Viene presentata una serie di protocolli che descrivono la misurazione della funzione contrattile tramite il rilevamento della lunghezza del sarcomero insieme alla misurazione transitoria del calcio (Ca2+) nei miociti isolati di ratto. È inclusa anche l'applicazione di questo approccio per studi su modelli animali di insufficienza cardiaca.
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Articolo metodologico
Analisi della disfunzione contrattile cardiaca e dei transitori Ca2+ nei miociti dei roditori
In questo articolo
Sommario
Abstract
La disfunzione contrattile e i transitori di Ca2+ sono spesso analizzati a livello cellulare come parte di una valutazione completa della lesione indotta da cuore e / o del rimodellamento. Un approccio per valutare queste alterazioni funzionali utilizza l'accorciamento a vuoto e le analisi transitorie di Ca2+ nei miociti cardiaci primari adulti. Per questo approccio, i miociti adulti vengono isolati dalla digestione della collagenasi, resi tolleranti al Ca2+ e quindi aderenti a vetrini di copertura rivestiti di laminina, seguiti da stimolazione elettrica in mezzi privi di siero. Il protocollo generale utilizza miociti cardiaci di ratto adulto, ma può essere facilmente adattato per miociti primari di altre specie. Le alterazioni funzionali nei miociti da cuori feriti possono essere paragonate a miociti fittizi e/o a trattamenti terapeutici in vitro . La metodologia include gli elementi essenziali necessari per la stimolazione dei miociti, insieme alla camera cellulare e ai componenti della piattaforma. Il protocollo dettagliato per questo approccio incorpora le fasi per misurare l'accorciamento a vuoto mediante rilevamento della lunghezza del sarcomero e transitori cellulari Ca2+ misurati con l'indicatore raziometrico Fura-2 AM, nonché per l'analisi dei dati grezzi.
Introduzione
L'analisi della funzione della pompa cardiaca richiede spesso una serie di approcci per ottenere una visione adeguata, in particolare per i modelli animali di insufficienza cardiaca (HF). L'ecocardiografia o le misurazioni emodinamiche forniscono informazioni sulla disfunzione cardiaca in vivo 1, mentre gli approcci in vitro sono spesso impiegati per identificare se la disfunzione deriva da cambiamenti nel miofilamento e / o nel transitorio Ca2+ responsabile dell'eccitazione dell'accoppiamento, o del potenziale d'azione, con la funzione contrattile (ad esempio, accoppiamento eccitazione-contrazione [E-C]). Gli approcci in vitro offrono anche l'opportunità di esaminare la risposta funzionale ai neuroormoni, alle alterazioni genetiche indotte da vettori e ai potenziali agenti terapeutici2 prima di perseguire strategie di trattamento in vivo costose e/o laboriose.
Sono disponibili diversi approcci per studiare la funzione contrattile in vitro, comprese le misurazioni della forza nelle trabecole intatte3 o nei miociti permeabilizzati4, nonché l'accorciamento a vuoto e i transitori di Ca2+ in miociti intatti in presenza e assenza di HF 5,6. Ciascuno di questi approcci si concentra sulla funzione contrattile dei miociti cardiaci, che è direttamente responsabile della funzione della pompa cardiaca 2,7. Tuttavia, l'analisi sia della contrazione che dell'accoppiamento E-C insieme viene spesso eseguita misurando l'accorciamento della lunghezza muscolare e dei transitori di Ca 2+ in miociti adulti isolati e tolleranti a Ca2+. Il laboratorio utilizza un protocollo dettagliato pubblicato per isolare i miociti dai cuori di ratto per questa fase8.
