이 논문은 쥐의 심장에서 분리된 심장 근세포에서 수축하는 동안 myofilament Ca2+ 감도의 변화를 평가하는 프로토콜에 대해 설명합니다. 심장 전기생리학, 수축기/이완기 세포질 Ca2+ 수치 및 수축/이완과 함께 이 측정은 건강한 심장과 질병이 있는 심장에서 심장 흥분-수축 결합을 매개하는 메커니즘을 뒷받침하는 데 필수적입니다.
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이 논문은 쥐의 심장에서 분리된 심장 근세포에서 수축하는 동안 myofilament Ca2+ 감도의 변화를 평가하는 프로토콜에 대해 설명합니다. 심장 전기생리학, 수축기/이완기 세포질 Ca2+ 수치 및 수축/이완과 함께 이 측정은 건강한 심장과 질병이 있는 심장에서 심장 흥분-수축 결합을 매개하는 메커니즘을 뒷받침하는 데 필수적입니다.
심부전 및 심장 부정맥은 전 세계적으로 사망률과 이환율의 주요 원인입니다. 그러나, 병에 걸린 마음의 병인과 심근 고장의 메커니즘은 완전히 명확 일이다. 최근 강력한 증거가 myofilament 칼슘 2 + 감도의 변화가 심장 근육 세포에서 세포 내 칼슘 항상성 및 이온 채널 활동에 영향을 미칠 것으로 보여, 건강하고 병에 걸린 마음에 심장 활동 전위과 수축을 담당하는 핵심 메커니즘. 사실, (예를 들어, 나 +, 칼슘 2 +와 K + 채널과 나 + -ca 2+ 기) 및 세포 내 칼슘 2 + 처리 단백질 (예., ryanodine 수용체와 칼슘을 심장 활동 전위를 기본 이온 채널의 활동 및 운송 근질 세망 (SERCA2a) 또는 phospholamban과 인산화)에서 2 + -ATPase 종래 evalu 측정된다심장 자극 - 수축 (EC) 커플 링의 기본 메커니즘을 먹었다. myofilament이 수축과 이완의 기능 부이고, myofilament 칼슘 감도 근원 섬유 성능의 구현에 필수적인 반면, 멤브레인 및 세포 내 칼슘의 변화 모두 전기 활동은 EC 결합의 트리거 신호이다. 이 연구의 초점이 아닌 그럼에도 불구하고, 몇몇 연구는 심근의 기능 분석에 myofilament 칼슘 감도를 통합합니다. 여기, 우리는 근절 단축 / 재 연장과의 Fura-오전 2시 (비율 계량 감지)와 쥐 마음에서 심장 근육 세포에 myofilament 칼슘 감도의 변화를 평가를 사용하여 세포 내 칼슘 수준을 측정하는 프로토콜을 설명합니다. 주요 목적은 칼슘 감도 역학적 분석 EC 결합에서 고려되어야한다는 myofilament을 강조하는 것이다. 난의 종합 조사번역 및 치료 가치보다 효과적인 전략을 설계에 대한 유용한 정보를 제공 할 것이다 건강하고 병에 걸린 마음에서 심근 수축력의 기초 채널, 이온 수송, 세포 내 칼슘 처리 및 myofilament 칼슘 감도에.
