足細胞の細胞内カルシウムレベルの変化は、糸球体の濾過機能を制御する最も重要な手段の一つです。ここでは、新たに単離された糸球体の足細胞におけるカルシウムの取り扱いと単一イオンチャネル活性をリアルタイムで検出できるハイスループットアプローチについて説明します。
足細胞の細胞内カルシウムレベルの変化は、糸球体の濾過機能を制御する最も重要な手段の一つです。ここでは、新たに単離された糸球体の足細胞におけるカルシウムの取り扱いと単一イオンチャネル活性をリアルタイムで検出できるハイスループットアプローチについて説明します。
Podocytes(腎糸球体上皮細胞)は、糸球体透過性を調節し、糸球体構造を維持することが知られています。足細胞の損傷がタンパク尿と足の突起の衰退につながるため、さまざまな腎疾患の病因におけるこれらの細胞の重要な役割が確立されています。以前に報告されたように、さまざまな内因性物質が足細胞の細胞内Ca2+濃度に劇的な過負荷を引き起こし、おそらくアルブミン尿を引き起こす可能性があり、これはカルシウム伝導性イオンチャネルを介して起こる可能性があります。したがって、正常状態とさまざまな病理学的状態の両方で、足細胞のカルシウムの取り扱いを研究することが重要であるように思われました。しかし、利用可能な実験的アプローチは、培養細胞とトランスフェクション細胞にやや限定されたままです。それらはそのような研究のための優れた基本モデルを表していますが、本質的には糸球体の本来の環境から抽出されます。ここでは、新たに分離された全糸球体の一部として足細胞を研究する方法論について説明します。この調製物は、まだ毛細血管に付着している足細胞の機能的電位を保持しています。したがって、足細胞は糸球体ろ過装置の主要部分を保存する環境に留まります。本稿では、1)レシオメトリック共焦点蛍光顕微鏡によるカルシウム濃度変化のリアルタイム検出、および2)新たに単離された糸球体の足細胞における単一イオンチャネル活性の記録を可能にする2つの実験的アプローチについて詳しく説明します。これらの方法論は、糸球体の天然環境の利点を利用して、研究者がさまざまな薬剤の適用に応じた細胞内カルシウムの取り扱いの急激な変化を解決し、細胞内のカルシウムの基礎濃度を測定し(たとえば、疾患の進行を評価するため)、および単一イオンチャネルのレベルでカルシウムコンダクタンスを評価および操作することを可能にします。
腎臓は、様々な物質のための恒常性バランスを維持し、総血圧を決定するようにして血液量を調節します。ハイパーまたは低血圧に至るまでに腎臓濾過、再吸収や分泌リードの障害または付随する病理学的状態は、最終的に腎臓移植を必要とする末期腎疾患を終了します。毛細血管内皮、基底膜および上皮細胞の単電池層- -スリットダイアフラムの完全性と機能1の維持に重要な役割を果たし足細胞、腎フィルタリング部(糸球体)は、3つの層からなります。選択透過性糸球体フィルタにおける機能不全は、蛋白尿などの巨大分子の尿損失の原因となります。種々の薬剤は、糸球体濾過障壁の完全性を決定し、それらの足細胞足突起の構造に影響を及ぼし得ます。
足細胞は、逮捕されるの維持に関与していますeruli濾過機能。これは、足細胞による不適切なカルシウム処理は、細胞損傷につながり、腎2,3の様々な形の進行に重要な役割を果たしていることが確立されています。したがって、細胞内カルシウム濃度の変化の直接測定を可能にするモデルの開発は、足細胞の機能の研究のための手段になります。単離された糸球体は、以前アルブミン反射係数の測定4および全細胞電気生理学的パッチクランプ測定5,6の積分携帯電流の評価を変更するなど、多くの研究で使用しました。本論文では、研究者は、薬剤の用途に応じて、細胞内カルシウム濃度の変化を測定し、細胞内カルシウムの基礎レベルを推定し、個々のカルシウムチャネルの活性を評価することを可能にするプロトコルを記述します。 Ratometricカルシウム濃度の測定値とパッチクランプelectrophysiologyはそれぞれ、足細胞及びチャネル内の活性細胞内カルシウム濃度の変化を決定するために使用しました。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
動物の使用と福祉制度動物実験委員会(IACUC)によってレビューされ、承認されたプロトコル以下の実験動物の管理と使用に関するNIHガイドに付着する必要があります。
1.腎臓フラッシュ
ラット糸球体の2の単離
3.シングルチャネルパッチクランプエルectrophysiology
足細胞の細胞内カルシウム濃度の4レシオメトリック共焦点蛍光測定
カルシウム測定5.画像解析
フルオ4蛍光シグナルを使用した6細胞内カルシウム濃度の計算

アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
ここでは、足細胞内カルシウム濃度の急激な変化を測定するという問題に取り組んだ。 図1は、新しくの足細胞での高解像度ライブ蛍光共焦点イメージングおよび単一のイオンチャネル活性の記録を行うために設計された実験プロトコルの概略図を示します分離されたげっ歯類糸球体。ラットを麻酔した後に簡単に説明すると、腎臓は血液のそれらをクリアするためにPBSでフラッシュする必要があります。その後、腎臓を摘出し、デカプセル化し、糸球体は、差動ふるいにより腎皮質から分離されているされています。試料の一部がパッチクランプ分析のために採取することができ、残りは蛍光カルシウム色素のFluo-4、AMおよびフラレッドを装填することができ、共焦点レシオメトリックカルシウムイメージングを行うために、AM。
単一のイオンチャネル活性の電気生理学的測定は、糸球体を単離した後すぐに行うことができます。イオン茶の活動nnels両方の細胞付着したパッチクランプ法のホールセル構成で測定することができます。示されたアプローチの実現可能性を実証するには、単一のTRPCのようなカルシウムイオン伝導チャネ...