Sia il Ca2+ transitorio che i miofilamenti contribuiscono ad accorciare e riallungare i miociti intatti e possono contribuire alla disfunzione contrattile 2,7. Pertanto, questo approccio è raccomandato quando l'analisi funzionale in vitro richiede un miocita intatto contenente il meccanismo ciclico Ca2+ più i miofilamenti. Ad esempio, miociti isolati intatti sono desiderabili per studiare la funzione contrattile dopo aver modificato il miofilamento o la funzione ciclica di Ca2+ tramite trasferimento genico9. Inoltre, viene suggerito un approccio miocitario intatto per analizzare l'impatto funzionale dei neuroormoni quando si studia l'impatto delle vie di segnalazione del secondo messaggero a valle e/o della risposta agli agenti terapeutici2. Una misura alternativa della forza dipendente dal carico nei singoli miociti viene spesso eseguita dopo la permeabilizzazione della membrana (o scuoiatura) a basse temperature (≤15 °C) per rimuovere il contributo transitorio di Ca2+ e concentrarsi sulla funzione del miofilamento10. La misurazione della forza dipendente dal carico più transitori Ca2+ nei miociti intatti è rara a causa in gran parte della sfida complessa e tecnica dell'approccio11, specialmente quando è necessaria una maggiore produttività, come per misurare le risposte alla segnalazione neuroormonale o come schermo per agenti terapeutici. L'analisi delle trabecole cardiache supera queste sfide tecniche, ma può anche essere influenzata da non-miociti, fibrosi e/o rimodellamento della matrice extracellulare2. Ciascuno degli approcci sopra descritti richiede una preparazione contenente miociti adulti perché i miociti neonatali e i miociti derivati da cellule staminali pluripotenti inducibili (iPSC) non esprimono ancora l'intero complemento delle proteine del miofilamento adulto e di solito mancano del livello di organizzazione del miofilamento presente nel miocita adulto a forma di bastoncello2. Ad oggi, l'evidenza nelle iPSC indica che la transizione completa alle isoforme adulte supera più di 134 giorni nella coltura12.
Dato il focus di questa raccolta sull'HF, i protocolli includono approcci e analisi per differenziare la funzione contrattile nei miociti intatti in fallimento rispetto a quelli non falliti. Esempi rappresentativi sono forniti da miociti di ratto studiati 18-20 settimane dopo una coartazione surrenale, descritta in precedenza 5,13. Vengono quindi effettuati confronti con miociti di ratti trattati con finzione.
Il protocollo e la piattaforma di imaging qui descritti sono utilizzati per analizzare e monitorare i cambiamenti nell'accorciamento e nei transitori Ca2+ nei miociti cardiaci a forma di bastoncello durante lo sviluppo di HF. Per questa analisi, 2 x 10 miociti tolleranti a forma di bastoncellotolleranti a 4 Ca 2+ sono placcati su vetrini (CS) rivestiti di laminina da22 mm e coltivati durante la notte, come descritto in precedenza8. I componenti assemblati per questa piattaforma di imaging, insieme ai supporti e ai buffer utilizzati per l'imaging ottimale, sono forniti nella tabella dei materiali. Qui viene fornita anche una guida per l'analisi dei dati utilizzando un software e i risultati rappresentativi. Il protocollo generale è suddiviso in sottosezioni separate, con le prime tre sezioni incentrate sui miociti isolati di ratto e sull'analisi dei dati, seguite da esperimenti transitori cellulari di Ca2+ e analisi dei dati nei miociti.
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Protocollo
Gli studi condotti sui roditori hanno seguito la politica del servizio sanitario pubblico sulla cura umana e l'uso di animali da laboratorio e sono stati approvati dal Comitato istituzionale per la cura e l'uso degli animali dell'Università del Michigan. Per questo studio, i miociti sono stati isolati da ratti Sprague-Dawley di 3-34 mesi e F344BN del peso ≥ 200 g5. Sono stati utilizzati sia i tassi maschili che quelli femminili.
1. Stimolazione miocitaria per studi sulla funzionalità contrattile
- Crea nuovi supporti basati su M199 per ogni set di miociti isolati (Tabella dei materiali). 1 giorno prima della stimolazione, placcare 2 x 10miociti tolleranti a forma di bastoncino 4 Ca 2+ su vetrini (CS) rivestiti di laminina da22 mm, come descritto in precedenza8.
- Per preparare le camere, immergere ogni camera in candeggina al 10% per 1 ora. Quindi, sciacquare le camere con acqua corrente del rubinetto per 30-45 minuti, seguita da acqua distillata sostituita ogni 5 minuti per 30 minuti, seguita da acqua deionizzata sostituita ogni 5 minuti per 30 minuti e un risciacquo finale in acqua deionizzata.
- Asciugare le camere su una superficie pulita per 20-30 minuti (Figura supplementare 1A-C). Successivamente, i raggi UV trattano le camere in un armadio di biosicurezza per 5 minuti in ciascuna direzione (totale = 20 min). Questo passaggio non è necessario per le camere pre-sterilizzate.
ATTENZIONE: Lasciare l'area per ridurre al minimo l'esposizione ai raggi UV. - Rimuovere il coperchio dalla camera, aggiungere 3 mL di materiale a base di M199 (vedere Tabella dei materiali) a ciascun pozzetto (Figura supplementare 1B), sostituire il coperchio e preriscaldare la camera in un incubatore a 37 °C con il 5% di CO 2 e il 20% di O2.
