Unikalna technika dwukanałowego mapowania optycznego wapnia (Ca) i napięcia (Vm)1-5 staje się skutecznym narzędziem do jednoczesnego rejestrowania sygnałów V, m i Ca zarówno w nienaruszonych sercach, jak i w monowarstwach hodowanych komórek. Technika ta umożliwia uzyskanie istotnych informacji na temat związku między stanami przejściowymi wapnia a potencjałami czynnościowymi, aby lepiej zrozumieć mechanizmy elektrofizjologiczne leżące u podstaw arytmii serca.
Monowarstwy hodowlane okazały się użytecznym modelem komórkowym do badania elektrofizjologii serca i mechanizmu leżącego u podstaw arytmii. 4,6-8 komórek HL-1 to dobrze scharakteryzowana linia hodowli miocytów przedsionkowych. Komórki HL-1 utrzymują również unikalnie zróżnicowany genotyp i fenotyp, który obejmuje cechy morfologiczne, elektrofizjologiczne i farmakologiczne dorosłych miocytów przedsionkowych. Komórki te wyrażają geny i białka sercowe, w tym ważne kanały jonowe serca (tj. kanały wapniowe typu L i T)9 oraz dojrzałe izoformy sarkomerowych białek kurczliwych normalnie występujących w dorosłych miocytach przedsionków, jak inne, o których pisaliśmy wcześniej. 10-13 Ponadto komórki HL-1 mogą być hodowane w celu utworzenia dwuwymiarowej (2-D) monowarstwy miocytów. W związku z tym zalety stosowania monowarstw hodowlanych HL-1 obejmują: 1) stosunkowo niższy koszt i łatwiejsze utrzymanie linii hodowli miocytów niż izolowanie i hodowla pierwotnych miocytów noworodków; 2) zlewająca się monowarstwa komórek zmniejsza złożoność strukturalną, która wynika z trójwymiarowej struktury serca; 3) Monowarstwa komórkowa może wyeliminować interferencję zwłóknienia śródmiąższowego, które występuje w nienaruszonym sercu. Można to wykorzystać do analizy określonych funkcji elektrofizjologicznych grupy miocytów bez ingerencji fibroblastów i macierzy śródmiąższowej; 4) Ocena funkcjonalnych konsekwencji manipulacji farmakologicznej lub genetycznej w monowarstwach hodowanych komórek może być skutecznie osiągnięta. Dlatego komórki HL-1 stały się szeroko stosowanym modelem komórkowym do badania różnych aspektów fizjologii miocytów, a także nieprawidłowej aktywności elektrycznej wywołanej stymulacją. 13-16 Jednak do hodowli zdrowych monowarstw komórek, które reagują na zewnętrzną stymulację elektryczną, wymagane jest specjalne obchodzenie się i ostrożność. Ponadto procedura barwienia podwójnym barwnikiem fluorescencyjnym może łatwo uszkodzić integralność monowarstw konfluentnych komórek hodowlanych. W związku z tym wykonanie dwukanałowego mapowania optycznego Vm/CA w hodowanych monowarstwach HL-1 było wielkim wyzwaniem.
Celem tej metody jest dostarczenie kluczowych kroków do skutecznego przeprowadzenia dwukanałowego mapowania optycznego w monowarstwach hodowlanych HL-1. W tym miejscu przedstawiliśmy obszerne informacje na temat zoptymalizowanego protokołu przygotowania monowarstwy komórek HL-1, dwukanałowego mapowania optycznego monowarstwy komórek hodowlanych oraz przetwarzania danych mapowania.