우리는 세포 내 칼슘에 사용할 수있는 인간의 심방 근육 세포의 분리를 설명 2 + 측정.
방법 논문
* These authors contributed equally
우리는 세포 내 칼슘에 사용할 수있는 인간의 심방 근육 세포의 분리를 설명 2 + 측정.
패치 클램프 기법과 심장 세포의 칼슘의 탐사와 심장 이온 채널의 전기 생리학 특성의 연구는 + 처리 이상 격리 심근이 필요합니다. 또한, 이러한 기술을 사용하여 환자의 근육 세포를 조사 할 수있는 가능성은 심방 세동 (AF)와 같은 심장 질환의 분자 기초를 해명하는 귀중한 요구 사항입니다. 여기에 1 우리는 모두에 적합한 인간의 심방 근육 세포의 분리 방법을 설명 패치 클램프 연구와 세포 내 칼슘 2 + 농도의 동시 측정. 첫째, 오픈 심장 수술을받은 환자에서 얻은 심방 부속기는 작은 조직 덩어리 ( "청크 방법")로 잘게 + 무료 솔루션 칼슘에 씻어 수 있습니다. 그런 다음 조직 덩어리가 20 μM 칼슘 2 + 솔루션을 포함하는 콜라게나 제와 단백질 분해 효소로 소화된다. 그 후, 고립 된 근육 세포는 하브 있습니다조직 현탁액의 여과 및 원심 분리하여 STED. 마지막으로, 세포 스토리지 솔루션에 칼슘 2 + 농도는 0.2 mm까지 단계적으로 조정됩니다. 우리는 간단히 +와 칼슘 2 + 분리 과정에서 버퍼링도 활동 전위와 막 전류의 대표 녹음을 제공하고, 모두 함께 동시에 칼슘 2 + 과도 측정이 고립 된 근육 세포에서 수행과 칼슘의 의미를 설명합니다.
패치 클램프 기술과 + 핸들링 이상 격리 된 심근을 필요로 세포의 칼슘의 탐사와 심장 이온 채널의 전기 생리학 특성을 공부합니다. 이들은 일반적으로 소화 효소에 심장 조직 샘플의 체외 노출 (콜라, 히알루, 펩티드 등)에 따라 얻을 수 있습니다. 1955 2 가능한 심장 근육 세포의 분리의 첫 번째 보고서 이후 프로토콜의 큰 양 마우스, 쥐, 토끼, 개, 기니 돼지와 인간을 포함한 다른 종에서 하나의 심방과 심실 심근를 수확하기 위해 개발되었습니다. 이 리뷰에서 우리는 인간의 심방 근육 세포의 분리에 초점을 맞 춥니 다. 우리는 워딩 턴 생화학 공사, 미국 (에서 제공하는 "워딩 턴 조직 해리 가이드"를 참조하십시오 다른 종에서 근육 세포의 분리 절차에 관한 www.tissuedissociation.com을 ).
인간 심방 근육 세포 격리 프로토콜은 일반적으로 여기에 우리가하기 위해 이전에 출판 된 방법에서 적응 기술의 단계별 설명을 제공 Bustamante의, 외. 3에 설명 된 방법에서 파생됩니다 패치 클램프 실험뿐만 아니라, 동시에 세포 내 칼슘 2 + 측정뿐만 아니라 적당한 심방 근육 세포를 얻을 수 있습니다. 4-11
실험 프로토콜은 로컬 윤리위원회의 승인을 모든 환자가 서면 동의를 제공해야 할 필요가있다. 우리의 연구는 의료 학부 만하임 윤리위원회, 하이델베르크 대학교 (# 2011-216N-MA)에 의해 승인 된 인간의 복지에 대한 모든, 기관 국가 및 국제 지침을 준수 하였다. 모든 환자는 서면 동의를 주었다.
0. 인간의 심방 조직을 얻는
이식 심폐 바이 패스를위한 오픈 심장 수술을받은 환자의 일상 도관의 과정에서, 오른쪽 심방의 끝은 일반적으로 제거되고 심방 심근의 분리에 사용할 수 있습니다. BDM, 수축 억제제, 심근 C 방지, 절제 후 조직 샘플은 2,3 - butanedione monoxime을 (표 I 포함 + 무료 전송 솔루션은 멸균 칼슘 2 50 ML 팔콘 튜브에 즉시 전송됩니다) ontracture. 30 ~ 45 분 사이의 전송 시간으로, 우리는 고립 된 심방 심근의 수와 질 모두에 대해 냉각 또는 산소의 명확한 이점을 인식하지 않았다. 실험실 일반 교통에 가능한 한 빨리해야한다. 긴 수송 시간은 피할 수없는 경우, 4에서 전송 ° C 산소 용액에 유리할 수 있습니다.
1. Prearrangements
2. 조직의 청소
3. 첫 번째 효소 소화
4. 두 번째 효소 소화
5. 최종 칼슘의 최종 준비 및 조정 + 농도
6. 형광 칼슘 2 + - 표시 플루오 오전 3시 (그림 1) 근육 세포의로드
7. 동시에 패치 클램프 Epifluorescent 칼슘 2 + 측정
패치 클램프 측정이 리뷰의 주요 주제 아니기 때문에, 우리는이 기술의 깊이 설명에 더 많은을 제공하는 다른 간행물에 관심있는 독자를 참조하십시오. 11-14 완성도를 위해서 우리가 측정 할 수있는 프로토콜의 간단한 요약을 제공합니다 활동 전위 또는 L-형 칼슘 2 + 전류의 동시 칼슘 2 + 과도 녹음과 함께 두.
실험을하는 동안 근육 세포는 목욕 soluti입니다와 37 ° C에서 superfused 있습니다신속한 재관류 시스템 (Octaflow IITM, ALA 과학 악기, NY)를 사용하여 (표 IV)에. 전압 클램프 실험, K + 전류는 목욕 솔루션에 4-아미노 피리딘 (5 mmol / L)와 BaCl 2 (0.1 mmol / L)를 추가로 차단됩니다. 붕 규산염 유리 미세 전극을 사용하고 피펫 용액 (표 V)로 가득 할 때 MΩ 2-5 저항 팁을해야합니다. 플루오 3에 더하여 (6 단계 참조) 근육 세포의로드 오전 플루오 3는 피펫 용액 (표 V)에 포함되어 있습니다. 형광은 488 nm에서 흥분과 방출되는 빛은 (<520 nm의) [칼슘 2 +] 나는 가정으로 변환됩니다