- Sterilizzare la pinza in uno sterilizzatore a perline calde a 250 °C per 20-25 s. Trasferire la camera di stimolazione preriscaldata dall'incubatore a un armadio di biosicurezza.
- Trasferire ogni coprislip (CS) contenente miociti cardiaci ai singoli pozzetti nella camera di stimolazione usando una pinza sterile. Trasferire i CS quattro alla volta, seguito dal riscaldamento per 10 minuti prima del trasferimento dei restanti quattro CS per mantenere la temperatura del fluido.
- Attaccare i banana jack alla camera di stimolazione su un'estremità (Figura supplementare 1C) e allo stimolatore all'altra estremità (Figura supplementare 1D).
- Impostare la frequenza dello stimolatore su 0,2 Hz e impostare la tensione (~12 V) per ottenere la contrazione in ~10%-20% di tutti i miociti cardiaci a forma di bastoncello all'interno di un pozzetto. Per determinare il numero di miociti contratti, posizionare la camera sotto un microscopio invertito con ingrandimento da 4x a 10x.
- Posizionare la camera di stimolazione in un'incubatrice a 37 °C in 5% di CO2 (Figura supplementare 1E). Cambiare il fluido ogni 12 h utilizzando un fluido preriscaldato in un incubatore a 37 °C, 5% CO2 per 20-25 minuti. Continuare la stimolazione elettrica per un massimo di 3 giorni con il mezzo cambiato ogni 12 ore.
2. Analisi della funzione contrattile di miociti cardiaci di ratto adulto
- Preriscaldare un impacco di gel e un fluido in un'incubatrice a 37 °C per 30 minuti prima dell'esperimento.
- Accendere i componenti della piattaforma funzionale contrattile elencati nella Tabella dei Materiali e mostrati nella Figura Supplementare 2, con particolare attenzione ai componenti chiave, che includono una tabella antivibrante (Figura supplementare 2A-1) con un microscopio invertito con un filtro rosso intenso (590 nm) (Figura supplementare 2A-2,3) e una camera CCD (Figura supplementare 2A-4) collegata a un controller CCD (Figura supplementare 2A-5 e Figura supplementare 2C-5) e integrato con un computer PC (Figura supplementare 2B-14).
- Assemblare i tubi nella pompa peristaltica (Figura supplementare 2A-8; Figura supplementare 2A-8), trasferire il pacchetto di gel preriscaldato nel supporto del tubo (Figura supplementare 2A-9) e accendere il vuoto (Figura supplementare 2A-11) e l'alimentazione allo stimolatore cellulare (Figura supplementare 2B-13).
- Posizionare un tubo da 50 mL con il fluido nel supporto del tubo isolato (Figura supplementare 2A-9) e iniziare la perfusione a ~0,5 mL/min attraverso il tubo della pompa peristaltica (Figura supplementare 2E-8).
- Aggiungere una piccola quantità di fluido preriscaldato a una piccola barca di pesatura (~2 ml). Trasferire un CS contenente miociti dalla camera di stimolazione alla barca di pesatura. Riportare la camera di stimolazione a 37 °C nell'incubatore al 5% di CO2 .
- Rimuovere il CS dal contenitore di pesatura e pulire delicatamente la parte inferiore. Trasferire il CS in una camera CS appena unta (Figura supplementare 2A,F-10; freccia nera) e aggiungere delicatamente una goccia di supporto (~200 μL) sul CS.
- Posizionare un supporto per elettrodo di platino sopra il CS (Figura supplementare 2F; freccia grigia) e posare un nuovo CS sopra la parte superiore usando una pinza. Posizionare un supporto superiore (Figura supplementare 2F; freccia bianca) sopra il sandwich CS e quindi installare due o quattro viti a testa panoramica #0 per completare l'assemblaggio della camera.
- Una volta che il fluido è presente in tutto il tubo della pompa, collegare il tubo al preriscaldatore, quindi collegare il preriscaldatore alla camera CS assemblata nel punto 2.7. Iniziare la perfusione a 0,5 ml/min e posizionare una salvietta di tessuto sotto la camera per assicurarsi che non ci siano perdite.
- Posizionare la camera CS nell'adattatore di scena. Il mezzo perfuso viene raccolto all'estremità opposta della camera con tubi collegati a un sistema di vuoto. Accendere il sistema di riscaldamento (Figura supplementare 2A, D-7) ed equilibrare la camera, l'obiettivo e il preriscaldatore per ~5-10 minuti per ottenere una temperatura costante del fluido di 37 °C. Visualizza i miociti con l'obiettivo di immersione in acqua 40x sul microscopio durante questo tempo di equilibrio.