여기 심장 수축 (EC) 결합 심근 즉, 심장의 수축 1,2- 함수의 기계적 특성을 분석하는 기본 방식이다. EC 커플 sarcolemmal이 이온 채널의 활성에 보조 막을 탈분극에 의해 개시된다 (예를 들어, 패치 클램프 기술을 통해 측정 할 수있는 전압 - 게이트 나 + 채널). (나노 몰에서 nm의 세포질 칼슘 농도를 증가 ryanodine 수용체 (RyRs)를 통해 전압 게이트 L 형의 후속 활성화 칼슘은 2 + 채널 LTCCs를 통해 2+ 유입이 칼슘의 대부분을 트리거 (LTCCs)과 칼슘 2 + 릴리스, )는 (μM) 수준을 마이크로합니다. 세포질 칼슘의 이러한 증가는 얇은 필라멘트에 트로포 닌 C (TNC)에 결합하는 2 + 칼슘을 촉진하고 이끌어 필라멘트 복합체의 구조적 변화를 액틴 - 미오신 상호 작용을 촉진하고 myocardi을 달성알은 3 수축. 반대로, 세포질 칼슘은 SR에서 칼슘 2 + -ATPase를 통해 근질 세망 (SR) (SERCA2a)로 다시 재 uptaken거나 나 + / 칼슘 교환기 및 plasmalemmal를 통해 심근에서 압출 칼슘 2 + ATPase의 1, 2. 따라서, 세포질 칼슘의 감소는 2 + 액틴 - 미오신과 심근 이완 1-3의 분리의 결과로, 다시 원래 상태로 얇은 필라멘트의 구조적인 변화를 선동. 대부분의 포유 동물의 심장 세포 1 세포질 칼슘 제거의 90 % - 이러한 방식에서, SERCA2a의 활성은 일반적으로 70를 차지하기 때문에 심근 완화의 속도를 결정하는데 고려된다. 등 LTCC, RyR 및 SERCA2a에 의해 같은 비정상적인 칼슘 처리로 병에 걸린 심장 1-4에서 장애인 수축과 이완의 기본 메커니즘을 고려하고있다.
현실에서, 2 + 총 세포 내 칼슘의 약 1 %에 대한 EC 커플 링 계정의 메신저와 칼슘의 대부분 같은 기능은 세포 내 칼슘 2 + 버퍼 5,6에 바인딩 무료 세포질 칼슘. 이는 다양한 칼슘 버퍼의 SR에 예를 들어, 막 인지질, ATP, 크레아틴 인산, 칼 모듈 린, parvalbumin, 근원 섬유 TNC, 미오신, SERCA2a 및 calsequestrin 심장 근육 세포에 풍부 사실이다. 5,6,7. 그 중, SERCA2a 및 TNC가 지배적 인 칼슘 2 + 버퍼 5,6,7입니다. 또한, 칼슘 2 +의 버퍼 바인딩 트 동안 역동적 인 과정이며, 추가 원인을 결합 칼슘의 변화 2+ (예를 들어, 2 + 칼슘의 30 % ~ 50 %는 2 + 과도 7 TNC에 결합 칼슘 동안 그것에서 해리) 진한 2+ 세포 내 칼슘의 변화에, 세포질 무료 칼슘의 결과를 "해제"entration. 그 결과, 세포 내 칼슘 수준의 교란은 수축 기능 장애 및 부정맥 8,9의 전구체입니다 이상 myofilament의 움직임을 유도한다. (생리 및 병리 모두) 많은 요인 myofilament 칼슘 버퍼링 및 myofilament 칼슘 감도 8-10 영향을 myofilament 단백질의 전사 후 변형의 원천이 될 수 있습니다. 최근에는 칼슘 2 + 과도, 비정상적인 칼슘 2 + 릴리스 및 부정맥 8의 일시 정지에 의존 증강을 유발, myofilament 단백질의 돌연변이가 칼슘 결합 친화 및 세포 내 칼슘 처리를 늘리는 것이보고되었다. 이 개념에 맞춰, 우리는 또한 높은 이완기 및 수축기 칼슘 수준과 연관된 신경 세포의 산화 질소 합성 효소의 업 규제 이차 고혈압 쥐의 마음이 myofilament 칼슘 탈감작을 보여 주었다결과적으로, 칼슘 의존적 불 활성화 (12)에 LTCC의 취약성을 증가 11. 따라서, myofilament 칼슘 감도는 세포 내 칼슘 항상성 및 심근 수축 기능의 "활성"레귤레이터이다. 그것은 myofilament와 칼슘 사이의 상호 작용을 분석 할 필요가있다 2+ 심근 EC 커플 링 및 심장 기능의 철저한 조사를 위해 단백질을 처리.
여기, 우리는 고립 된 심장 근육 세포에 myofilament 칼슘 감도의 변화를 평가하는 프로토콜을 설명합니다. 세포 내 칼슘 2 + 프로필의 종합 분석, myofilament 칼슘 감도 및 수축 새로운 메커니즘을 기본 심근 역학을 발굴합니다.
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프로토콜은 건강의 UN 국립 연구소에 의해 게시 된 실험 동물의 관리 및 사용에 대한 가이드에 따라입니다 (NIH 공개 번호 85-23, 1996 개정). 그것은 서울 대학교의 기관 동물 관리 및 사용위원회 (IACUC) (IACUC 승인 번호 : SNU-101213-1)에 의해 승인되었다.
