Мы описывают выделение предсердия человека миоцитов, которые могут быть использованы для внутриклеточного Са 2 + Измерения в сочетании с электрофизиологические патч-зажим исследований.
Методическая статья
* These authors contributed equally
Мы описывают выделение предсердия человека миоцитов, которые могут быть использованы для внутриклеточного Са 2 + Измерения в сочетании с электрофизиологические патч-зажим исследований.
Изучение электрофизиологических свойств ионные каналы сердца с патчем метода фиксации и исследования сердечных сотовой Ca 2 + обработка аномалий требует изолированных кардиомиоцитов. Кроме того, возможность исследовать миоциты от пациентов с помощью этих методов является бесценным требованием выяснить молекулярные основы сердечных заболеваний, таких как фибрилляция предсердий (ФП). 1 Здесь мы опишем метод выделения предсердия человека миоцитами которые подходят как для патч-зажим исследований и одновременные измерения внутриклеточной концентрации Са 2 +. Во-первых, правом предсердии придатков, полученных от пациентов проходят операции на открытом сердце рубят на мелкие куски ткани ("кусок метод") и промывают в Ca 2 +-бесплатное решение. Затем куски ткани перевариваются в коллагеназы и протеаз содержащие растворы с 20 мкМ Ca 2 +. После этого изолированных миоцитах являются ХарвеСтади фильтрацией и центрифугированием суспензии ткани. Наконец, концентрации Са 2 + в растворе для хранения газа регулируется ступенчато до 0,2 мМ. Кратко рассмотрим значение Ca 2 + и Ca 2 + буферизации во время процесса выделения, а также предоставить представителю записи потенциалов действия и мембранных токов, как совместно с одновременным Са 2 + переходных измерений, выполненных в этих изолированных миоцитов.
Изучение электрофизиологических свойств ионные каналы сердца с патчем метода фиксации и исследования клеточных аномалий Ca 2 + обработка требует изолированных кардиомиоцитов. Они обычно получают после экспозиции в пробирке сердечной образцы тканей пищеварительных ферментов (коллагеназы, гиалуронидазы, пептидазы и др.). С первым докладом изоляции жизнеспособных кардиомиоцитов в 1955 году 2 большое количество протоколов было разработано для того, чтобы собрать одну предсердий и желудочков кардиомиоциты из различных видов, включая мыши, крысы, кролики, собаки, морские свинки и человека. В этом обзоре мы сосредоточены на изоляцию предсердия человека миоциты. Что касается процедур, для изоляции миоциты от других видов, мы ссылаемся на "Уортингтон ткани Диссоциация руководство", предоставленные Уортингтон Биохимические корпорации, США ( www.tissuedissociation.com ).
человека предсердий миоцитов протоколов изоляции обычно получают из способа, описанного Бустаманта и соавт. 3 Здесь мы предлагаем шаг за шагом, описание методики, которая выполнена с ранее опубликованным методом, для того чтобы получить миоциты предсердий подходит не только для патч-зажим экспериментов, но и для одновременного внутриклеточного Са 2 + измерений. 4-11
Экспериментальные протоколы должны быть одобрены местным комитетом по этике, и все пациенты должны дать письменное информированное согласие. Наше исследование было одобрено комитетом по этике Медицинского факультета Мангейм, Гейдельбергский университет (# 2011-216N-МА) и была выполнена с соблюдением всех институциональных, национальных и международных руководящих принципов для благосостояния человека. Все пациенты дали письменное информированное согласие.
0. Получение ткани предсердий человека
Во время рутинных процедур катетеризации у пациентов, перенесших операции на открытом сердце для сердечно шунтирования, кончик ушко правого предсердия обычно удаляется и может быть использован для изоляции кардиомиоцитов предсердия. После удаления образца ткани передается сразу в 50 мл трубки сокола стерильной Ca 2 +-бесплатное решение транспортной содержащих 2,3-бутандиона monoxime (табл. I; BDM, сократительная ингибитора, предотвращая миоцита Contracture). С транспортом раз от 30 до 45 минут, мы не признавали явное преимущество охлаждения или оксигенации в отношении как количества и качества изолированных кардиомиоцитов предсердия. В общем транспорте в лабораторию должен быть как можно быстрее. Однако, если больше времени перевозки не может быть предотвращено, транспорта при 4 ° С в кислороде решение может быть выгодным.
1. Prearrangements
2. Очистка ткани
3. Первая ферментативного расщепления
4. Второй ферментативного расщепления
5. Окончательная подготовка и настройка Final концентрации Са 2 +
6. Загрузка Миоциты с флуоресцентным Ca 2 +-индикатор Fluo-3 утра (рис. 1)
7. Одновременное Патч-зажим и Epifluorescent Ca 2 + Измерения
Так как патч-зажим измерения не основной темой этого обзора, мы отсылаем заинтересованного читателя к другим публикациям обеспечивая более глубокое описание этой техники. 11-14 Для полноты картины мы предоставляем краткий обзор протокола для измерения потенциалы действия или L-типа Ca 2 + токи, как совместно с одновременным Ca 2 + переходных записей.
В ходе экспериментов миоциты орошали при 37 ° С с ванной решенина (табл. IV) с помощью системы быстрого перфузии (Octaflow IITM, ALA Scientific Instruments, NY). Для фиксации потенциала экспериментов, K + токов блокировали добавлением 4-аминопиридин (5 ммоль / л) и BaCl 2 (0,1 ммоль / л) в растворе ванны. Микроэлектродах боросиликатного стекла используются и должны были чаевые сопротивлений 2-5 МОм при заполнении пипетки раствор (табл. V). В дополнение к Fluo-3 утра загрузку миоцитов (см. шаг 6), Fluo-3, также включена в растворе пипетки (таблица V). Возбуждении флуоресценции при 488 нм и испускаемого света (<520 нм) преобразуется в [Ca 2 +] я предполагая