여기서 K D 플루오 3 일정 = 해리 (864 NM), F = 플루오로-3 형광;. F 최대 = 칼슘 각 실험의 끝에 얻어진 + 포화 형광 12 전기 신호 epifluorescent 칼슘 2 + 신호 모두를 동시에 기록됩니다. 활동 전위는 1.2 임계 강도의 1 밀리 전류 펄스를 사용하여 전류 클램프 모드에서 0.5 Hz로 자극된다. L-타입 칼슘 2 + - 전류 100 밀리가 빠른 나 + 전류, 다음을 비활성화 할 -80 MV의 지주 잠재력과 -40 mV에서 100 밀리 초 램프 펄스를 사용하여 전압 클램프 모드에서 측정 0.5 Hz에서 +10 mV에서 테스트 펄스.
그림 2a는 고립 된 인간의 심방 근육 세포에서 세 가지 대표적인 예를 보여줍니다. 우리는 CellFinder 현미경 슬라이드 (에 세포 현탁액 (단계 5.5) 10 μL 피펫 세포 수율 계량 http://www.antenna.nl/microlab/index-uk.html을 ). 16.5 ± 3.1 cells/10 μL (n은 = 29) 대 5.1 ± 2.3 cells/10 μL : 그림 2B의 평균 세포 수율은 분명히 만성 AF (CAF)의 낮은 세포 수율 경향 환자 샘플 (튜브가 있음을 나타냅니다 (N = 10)는 각각 SR 및 카페에서, p <0.05; 관 B : 17.9 ± 3.9 cells/10 μL (N = 29) 대 5.9 ± SR과 카페에서 2.0 cells/10 μL (n은 = 10), 각각, p = 0.107).
활동 전위 측정 및 세포질 칼슘 2 + 과도의 동시 녹음의 대표적인 예는 그림 3에 나와있다. 조사 세포, T의 약 90 %에그는 액션 잠재적 인 트리거 칼슘 2 + 릴리스는 명확하고 일반 세포의 수축을 발생합니다. 이전에보고 된 세포의 무결성에 대한 허용 지표 휴식 막 잠재력은 -73.9에 대한 평균 ± 2.7 MV (N = 10분의 23 근세포 / 명)와 -77.7 ± 1.8 MV (N = 8분의 19 근세포 / 환자 )는 각각 SR, 커피 (p> 0.05) 인치 15 그림 4는 전압 문 L-타입 칼슘 2 + 전류와 세포질 칼슘 2 + 과도의 대표 동시 녹음을 보여줍니다. 비 선택적 β-아드레날린 수용체 작용제 isoprenaline (1 μM)의 적용은 그대로 β-아드레날린 성 신호 전달 폭포를 제안, I 칼슘, L 및 세포질 칼슘 2 + 과도 모두의 진폭을 증가시킵니다.