- Attivare lo stimolatore di stimolazione (Figura supplementare 2B-13) impostando la tensione a 1,5 volte l'impostazione necessaria per la contrazione dell'80% delle cellule a forma di bastoncello, che è tipicamente 35-40 V. Impostare la frequenza di stimolazione su 0,2 Hz per ottimizzare la funzione contrattile e la sopravvivenza dei miociti.
- Raccogliere tracce contrattili di accorciamento e ri-allungamento da miociti continuamente perfusi e stimolati. Per raccogliere le misure di accorciamento, utilizzare una telecamera CCD (Figura supplementare 2A-4) collegata a un controller CCD (Figura supplementare 2B-5,C) e un computer dedicato con una scheda controller I/O (Figura supplementare 2B-14; vedere Tabella dei materiali). La piattaforma misura l'accorciamento del sarcomero nei miociti di ratto, sebbene risultati simili siano ottenuti dalle misurazioni dei miociti raccolte dai bordi longitudinali dei miociti (vedi Ecklerle et al.14).
- Per raccogliere le tracce di accorciamento del sarcomero, aprire il software sul computer, selezionare OK, quindi File > nuovo. Preparare un modello di schermata selezionando Tracce > Modifica limiti utente > Lunghezza sarcomero e quindi impostando valori massimi e minimi, che in genere sono compresi tra 2,0 μm e 1,5 μm. Calibrare la telecamera CCD con un reticolo di 0,01 mm prima di effettuare misurazioni nei miociti (Figura 1D).
- Per registrare le tracce della lunghezza del sarcomero, selezionare File > Nuovo. Identificare un miocita in contrazione e posizionarlo lungo l'asse longitudinale della telecamera in modo che il modello di striatura sia verticale (Figura 1B).
- Utilizzare il mouse del computer per posizionare la casella della regione di interesse (ROI) (riquadro rosa) sul miocita (Figura 1C). Selezionare Raccogli e inizia per registrare la funzione contrattile. Accorciamento record per 60 s da ciascun miocita a basse frequenze di stimolazione (≤0,5 Hz).
- Registrare l'accorciamento del sarcomero da 5-10 cellule per CS. Eseguire misurazioni a 1 cellula/CS se gli studi includono il trattamento con agonisti/antagonisti. Preparare un fluido preriscaldato separato e un diverso tubo di perfusione dedicato caricato in una pompa peristaltica multicanale e seguire i passaggi 2.9.-2.14. misurare l'impatto della somministrazione di farmaci o neuroormoni sulla funzione contrattile dei miociti.
- Per misurare l'accorciamento su un intervallo di frequenze, accelerare i miociti a ciascuna frequenza per ottenere un accorciamento allo stato stazionario prima della registrazione5. Per questi studi, raddoppiare la velocità di perfusione e iniziare a registrare 15-20 s dopo la stimolazione a una nuova frequenza per ottenere risposte contrattili stazionarie coerenti per frequenze nell'intervallo di 0,2 Hz e 2 Hz. In genere, registrare non più di 2 miociti / CS per accorciare attraverso l'intervallo dato di frequenze di stimolazione.
- Registrare almeno 7 contrazioni/cella per ottenere dati mediati dal segnale affidabili durante l'analisi delle registrazioni (vedere il passaggio 3.).
3. Analisi dei dati della funzione contrattile in miociti isolati
- Per iniziare, selezionare File, scegliere una traccia registrata e quindi fare clic su Apri. Selezionare la scheda 1 (lato sinistro) della traccia di base, quindi impostare il pannello giallo nella parte superiore della traccia su Sarc-Length. Selezionare Tracce e il modello di schermata preparato nel passaggio 2.12.
- Per preparare un modello di analisi, selezionare Operazioni, Opzioni di analisi transitoria monotona, Indicatore evento TTL nella casella Definizione di t0 e le seguenti opzioni dal menu: Linea di base (lunghezza del sarcomero a riposo), Velocità di partenza relativa a t0 (dep v), Picco (altezza del picco e %altezza del picco/linea di base o bl%picco h), Velocità di ritorno relativa a tPeak (ret v), Time to Peak 50% (TTP 50%) utilizzando t0 e Time to Baseline 50% (TTR50%) utilizzando tPeak. Salvare queste opzioni di analisi selezionando Modelli > Salva modello di analisi con un identificatore. Caricare questo modello di analisi prima di analizzare ogni traccia.
