5. לפיכך, ישנן עדויות לשינויים עמוקים בהומאוסטזיס Na+ תוך תאי ב-AF. לכן יש צורך במדידות אמינות וניתנות לשחזור של [Na+]i במיוציטים פרוזדורים מבודדים כדי לקדם את הבנתנו את הפתולוגיה של AF. כאן, אנו מדגימים כיצד לבודד באופן שחזורי מיוציטים פרוזדורים של עכברים באיכות גבוהה המתאימים למדידות של [Na+]i. מיקדנו את פרוטוקול בידוד תאי הפרוזדורים האופטימלי שלנו במיוציטים פרוזדורים של עכברים מכיוון שמודלים של עכברים טרנסגניים (TG) של פרפור פרוזדורים הפכו לחלק חיוני במחקר AF6. עכברים אלה זמינים לרוב רק במספרים מוגבלים והפרוזדורים הם לעתים קרובות פיברוטיים, מה שמוביל לאתגרים לבידוד התאים.
באופן כללי, ניתן למדוד [Na+]i בתאים ברי קיימא באמצעות אינדיקטורים פלואורסצנטיים 7,8, או עם סוגים שונים של מיקרו-אלקטרודות9. טכניקות מבוססות מיקרואלקטרודות דורשות חדירה של הממברנה הסרקולמלית. לכן טכניקה זו מוגבלת לתאים גדולים יותר ואינה מתאימה למיוציטים פרוזדורים קטנים וצרים ששלמות התאים שלהם נפגעת בקלות.
איזופתלט בנזופורן קושר נתרן (SBFI) הוא אינדיקטור פלואורסצנטי, העובר שינוי אורך גל גדול בעת קשירת Na+ 7. SBFI נרגש לסירוגין ב-340 ננומטר ו-380 ננומטר והפלואורסצנציה הנפלטת נאספת לאחר מעבר דרך מסנן פליטה (510 ננומטר). יחסי אותות בשני אורכי גל העירור (F340/380) יכולים לבטל את אורך הנתיב המקומי, ריכוז הצבע ושינויים בלתי תלויים באורך הגל בעוצמת התאורה וביעילות הזיהוי. כאשר מבוצע כיול באתרו באמצעות תמיסות עם ריכוז נתרן ידוע ([Na+]) בכל תא, יחס F340/380 המתקבל במהלך הניסוי מניב מדידות מדויקות ורגישות של [Na+]i. כמו כל מחווני Na+ , SBFI מציג גם זיקה מסוימת ל-K+. השימוש בשיטת הכיול המוצגת כאן מאפשר 'להדק' באופן אמין את [Na+]i ואת ריכוז האשלגן התוך-תאי ([K+]i) במהלך תהליך הכיול, כך שניתן יהיה לכייל באופן אמין את [Na+]i גם כאשר הוא <10% מ-[K+]i 10.
אנו מציגים טכניקה חדשה מבוססת מצלמת EMCCD למדידות רציומטריות של [Na+]i באמצעות SBFI. מצלמת EMCCD מאפשרת, לראשונה, מדידות [Na+]i בו זמנית (וכיול) במספר תאים. זה מועיל במיוחד בסביבה ניסויית שבה מספר בעלי החיים מוגבל (למשל, מודלים של עכברים טרנסגניים). בדרך כלל, מדידות [Na+]i באמצעות SBFI מבוצעות באמצעות שפופרת פוטו-מכפיל (PMT) כדי לאסוף אפיפלואורסצנציה של תא שלם 1,11. בעוד ש-PMTs מציעים רזולוציה זמנית טובה מאוד של אות הקרינה, הרזולוציה המרחבית נמוכה מאוד והניסויים מוגבלים לתא אחד בכל פעם.
הפרוטוקול החדשני שלנו מאפשר מדידות רגישות וניתנות לשחזור של [Na+]i. הוא מותאם לרכישה בו-זמנית של שינויים ב-[Na+]i במספר מיוציטים פרוזדוריים של עכברים, אך ניתן להתאמה לסוגי תאים רבים אחרים.