1. 버퍼 준비 (표 재료 및 장비)
좌심실 (LV) 심근 세포의 분리 2. 준비
LV 근육 세포 3. 분리
세포 내 칼슘 과도과 심근 수축 4. 동시 측정
Myofilament 칼슘 감도 5. 평가
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LV의 근육 세포는 정상 및 고혈압 쥐의 마음에서 격리됩니다. 필드 자극에 응답 분명 줄무늬 (근섬유 분절을 대표하는) 안정 수축과 막대 모양의 근육 세포가 최적의 근육 세포로 간주하고 녹음 (그림 2A) 선택됩니다. F의 igure 2a에 도시 된 예에서의 Fura 오전 2시 좌심실 심근 수평 위치와 근세포는 기록 필드 최소 배경 영역의 대부분이 포함되어 차지하도록 카메라의 조리개 조정 -loaded. 기록 필드 (녹화 프로그램을 통해)를 클릭하고 컴퓨터 화면이 상자를 드래그하여 보라색 상자의 크기를 조정합니다. 평균 근절 길이가 하나의 선명한 빨간색 피크를 표시되면 (그림 2A, 낮은 이미지)를 기록 시작합니다.
근절 길이 및 세포 내 칼슘 2 +...
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여기서 우리는 하나의 고립 된 심장 근세포에 myofilament 칼슘 감도의 변화를 평가하기 위해 프로토콜을 설명하고이 전기 생리 특성과 함께 매개 변수, 세포 내 칼슘 2 + 과도 및 myofilament 역학 측정의 중요성을 강조한다. 하나 또는 두 개의 매개 변수의 녹음은 심장의 수축과 이완을 기본 메커니즘을 해명하지 않을 수 있기 때문입니다. 심근의 수축과 세포 내 칼슘 2 + 프로필 개별적으로 1을 측정하는 기존의 방법과는 달리, 본 발명의 방법은 동시에 같은 심장 근육 세포에서 두 매개 변수를 검사합니다.
다수의 방법은 일반적으로 근육 세포질 15, 16, 17, 예를 들어, 피부가 근육 세포에서 외인성 카 사이의 상호 작용의 시험 2+ 및 근절 / 셀 길이 / 장력 myofilament 칼슘...
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저자는 경쟁하는 금전적 이해관계가 없음을 선언합니다.
이 연구는 교육 과학 기술부 (2013068067)에 의해 투자 한국 연구 재단 (NRF)를 통해 기초 과학 연구 프로그램에 의해 지원되었다; 교육 과학 기술부, 서울 대학교 병원, 고혈압 학회 (2013), SK 텔레콤 연구 기금의 한국 교육부의 두뇌 한국 (21) 대학원 프로그램에 의해 (NO. 3420130290)를 중국의 국립 자연 과학 재단 (NSFC 31460265; NSFC 81260035).
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| Sprague Dawley rat | Koatech | 8-12 | |
| 펜토바르비탈 나트륨 | 한림제약(한국) | AHN901 | 보험 코드:645301220 |
| NaCl | Sigma | S9625 | |
| KCl | Sigma | P4504 | |
| NaH2PO4 | Sigma | S8282 | |
| HEPES | 시그마 | H3375 | |
| 포도 | 시그마 | G8270 | |
| CaCl2 | Biosesang | C2002 | |
| MgCl2 | Biosesang | M2001 | |
| 만니톨 | 시그마 | M4125 | |
| MgSO4 | Sigma | M5921 | |
| 나트륨 피루베이트 | 시그마 | P2256 | |
| 타우린 | 머크 | 8.08616.1000 | |
| Na2HPO4 | Sigma | 71649 | |
| 소 태아 알부민 | Sigma | A7906 | |
| 콜라겐분해효소 유형 2 | Worthington | LS004177 | |
| 프로테아제 | Sigma | P6911 | |
| Fura-2 (AM) | Molecular Probes | F1221 | |
| Pluronic F127 DMSO | Invitrogen | P3000MP | |
| 의 20% 용액쉐이킹 워터 배스 | Chang Shin Scientific | Model: C-108 | |
| IonWizard Softwae Suite | IonOptix Ltd | Experimental Builder | Myocytes |
| Myocyte Calcium & 수축성 기록 시스템 | IonOptix Ltd | ||
| 순환 수조 | BS-Tech | BW2-8 | |