- Per iniziare l'analisi dei dati, selezionare Contrassegna > gate > Aggiungi > transitori Converti da indicatore di evento > intervallo di analisi. Ora imposta l'intervallo di tempo da -0,01 s a 1,20 s per i miociti a 0,2 Hz (Figura 2A, segni rossi sulla parte inferiore della traccia grezza). Selezionare un intervallo di tempo più breve per i miociti stimolati a frequenze più elevate.
- Produrre una traccia mediata dal segnale selezionando Operazioni > Eventi medi. Una registrazione mediata dal segnale viene visualizzata sotto la traccia di base originale.
- Selezionare la scheda 1 della traccia media del segnale (lato sinistro dello schermo), quindi selezionare Indicatori nel menu superiore, quindi Aggiungi temporaneo. Selezionare Operazioni dal menu superiore e Analisi transitoria monotona per visualizzare i valori mediati dal segnale per la lunghezza del sarcomero basale, l'altezza del picco, bl%picco h, dep v, ret v, TTP 50% e TTR50% nel pannello di visualizzazione mediato del segnale.
- Trasferire ogni analisi dei transienti del sarcomero in un foglio di calcolo per l'analisi composita di più miociti selezionando Esporta > Analisi transitoria monotona > Corrente degli appunti. Incolla questi dati nel foglio di calcolo per ogni traccia.
- Per copiare la traccia media del segnale, selezionare Esporta > traccia corrente > Appunti > Opzioni e impostare le posizioni decimali su 5, quindi selezionare Delimitatore tabulazioni e fare clic su OK e OK. Incolla le tracce mediate dal segnale per ogni registrazione dei miociti in un secondo foglio di calcolo.
4. Registrazione di transitori Ca2+ in miociti cardiaci adulti di ratto
- Prima di misurare i transitori Ca 2+, accendere i componenti della piattaforma descritti nel passaggio 2.2., insieme ad altri componenti di imaging a fluorescenza (vedere componenti aggiuntivi per l'analisi di imaging Ca2+ nella tabella dei materiali; Figura supplementare 2A-5,6; 2B-12).
- Preparare la soluzione madre di Fura-2AM contenente 1 mM di Fura-2AM più 0,5 M di probenecid in dimetilsolfossido (DMSO). Probenecid riduce al minimo la perdita di Fura-2AM15.
- Diluire la soluzione madre a 5 μM di Fura-2AM e 2,5 mM di probenecid in 2,5 mL di terreno (vedere Tabella dei materiali) in un pozzetto di una piastra a 6 pozzetti. Aggiungere 2,5 mL di materiale da solo (senza Fura-2AM) a tre pozzetti aggiuntivi nella piastra, coprire la piastra con un foglio di alluminio e preriscaldare il fluido a 37 °C.
- Trasferire un CS contenente miociti dalla camera di stimolazione al pozzetto contenente Fura-2AM, coprire e riportare la piastra all'incubatore a 37 °C con il 5% di CO2 per 4 minuti. Montare i tubi nella pompa di perfusione e perfondere con il fluido durante il periodo di caricamento Fura-2AM, come descritto al punto 2.4.
- Spegnere o ridurre a icona le luci della stanza per ridurre il fotosbiancamento a fluorescenza e ottimizzare il segnale di fluorescenza. Rimuovere la piastra a 6 pozzetti dall'incubatore, quindi lavare il CS per 10 s in ciascuno dei tre pozzetti contenenti solo il fluido. Trasferire il CS su una piccola barca di pesatura contenente fluidi preriscaldati (senza aggiunta di Fura-2AM).
- Montare il CS nella camera CS appena unta dopo aver pulito delicatamente la parte inferiore del CS. Aggiungere delicatamente una goccia di supporto al CS, quindi assemblare il supporto dell'elettrodo sul CS, seguito da un secondo CS e dal supporto superiore. Utilizzare viti a testa panoramica #0 per completare l'assemblaggio della camera della cella, come descritto nei passaggi 2.6.-2.7.
- Collegare il tubo della pompa riempito di fluido al preriscaldatore, collegare il preriscaldatore alla camera CS e inserire un adattatore di fase, come descritto al punto 2.8. Raccogliere il fluido con il sistema di tubi a vuoto e accendere il sistema di riscaldamento (Figura supplementare 2A,D-7) per equilibrare la camera a 37°C, come descritto nei punti 2.8.-2.9.
