W chorobach przedsionków (np. migotanie przedsionków [AF]) wewnątrzkomórkowa sygnalizacja Ca2+ jest głęboko zmieniona1. Podczas gdy wiele mechanizmów leżących u podstaw "przebudowanej" wewnątrzkomórkowej sygnalizacji Ca2+ w AF zostało dobrze scharakteryzowanych2,3, rola, jaką może odgrywać zmienione wewnątrzkomórkowe stężenie sodu ([Na+]i) jest słabo poznana. [Nie +]i jest ważnym regulatorem wewnątrzkomórkowego Ca2+. Badanie [Na+]i może dostarczyć informacji na temat aktywacji sarkolemmalnego wymiennika Na+/Ca2+ (NCX), zachowania kanałów Na+ i Na+,K+-ATPazy (NKA)4. Wcześniej wykazaliśmy, że wysokie wskaźniki aktywacji przedsionków, występujące podczas migotania przedsionków, prowadzą do znacznego zmniejszenia [Na+]i 1. Wcześniejsze prace wykazały wzrost gęstości prądu NCX (INCX) i poziomów ekspresji białek w AF3. Odnotowano również wzrost późnej składowej zależnego od napięcia prądu Na+ (INa, późny) w izolowanych miocytach przedsionków od pacjentów z migotaniem przedsionków5. Tak więc istnieją dowody na głębokie zmiany w wewnątrzkomórkowej homeostazie Na+ w AF. Wiarygodne i powtarzalne pomiary [Na+]i w izolowanych miocytach przedsionków są zatem potrzebne, aby lepiej zrozumieć patologię migotania przedsionków. W tym miejscu pokazujemy, jak w powtarzalny sposób wyizolować wysokiej jakości mysie miocyty przedsionkowe, które nadają się do pomiarów [Na+]i. Skoncentrowaliśmy nasz zoptymalizowany protokół izolacji komórek przedsionków na mysich miocytach przedsionków, ponieważ transgeniczne (TG) mysie modele migotania przedsionków stały się istotną częścią badań nad migotaniem przedsionków6. Myszy te są często dostępne tylko w ograniczonej liczbie, a przedsionki są często zwłókniałe, co prowadzi do wyzwań związanych z izolacją komórek.
Ogólnie, [Na+]i w żywotnych komórkach można mierzyć za pomocą wskaźników fluorescencyjnych7,8, lub za pomocą różnych typów mikroelektrod9. Techniki oparte na mikroelektrodach wymagają penetracji błony sarkolemmalnej. Technika ta jest zatem ograniczona do większych komórek i nie jest odpowiednia dla małych i wąskich miocytów przedsionkowych, których integralność komórkowa jest łatwo zagrożona.
Izoftalan benzoftalanu wiążący sód (SBFI) jest wskaźnikiem fluorescencyjnym, który ulega dużemu przesunięciu długości fali po związaniu Na+ 7. SBFI jest wzbudzany naprzemiennie przy długości fali 340 nm i 380 nm, a emitowana fluorescencja jest zbierana po przejściu przez filtr emisyjny (510 nm). Proporcje sygnałów na dwóch długościach fal wzbudzenia (F340/380) mogą zniwelować lokalną długość ścieżki, stężenie barwnika i niezależne od długości fali zmiany intensywności oświetlenia i skuteczności wykrywania. Gdy w każdej komórce przeprowadza się kalibrację in situ przy użyciu roztworów o znanym stężeniu sodu ([Na+]), stosunek F340/380 uzyskany podczas doświadczenia daje precyzyjne i czułe pomiary [Na+]i. Podobnie jak wszystkie wskaźniki Na+, SBFI wykazuje również pewne powinowactwo do K+. Zastosowanie przedstawionej tutaj metody kalibracji pozwala na niezawodne "zaciśnięcie" [Na+]i i wewnątrzkomórkowego stężenia potasu ([K+]i) podczas procesu kalibracji, dzięki czemu [Na+]i może być niezawodnie skalibrowane nawet wtedy, gdy wynosi <10% [K+]i 10.
Wprowadzamy nowatorską technikę opartą na kamerze EMCCD do pomiarów ratiometrycznych [Na+]i za pomocą SBFI. Kamera EMCCD po raz pierwszy umożliwia jednoczesne pomiary [Na+]i (i kalibrację) w wielu celach. Jest to szczególnie korzystne w warunkach eksperymentalnych, w których liczba zwierząt jest ograniczona (np. transgeniczne modele myszy). Zazwyczaj pomiary [Na+]i przy użyciu SBFI są wykonywane przy użyciu lampy fotopowielacza (PMT) w celu zebrania epifluorescencji całych komórek1,11. Podczas gdy PMT oferują bardzo dobrą rozdzielczość czasową sygnału fluorescencji, rozdzielczość przestrzenna jest bardzo niska, a eksperymenty są ograniczone do jednej komórki na raz.
Nasz nowatorski protokół umożliwia wysoce powtarzalne i czułe pomiary [Na+]i. Jest zoptymalizowany pod kątem jednoczesnego nabywania zmian w [Na+]i w wielu mysich miocytach przedsionkowych, ale można go dostosować do wielu innych typów komórek.