где KD = константа диссоциации Fluo-3 (N 864М), F = Fluo-3 флуоресценции;. F макс = Са 2 +-насыщенной флуоресценции, полученного в конце каждого эксперимента 12 Оба электрических сигналов и epifluorescent Са 2 + сигналы записываются одновременно. Потенциалы действия стимулируются с частотой 0,5 Гц в текущем зажим режиме с использованием 1 мс импульсы тока силой 1.2x порог. L-типа Ca 2 + токи измеряются напряжения зажим режиме с помощью удерживающего потенциала -80 мВ и 100 мс разгона импульса до -40 мВ для инактивации быстро Na +-ток, а затем 100 мс Тест-импульса до +10 мВ при 0,5 Гц.
На рисунке 2а три представителя примеры из изолированного правого предсердия человека миоциты. Для количественного выхода клеток мы пипеткой 10 мкл клеточной суспензии (шаг 5.5) на предметном стекле микроскопа CellFinder ( http://www.antenna.nl/microlab/index-uk.html ). Средний выход клеток на Фиг.2В, ясно показывают, что существует тенденция к снижению урожайности ячейки в хронической ФП (CAF) образцов пациентов (трубки: 16,5 ± 3,1 клеток/10 мкл (п = 29) против 5,1 ± 2,3 клеток/10 мкл (N = 10) в SR и CAF, соответственно, р <0,05; трубки B: 17,9 ± 3,9 клеток/10 мкл (N = 29) по сравнению с 5,9 ± 2,0 клеток/10 мкл (n = 9) в SR и кафе, соответственно, р = 0,107).
Характерные примеры потенциала действия измерений и одновременной регистрации цитозольные Са 2 + переходных процессов приведены на рисунке 3. Примерно 90% исследованных клетках, тОн потенциала действия инициируется Са 2 + вызывает четкие и регулярные схватки клетки. Как сообщалось ранее, мембранный потенциал покоя, который является общепринятым показателем целостности клеток, в среднем около -73,9 ± 2,7 мВ (N = 23/10 миоцитами / пациентов) и -77,7 ± 1,8 мВ (N = 19/8 миоцитов / пациентов ) в SR и CAF соответственно (р> 0,05). 15 Рисунок 4 показывает представитель одновременной регистрации напряжения закрытого типа L-Ca 2 + токов и цитозольные Са 2 + переходных процессов. Применение неселективных β-адренорецепторов изопреналин (1 мкМ) увеличивает амплитуду и я, Ca, L и цитозольные Са 2 + переходных процессов, предполагая нетронутыми β-адренорецепторов сигнала каскада.