에프igure 1. 근육 세포 플루오 3의 흐름도는 (단계 6.1-6.5 참조) 프로토콜을로드 오전. M / V, 질량 / 부피.

그림 2. 스토리지 솔루션에서 한 한시간, 고립 된 인간의 심방 근육 세포. B는 스토리지 솔루션에서 세포의 10 μL에서 계산 셀 수율의 ± SEM (단계 5.5 참조)를 의미합니다. 여기서 n은 각 그룹 내에서 준비의 수를 나타냅니다. * P <0.05.

액션 잠재적 인 트리거 칼슘 2 동 율동에서 심방 근육 세포에서 + - 과도 (CAT) 및 CHR의 그림 3. 대표 기록술폰산 심방 세동 환자. 최고 : 주입 된 자극 (0.5 Hz에서)에 사용되는 현재의 막 (I M). 아래의 : 막 전위 (V M), 및 트리거 된 고양이 (아래)의 동시 녹음. (보이트 등의 허가를 Replotted. 2012) 15

L-타입 칼슘 2 isoprenaline (1 μM) 효과의 그림 4. 대표 녹음 + 전류 트리거 칼슘 부비동 리듬과 만성 심방 세동 환자에서 심방 근육 세포에서 + - 과도 (CAT). 최고 : 전압 클램프 프로토콜 (0.5 Hz에서). 아래 : 현재 총 순 막 동시 녹음 (I M), 주로 L-타입 칼슘 2 + 전류 (가운데) 및 트리거 된 고양이 (아래) 반영합니다. (보이트의 허가를 Replotted,외. 2012) 15

표 I. 솔루션을 제공합니다.

표 2. 특정 장비.

표 3. 플루오-3와 근육 세포의로드 물질하십시오.
표 IV. 패치 클램프 목욕 솔루션입니다.

