September 14th, 2012
収縮/拡張器応答の測定と並行して孤立した動脈筋細胞(電気生理学的手法をクランプするパッチを使用)(圧力筋運動記録法を用いて)でKV7(KCNQ)カリウムチャネル活性の測定は、血管平滑筋生理学でKV7チャネルの役割に関する重要な情報を明らかにすることができますし、薬理学。
この手順の全体的な目標は、解離したばかりの腸間膜動脈平滑筋細胞におけるKV 7カリウムチャネルの活性を測定し、それを生理学的条件下で記録された動脈径の測定値に関連付けることです。これは、最初にラットから腸間膜血管アーケードを外科的に除去することによって達成されます。2番目のステップは、腸間膜動脈のセグメントを解剖して洗浄することです。
次に、KV 7カリウム電流のパッチクランプ電気生理学的測定のために、個々の平滑筋細胞を分離するために、いくつかのセグメントが使用されます。最後のステップは、KV 7 カリウム チャネルの薬理学的調節因子に応答して動脈の収縮または拡張の圧力筋測定のために、無傷の動脈セグメントのカニューレ挿入です。最終的に、パッチクランプ電気生理学と圧力筋電図法の組み合わせを使用して、KV 7 カリウム チャネルの活性の増加または減少が腸間膜動脈収縮にどのように影響するかを示します。
この手法は、細胞株で発現するクローンチャネルの使用などの既存の方法よりも優れている点として、チャネルを天然に発現する非培養細胞から電流が記録され、KV電流を同じ細胞内で活性化される可能性のある他のクラスのカリウムチャネルから単離できることです。圧力筋電図法は、単離された細胞が由来するのと同じ組織から機能的応答を記録することを可能にし、この方法は動脈リングや動脈ストリップなどの他の製剤よりも感度が高く、生理学的です。私の研究室の博士研究員であるBareth Mani博士は、動脈カニューレ挿入と圧力筋造影の技術を実演し、私の研究室の研究助教授であるLuba Brueggeman博士は、細胞の単離とパッチプランの手順を実演します。
この手順を開始するには、手術用ハサミを使用して、ラットの小腸の両端で10〜12センチメートルのセグメントを切ります。次に、腸とそれに付着した血管系を分離します。次に、小腸のセグメントをピン留めします。
上腸間膜動脈の一次枝が中心にあり、その後の枝の順序が中心から放射状になるように、腸間膜をチャンバーの手前に広げます。次に、ピンを腸のセグメントにのみ配置し、照明付き解剖顕微鏡で視覚化します。腸に近い2次動脈から4次動脈を取り囲む脂肪組織と結合組織を、マイクロ鉗子やハサミで丁寧にきれいにします。
隣接する静脈を保持して、脂肪組織と結合組織のクリアリングを促進し、動脈の不必要なストレッチを避けます。次に、腸間膜動脈の2〜3つのセグメントを、2ミリリットルの氷冷分離溶液を含む35ミリメートルの組織培養皿に移します。その後、皿を氷の上に置き、PEを使用して腸間膜動脈セグメントを3〜4ミリメートルの長さに切断します 火で磨かれたピペット。
動脈セグメントを、2ミリリットルの予温摂氏分離溶液を含むガラスバイアルに移します。その後、摂氏37度で30分間インキュベートします。30分後、37°Cの分離液をポリアピペットで慎重に吸引します。
それに2ミリリットルの温かい酵素溶液を加え、摂氏37度で35分間インキュベートします。酵素溶液中で35分間インキュベートした直後に、バイアルを氷の上に置き、酵素溶液を吸引し、2ミリリットルの氷冷分離溶液を加えます。この手順を 4 回繰り返します。
次に、1ミリリットルの氷冷分離溶液で、研磨された後部ピペットで動脈セグメントを穏やかに反復し、10〜20回、個々の腸間膜動脈平滑筋細胞を放出します。細胞懸濁液を35mm皿に一滴垂らし、顕微鏡で観察することにより、筋細胞の外観を定期的に確認します。
健康なMA SMCは、滑らかで細長い外観を持つ必要があります。次に、約100〜200マイクロリットルの細胞懸濁液を研磨したパスティエピペットで記録チャンバーに移し、細胞を15分間接着させます。このステップでは、パッチピペットの先端にピペットの先端を傾けて、遊離内部溶液であるアムホテリシンBを充填します。
次に、チューブを介して取り付けられた10ミリリットルの注射器を使用して、もう一方の端に吸引を加え、上部からピペット溶液を含む情報テリンBを追加します。einor マイクロローダー ピペット チップを使用して、ピペットが溶液で約半分満たされるまで使用します。ピペットを軽くたたいて気泡を取り除きます。
その後、ピペットを電極ホルダーに挿入します。マイクロマニピュレーターを使用して、ピペットを細長い筋細胞の表面まで下げます。ピペットの抵抗が6〜10メガオームに増加したら、吸引を加えてギガシールを実現します。
同時に、保持電圧をゼロミリボルトに設定し、膜の穿孔を待ちます。次に、100ミリ秒の電圧ステップをプラス10ミリボルトに印加し、次にマイナス10ミリボルトに印加します。アンプを使用して、全細胞容量の出現と同時に高速ピペット容量の過渡を補償します。
過渡的な小さな持続正電流2〜10 PICOアンペア、純粋および振幅は、機能的なKV7チャネルの存在を示します。アムホテリシンBによる穿孔が成功すると、アクセス抵抗が35メガオーム以下に減少します。KV 7電流電圧関係を記録するには、KV 7チャネルのオープン確率が最小であるマイナス84ミリボルトからKV7チャネルのオープン確率がプラトーに達するプラス16ミリボルトまでの電圧に5秒の電圧ステップを印加します各テスト電圧で5秒後、マイナス4ミリボルトの保持電圧に10秒間ステップバックします。