| Myocyte 형광 현미경 | Nikon | DIATPHOTO 200 | |
| MyoCam-S Power | IonOptix | ||
| 형광 및 비디오 검출 | IonOptix | MyoCam-S | |
| CFA300 | |||
| PMT400 | |||
| 형광 및 시스템 인터페이스 | IonOptix | FSI700 | |
| 여기 광원 | IonOptix | mSTEP | |
| 고강도 ARC 램프 전원 공급 장치 | 케른 Reseach | ||
| 필터 휠 컨트롤러 | IonOptix | GB/MUS200 | |
| 디지털 자극기 | 의료 시스템 Corportion | S-98 Mutimode | |
| Compositions of Experimental Solutions | |||
| Name | Company | 카탈로그 번호 | 코멘트 |
| Isolation Solution (pH: 7.4, NaOH)NaCl | |||
| Sigma | S9625 | 농도(mmol) 135 | |
| KCl | Sigma | P4504 | 농도 (mmol) 5.4 |
| HEPES | Sigma | H3375 | 농도 (mmol) 5 |
| Glucose | Sigma | G8270 | 농도 (mmol) 5 |
| MgCl2 | Biosesang | M2001 | 농도 (mmol) 3.5 |
| Taurine | Sigma | CB2742654 | 농도 (mmol) 20 |
| Na2HPO4 | Sigma | 71649 | 농도(mmol) 0.4 |
| 저장 용액(pH: 7.4, NaOH) | |||
| NaCl | Sigma | S9625 | 농도(mmol) 120 |
| KCl | Sigma | P4504 | 농도(mmol) 5.4 |
| HEPES | Sigma | H3375 | 농도(mmol) 10 |
| 포도 | Sigma | G8270 | 농도 (mmol) 5.5 |
| CaCl2 | Biosesang | C2002 | 농도 (mmol) 0.2 |
| Mannitol | Sigma | M4125 | 농도 (mmol) 29 |
| MgSO4 | Sigma | M5921 | 농도 (mmol) 5 |
| 나트륨 피루브산 | Sigma | P2256 | 농도 (mmol) 5 |
| Taurine | Sigma | CB2742654 | 농도(mmol) 20 |
| 관류 용액(티로드 용액, pH: 7.4, NaOH) | |||
| NaCl | Sigma | S9625 | 농도(mmol) 141.4 |
| KCl | Sigma | P4504 | 농도(mmol) 4 |
| NaH2PO4 | Sigma | S8282 | 농도(mmol) 0.33 |
| HEPES | 시그마 | H3375 | 농도 (mmol) 10 |
| 포도 | 시그마 | G8270 | 농도 (mmol) 5.5 |
| CaCl2 | Biosesang | C2002 | 농도 (mmol) 1.8 Fura 2AM 로딩의 경우 CaCl2 농도는 0.25mM 및 0.5mM |
| MgCl2 | >Biosesang | M2001 | 농도(mmol) 1 |
| Mannitol | Sigma | M4125 | 농도(mmol) 14.5 |
| Collangenase 용액 1 | |||
| 분리 용액(30mL) | |||
| 소 태아 알부민(BSA 용액 5ml) | 농도 (mmol) 1.67 mg/mL | ||
| 콜라겐 분해 효소 유형 2 | Worthington | LS004177 | 농도 (mmol) 1 mg/mL |
| 프로테아제 | Sigma | P6911 | 농도 (mmol) 0.1 mg/mL |
| CaCl2 | Biosesang | C2002 | 농도 (mmol) 0.05 mM |
| Collangenase 용액 2 | |||
| 분리 용액 ( 20mL) | |||
| 소 태아 알부민(BSA 용액 3.3mL) | 농도(mmol) 1.67mg/mL | ||
| 콜라겐분해효소 유형 2 | Worthington | LS004177 | 농도(mmol) 1mg/mL |
| CaCl2 | Biosesang | C2002 | 농도(mmol) 0.05mM |
| BSA 용액 | |||
| 분리 용액( 40mL) | |||
| 소태아 알부민 | 시그마 | A7906 | 농도(mmol) 400 mg |
| CaCl2 | Biosesang | C2002 | 농도(mmol) 1mM |
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