패치 클램프 * 표 V. 피펫 솔루션입니다.
여기에서 우리는 오픈 심장 수술을받은 환자에서 얻은 심방 부속기에서 인간의 심방 근육 세포의 분리 방법을 설명합니다. 세포질 칼슘의 측정이 근육 세포를 사용하기 위해서는 + 우리는 스토리지 솔루션에서 EGTA를 생략하여 앞에서 설명한 방법 4-11 적응.
이미 1970 년에 그것은 근육 세포가 + 소화하는 동안 칼슘의 존재 해리 있지만, 그들 모두가 따라서 수축과 비 생존. 16, 17에 있었다는 것을 관찰되었고, 세포의 분리는 칼슘 2 + 무료 솔루션에서 수행됩니다. 그러나 칼슘의 생리적 농도의 재 도입 + 빠른 칼슘 2 + 유입과 세포의 죽음을 초래. 이것은 원래 짐머만과 훌스에 의해 관류 마음에서 관찰되었다 칼슘 2 + 역설 현상으로 설명하고있다. 7.0의 pH 감소 등의 절연 매체의 18 수정 <타우린 20 또는 칼슘 2 + (단계 3.2 및 4.1 참조), 21뿐만 아니라 스토리지 솔루션 22을 포함 EGTA 격리 된 근육 세포의 저장을 소량의> 19 추가 한모금은 칼슘 2 + 역설 17.을 방지하기 위해 제안되었다 그러나, 그것은 또한 칼슘 2 + EGTA를 통해 버퍼링 L-타입 칼슘의 진폭 + 전류에 의한 칼슘 2 + 과도 진폭과 칼슘 2 + 과도 이상성 붕괴의 결과를 감소하는 것으로 알려져있다. 23 그러므로 우리는 EGTA 생략 일반적인 속성과 monophasic 붕괴와 칼슘 2 + 과도를 얻기 위해 전체 분리 과정을 통해. 칼슘의 세포를 보호하기 위해 + 역설 우리는 0.2 밀리미터까지 단계적 방식의 스토리지 솔루션의 최종 칼슘 2 + 농도를 증가했다.
콜라의 선택은 아마도 성공 심근 절연을위한 가장 중요한 단계입니다. 기존 콜agenases은 클로 스트 리듐 속의 세균 histolyticum에서 얻은 원유 준비하고 다른 단백, polysaccharidases 및 리파제의 숫자뿐만 아니라 콜라가 포함되어 있습니다. 그들의 일반적인 구성 collagenases에 따라 다른 유형으로 나뉩니다. 24 워딩 턴 콜라 유형 I 및 II가 성공적으로 우리의 현재 기술 프로토콜에서 인간의 심방 근육 세포의 분리. 4-10,15,25-30에 사용 된 우리는 콜라게나 제의 사용을 권장합니다 우리는 또한 교원질 유형 II를 사용하여 가능한 세포의 수용 양을 얻을 수 있었지만, I를 입력합니다. 그러나 단 한 번의 콜라 유형 내에서 효소의 활동에 관한 중요한 배치 별 변화가있다. 이러한 변화는주의 일괄 선택 및 분리 절차를 최적화하기 위해 다양한 배치의 테스트를 필요로합니다. 워딩 턴 생화학 공사 (에서 온라인으로 사용할 일괄 선택 도구 http://www.worthington-biochem.com / CLS / match.php)는 인간의 심방 근육 세포의 분리에 적합한 것으로 표시되었습니다 조성 사용할 배치를 찾는 데 사용할 수 있습니다. 현재 우리는 콜라가 250 U / MG 콜라 활동, 345 U / MG caseinase 활동, 2.16 U / MG clostripain 활동과 0.48 U / MG 트립신 활동 (제비 # 49H11338)와 I를 입력하십시오.
이 논문에 설명 된 절차를 사용하여 얻은 세포 패치 - 클램프 연구, 칼슘 2 + 과도 측정하고 또한 모두. 15 조합을 8 시간에서 사용할 수 있습니다,이 세포는 전기장 자극에 대한 응답으로 세포의 수축을 측정 할 수 있도록 또는 전기 자극 패치 - 클램프 피펫 (게시되지 않은 관찰)를 사용.
워딩 턴 생화학 공사는 비디오 파일의 생산 비용을 포함하여 게시를 지원했다. 출자자은 연구 설계의 역할, 데이터 수집 및 분석, 게시하는 결정, 또는 원고의 준비가 없었다.
또한, 우리는 그들의 우수한 기술 지원을위한 인간의 심방 조직과 클라우디아 Liebetrau, 카트린 Kupser 및 라모나 나겔의 제공에 하이델베르크 대학에서 심장 외과 감사합니다. 그의 도움이 제안과 칼슘 2 + 과도 측정을 설정하는 동안 조언도 앤디 W. 트래포드에 특별한 감사합니다. 그들은 세포의 전기 생리학 및 심근 분리의 기본 기술과 기술을 배우기 위하여 저희에게 제공하는 기회를 기술의 드레스덴 대학 : 저자는 약리학 및 독물학의 부 (어슐러 까마귀 머리)의 구성원에게 그들의 깊은 감사를 표현하고 싶습니다.
저자의 연구는 독일 연구 재단 (Do769/1-1-3), 심방 세동 역량 네트워크를 통해 독일 연방 교육 연구부 (01Gi0204) 심장 혈관 연구에 대한 독일의 센터를 통해 유럽 연합에 의해 지원됩니다 유럽 연합 (EU)심방 세동의 번역 연구 ropean 네트워크 (EUTRAF, FP7 - 건강 - 2010 년 대규모 적분 프로젝트 제안 번호 261057)과 유럽 북미 심방 세동 연구 연합 (ENAFRA) 매그 Leducq (07CVD03)의 교부.
비디오 파일에 나와있는 회로도 개요는 Servier의 의료 기술을 사용하여 제작되었습니다.
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 운송 용액 | |||
| Albumin | Sigma-Aldrich | A3059 | 보관 용액: 1% |
