Kemirgen Miyositlerde Kardiyak Kasılma Disfonksiyonu ve Ca²⁺ Geçicilerinin Analizi

Kardiyak pompa fonksiyonunun analizi, özellikle kalp yetmezliğinin (HF) hayvan modelleri için yeterli içgörü elde etmek için genellikle bir dizi yaklaşım gerektirir. Ekokardiyografi veya hemodinamik ölçümler in vivo kardiyak disfonksiyon¹ hakkında fikir verirken, in vitro yaklaşımlar genellikle disfonksiyonun miyofilament ve / veya uyarma eşleşmesinden sorumlu Ca^{2 +} geçici veya kontraktil fonksiyonlu aksiyon potansiyelindeki değişikliklerden kaynaklanıp kaynaklanmadığını belirlemek için kullanılır (örneğin, uyarma-kasılma [E-C] bağlantısı). İn vitro yaklaşımlar ayrıca, pahalı ve / veya zahmetli in vivo tedavi stratejilerini takip etmeden önce nörohormonlara, vektör kaynaklı genetik değişikliklere ve potansiyel terapötik ajanlara² fonksiyonel yanıtı tarama fırsatı sunar.

İn vitro kontraktil fonksiyonu araştırmak için, sağlam trabekül³ veya geçirgenleştirilmiş miyositler^4'te kuvvet ölçümlerinin yanı sıra, HF ^5,6'nın varlığında ve yokluğunda sağlam miyositlerde yüksüz kısalma ve Ca^{2 +} geçicileri de dahil olmak üzere çeşitli yaklaşımlar mevcuttur. Bu yaklaşımların her biri, kardiyak pompa fonksiyonu ^2,7'den doğrudan sorumlu olan kardiyak miyosit kontraktil fonksiyonuna odaklanmaktadır. Bununla birlikte, hem kasılma hem de E-C eşleşmesinin birlikte analizi, çoğunlukla izole edilmiş, Ca 2 + toleranslı yetişkin miyositlerde kas uzunluğunun ve Ca^{2 +} geçicilerinin kısalmasını ölçerek gerçekleştirilir. Laboratuvar, bu adım⁸ için miyositleri sıçan kalplerinden izole etmek için ayrıntılı bir yayınlanmış protokol kullanmaktadır.

Hem Ca²⁺ geçici hem de miyofilamentler, sağlam miyositlerde kısalmaya ve yeniden uzamaya katkıda bulunur ve kontraktil disfonksiyona katkıda bulunabilir ^2,7. Bu nedenle, in vitro fonksiyonel analiz, Ca²⁺ bisiklet makinesini ve miyofilamentleri içeren sağlam bir miyosit gerektirdiğinde bu yaklaşım önerilir. Örneğin, bozulmamış izole miyositler, gen transferi⁹ yoluyla miyofilament veya Ca^{2 +} döngü fonksiyonunu değiştirdikten sonra kasılma fonksiyonunu incelemek için arzu edilir. Ek olarak, aşağı akış ikinci haberci sinyal yollarının ve / veya terapötik ajanlara yanıtın etkisini incelerken nörohormonların fonksiyonel etkisini analiz etmek için sağlam bir miyosit yaklaşımı önerilmektedir². Tek miyositlerde yüke bağlı kuvvetin alternatif bir ölçümü, Ca^{2 +} geçici katkısını ortadan kaldırmak ve miyofilament^fonksiyonuna odaklanmak için en sık düşük sıcaklıklarda (≤15 ° C) membran geçirgenliğinden (veya deriden kaplamadan) sonra gerçekleştirilir. Sağlam miyositlerde yüke bağımlı kuvvet artı Ca^{2 +} geçicilerinin ölçümü, özellikle nörohormon sinyallemesine verilen yanıtları ölçmek veya terapötik ajanlar için bir ekran olarak daha yüksek verime ihtiyaç duyulduğunda, yaklaşım^11'in karmaşık ve teknik zorluğu nedeniyle nadirdir. Kardiyak trabeküllerin analizi bu teknik zorlukların üstesinden gelir, ancak miyosit olmayan, fibroz ve / veya hücre dışı matriks yeniden şekillenmesinden de etkilenebilir². Yukarıda açıklanan yaklaşımların her biri, yetişkin miyositleri içeren bir preparat gerektirir, çünkü yenidoğan miyositleri ve indüklenebilir pluripotent kök hücrelerden (iPSC'ler) türetilen miyositler, yetişkin miyofilament proteinlerinin tam tamamlayıcısını henüz ifade etmemektedir ve genellikle yetişkin çubuk şeklindeki miyosit^2'de bulunan miyofilament organizasyon seviyesinden yoksundur. Bugüne kadar, iPSC'lerdeki kanıtlar, yetişkin izoformlarına tam geçişin kültür^12'de 134 günden fazla olduğunu göstermektedir.