Фаigure 1. Технологическая схема миоцитами Fluo-3 утра загрузке протокола (см. шаг 6.1-6.5). т / х, масса / объем.

Рисунок 2. , Isolated правого предсердия человека миоцитов после одного часа в хранении раствора. B, среднее значение ± SEM из выход клеток подсчитывали в 10 мкл клеток в хранении раствора (см. шаг 5.5). н относится к числу препаратов внутри каждой группы. * Р <0,05.

Рисунок 3. Представитель записи потенциала действия запускаемых Са 2 + переходных процессов (КПП) в предсердных миоцитов из синусового ритма и CHRОНИК предсердия пациента аритмии. Топ: Литьевая мембранного тока (I M), используемый для стимуляции (0,5 Гц). Внизу: Одновременная запись мембранного потенциала (V M), и вызвал кот (снизу). (Перестроенный с разрешения Фойгт и соавт. 2012) 15

Рисунок 4. Представитель записи изопреналин (1 мкМ) влияние на L-типа Ca 2 + ток-срабатывает Са 2 + переходных процессов (КПП) в предсердных миоцитов из синусового ритма и хронической формой фибрилляции пациентов. Top: напряжения зажим протокол (0,5 Гц). Ниже: одновременная запись от общего объема чистой мембранной тока (I M), в основном отражающие L-типа Ca 2 + ток (в центре) и вызвал кот (снизу). (Перестроенный с разрешения Фойгт,и соавт. 2012) 15

Таблица I. Решения.

Таблица II. Специальное оборудование.

Таблица III. Вещества для загрузки миоцитов с Fluo-3 утра.
В таблице IV. Ванна решение для патч-зажим.

