Настоящий протокол описывает эффективный метод получения в режиме реального времени и динамического получения токов калиевого (Kv) канала с напряжением в кардиомиоцитах H9c2 с использованием метода зажима цельноклеточного пластыря.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
* These authors contributed equally
Настоящий протокол описывает эффективный метод получения в режиме реального времени и динамического получения токов калиевого (Kv) канала с напряжением в кардиомиоцитах H9c2 с использованием метода зажима цельноклеточного пластыря.
Калиевые каналы на клеточной мембране миокарда играют важную роль в регуляции электрофизиологической деятельности клеток. Будучи одним из основных ионных каналов, калиевые каналы с напряжением (Kv) тесно связаны с некоторыми серьезными заболеваниями сердца, такими как лекарственно-индуцированное повреждение миокарда и инфаркт миокарда. В настоящем исследовании был использован метод цельноклеточного пластырь-зажима для определения влияния 1,5 мМ 4-аминопиридина (4-AP, ингибитор калиевого канала широкого спектра действия) и аконитина (AC, 25 мкМ, 50 мкМ, 100 мкМ и 200 мкМ) на ток канала Kv (IKv) в кардиомиоцитах H9c2. Было установлено, что 4-AP ингибирует IKv примерно на 54%, в то время как ингибирующее действие AC на IKv показало дозозависимую тенденцию (отсутствие эффекта для 25 мкМ, 30% ингибирующая скорость для 50 мкМ, 46% ингибирующая скорость для 100 мкМ и 54% ингибирующая скорость для 200 мкМ). Благодаря характеристикам более высокой чувствительности и точности, этот метод будет способствовать исследованию кардиотоксичности и фармакологических эффектов этномедицины, нацеленной на ионные каналы.
Ионные каналы представляют собой специальные интегрированные белки, встроенные в липидный бислой клеточной мембраны. В присутствии активаторов центры таких специальных интегрированных белков образуют высокоселективные гидрофильные поры, позволяющие ионам соответствующего размера и заряда проходить пассивным транспортным способом1. Ионные каналы являются основой возбудимости и биоэлектричества клеток и играют ключевую роль в различных клеточных активностях2. Сердце снабжает кровью другие органы посредством регулярных сокращений, возникающих в результате процесса возбуждения-сокращения, инициированного потенциалами действия3. Предыдущие исследования подтвердили, что генерация потенциалов действия в кардиомиоцитах обусловлена изменением внутриклеточной концентрации ионов, а активация и инактивация ионных каналов Na+, Ca2+ и K+ в кардиомиоцитах человека приводят к образованию потенциалов действия в определенной последовательности 4,5,6. Нарушенные напряжения калиевых (Kv) каналов (IKv) могут изменить нормальный сердечный ритм, что приводит к аритмиям, которые являются одной из ведущих причин смерти. Поэтому запись IKv имеет решающее значение для понимания механизмов препаратов для лечения угрожающих жизни аритмий7.
Канал Kv является важным компонентом калиевого канала. Координационная функция канала Kv играет важную роль в электрической активности и сократимости миокарда сердца млекопитающих 8,9,10. В кардиомиоцитах амплитуда и продолжительность потенциалов действия зависят от копроводности внешних токов K+ несколькими подтипамиKv-каналов 11. Регуляция функции канала Kv очень важна для нормальной реполяризации потенциала сердечного действия. Даже малейшее изменение проводимости Кв сильно влияет на реполяризацию сердца и увеличивает вероятность развития аритмиина 12,13.
Представляя собой фундаментальный метод в клеточных электрофизиологических исследованиях, высокопрочное уплотнение между небольшой площадью клеточной мембраны и наконечником пипетки для записи цельноклеточного зажима может быть установлено путем применения отрицательного давления. Непрерывное отрицательное давление заставляет клеточную мембрану соприкасаться с наконечником пипетки и прилипать к внутренней стенке пипетки. Полученная полная электрическая цепь позволяет регистрировать любой ток ионного канала через поверхность клеточной мембраны14. Этот метод имеет очень высокую чувствительность к току ионного канала клеточной мембраны и может быть использован для обнаружения токов во всех ионных каналах, а приложения чрезвычайношироки 15. Более того, по сравнению с флуоресцентной маркировкой и радиоактивной маркировкой, патч-зажим имеет более высокий авторитет и точность16. В настоящее время для обнаружения компонентов традиционной китайской медицины, действующих на токи канала Kv 17,18,19, используется метод цельноклеточного пластыря-зажима. Например, Wang et al. использовали технику зажима цельноклеточного пластыря и подтвердили, что эффективный компонент семени лотоса может достичь ингибирования канала Kv4.3 путем блокирования каналов активированного состояния19. Аконитин (AC) является одним из эффективных и активных ингредиентов видов Aconitum, таких как Aconitum carmichaeli Debx и Aconitum pendulum Busch. Многочисленные исследования показали, что передозировка АС может вызвать аритмию и даже остановку сердца20. Взаимодействие между переменным током и ионными каналами с напряжением приводит к нарушению внутриклеточного ионного гомеостаза, который является ключевым механизмом кардиотоксичности21. Поэтому в данном исследовании для определения влияния ПЕРЕМЕННОГО тока на IКв кардиомиоцитов используется методика цельноклеточных пластырей-зажимов.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Коммерчески полученные кардиомиоциты крыс H9c2 (см. Таблицу материалов) инкубировали в DMEM, содержащем 10% инактивированной теплом фетальной бычьей сыворотки (FBS) и 1% пенициллин-стрептомицина при 37 °C в 5% CO2 увлажненной атмосфере. Затем для обнаружения изменений в IKv в нормальных клетках H9c2 и 4-AP- или AC-обработанных клетках был использован метод зажима цельноклеточного пластыря (рисунок 1 и рисунок 2).