Bu koleksiyonun HF üzerindeki odağı göz önüne alındığında, protokoller, başarısız olan ve başarısız olmayan sağlam miyositlerdeki kontraktil fonksiyonu ayırt etmek için yaklaşımlar ve analizler içerir. Temsili örnekler, daha önce^5,13 olarak tarif edilen^, böbrek üstü koarktasyondan 18-20 hafta sonra çalışılan sıçan miyositlerinden verilmiştir. Daha sonra sahte muamele görmüş sıçanlardan miyositlerle karşılaştırmalar yapılır.

Burada tarif edilen protokol ve görüntüleme platformu, HF gelişimi sırasında çubuk şeklindeki kardiyak miyositlerde kısalma ve Ca²⁺ geçicilerindeki değişiklikleri analiz etmek ve izlemek için kullanılır. Bu analiz için, 2 x 10⁴ Ca^{2 +} toleranslı, çubuk şeklindeki miyositler, 22^mm2 laminin kaplı cam kapaklar (CSs) üzerine kaplanır ve daha önce açıklandığı gibi gece boyunca kültürlenir⁸. Bu görüntüleme platformu için monte edilen bileşenler, optimum görüntüleme için kullanılan ortam ve tamponlarla birlikte, Malzeme Tablosunda verilmiştir. Bir yazılım kullanarak veri analizi için bir kılavuz ve temsili sonuçlar da burada sağlanmaktadır. Genel protokol ayrı alt bölümlere ayrılmıştır, ilk üç bölüm izole sıçan miyositlerine ve veri analizine odaklanır, bunu miyositlerde hücresel Ca^{2 +} geçici deneyler ve veri analizi izler.

Kemirgenler üzerinde yapılan çalışmalar, İnsancıl Bakım ve Laboratuvar Hayvanlarının Kullanımına İlişkin Halk Sağlığı Hizmet Politikası'nı izlemiş ve Michigan Üniversitesi Kurumsal Hayvan Bakımı ve Kullanımı Komitesi tarafından onaylanmıştır. Bu çalışma için, miyositler 3-34 aylık Sprague-Dawley ve ≥ 200 g⁵ ağırlığındaki F344BN sıçanlarından izole edildi. Hem erkek hem de kadın oranları kullanıldı.

1. Kasılma fonksiyonu çalışmaları için miyosit pacing

1. Her bir izole miyosit seti için taze M199 bazlı ortamlar yapın (Malzeme Tablosu). Tempodan 1 gün önce, plaka 2 x 10⁴ Ca 2⁺ toleranslı, çubuk şeklindeki miyositler 22 mm² laminin kaplı cam kapaklar (CSs), daha önce açıklandığı gibi⁸.
2. Odaları hazırlamak için, her odayı 1 saat boyunca% 10 ağartıcıya batırın. Daha sonra, odaları 30-45 dakika boyunca akan musluk suyuyla yıkayın, ardından 30 dakika boyunca her 5 dakikada bir değiştirilen damıtılmış su, ardından 30 dakika boyunca her 5 dakikada bir değiştirilen deiyonize su ve deiyonize suda son bir durulama.
3. Odaları temiz bir yüzeyde 20-30 dakika kurutun (Ek Şekil 1A-C). Daha sonra, UV odaları bir biyogüvenlik kabininde her yönde 5 dakika boyunca (toplam = 20 dakika) işlemden geçirir. Önceden sterilize edilmiş odalar için bu adıma gerek yoktur.
   DİKKAT: UV ışınlarına maruz kalmayı en aza indirmek için bölgeyi terk edin.
4. Kapağı hazneden çıkarın, her bir oyuğa 3 mL M199 bazlı ortam ekleyin (Ek Şekil 1B'ye bakınız), kapağı değiştirin ve odayı %5 CO 2 ve %₂₀ O₂ ile 37 °C'lik bir inkübatörde önceden ısıtın.
5. Forsepsleri sıcak boncuk sterilizatöründe 250 °C'de 20-25 s için sterilize edin. Önceden ısıtılmış stimülasyon odasını inkübatörden bir biyogüvenlik kabinine aktarın.
6. Kardiyak miyositler içeren her bir kapak kaymasını (CS), steril forseps kullanarak stimülasyon odasındaki bireysel kuyucuklara aktarın. CSs'yi bir seferde dört kez aktarın, ardından ortam sıcaklığını korumak için kalan dört CS'nin aktarılmasından önce 10 dakika ısıtılır.
7. Muz krikolarını bir ucundaki stimülasyon odasına (Ek Şekil 1C) ve diğer ucundaki uyarıcıya (Ek Şekil 1D) takın.
8. Stimülatör frekansını 0.2 Hz'e ayarlayın ve bir kuyu içindeki çubuk şeklindeki tüm kardiyak miyositlerin ~% 10 -% 20'sinde kasılma sağlamak için voltajı (~ 12 V) ayarlayın. Kasılma miyositlerinin sayısını belirlemek için, odayı 4x ila 10x büyütme ile ters çevrilmiş bir mikroskop altına yerleştirin.
9. Stimülasyon odasını 37 °C'de bir inkübatöre% 5 CO_2'ye yerleştirin (Ek Şekil 1E). 37 °C, %5 CO 2 inkübatörde_20-25 dakika önceden ısıtılmış ortam kullanarak medyayı her 12 saatte bir değiştirin. Her 12 saatte bir değiştirilen medya ile 3 güne kadar elektriksel stimülasyona devam edin.