- Attivare lo stimolatore di stimolazione (Figura supplementare 2B-13) impostato su 35-40 V e 0,2 Hz, come descritto al punto 2.10.
- Prima di registrare un transiente Ca2+ , accendere una piccola torcia o una luce da libro montata vicino alla tastiera del computer per facilitare la visualizzazione della tastiera. Inoltre, registrare lo sfondo di fluorescenza in un'area senza miociti cardiaci. Per iniziare, selezionare File > Avvia > Nuovo, come descritto nel passaggio 2.12.
- Selezionare un ROI e impostare una scheda (o barra di traccia, lato sinistro) per il numeratore non elaborato e una seconda scheda per il denominatore non elaborato, definito nella parte superiore centrale di ogni scheda. Registra lo sfondo per 10-20 s. Fare clic con il pulsante destro del mouse e trascinare su un pannello della barra di traccia per ottenere i valori del numeratore e del denominatore mediati dal segnale non elaborato. Immettere questi valori selezionando Operazioni > Costanti e immettere i valori non elaborati.
- Preparare un nuovo modello di schermata per raccogliere sia i transitori di accorciamento che quelli di Ca2+ . Per la lunghezza del sarcomero, selezionare la scheda 1 e utilizzare lo stesso processo descritto nel passaggio 2.13. Per la creazione di immagini Ca2+ , selezionare Rapporto > scheda 2 (in alto al centro della scheda) > Tracce > Modifica limiti utente per impostare i livelli minimo e massimo per il rapporto, che in genere sono impostati tra 1 e 5. Utilizzare lo stesso processo per definire gli intervalli di numeratori e denominatori per le schede 3 e 4 (lato sinistro).
- Posizionare una casella ROI su un'immagine miocitaria, come descritto nel passaggio 2.14. Selezionare File > Nuovo > Raccogli. Ora seleziona Start per raccogliere i dati di accorciamento e raziometrici Ca2+ . Registrare ≥7 contrazioni/cellula per l'analisi mediata del segnale.
- Ripetere la registrazione della traccia in background descritta al punto 4.10. dopo aver registrato 2-4 miociti. In genere, registrare 4-5 miociti / CS o meno miociti se ci sono cambiamenti significativi nella lettura dello sfondo.
5. Analisi dei dati dei transitori di Ca2+ in miociti isolati.
- Aprire il file desiderato per l'analisi e selezionare Modelli > Modello schermo per accorciare più i transitori Ca2+ . Quindi, seleziona le schede 1 e 2 (a sinistra) per mostrare rispettivamente la lunghezza del sarcomero e il rapporto Ca2+ . Selezionare Operazioni > Costanti e immettere i valori del numeratore e del denominatore dalla traccia di sfondo Ca2+ .
- Preparare modelli di analisi per accorciare più dati temporanei Ca2+ . Selezionare la scheda 1 (lato sinistro) e utilizzare lo stesso processo descritto nel passaggio 3.2. per impostare il modello di analisi della lunghezza del sarcomero.
- Selezionare la scheda 2 (lato sinistro), quindi selezionare Operazioni, Opzioni di analisi transitoria monotona, Segno evento TTL nella casella Definizione di t0 e le seguenti opzioni dal menu: Linea di base (rapporto basale), Velocità di partenza relativa a t0 (dep v), Picco (altezza picco e %altezza picco/linea di base o bl%picco h), Velocità di decadimento relativa a tPeak (ret v), Time to Peak 50% (TTP 50%) utilizzando t0 e Time to Baseline 50% (TTR50%) utilizzando tPeak. Salvare queste opzioni di analisi selezionando Modelli e Salva modello di analisi utilizzando un nuovo nome identificativo. Caricare questo modello di analisi prima di analizzare ogni traccia.
- Utilizzare lo stesso processo descritto nei passaggi 3.3.-3.6. per calcolare la media del segnale e quindi analizzare la lunghezza del sarcomero, seguito dagli stessi passaggi per i transitori Ca2+ . Impostare segni separati per la lunghezza del sarcomero e per la traccia del rapporto transitorio Ca2+ .
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Risultati
Gli studi sulla funzionalità contrattile vengono eseguiti su miociti di ratto a partire dal giorno dopo l'isolamento (giorno 2) fino a 4 giorni dopo l'isolamento. Sebbene i miociti possano essere registrati il giorno dopo l'isolamento (cioè il giorno 2), sono spesso necessari tempi di coltura più lunghi dopo il trasferimento genico o i trattamenti per modificare la funzione contrattile8. Per i miociti coltivati per più di 18 ore dopo l'isolamento, il protocollo di stimolazione descritto nella sezi...