1. Приготовление раствора
2. Клеточная культура
3. Изготовление микропипеток
4. Настройка приборов
5. Настройка параметров IKv
6. Полностью клеточная патч-зажимная запись I Kv в режиме напряжения-зажима
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Этот протокол позволял записывать IKv в соответствии с параметрами, заданными в технике полноклеточного патч-зажима. IKv запускался 150 мс деполяризующего импульсного стимула от −40 до +60 мВ при удерживающем потенциале −60 мВ (рисунок 3А). IKv кардиомиоцитов крыс H9c2 сначала появились около −20 мВ, а затем амплитуда увеличилась с дальнейшей деполяризацией. Среднее соотношение между IKv и мембранным потенциалом было рассчитано на основе измеренных...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Электрофизиологический метод патч-зажима в основном используется для регистрации и отражения электрической активности и функциональных характеристик ионных каналов на клеточной мембране25. В настоящее время основными методами записи патч-зажимной техники являются одноканальная запись и полностью клеточная запись26. Для полноэлементного режима стеклянный микроэлектрод и отрицательное давление используются для формирования высокопрочного уплотнения между небольшой областью кл...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторам нечего раскрывать.
Мы ценим финансовую поддержку со стороны Национального фонда естественных наук Китая (82130113) и Программы ключевых исследований и разработок и трансформации Департамента науки и технологий провинции Цинхай (2020-SF-C33).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| 4-Аминопиридин | сигма | MKCJ2184 | |
| аконитин | Chengdu Lemetian Medical Technology Co., Ltd | DSTDW000602 | |
| усилитель | Axon Instrument | MultiClamp 700B | |
| Аналитические весы | Sartorius | 124S-CW | |
| ATP Na2 | Solarbio | 416O022 | |
| Боросиликатное стекло с нитью накаливания (Наружный диаметр: 1,5 мм, Внутренний диаметр: 1,10 мм, длина 10 см) | Sutter Instrument | 163225-5 | |
| Чашка для клеточных культур (100 мм) | Zhejiang Sorfa Life Science Research Co., Ltd | 1192022 | |
| Чашка для клеточных культур (35 мм) | Zhejiang Sorfa Life Science Research Co., Ltd | 3012022 | |
| программное обеспечение Clampex | Molecular Devices, LLC. | Версия 10. 5 | |
| Clampfit программное обеспечение | Molecular Devices, LLC. | Версия 10. 6. 0. 13 | Программное обеспечение для сбора данных |
| D-(+)-глюкоза | Rhawn | RH289133 | |
| Цифровая камера | Hamamatsu | C11440 | |
| Дигитайзер | Axon Instrument | Axon digidata 1550B | |
| DMSO | Boster Biological Technology Co., Ltd | PYG0040 | |
| модифицированная орлиная среда Dulbecco (1x) | Gibco | 8121587 | |
| EGTA | Biofroxx | EZ6789D115 | |
| Фетальная бычья сыворотка | Gibco | 2166090RP | |
| Пылающий/коричневый пуллер микропипеток | Sutter Instrument | Model P-1000 | |
| H9c2 cells | Hunan Fenghui Biotechnology Co., Ltd | CL0111 | |
| HCImageLive | Hamamatsu | 4.5.0.0 | |
| HCl | Sichuan Xilong Scientific Co., Ltd | 2106081 | |
| HEPES | Xiya Chemical Technology (Shandong) Co., Ltd | 20210221 | |
| KCl | Chengdu Colon Chemical Co., Ltd | 2020082501 | |
| KOH | Chengdu Colon Chemical Co., Ltd | 2020112601 | |
| MgCl2 | Tianjin Guangfu Fine Chemical Research Institute | 20160408 | |
| MgCl2· 6H2O | Chengdu Colon Chemical Co., Ltd | 2021020101 | |
| Микроманипулятор | Sutter Instrument | MP-285A | |
| Olympus | IX73 | ||
| (20 & раз; 20 мм) | Jiangsu Citotest Experimental Equipment Co. Ltd | 80340-0630 | |
| Milli-Q | Chengdu Bioscience Technology Co., Ltd | Milli-Q IQ 7005 | |
| MultiClamp 700B Управление | Axon Instrument | MultiClamp Commander 2.0 | программное обеспечение усилителя сигнала |
| Программное обеспечение OriginPro 8 | Корпорация OriginLab | v8.0724(B724) | |
| Пенициллин-стрептомицин (100x) | Boster Biological Technology Co., Ltd | 17C18B16 | |
| PH метр | Mettler Toledo | S201K | |
| Фосфатный буферный раствор (1x) | Gibco | 8120485 | |
| трипсин 0,25% (1x) | HyClone | J210045 |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.