2. Erişkin sıçan kardiyak miyositlerinin kontraktil fonksiyon analizi

1. Deneyden önce bir jel paketini ve ortamı 37 ° C'lik bir inkübatörde 30 dakika boyunca önceden ısıtın.
2. Malzeme Tablosunda listelenen ve Ek Şekil 2'de gösterilen kasılma fonksiyonu platform bileşenlerini, derin kırmızı (590 nm) filtreli ters çevrilmiş bir mikroskopla titreşim önleyici bir tablo (Ek Şekil 2A-1) ve bir CCD denetleyicisine bağlı CCD kamerayı (Ek Şekil 2A-4) içeren temel bileşenlere özel dikkat göstererek açın (Ek Şekil 2A-5 ve Ek Şekil 2C-5) ve bir PC bilgisayarla entegre edilmiştir (Ek Şekil 2B-14).
3. Boruyu peristaltik pompaya monte edin (Ek Şekil 2A-8; Ek Şekil 2A-8), önceden ısıtılmış jel paketini tüp tutucuya aktarın (Ek Şekil 2A-9) ve vakumu açın (Ek Şekil 2A-11) ve hücre uyarıcısına güç (Ek Şekil 2B-13).
4. Yalıtımlı tüp tutucusuna ortam içeren 50 mL'lik bir tüp yerleştirin (Ek Şekil 2A-9) ve peristaltik pompa borusundan ~ 0,5 mL / dak'da perfüzyona başlayın (Ek Şekil 2E-8).
5. Küçük bir tartım teknesine (~2 mL) az miktarda önceden ısıtılmış ortam ekleyin. Miyositler içeren bir CS'yi stimülasyon odasından tartım teknesine aktarın. %5 CO₂ inkübatöründe stimülasyon odasını 37 °C'ye geri döndürün.
6. CS'yi tartım teknesinden çıkarın ve alt tarafı nazikçe silin. CS'yi yeni yağlanmış bir CS odasına aktarın (Ek Şekil 2A, F-10; siyah ok) ve CS'ye nazikçe bir damla ortam (~ 200 μL) ekleyin.
7. CS'nin üzerine bir platin elektrot montajı yerleştirin (Ek Şekil 2F; gri ok) ve forseps kullanarak üstüne yeni bir CS yerleştirin. CS sandviçinin üzerine bir üst montaj (Ek Şekil 2F; beyaz ok) yerleştirin ve ardından haznenin montajını bitirmek için iki veya dört #0 pan başlı vida takın.
8. Medya pompa borusu boyunca mevcut olduğunda, boruyu ön ısıtıcıya takın ve ardından ön ısıtıcıyı adım 2.7'de monte edilen CS odasına bağlayın. Perfüzyona 0,5 mL / dak'da başlayın ve sızıntı olmadığından emin olmak için odanın altına bir mendil mendil yerleştirin.
9. CS odasını sahne alanı adaptörüne yerleştirin. Perfüze edilmiş ortam, odanın karşı ucunda, bir vakum sistemine bağlı boru ile toplanır. Isıtma sistemini açın (Ek Şekil 2A, D-7) ve 37 ° C'lik sabit bir ortam sıcaklığı elde etmek için odayı, hedefi ve ön ısıtıcıyı ~ 5-10 dakika boyunca dengeleyin. Bu denge süresi boyunca mikroskopta 40x suya daldırma hedefi ile miyositleri görselleştirin.
10. Voltajı, çubuk şeklindeki hücrelerin% 80'inin büzülmesi için gereken ayarın 1.5 katına ayarlayarak pacing stimülatörü etkinleştirin (Ek Şekil 2B-13), tipik olarak 35-40 V. Kasılma fonksiyonunu ve miyosit sağkalımını optimize etmek için stimülasyon frekansını 0.2 Hz'ye ayarlayın.
11. Sürekli perfüze edilmiş ve tempolu miyositlerden kontraktil kısalma ve yeniden uzatma izlerini toplayın. Kısaltma ölçümlerini toplamak için, bir CCD denetleyicisine bağlı bir CCD kamera (Ek Şekil 2A-4) (Ek Şekil 2B-5,C) ve G/Ç denetleyici kartına sahip özel bir bilgisayar kullanın (Ek Şekil 2B-14; bkz. Platform, sıçan miyositlerinde sarkomer kısalmasını ölçer, ancak benzer sonuçlar miyositlerin uzunlamasına kenarlarından toplanan miyosit ölçümlerinden elde edilir (^bkz.
12. Sarkomer kısaltma izlerini toplamak için, bilgisayarda yazılımı açın, Tamam'ı seçin ve ardından Dosya Yeni>. Sarcomere Uzunluğu > İzlemeler > Kullanıcı Sınırlarını Düzenle'yi seçip ardından genellikle 2,0 μm ile 1,5 μm arasında olan maksimum ve minimum değerleri ayarlayarak bir ekran şablonu hazırlayın. Miyositlerde ölçüm yapmadan önce CCD kamerayı 0,01 mm gratikül ile kalibre edin (Şekil 1D).
13. Sarkomer uzunluğu izlerini kaydetmek için Dosya > Yeni'yi seçin. Kasılma yapan bir miyositi tanımlayın ve miyositi kameranın uzunlamasına ekseni boyunca konumlandırın, böylece çizgilenme paterni dikey olur (Şekil 1B).
14. İlgi alanı (ROI) kutusunu (pembe kutu) miyositin üzerine yerleştirmek için bilgisayar faresini kullanın (Şekil 1C). Kasılma işlevini kaydetmek için Topla ve Başlat'ı seçin. Düşük stimülasyon frekanslarında (≤0.5 Hz) her miyositten 60 s kısalmayı kaydedin.
15. CS başına 5-10 hücreden sarkomer kısalmasını kaydedin. Çalışmalar agonistler / antagonistlerle tedaviyi içeriyorsa, 1 hücre / CS'de ölçümler yapın. Önceden ısıtılmış ayrı bir ortam ve çok kanallı bir peristaltik pompaya yüklenen farklı, özel bir perfüzyon borusu parçası hazırlayın ve 2.9.-2.14 adımlarını izleyin. ilaç veya nörohormon iletiminin miyosit kontraktil fonksiyonu üzerindeki etkisini ölçmek.
16. Bir frekans aralığında kısalmayı ölçmek için,^5'i kaydetmeden önce kararlı durum kısalması elde etmek için her frekansta miyositleri hızlandırın. Bu çalışmalar için, perfüzyon hızını iki katına çıkarın ve 0.2 Hz ve 2 Hz aralığındaki frekanslar için tutarlı kararlı durum kontraktil yanıtları elde etmek için yeni bir frekansta stimülasyondan sonra 15-20 s kaydetmeye başlayın. tipik olarak, verilen stimülasyon frekansları aralığında kısaltmak için en fazla 2 miyosit / CS kaydedin.
17. Kayıtları analiz ederken güvenilir sinyal ortalamalı veriler elde etmek için en az 7 kasılma/hücre kaydedin (bkz. adım 3.).