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Discussione
Il protocollo di stimolazione cronica delineato nella fase 1 estende il tempo utile per studiare miociti isolati e valutare l'impatto di trattamenti più lunghi. Nel nostro laboratorio, sono stati ottenuti risultati coerenti fino a 4 giorni dopo l'isolamento durante la misurazione della funzione contrattile utilizzando la lunghezza del sarcomero su miociti cronicamente stimolati. Tuttavia, la funzione contrattile dei miociti si deteriora rapidamente quando si utilizzano mezzi più vecchi di 1 settimana per accelerare i mio...
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno interessi finanziari concorrenti o altri conflitti di interesse.
Ringraziamenti
Questo lavoro è supportato dalla sovvenzione R01 HL144777 (MVW) del National Institutes of Health (NIH).
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| MEDIA | |||
| Albumina sierica bovina | Sigma (Roche) | 3117057001 | Concentrazione finale = 0,2% (p/v)Glutatione |
| Sigma | G-6529 | Concentrazione finale = 10 mM | |
| HEPES | Sigma | H-7006 | Concentrazione finale = 15 mM |
| M199 | Sigma | M-2520 | 1 flacone fa 1 L; pH 7,45 |
| NaHCO3 | Sigma | S-8875 | Concentrazione finale = 4 mM |
| Penicillina/streptomicina | Fisher | 15140122 | Concentrazione finale = 100 U/mL di penicillina, 100 μ g/mL di streptomicina |
| REAGENTI SPECIFICI PER Ca2+ IMAGING | |||
| Dimetilsolfossido (DMSO) | Sigma | D2650 | |
| Fura-2AM | Invitrogen (Sonde Molecolari) | F1221 | 50 μ g/fiala; Preparare la soluzione madre di 1 mM di Fura-2AM + 0,5 M di probenicid in DMSO; La concentrazione finale di Fura2-AM nei mezzi è 5 μ M |
| Probenicid | Invitrogen (Fisher) | P36400 | Aggiungere 7,2 mg di probenicid (0,5 M) a 1 mM di materiale Fura-2AM; La concentrazione finale nel terreno è di 2,5 mM |
| MATERIALI PER LA STIMOLAZIONE DEI MIOCITI DI RATTO | |||
| #1 22 mm2 vetrini coprioggetti | Corning | 2845-22 | |
| x 36 pollici con jack a banana | Pomona Electronics | B-36-2 | Figura supplementare 1, pannello C |
| Incubatore 37oC con 95% O2:5% CO2 | Forma | 3110 | Figura supplementare 1, pannello E. Sono appropriati più modelli Cabina |
| biosicurezza Classe II A/B3 con lampada UV | Forma | 1286 | Sono appropriati più modelli |
| Pinze - Dumont #5 5/45 | Fine Science Tools | 11251-35 | |
| Sterilizzatore a perline calde | Fine Science Tools | 1800-45 | |
| Microscopio invertito a basso ingrandimento | Leica | DM-IL | Posizionare questo microscopio adiacente all'incubatrice per monitorare i miociti stimolati per la contrazione all'inizio della stimolazione e dopo i cambi di media; Obiettivi consigliati 4X e 10X |
| Camera di stimolazione | personalizzato | Figura 1, pannello A. Il sistema Ionoptix C-pace è un'alternativa disponibile in commercio o vedere 22 | |
| Stimulator | Ionoptix | Myopacer | Supplemental Figura 1, pannello D. |
| MATERIALI PER FUNZIONE CONTRATTILE e/o Ca2+ ANALISI DI IMAGING | ID in Figura 2 supplementare & Alternative/Opzioni consigliate | ||
| Componenti aggiuntivi per l'analisi di imaging Ca2+ | Ionoptix | : -- Sistema di conteggio dei fotoni -- Alimentatore allo xeno con sorgente luminosa a doppia eccitazione -- Interfaccia a fluorescenza | - Il sistema di conteggio dei fotoni contiene un tubo fotomoltiplicatore (PMT) e uno specchio dicroico ed è installato adiacente alla telecamera CCD (pannello A #4). - L'alimentazione per la sorgente luminosa della lampadina allo xeno (vedi pannello A #5 e pannello C, a sinistra) è integrata con un'interfaccia a doppia eccitazione (340/380 nm di eccitazione e 510 nm di emissione) mostrata nel pannello A #6. - L'interfaccia di fluorescenza tra il computer e la sorgente luminosa è mostrata nel pannello B, #12. |