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
ここで説明する手法は、げっ歯類の糸球体の足細胞によるカルシウム処理の分析を可能にします。この技術は、パッチクランプ単一チャンネル電気生理学、蛍光レシオメトリック共焦点イメージングの適用を可能にします。しかしながら、両方のアプローチは、それ自体で、別々に使用することができます。提案されたプロトコルは、1)腎フラッシュなど、いくつかの比較的単純なステップを、持っています。 2)差動ふるい分けによって糸球体の単離; 3)パッチクランプ電気生理学的実験を実施する、または細胞内カルシウムの変化のレシオメトリック共焦点イメージングのための蛍光カルシウム標識色素と糸球体のインキュベーション。
糸球体、Gloyに基づいて修正されたプロトコルを単離するためにら 5を用いました。差動ふるいの現在の技術の主な利点は、ボーマン嚢を剥奪糸球体を生成するため、洗練された、時間のかかる工程を必要としないことですマニュアルデカプセルの。単離された画分中の糸球体の大部分は、しかし、研究者は、あまりにも、カプセルの糸球体があることに注意する必要があり、カプセル化が解除されます。...
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
著者らは、開示することは何もありません。
著者らは、顕微鏡実験で優れた技術支援のためにグレン·スローカム(ウィスコンシン医科大学)とコリーンA.ラビン(ニコンインスツルメンツ社)を感謝したいと思います。グレゴリー·ブラスは、原稿の重要な校正のために認められています。この研究は、(DVIに)米国腎臓学会から(ASに)1-15-BS-172を付与し、ベン·J·リップス研究員国立衛生研究所の助成金HL108880と米国糖尿病協会によってサポートされていました。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| Fluo4 AM | Life Technologies | F14217 | 500 µl in DMSO |
| FuraRed AM | Life Technologies | F-3020 | |
| Poly-ʟ-lysine | Sigma-Aldrich | P4707 | |
| Pluronic acid | Sigma-Aldrich | F-68 | 溶液 |
| Ionomycin | Sigma-Aldrich | I3909-1ML | |
| チューブローテーター | Miltenyi Biotec GmbH | 130-090-753 | ドイツ |
| ニコン共焦点顕微鏡(倒立) | Nikon | Nikon A1R | レーザー励起 488 nm。放出フィルター 500-550 nm および 570-620 nm |
| 対物レンズ | Nikon | Plan Apo 60x/NA 1.4 Oil | |
| カバーガラス | Thermo Scientific | 6661B52 | |
| 高真空グリース | Dow Corning | シリコンコンパウンド | |
| ソフトウェア | Nikon | Nikon NIS-Elements | |
| 記録/灌流チャンバー | Warner Instruments | RC-26 | |
| パッチクランプアンプリファイア | Molecular Devices | MultiClamp 700B | |
| データ収集システム | Molecular Devices | Digidata 1440A | Axon Digidata® System |
| ローパスフィルター | Warner Instruments | LPF-8 | 8ポールベッセル |
| ホウケイ酸ガラスキャピラリー | World Precision Instruments | 1B150F-4 | |
| マイクロピペットプラー | Sutter Instrument Co | P-97 | 火炎/ブラウン型マイクロピペットプラー |
| マイクロフォージ | Narishige | MF-830 | 日本 |
| 電動マイクロマニピュレーター | Sutter Instrument Co | MP-225 | |
| 倒立顕微鏡 | Nikon | Eclipse Ti | |
| 微振動隔離台 | TMC | ファラデーケージ搭載 | |
| マルチチャンネルバルブ灌流システム | AutoMake Scientific | Valve Bank II | |
| 記録/灌流チャンバー | Warner Instruments | RC-26 | |
| ソフトウェア | Molecular Devices | pClamp 10.2 | |
| ニカルジピン | Sigma-Aldrich | N7510 | |
| イベリオトキシン | Sigma | I5904-5UG | |
| ニフルム酸 | Sigma-Aldrich | N0630 | |
| DIDS | Sigma-Aldrich | D3514-25MG | |
| TEA chloride | Tocris | T2265 | |
| RPMI 1640 | Life Technologies | 11835030 | 抗生物質なし |
| BSA | Sigma-Aldrich | A8327 | 30% アルブミン溶液 |
| 温度制御手術台 | MCW core | げっ歯類用 | |
| ステンレス製ふるい: | #100 (150 μm), 140 (106 μm) | ||
| Gilson, Inc SIEVE 3 SS FH NO200 | Fisher Sci | 50-871-316 | |
| Gilson, Inc SIEVE 3 SS FH NO270 | Fisher Sci | 50-871-318 | |
| Gilson, Inc SIEVE 3 SS FH NO400 | Fisher Sci | 50-871-320 | |
| メッシュ 200 | Sigma-Aldrich | s4145 | CD-1用スクリーン |
| 双眼顕微鏡 | Nikon | Eclipse TS100 | |
| 双眼顕微鏡 | Nikon | SMZ745 | |
| シリンジポンプ式灌流システム | Harvard Apparatus | ||
| ポリエチレンチューブ | Sigma-Aldrich | PE50 | |
| イソフルラン麻酔器 | VetEquip, Inc. | 911103 | |
| その他の基本試薬 | Sigma-Aldrich |
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
このJoVE記事のテキストまたは図の再利用許可をリクエスト
許可をリクエスト