3. İzole miyositlerde kontraktil fonksiyonun veri analizi

1. Başlamak için Dosya'yı seçin, kaydedilmiş bir izleme seçin ve ardından Aç'ı seçin. Temel izlemenin Sekme 1'ini (sol taraf) seçin ve ardından izlemenin üst kısmındaki sarı paneli Sarc Uzunluğu olarak ayarlayın. İzlemeler'i ve adım 2.12'de hazırlanan ekran şablonunu seçin.
2. Bir analiz şablonu hazırlamak için, t0'ın Tanımı kutusunda İşlemler, Monotonik Geçici Analiz Seçenekleri, TTL Olay İşareti'ni ve menüden aşağıdaki seçenekleri seçin: Temel (dinlenme sarkomer uzunluğu), t0'a göre kalkış hızı (dep v), Tepe (tepe yüksekliği ve %tepe yüksekliği/taban çizgisi veya bl%peak h), tPeak'e göre dönüş hızı (ret v), t0 kullanarak Zirveye Ulaşma Süresi %50 (TTP %50) ve tPeak kullanarak Taban Çizgisine Kadar Olan Süre %50 (TTR_%50). Şablonlar > Analiz Şablonunu tanımlayıcıyla kaydet'i seçerek bu analiz seçeneklerini kaydedin. Her izlemeyi çözümlemeden önce bu çözümleme şablonunu yükleyin.
3. Veri analizine başlamak için İşaretler > Kapısı'nı seçin > Olay İşareti > Analiz Aralığından Geçici > Dönüştür Ekle'yi seçin. Şimdi 0,2 Hz'de tempolu miyositler için -0,01 s ile 1,20 s arasında zaman aralığını ayarlayın (Şekil 2A, ham izin alt kısmındaki kırmızı işaretler). Daha yüksek frekanslarda uyarılan miyositler için daha kısa bir zaman aralığı seçin.
4. İşlemler > Ortalama Olaylar'ı seçerek sinyal ortalamalı bir izleme oluşturun. Sinyal ortalamalı bir kayıt, orijinal temel izlemenin altında görünür.
5. Sinyal ortalaması alınan izlemenin (ekranın sol tarafı) Sekme 1'ini seçin ve ardından üst menüden İşaretler'i ve ardından Geçici Ekle'yi seçin. Sinyal ortalamalı görüntüleme panelinde temel sarkomer uzunluğu, tepe yüksekliği, bl%peak h, dep v, ret v, TTP %50 ve TTR_%50 için sinyal ortalaması değerlerini görüntülemek üzere üst menüden İşlemler'i ve Monotonik Geçici Analiz'i seçin.
6. Her sarkomer geçici analizini, Pano Akımı > Monotonik Geçici Analizi Dışa Aktar'ı seçerek çoklu miyositlerin kompozit analizi > bir elektronik tabloya aktarın. Her izleme için bu verileri e-tabloya yapıştırın.
7. Sinyal ortalamalı izlemeyi kopyalamak için, Geçerli İzleme > Pano > Seçenekleri> Dışa Aktar'ı seçin ve ondalık basamakları 5 olarak ayarlayın, ardından Sekmeler Sınırlayıcısı'nı seçin ve Tamam'ı ve Tamam'ı tıklatın. Her miyosit kaydı için sinyal ortalamalı izleri ikinci bir elektronik tabloya yapıştırın.