| Telecamera CCD con acquisizione immagini hardware e software (240 fotogrammi/s) | Ionoptix | Myocam con controller CCD | Myocam e il controller CCD sono mostrati nella Fig. 2 supplementare, pannello A #4 e pannello A #5 e pannello C #5 (a destra), rispettivamente. Il controller è integrato con un sistema informatico PC (pannello B #14). |
| Stimolatore a camera | Ionoptix | Myopacer | Panel B, #13; Alternativa: Grass modello S48 |
| Camera di perfusione montata su vetrino coprioggetti | Camera personalizzata per vetrino coprioggetti da 22 mm2 con adattatore in silicone e 2-4 viti Phillips pan-head #0 (freccia, pannello F) | Pannello A #10 e pannello F; La temperatura della camera è calibrata a 37oC utilizzando una sonda TH-10Km e il regolatore di temperatura TC2BIP (vedi regolatore di temperatura). Alternative commerciali: Ionoptix FHD o C-stim cell Camere; Sistema di stimolazione delle colture Cell MicroControls | |
| Computer e software dedicati per la raccolta e l'analisi dei dati di funzione/transitori di Ca2+ | PC Ionoptix | con scheda PC Ionwizard e software | Pannello B, #14; La funzione contrattile viene misurata utilizzando i moduli di acquisizione SarcLen (lunghezza del sarcomero) o SoftEdge (lunghezza dei miociti) del software IonWizard. Il software Ionwizard include anche il software di acquisizione PMT per la misurazione raziometrica. Ca2+ imaging in myoyctes caricato con Fura-2AM. - Si consiglia un armadio elettronico a 4 montanti per montaggio su rack e ripiani per alloggiare il somputer e lo stimolatore cellulare. Anche l'interfaccia a fluorescenza per l'imaging Ca2+ è alloggiata in questo armadio (vedi sotto). |
| Pinze - Dumont #5 TI | Fine Science Tools | 11252-40 | Pannello F |
| Supporto per tubo isolato per fluidi | Custom | Panel A #9; Questo supporto è facilmente assemblabile utilizzando polistirolo e un pacchetto di gel preriscaldato per mantenere caldi i supporti | |
| Microscopio a campo chiaro invertito | Nikon | TE-2000S | Installare una torretta rotante per l'epifluorescenza (pannello A #2) per l'imaging Ca2+. Si consiglia inoltre un filtro condensatore rosso intenso (590 nm) per ridurre al minimo lo sbiancamento della fluorescenza durante l'imaging Ca2+. |
| Tavolo Isolatore | TMC Controllo Vibrazioni | 30 x 36 pollici | Pannello A, #1; Desiderabile: scaffalature rialzate, schermatura di Faraday |
| Oculari e obiettivo per microscopio | Nikon | 10X CFI oculari 40X acqua CFI Piano Obiettivo Fluor | Pannello A #3; obiettivo 40X: n.d. 0.08; w.d. 2 mm. Un riscaldatore dell'obiettivo Cell MicroControls HLS-1 è montato attorno all'obiettivo (vedere il regolatore di temperatura di seguito). NOTA: Gli erogatori ad immersione in acqua sono ora disponibili anche per obiettivi a base d'acqua. |
| Pompa peristaltica | Gilson | Minipuls 3 | Pannello A #8 e pannello E |
| piccola pesa barca | Fisher | 08-732-112 | |
| Regolatore | di temperatura Cell MicroControls | TC2BIP | Pannello A #7; Pannello D. Questo regolatore di temperatura riscalda la camera del vetrino coprioggetto a 37oC. Per questa piattaforma si consiglia un preriscaldatore e un riscaldatore dell'obiettivo. Un preriscaldatore Cell MicroControls HPRE2 e Il riscaldatore dell'obiettivo HLS-1 è controllato dal regolatore di temperatura TC2BIP per i nostri studi. |
| Luce LED sotto l'armadio con sensore di movimento | Sylvania | #72423 Luce LED | Consigliata per la raccolta di dati durante l'imaging transitorio Ca2+ in condizioni di luce ambientale minima. Alternativa: Una torcia a clip/luce a libro con collo flessibile - sono disponibili più fornitori. |
| Linea per vuoto con pallone Ehrlenmeyer in linea e filtro protettivo | Tubo Fisher | Tygon - E363; pallone Ehrlenmeyer in polipropilene - 10-182-50B; Filtro sottovuoto - 09-703-90 | Pannello A #11 |
Riferimenti
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