| BDM | Sigma-Aldrich | 31550 | 운송 용액: 30 |
| DL-b-Hydroxy-butyric acid | Sigma-Aldrich | H6501 | 보관 용액: 10 |
| Glucose | Sigma-Aldrich | G8270 | 운송 용액: 20 Ca2+-free 용액: 20 효소 용액 E1 및 E2: 20 보관 용액: 10 |
| L-Glutamic acid | Sigma-Aldrich | G1251 | 보관 용액: 70 |
| KCl | Merck | 1049360250 | 운송 용액: 10 Ca2+-free 용액: 10 효소 용액 E1 및 E2: 10 보관 용액: 20 |
| KH2PO4 | Sigma-Aldrich | P5655 | 운송 용액: 1.2 Ca2+-free 용액: 1.2 효소 용액 E1 및 E2: 1.2 보관 용액: 10 |
| MgSO4 | Sigma-Aldrich | M9397 | 운송 용액: 5 Ca2+-free 용액: 5 효소 용액 E1 및 E2: 5 |
| MOPS | Sigma-Aldrich | M1254 | 운송 용액: 5 Ca2+-free 용액: 5 효소 용액 E1 및 E2: 5 |
| NaCl | Sigma-Aldrich | S3014 | 운송 용액: 100 Ca2+-free 용액: 100 효소 용액 E1 및 E2: 100 |
| Taurin | Sigma-Aldrich | 86330 | 운송 용액: 50 Ca2+-free 용액: 50 효소 용액 E1 및 E2: 50 보관 용액: 10 |
| Collagenase I | Worthington | 4196 | 효소 용액 E1 및 E2: 286 U/ml |
| Protease XXIV | Sigma-Aldrich | P8038 | 효소 용액 E1 및 E2: 5 U/ml* |
| pH | 운송 용액: 7.00 Ca2+-free 용액: 7.00 효소 용액 E1 및 E2: 7.00 보관 용액: 7.40 | ||
| 조절 시 사용 | 운송 용액: 1 M NaOH Ca2+-free 용액: 1 M NaOH 효소 용액 E1 및 E2: 1 M NaOH 보관 용액: 1 M KOH | ||
| 별도로 명시되지 않은 경우 농도는 mM임. BDM, 2,3-Butanedione monoxime. *Protease XXIV는 효소 용액 E1에만 포함됨. | |||
| 표 I. 용액. | |||
| 나일론 메쉬 (200 μm) | VWR-Germany | 510-9527 | |
| 자켓형 반응 비커 | VWR | KT317000-0050 | |
| 표 II. 특정 장비. | |||
| Dimethyl-sulphoxide | Sigma-Aldrich | D2650 | |
| Fluo-3 AM (특수 포장) | Invitrogen | F-1242 | |
| Pluronic F-127 | Invitrogen | P6867 | |
| 표 III. Fluo-3 AM을 이용한 심근세포 로딩용 물질. | |||
| 4-aminopyridine* | Sigma-Aldrich | A78403 | 배스 용액: 5 |
| BaCl2* | Sigma-Aldrich | 342920 | 배스 용액: 0.1 |
| CaCl2 × 2H2O | Sigma-Aldrich | C5080 | 배스 용액: 2 |
| Glucose | Sigma-Aldrich | G8270 | 배스 용액: 10 |
| HEPES | Sigma-Aldrich | H9136 | 배스 용액: 10 |
| KCl | Merck | 1049360250 | 배스 용액: 4 |
| MgCl × 6H2O | Sigma-Aldrich | M0250 | 배스 용액: 1 |
| NaCl | Sigma-Aldrich | S3014 | 배스 용액: 140 |
| Probenecid | Sigma-Aldrich | P8761 | 배스 용액: 2 |
| pH | 배스 용액: 7.35 | ||
| 조절 시 사용 | 배스 용액: 1 M HCl | ||
| 표 IV. 패치 클램프용 배스 용액. *4-aminopyridine 및 BaCl은 전압 클램프 실험에만 포함됨. | |||
| DL-aspartat K+-salt | Sigma-Aldrich | A2025 | 피펫 용액: 92 |
| EGTA | Sigma-Aldrich | E4378 | 피펫 용액: 0.02 |
| GTP-Tris | Sigma-Aldrich | G9002 | 피펫 용액: 0.1 |
| HEPES | Sigma-Aldrich | H9136 | 피펫 용액: 10 |
| KCl | Merck | 1049360250 | 피펫 용액: 48 |
| MgATP | Sigma-Aldrich | A9187 | 피펫 용액: 1 |
| Na2ATP | Sigma-Aldrich | A2383 | 피펫 용액: 4 |
| Fluo-3** | Invitrogen | F3715 | 피펫 용액: 0.1 |
| pH | 7.20 | ||
| 조절 시 사용 | 1 M KOH | ||
| 표 V. 패치 클램프용 피펫 용액*. *실험 당일 피펫 용액은 사용 전까지 얼음 위에 보관함. **Fluo-3는 실험 당일 1 mM 스톡 용액에서 첨가함. | |||