4. Sıçan yetişkin kardiyak miyositlerinde Ca²⁺ geçicilerinin kaydedilmesi

1. Ca 2+ geçicilerini ölçmeden önce, adım 2.2.'de açıklanan platform bileşenlerini ek floresan görüntüleme bileşenleriyle birlikte açın (Malzeme Tablosundaki Ca ²⁺ görüntüleme analizi için ek bileşenlere bakın; Ek Şekil 2A-5,6; 2B-12).
2. Dimetilsülfoksit (DMSO) içinde 1 mM Fura-2AM artı 0.5 M probenecid içeren Fura-2AM stok çözeltisini hazırlayın. Probenecid, Fura-2AM sızıntısı^15'i en aza indirir.
3. Stok çözeltisini, 6 delikli bir plakanın bir kuyucuğunda 2,5 mL ortamda 5 μM Fura-2AM ve 2,5 mM probenecid'e kadar seyreltin (bkz. Plakadaki üç ek kuyucuğa tek başına 2,5 mL ortam ekleyin (Fura-2AM yok), plakayı alüminyum folyo ile örtün ve ortamı önceden 37 ° C'ye ısıtın.
4. Pacing odasından Fura-2AM içeren kuyuya miyosit içeren bir CS aktarın, örtün ve plakayı 4 dakika boyunca% 5 CO₂ ile 37 ° C inkübatöre geri koyun. Perfüzyon pompasına boru monte edin ve adım 2.4'te açıklandığı gibi Fura-2AM yükleme süresi boyunca medya ile perfüze edin.
5. Floresan fotobeyazlatmayı azaltmak ve floresan sinyalini optimize etmek için oda ışıklarını kapatın veya en aza indirin. 6 delikli plakayı inkübatörden çıkarın ve ardından CS'yi yalnızca ortam içeren üç kuyucuğun her birinde 10 s yıkayın. CS'yi önceden ısıtılmış ortam içeren küçük bir tartım teknesine aktarın (Fura-2AM eklenmemiştir).
6. CS'nin alt tarafını nazikçe sildikten sonra CS'yi yeni yağlanmış CS odasına monte edin. CS'ye nazikçe bir damla ortam ekleyin ve ardından elektrot montajını CS üzerine monte edin, ardından ikinci bir CS ve üst montaj yapın. Adım 2.6.-2.7'de açıklandığı gibi, hücre odasını monte etmeyi bitirmek için #0 pan başlı vidaları kullanın.
7. Ortamla doldurulmuş pompa borusunu ön ısıtıcıya bağlayın, ön ısıtıcıyı CS odasına bağlayın ve adım 2.8'de açıklandığı gibi bir sahne adaptörüne yerleştirin. Ortamı vakum boru sistemi ile toplayın ve 2.8.-2.9 adımlarında açıklandığı gibi odayı 37 ° C'ye dengelemek için ısıtma sistemini açın (Ek Şekil 2A, D-7).
8. Adım 2.10'da açıklandığı gibi 35-40 V ve 0,2 Hz'ye ayarlanmış hız uyarıcısını (Ek Şekil 2B-13) etkinleştirin.
9. Ca²⁺ geçici kayıt yapmadan önce, klavyeyi görmenize yardımcı olması için bilgisayar klavyesinin yanına monte edilmiş küçük bir el fenerini veya kitap ışığını açın. Ek olarak, floresan arka planını kardiyak miyositlerin olmadığı bir alanda kaydedin. Başlamak için, adım 2.12'de açıklandığı gibi Dosya > Başlat > Yeni'yi seçin.
10. Bir YG seçin ve ham pay için bir sekme (veya izleme çubuğu, sol taraf) ve ham payda için her sekmenin üst merkezinde tanımlanan ikinci bir sekme ayarlayın. Arka planı 10-20 s için kaydedin. Ham sinyal ortalamasına sahip pay ve payda değerlerini elde etmek için fareyi sağ tıklatın ve bir izleme çubuğu panelinin üzerine sürükleyin. İşlemler > sabitlerini seçerek bu değerleri girin ve ham değerleri girin.
11. Hem kısaltma hem de Ca²⁺ geçicileri toplamak için yeni bir ekran şablonu hazırlayın. Sarkomer uzunluğu için Sekme 1'i seçin ve adım 2.13'te açıklandığı gibi aynı işlemi kullanın. Ca²⁺ görüntüleme için, genellikle 1 ile 5 arasında ayarlanan oran için minimum ve maksimum düzeyleri ayarlamak üzere Sekme 2 > Oranı (sekmenin üst ortası) > İzlemeler > Kullanıcı Sınırlarını Düzenle'yi seçin. 3. ve 4. sekmelerin (sol taraf) payda ve payda aralıklarını tanımlamak için aynı işlemi kullanın.
12. Adım 2.14'te açıklandığı gibi bir ROI kutusunu miyosit görüntüsünün üzerine yerleştirin. Dosya > New > Collect'i seçin. Şimdi kısaltma ve ratiometric Ca²⁺ verilerini toplamak için Başlat'ı seçin. Sinyal ortalamalı analiz için ≥7 kasılma/hücre kaydedin.
13. Adım 4.10'da açıklanan arka plan izleme kaydını yineleyin. 2-4 miyosit kaydettikten sonra. Tipik olarak, arka plan okumasında önemli değişiklikler varsa, 4-5 miyosit / CS veya daha az miyosit kaydedin.