この手順では、両側に2つの既製の細いナイロン縫合糸を緩く吊り下げます。ガラスカニューレに隣接して、解剖された腸間膜動脈セグメントを解剖室から圧力筋グラフトチャンバーに慎重に移し、一対のマイクロ鉗子を使用してセグメントの一端を保持しました。次に、照明付きの解剖顕微鏡で視覚化し、動脈セグメントの一方の端を保持し、左のガラスカニューレ上にゆっくりとスライドさせます。
ナイロン縫合糸を使用して端を固定します。次に、取り付けられた血管を通して内腔液を静かに洗い流し、血液と破片を取り除きます。次に、左側のシリンジのバルブを閉じて、この側が右側から圧力を調整する静的な流体の柱を示すようにし、マイクロマニピュレータを使用して可動式の右側のガラスカニューレを動脈セグメントに近づけ、セグメントの右端をその上に引っ張ります。
最後に、動脈セグメントをナイロン縫合糸で固定し、余分な縫合糸を切り取ります。次に、圧力グラフユニットをステージに圧力顕微鏡の上に取り付けます。圧力カラムをグラフチャンバーの右側に接続し、カバーをチャンバーの上に置きます。
10ミリリットルのシリンジを15分間かけて徐々に上げ、P 1圧力トランスデューサが80ミリメートルの水銀を読み取るまで、血管内の漏れがないか確認し、必要に応じてカニューレ間の距離を調整し、加圧された動脈セグメントがほぼまっすぐで、タイが作られる肩のようなパターンを形成するように距離を調整する必要があります。60ミリモルの塩化カリウムを30秒間一過性超融合することにより、マウントされた血管の生存率を確認します。生存可能な血管は、塩化カリウムの添加により急速に収縮し、洗い流されるとすぐに拡張します。
次に、濃縮された試験物質を浴液に直接ピペットで入れ、チャンバーの端近くで静かに前後にピペットで動かし、試験物質を浴液に混合し、10ミリリットルのチャンバー内で適切な最終濃度が得られます。試験物質の添加による血管径の体積変化は、ライブビデオ画像でモニタリングでき、実験の進行中に画像解析ウィンドウでグラフ化することもできます。この図は、黒で示されているように治療前の電圧ステップに応答して記録されたシーケンシャル電流トレースのファミリーを示しており、赤で示されているように単一の腸間膜筋細胞に100ナノモルの亜鉛ペリオンの存在下で安定化した後、制御と100ナノモルの亜鉛ペリオンの代表的な電流を示します。
灰色のバーは、平均電流振幅が測定された時間間隔を示します 電流電圧プロットの場合、ステップ電圧は矢印の右側に示されます。これは、マイナス20ミリボルトの連続電圧クランプで測定された100ナノモル亜鉛ペリオンによるKV7電流増強の時間経過です。表示。これは、100ナノモルの亜鉛ペリオンによる治療中、およびKV7チャネルブロッカーXC9 9 1亜鉛イオンの10マイクロモルによる治療中に記録されたKV7電流密度から導き出された平均電流電圧曲線です。
この図は、100ピコモルアルギニンバソプレシンの適用とそれに続く100ナノモル亜鉛イオンの適用に応じた血管の外径の変化の時間経過を示しています。このビデオを見れば、単一細胞の単離や動脈収縮、拡張器反応の圧力筋グラフ測定のための動脈の準備方法についてよく理解できるはずです。さらに、新たに分離された動脈筋細胞で他の電流から分離してKV7電流を記録する方法を知っておく必要があります。
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この研究は、腸間膜動脈平滑筋細胞におけるKv7カリウムチャネルの活動を測定し、動脈径の変化と相関させることに焦点を当てています。この方法論は、パッチクランプ電気生理学と圧力マイオグラフィーを組み合わせて、Kv7チャネル活動が血管反応に与える影響を評価します。
Understanding Kv7 potassium channel function in arterial smooth muscle provides mechanistic insight into vascular tone regulation, a key determinant of blood pressure and peripheral resistance. This integrated electrophysiology and myography approach enables target de-risking by linking ion channel activity to physiological vascular responses, supporting predictive confidence in cardiovascular drug discovery. The methodology facilitates early-stage hypothesis testing for compounds affecting vascular contractility, informing go/no-go decisions in preclinical pipelines.
This method bridges early discovery (ion channel characterization) to preclinical validation (vascular functional assessment), positioning Kv7 screening as a mechanistic de-risking step between target identification and lead optimization in cardiovascular drug discovery.