Значительная роль внутриклеточного Ca2 "широко известен1. Количественная оценка «Ca2»необходима для понимания процессов клеточных физиологических функций. Аналоги Fura-2 весьма полезны, потому что они возбуждаются в УФ-диапазоне (Злт;400 нм), а коэффициентеметрический метод может быть применен для количественного измерения. Таким образом, другие физиологические параметры, такие как рН, мембранный потенциал и т.д., могут быть измерены с другими флуоресцентными красителями. Митохондриальная концентрация Ca2 "("Ca 2"м) диапазон, как сообщается, 0,08 х 20 мкм2,3,4,5. Среди аналогов fura-2, fura-2-FF подходит для измерения этого диапазона «Ca2». Тем не менее, живые клетки, к сожалению, содержат NADH/NADPH для их метаболических процессов, а NADH генерирует сигнальные помехи из-за перекрывающихся возбужденийных и эмиссионных спектров с аналогом fura-2. Это вмешательство значительно ограничивает использование аналогов fura-2. В частности, если аналог применяется для измерения митохондриальных «Ca2»,это вмешательство является самым большим препятствием, потому что наибольшее количество NADH находится в митохондриях. Это еще больше осложняется изменениями NADH, связанными с митохондриальным мембрановым потенциалом(м)и изменением м влияетна «Ca2»m6,7,8 , 9. Кроме того, для изучения динамики «Ca2»m, важно знать состояние других митохондриальных параметров, таких как NADH,м ,и рН.
Выбросы на уровне 450 нм и 500 нм с возбуждением на уровне 353 нм, 361 нм и 400 нм содержат сигналы от NADH и fura-2-FF, и уравнения следующие. При этом 353 нм и 361 нм являются изосбестовыми точками фурас-2-ФЗ для выбросов на уровне 450 нм и 500 нм соответственно.
F361,450 - F361,450,NADH - F361,450,Fura Equation 1
F353,500 - F353,500,NADH - F353,500,Fura Equation 2
F400,500 - F400,500,NADH - F400,500,Fura Equation 3
где Fx,y является измеренной интенсивностью выбросов на y-nm по x-nm возбуждение, Fх,y, NADH представляет собой чистую NADH-зависимую интенсивность выбросов, и Fx,y,Fura представляет собой чистую интенсивность выбросов фура-2-FF. При той же концентрации флуоресцентного красителя определенная интенсивность возбуждения должна производить такую же интенсивность выбросов. Таким образом, коэффициент интенсивности выбросов двух различных длин волн возбуждения должен быть постоянным. Ca2 и fura-2 не повлияли на характеристики флуоресценции NADH; таким образом, соотношение выбросов на 450 нм и на 500 нм NADH было постоянным на любой волне возбуждения. То же правило может быть использовано для fura-2-FF на основе предположения, что NADH или «Ca2»не влияет на спектры выбросов и возбуждения фурас-2-FF. Тем не менее, Ca2 "вызвало спектральный сдвиг фура-2-FF выбросов. Таким образом, чтобы удалить эффект Ca2 ",изосбестическое возбуждение, которое не зависит от Ca2 ", необходимо использовать. Каждая длина волны эмиссии (т.е. 450 нм и 500 нм) имеет различную изосбестную точку, и из нашей экспериментальной установки было выбрано 353 нм при 500 Нм и 361 нм при 450 Нм. Из них, следующие уравнения действительны10.
Rf - F361,450,Fura/F353,500,Fura Equation 4
RN1 - F400,500,NADH/F361,450,NADH Уравнение 5
RN2 - F353,500,NADH/F361,450,NADH Уравнение 6
С этими константами, следующие уравнения из (Equation 1) (Equation 2), и (Equation 3) действительны.
F361,450 - F361,450,NADH - Rf f353,500,Fura Equation 7
F353,450 - RN2 - F361,450,NADH -F 353,500,Fura Equation 8
F400,500 - RN1 - F361,450,NADH -F 400,500,Fura Equation 9
Из этих уравнений, если Rf,RN1и RN2 известны, чистые сигналы NADH и fura-2 могут быть получены следующим образом.
F361,450,NADH (F361,450 - Rf f353,500)/(1 - Rf и RN2) Уравнение 10
F353,500,Fura (RN2 и F361,450 ) F353,500)/(Rf и RN2 - 1) Уравнение 11
F400,500,Fura - F400,500 - RN1 - F361,450,NADH Equation 12
RФура - F353,500,Fura/F400,500,Fura Equation 13
Форма привязкиКП -2к фура-2-FF была практически нефлуоресцентной на длине волны возбуждения 400 нм. На основе этого свойства можно получить следующее новое уравнение калибровки.
"Ca2"-К-д ( F400,500,max/F353,500,max)
где Kd является постоянной диссоциации, F400,500,max и F353,500, макс являются максимальными значениями излучаемых сигналов на 500 нм с возбуждениями на 400 нм и 353 нм, соответственно, и Rмин является минимальным RFura в Ca2 -бесплатное состояние. В виду того что isosbestic excitations были использованы, уровнение можно упростить более далее следующим образом.
"Ca2"-К д . (1 / Rмин)
Таким образом, для расчета значения K d иRmin необходимы только значения Kd и R.