5. İzole miyositlerde Ca²⁺ geçicilerinin veri analizi.

1. Analiz için istediğiniz dosyayı açın ve kısaltma için Şablonlar > Ekran Şablonu artı Ca²⁺ geçicileri seçin. Ardından, sırasıyla sarkomer uzunluğunu ve Ca 2+ oranını göstermek için sekme 1 ve^2'yi (solda) seçin. İşlemler > Sabitleri'ni seçin ve Ca²⁺ arka plan izlemesinden pay ve payda değerlerini girin.
2. Kısaltma için analiz şablonları ve Ca²⁺ geçici veriler hazırlayın. Sekme 1'i (sol taraf) seçin ve adım 3.2'de açıklandığı gibi aynı işlemi kullanın. Sarkomer uzunluk analizi şablonunu ayarlamak için.
3. Sekme 2'yi (sol taraf) seçin ve t0 tanımı kutusunda İşlemler, Monotonik Geçici Analiz Seçenekleri, TTL olay işaretini ve menüden aşağıdaki seçenekleri seçin: Temel (bazal oran), t0'a göre kalkış hızı (dep v), Tepe (tepe yüksekliği ve %tepe yüksekliği/taban çizgisi veya bl%peak h), tPeak'e göre bozunma hızı (ret v), t0 kullanarak Zirveye Ulaşma Süresi %50 (TTP %50) ve tPeak kullanarak Taban Çizgisine Kadar Olan Süre %50 (TTR_%50). Şablonlar ve Analiz Şablonunu yeni bir tanımlayıcı adı kullanarak Kaydet'i seçerek bu analiz seçeneklerini kaydedin. Her izlemeyi çözümlemeden önce bu çözümleme şablonunu yükleyin.
4. Adım 3.3.-3.6'da açıklandığı gibi aynı işlemi kullanın. sinyalin ortalamasını almak ve ardından sarkomer uzunluğunu analiz etmek, ardından Ca^{2 +} geçicileri için aynı adımları izlemek. Sarkomer uzunluğu ve Ca²⁺ geçici oran izi için ayrı işaretler ayarlayın.

Kontraktil fonksiyon çalışmaları, sıçan miyositleri üzerinde izolasyondan sonraki günden (2. gün) başlayarak izolasyondan 4 gün sonrasına kadar yapılır. Miyositler izolasyondan sonraki gün (yani 2. gün) kaydedilebilse de, gen transferinden veya kasılma fonksiyonunu değiştirmek için tedavilerden sonra genellikle daha uzun kültür sürelerigereklidir 8. İzolasyondan sonra 18 saatten fazla kültürlenen miyositler için, bölüm 1'de açıklanan pacing protokolü, t-tübüllerinin ve tutarlı kısaltma ve yeniden uzatma sonuçlarının korunmasına yardımcı olur.

