Wewnątrzkomórkowy recykling wapnia ([Ca2+]i) odgrywa kluczową rolę w regulacji funkcji skurczowej i rozkurczowej w kardiomiocytach1. Jak wiemy, wywołane wapniem uwalnianie Ca2+ inicjuje sprzężenie wzbudzenia-skurczu, które przekształca sygnał elektryczny na skurcz. Depolaryzacja błony aktywuje sarkolemmalne kanały Ca2 + typu L, które indukują uwalnianie Ca2 + z SR do cytoplazmy za pośrednictwem receptorów ryanodine 2 (RyR2). Przemijające podwyższone cytoplazmatyczne Ca2 + inicjuje skurcz miofibryli. Podczas rozkurczu cytoplazmatyczny Ca2+ jest regenerowany do SR za pomocą SR Ca2+-ATPazy 2 (SERCA2) i wypompowywany z kardiomiocytu przez wymiennik Na+-Ca2+ (NCX)2. Proces ten prowadzi do recyklingu skurczowo-relaksacyjnego w kardiomiocytach.
SR serca to wewnątrzkomórkowa sieć błonowa, która otacza kurczliwą maszynerię. Służy jako rezerwuar Ca2+ do skurczu i ponownie wchłania wewnątrzkomórkowy Ca2+ podczas relaksacji. Rezerwa SR Ca2+ dostępna dla uderzeń jest określona dla kurczliwości serca. Tymczasem usunięcie wewnątrzkomórkowego Ca2 + ma kluczowe znaczenie dla rozkurczu serca. W niektórych stanach patofizjologicznych, takich jak cukrzyca i niewydolność serca, upośledzony klirens Ca2 + i obniżony magazyn Ca2 + w kardiomiocytach mogą być zaangażowane w proces dysfunkcji serca2,3,4.
Do pomiaru uwalniania SR Ca2+ i rozkurczowego usuwania Ca2+ w kardiomiocytach, istnieją dwa szeroko stosowane podejścia: integralność prądu NCX oparta na patch-clamp5,6, oraz impuls Ca2+ wywołany kofeiną na podstawie obrazowania fluorescencyjnego Ca2+7,8,9. Pierwsze podejście opiera się na fakcie, że Ca2+ uwalniany z SR jest w dużej mierze wypompowywany z komórki przez NCX. Podejście to jest jednak ograniczone przez wymóg zaawansowanego sprzętu i umiejętnego działania. W niniejszym badaniu opisano wygodne podejście do oceny rezerwy Ca2 + SR i usuwania Ca2 + w miocytach poprzez pomiar impulsu Ca2 + wywołanego kofeiną w oparciu o system obrazowania fluorescencji Ca2 +. Krótko mówiąc, wewnątrzkomórkowa fluorescencja Ca2 + jest wskazywana przez Fura-2. Łącząc ze sobą system stymulacji i system perfuzji, przedstawiamy program do automatycznego przełączania systemu perfuzji i stymulacji. 10 mM kofeiny zastosowano w celu szybkiego wywołania całkowitego uwalniania Ca2 + w SR. Wykładnicze stałe czasu rozpadu (Tau) stanów przejściowych wapnia i impulsów wapnia wywołanych kofeiną uzyskano z dopasowania krzywej monowykładniczej, które odzwierciedlają udział SERCA i NCX w rozkurczowym usuwaniu Ca2+.