При заболеваниях предсердий (например, фибрилляции предсердий [ФП]) внутриклеточная передача сигналовCa2+ глубоко изменена1. В то время как многие из основных механизмов «ремоделируемой» внутриклеточной передачи сигналовCa2+ при ФП хорошо охарактеризованы 2,3, роль, которую может играть измененная внутриклеточная концентрация натрия ([Na+]i), плохо изучена. [На+]i является важным регулятором внутриклеточного Ca2+. Изучение [Na+]i может дать представление об активации сарколеммального обменника Na+/Ca2+ (NCX), поведении каналов Na+ и Na+,K+-АТФазы (NKA)4. Ранее мы показали, что высокая частота активации предсердий, как это происходит во время ФП, приводит к значительному снижению [Na+]i 1. Предыдущая работа показала увеличение плотности тока NCX (INCX) и уровня экспрессии белка при ФП3. Такжесообщалось об увеличении поздней составляющей потенциал-зависимого тока Na+ (INa, поздняя) в изолированных миоцитах предсердий у пациентов с ФП 5. Таким образом, имеются данные о глубоких изменениях внутриклеточного Na+ гомеостаза при ФП. Таким образом, для углубления нашего понимания патологии ФП необходимы надежные и воспроизводимые измерения [Na+]i в изолированных миоцитах предсердий. В этой статье мы продемонстрируем, как воспроизводимо изолировать высококачественные миоциты предсердий мышей, пригодные для измерения [Na+]i. Мы сосредоточили наш оптимизированный протокол выделения клеток предсердий на мышиных миоцитах предсердий, поскольку трансгенные (ТГ) мышиные модели фибрилляции предсердий стали жизненно важной частью исследований ФП6. Эти мыши часто доступны только в ограниченном количестве, а предсердия часто фиброзны, что затрудняет выделение клеток.
В общем случае, [Na+]i в жизнеспособных клетках можно измерять с помощью флуоресцентных индикаторов 7,8 или с помощью различных типов микроэлектродов9. Методики на основе микроэлектродов требуют проникновения через сарколеммальную мембрану. Таким образом, этот метод ограничен более крупными клетками и не подходит для малых и узких миоцитов предсердий, целостность клеток которых легко нарушается.
Натрий-связывающий бензофуранизофталат (SBFI) является флуоресцентным индикатором, который претерпевает большой сдвиг длины волны при связывании Na+ 7. SBFI попеременно возбуждается на длинах волн 340 нм и 380 нм, а излучаемая флуоресценция собирается после прохождения через эмиссионный фильтр (510 нм). Отношения сигналов на двух длинах волн возбуждения (F340/380) могут компенсировать локальную длину трассы, концентрацию красителя и независимые от длины волны изменения интенсивности освещения и эффективности детектирования. При проведении калибровки in situ с использованием растворов с известной концентрацией натрия ([Na+]) в каждой ячейке соотношение F340/380, полученное в ходе эксперимента, позволяет получить точные и чувствительные измерения [Na+]i. Как и все индикаторы Na+, SBFI также проявляет некоторое сродство к K+. Использование показанного здесь метода калибровки позволяет надежно «зажать» [Na+]i и внутриклеточную концентрацию калия ([K+]i) в процессе калибровки, чтобы [Na+]i можно было надежно откалибровать, даже когда она составляет <10% от [K+]i 10.
Мы представляем новую технику на основе камеры EMCCD для ратиометрических измерений [Na+]i с использованием SBFI. Камера EMCCD впервые позволяет проводить одновременные измерения (и калибровку) [Na+]i в нескольких ячейках. Это особенно полезно в экспериментальных условиях, где количество животных ограничено (например, на трансгенных моделях мышей). Как правило, измерения [Na+]i с использованием SBFI выполняются с помощью фотоумножителя (ФЭУ) для сбора эпифлуоресценции всей клетки 1,11. В то время как ФЭУ обеспечивают очень хорошее временное разрешение сигнала флуоресценции, пространственное разрешение очень низкое, и эксперименты ограничены одной клеткой за раз.
Наш новый протокол обеспечивает высоковоспроизводимые и чувствительные измерения [Na+]i. Он оптимизирован для одновременной регистрации изменений [Na+]i в нескольких миоцитах предсердий мышей, но может адаптироваться ко многим другим типам клеток.