Çalışmaları kısaltmak için miyositler içeren bir CS'nin temsili bir kısmı, ROI'yi ayarlamadan önce uygun şekilde konumlandırılmış bir miyosit ile birlikte Şekil 1A'da gösterilmiştir (Şekil 1B). Bir ROI tanımlandıktan sonra (Şekil 1C; pembe kutu), miyositin altında gösterilen algoritma bilgileri de kayıttan önce miyosit konumlandırmasını optimize etmeye yardımcı olur. Spesifik olarak, doğrusal optik yoğunluk (LOD; siyah çizgi), sarkomerlerin sayısı ve aralığı için bir göstergedir ve hızlı Fourier dönüşüm izinde (FFT, kırmızı çizgi) keskin bir güç spektrumu, kısaltma ve yeniden uzatmanın kaydedilmesi için optimum hizalamanın elde edilmesine yardımcı olur. Sarkomer uzunluğunun kalibrasyonu (ve kenar tespiti) için kullanılan gratikül paterni Şekil 1D'de gösterilmiştir. Sarkomer uzunluğu kısalmanın tipik bir hizalanmış kaydı, bölüm 3'te (alt panel) açıklanan sinyal ortalaması analizi ile birlikte Şekil 2A'da (üst panel) gösterilmiştir.

Disfonksiyon genellikle hayvan modellerinde in vivo disfonksiyon olduğunda miyositlerde tespit edilir. Örneğin, aşırı basınç yüküne (PO)13 yanıt olarak ekokardiyografi ile gözlenen sistolik disfonksiyon, miyosit kısalma çalışmalarında da tespit edilmiştir5. Veri izlerini göstermek için, 0.2 Hz'de elde edilen temsili ham (Şekil 2; üst panel) ve sinyal ortalamalı (Şekil 2; alt panel) izler, sahte (Şekil 2A) ve PO ile tedavi edilen (Şekil 2B) sıçanlardan miyositler için gösterilmiştir. PO'dan sonra miyosit fonksiyonunun kurtarılıp kurtarılamayacağını test etmek için, miyosit izolasyonu sırasında viral aracılı gen transferi, endojen kardiyak troponin I'i (cTnI) sarkomer16'da fosfo-mimetik cTnI T144D ikamesi (T144D) ile değiştirmek için de kullanılmıştır. İlk analiz, cTnIT144D'nin gen transferinden 4 gün sonra PO miyositlerinde (Tablo 1, üst panel) PO kaynaklı kontraktil fonksiyondaki (Tablo 1, üst panel) çarpık seviyelere doğru geri döndüğünü göstermektedir.

Bu platform aynı zamanda izole miyositlerde kısalma ile birlikte Ca2 + geçicileri ölçmek için de kullanılabilir. PO'dan sonra kısaltma ve Ca 2 + kaydedilmemiştir, çünkü PO, sıçan miyositlerinin laminin13'e yapışmasını azaltır ve karşılaştırılabilir bir model daha önce benzer bir zaman noktası17'de değiştirilmiş Ca2 + kullanımının geliştiğini göstermiştir. Bunun yerine, 2-3 aylık sıçanlardan izole edilen Fura-2AM yüklü miyositlerde temsili deneyler yapıldı. Temsili bir kayıt ve sinyal ortalamalı izler, Tablo 2'deki veri analizi ile birlikte Şekil 3'te gösterilmiştir. Bu deney seti için, yetişkin sıçanlardan izole edilen miyositler, adenoviral aracılı gen transferinden (enfeksiyon çokluğu = 100) cTnIT144D veya vahşi tip cTnI'den 4 gün sonra incelenmiştir. Hem sarkomer kısalması hem de Ca 2+ geçicileri miyositlerin Fura-2AM ile yüklenmesinden sonra ölçüldü. cTnIT144D'nin gen transferi, bu ilk çalışmalarda cTnI'ye kıyasla pik kısalmayı ve diyastolik Ca2+ düzeylerini yükseltti (Tablo 2). Daha kapsamlı bir analize ihtiyaç duyulurken, ilk sonuçlar cTnIT144D ile in vivo replasmanın zaman içinde hem kontraktil fonksiyondaki hem de Ca2 + kullanımındaki değişiklikler nedeniyle karmaşık bir kardiyak fenotip üretebileceğini düşündürmektedir.