Таблица В. пипетки решение для патч-зажим *.
Здесь мы опишем метод выделения предсердия человека миоциты из правого предсердия придатков, полученных от пациентов проходят операции на открытом сердце. Для того, чтобы использовать эти миоциты для измерений цитозольного Са 2 + мы адаптировали ранее описанного метода 4-11, исключив из ЭГТА решение для хранения данных.
Уже в 1970 году было отмечено, что хотя миоцитами диссоциируют в присутствии ионов Са 2 + в процессе пищеварения, и все они были в контрактуры и нежизнеспособные. 16,17 Таким образом, изолятор выполняется в Ca 2 +-бесплатное решение. Тем не менее, повторное введение физиологических концентрациях Са 2 + привело к быстрому Ca 2 + притока и гибели клеток. Это было описано как Са 2 + парадокс явление, которое первоначально было наблюдать в перфузии сердца Zimmerman и Hulsman. 18 Модификации изоляции носителей, включая снижение рН до 7,0, <вир> 19 добавление таурина 20 или небольшого количества Са 2 + (см. шаг 3.2 и 4.1) 21, а также хранение изолированных миоцитах в EGTA содержащий хранение раствора 22 было предложено, чтобы предотвратить Са 2 + парадокс 17. Однако хорошо известно, что Са 2 + буферизации через EGTA уменьшает амплитуду L-типа Ca 2 +, индуцированного током Са 2 + переходных амплитуд и приводит к двухфазной распада Са 2 + переходных процессов. 23 Поэтому опущены EGTA на протяжении всего процесса изоляции для получения Са 2 + переходных процессов с типичными свойствами и монофазные распадов. Чтобы защитить клетки от Са 2 + парадокс мы не увеличилось конечной концентрации Са 2 + из раствора для хранения постадийно до 0,2 мМ.
Выбор коллагеназы, вероятно, наиболее важным шагом для успешного миоцита изоляции. Обычные Collagenases в неочищенных препаратах, полученных из Clostridium histolyticum и содержащих коллагеназу в дополнение к ряду других протеиназ, polysaccharidases и липазы. На основе их общей коллагеназам состава подразделяются на несколько типов. +24 Уортингтон коллагеназы типов I и II были успешно использованы для изоляции человека предсердий миоциты. 4-10,15,25-30 В нашем описываемом протоколе мы рекомендуем использовать коллагеназы Тип I, хотя мы также смогли получить приемлемые количества жизнеспособных клеток с использованием коллагеназы типа II. Тем не менее, даже в пределах одного типа коллагеназы, существует значительный от партии к партии изменение в отношении ферментативной активности. Эти изменения требуют тщательного выбора партии и тестирования различных партий для оптимизации выделения. Онлайн доступны пакетной инструментом выделения из Уортингтон Биохимические корпорации ( http://www.worthington-biochem.com / СМС / match.php) могут быть использованы для поиска доступных пакетах с составом, который, как было показано быть пригодны для выделения человеческого предсердного миоцитов. В настоящее время мы используем коллагеназы типа I с 250 ед / мг активности коллагеназы, 345 ед / мг caseinase деятельности, 2,16 ед / мг клострипан деятельности и 0,48 ед / мг триптическому деятельности (лот № 49H11338).
Клетки, полученные с использованием процедуры, описанной в этой рукописи может быть использована в течение 8 ч в течение патч-зажим исследований, Са 2 + переходных измерений и их комбинации. 15 Кроме того, эти клетки позволяют измерять сотовой сжатие в ответ на электрическое стимулирование поле или электрической стимуляции с использованием патч-зажим пипетки (неопубликованные наблюдения).
Уортингтон Биохимические Корпорация поддержала эту публикацию, покрывая затраты на производство видео-файл. Доноры не было никакой роли в дизайн исследования, сбор и анализ данных, решение о публикации или подготовки рукописи.
Кроме того, мы благодарим кардиохирургов Гейдельбергского университета за предоставление предсердной ткани человека, а также Клаудию Либетрау, Катрин Купсер и Рамону Нагель за их отличную техническую поддержку. Особая благодарность также Энди В. Траффорду за его полезные предложения и советы во время установления измерений переходных процессов Ca2+. Авторы выражают глубочайшую благодарность сотрудникам кафедры фармакологии и токсикологии (руководитель: Урсула Рэйвенс) Дрезденского технического университета за предоставленную нам возможность изучить основные методы и навыки в области клеточной электрофизиологии и выделения кардиомиоцитов.
Исследование авторов поддерживается Немецким научно-исследовательским обществом (Do769/1-1-3), Федеральным министерством образования и научных исследований Германии через Компетентную сеть по фибрилляции предсердий (01Gi0204) и Немецким центром сердечно-сосудистых исследований, Европейским союзом через Европейскую сеть трансляционных исследований фибрилляции предсердий (EUTRAF, FP7-HEALTH-2010, крупномасштабный интеграционный проект, предложение No 261057) и Европейско-североамериканским обществом по фибрилляции предсердий Грант Альянса по исследованию фибрилляции (ENAFRA) от Фонда Ледюка (07CVD03).
Схематический обзор, показанный в видеофайле, был создан с использованием медицинского искусства Servier.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Транспортировочный раствор | |||
| Альбумин | Sigma-Aldrich | A3059 | Раствор для хранения: 1% |
| БДМ | Sigma-Aldrich | 31550 | Транспортировочный раствор: 30 |
| DL-β-гидроксимасляная кислота | Sigma-Aldrich | H6501 | Раствор для хранения: 10 |
| Глюкоза | Sigma-Aldrich | G8270 | Транспортировочный раствор: 20 раствор, не содержащий Ca2+: 20 Растворы ферментов E1 и E2: 20 Раствор для хранения: 10 |
| L-глутаминовая кислота | Sigma-Aldrich | G1251 | Раствор для хранения: 70 |
| KCl | Merck | 1049360250 | Транспортирующий раствор: 10 раствор, не содержащий Ca2+: 10 Растворы ферментов E1 и E2: 10 Раствор для хранения: 20 |
| KH2PO4 | Sigma-Aldrich | P5655 | Транспортировочный раствор: 1.2 раствор, не содержащий Ca2+: 1.2 Растворы ферментов E1 и E2: 1.2 Раствор для хранения: 10 |
| MgSO4 | Sigma-Aldrich | M9397 | Транспортировочный раствор: 5 раствор, не содержащий Ca2+: 5 Растворы ферментов E1 и E2: 5 |
| MOPS | Sigma-Aldrich | M1254 | Транспортировочный раствор: 5 раствор, не содержащий Ca2+: 5 Растворы ферментов E1 и E2: 5 |
| NaCl | Sigma-Aldrich | S3014 | Транспортировочный раствор: 100 раствор, не содержащий Ca2+: 100 Растворы ферментов E1 и E2: 100 |
| Таурин | Sigma-Aldrich | 86330 | Транспортировочный раствор: 50 раствор, не содержащий Ca2+: 50 Растворы ферментов E1 и E2: 50 Раствор для хранения: 10 |
| Коллагеназа I | Уортингтоне | 4196 | Растворы ферментов E1 и E2: 286 Ед/мл |
| Протеаза XXIV | Sigma-Aldrich | P8038 | Растворы ферментов E1 и E25 Ед/мл* |
| pH | Транспортировочный раствор: 7.00 раствор, не содержащий Ca2+: 7.00 Растворы ферментов E1 и E2: 7.00 Раствор для хранения: 7.40 | ||
| доведенный до | Транспортировочный раствор1 M NaOH раствор, не содержащий Ca2+1 M NaOH Растворы ферментов E1 и E21 M NaOH Раствор для хранения1 M KOH | ||
| Концентрации указаны в мМ, если не stated иное. BDM — 2,3-бутандионмоноксим. *Протеаза XXIV содержится только в ферментном растворе E1. | |||
| Таблица I. Растворы. | |||
| Нейлоновая сетка (200 μм) | VWR-Germany | 510-9527 | |
| Реакционный стакан с рубашкой | VWR | KT317000-0050 | |
| Таблица II. Специальное оборудование. | |||
| Диметилсульфоксид | Sigma-Aldrich | D2650 | |
| Fluo-3 AM (специальная упаковка) | Invitrogen | F-1242 | |
| Плюроник F-127 | Invitrogen | P6867 | |
| Таблица III. Вещества для загрузки миоцитов красителем Fluo-3 AM. | |||
| 4-аминопиридин | Sigma-Aldrich | A78403 | Раствор для ванны: 5 |
| BaCl2 | Sigma-Aldrich | 342920 | Раствор для ванны: 0.1 |
| CaCl2 × 2H2O | Sigma-Aldrich | C5080 | Раствор для ванны: 2 |
| Глюкоза | Sigma-Aldrich | G8270 | Раствор для ванны: 10 |
| HEPES | Sigma-Aldrich | H9136 | Раствор для ванны: 10 |
| KCl | Merck | 1049360250 | Раствор для ванны: 4 |
| MgCl₂ × 6H2O | Sigma-Aldrich | M0250 | Раствор для ванны: 1 |
| NaCl | Sigma-Aldrich | S3014 | Раствор для ванны: 140 |
| Пробенецид | Sigma-Aldrich | P8761 | Раствор для ванны: 2 |
| pH | Раствор для ванны: 7.35 | ||
| доведенный до | Раствор для ванны1 M HCl | ||
| Таблица IV. Раствор для ванны при методе локальной фиксации потенциала (patch-clamp). *4-аминопиридин и BaCl добавлялись только для экспериментов с методом фиксации потенциала. | |||
| K+-соль DL-аспартата | Sigma-Aldrich | A2025 | Пипетировать раствор: 92 |
| ЭГТА | Sigma-Aldrich | E4378 | Пипетировать раствор: 0.02 |
| ГТФ-Трис | Sigma-Aldrich | G9002 | Пипетировать раствор: 0.1 |
| HEPES | Sigma-Aldrich | H9136 | Пипетировать раствор: 10 |
| KCl | Merck | 1049360250 | Пипетировать раствор: 48 |
| MgATP | Sigma-Aldrich | A9187 | Отпипетировать раствор: 1 |
| Na2ATP | Sigma-Aldrich | A2383 | Пипетировать раствор: 4 |
| Fluo-3 | Invitrogen | F3715 | Пипетировать раствор: 0.1 |
| pH | 7.20 | ||
| доведенный до | 1 M KOH | ||
| Таблица V. Раствор для пипетки при локальной фиксации мембраны (patch-clamp)*. *В дни проведения экспериментов раствор для пипетирования хранится на льду до использования. **В дни проведения экспериментов Fluo-3 добавляют из стокового раствора с концентрацией 1 мМ. | |||