Şekil 1: Fonksiyonel çalışmalar için kullanılan erişkin sıçan kardiyak miyositleri. (A) Yetişkin bir sıçandan temsili izole kardiyak miyositler (ölçek çubuğu = 50 μm). Ok, kontraktil fonksiyon analizi için görüntülenen temsili bir miyositi işaret eder. (B) Yan tarafta ROI (pembe) bulunan temsili miyosit (ölçek çubuğu = 20 μm). (C) ROI'li temsili miyosit (üst panel), bu miyosit için sarkomer paterni (alt panel, mavi; ölçek çubuğu = 20 μm) ve güç spektrumunun keskin zirvesi (alt panel, kırmızı). (D) Kısalma ölçümlerini kalibre etmek için 0,01 mm gratikül ekran görüntüsü. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2: Sıçan miyositlerinden temsili kayıtlar. (A) sahte ve (B) basınç aşırı yükü (PO) ile muamele görmüş sıçanlardan gelen miyositlerde 0.2 Hz'de kaydedilen ham kayıt (üst panel) ve sinyal ortalamalı (alt panel) izi. Miyositler ameliyattan 18-20 hafta sonra izole edildi ve PO supra-renal koarktasyonile üretildi 13. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: Fura-2AM yüklü erişkin kardiyak miyositlerden sarkomer uzunluğu (SL) ve Ca 2+ geçicilerinin temsili kaydı ve analizi. (A) SL, Ca2+ geçici oranı (oran) ve Ca 2+ geçici oranını üretmek için kullanılan pay ve payda izleri için ham izler. (B) SL (üst iz) ve Ca2+ geçici oranı (alt izleme) için sinyal ortalamalı izlemelere bir örnek. (C) İzler, monotonik iz algoritması kullanılarak sarkomer uzunluğu (SL) ve Ca2+ geçici oranı açısından analiz edilir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Tablo 1: Kardiyak miyositlerde aşırı basınç (PO) ve gen transferine yanıt olarak kontraktil fonksiyonun karşılaştırılması. Miyosit kısalma sonuçları, ameliyattan 18-20 hafta sonra sahte ve PO sıçan kalplerinden (üst panel)5,13 ve cTnIT144D gen transferinden 4 gün sonra sahte ve PO sıçanlardan miyositlerden (alt panel) elde edilir. Kasılma fonksiyonu tüm gruplarda miyosit izolasyonu/gen transferinden 4 gün sonra ölçülür. Sonuçlar ortalama ± SEM olarak ifade edilir (n = miyosit sayısı). Her bir sahte ve PO veri seti, bir Öğrencinin t-testi ile karşılaştırılır ve *p < 0.05 istatistiksel olarak anlamlı kabul edilir. Tek başına sahte ve PO miyositler için pik genlik sonuçları daha önce Ravichandran ve ark.5'te bildirilmiştir.

Tablo 2: cTnIT144D gen transferinden 4 gün sonra yetişkin sıçan miyositlerinde kontraktil fonksiyon ve Ca2+ geçici. Kasılma fonksiyonunun (üst panel) ve Ca2+ geçicilerinin (alt panel) analizi, vahşi tip cTnI'ye kıyasla cTnIT144D'nin gen transferinden sonra miyositlerde gösterilmiştir. Miyositler 2-3 aylık yetişkin sıçanlardan izole edilir ve veriler ortalama ± SEM (n = miyosit sayısı) olarak sunulur. Kasılma fonksiyonunun (solda) ve Ca2+ geçicilerinin (sağda) istatistiksel karşılaştırmaları, eşlenmemiş bir Öğrencinin t-testi kullanılarak gerçekleştirilir ve anlamlılık *p < 0.05 olarak ayarlanır.

Ek Şekil 1: Laminin kaplı CSs üzerine kaplanmış miyositler için pacing sisteminin bileşenleri. (A) Her haznede platin elektrotlar içeren özel tempo odası. (B) İlk dört haznesi medya ile doldurulmuş tempo odası. (C) Odaya bağlı muz jakı kablolarına bağlı pacing odası ve (D) uyarıcı. (E) Stimülatör (sağda) ile 37 °C inkübatör (solda) arasındaki bağlantı. Bu Dosyayı indirmek için lütfen tıklayınız.

Ek Şekil 2: Miyosit kontraktil fonksiyonu ve/veya Ca2+ geçici ölçümleri için gerekli bileşenler. (A) Her bir bileşeni gösteren, numaralandırılmış kalemlerin Malzeme Tablosunda daha ayrıntılı olarak açıklandığı sözleşmeli fonksiyon platformu. Platformdaki bileşenler arasında titreşim önleyici masa (# 1), ters çevrilmiş parlak alan mikroskobu (# 2,3), CCD kamera (# 4), CCD denetleyicisi ve ksenon güç kaynağı (# 1), çift emisyonlu ışık kaynağı (# 4), sıcaklık kontrol cihazı (# # 1), peristaltik pompa (# # 1), yalıtımlı tüp tutucu (# 10), kapaklara monte edilmiş perfüzyon odası (# 10) ve vakum sistemi (# 11) bulunur. (B) Ek bileşenler arasında Malzeme Tablosunda daha ayrıntılı olarak açıklanan floresan arayüzü (#12), oda uyarıcısı (#13) ve PC bilgisayarı (#14) bulunmaktadır. A panelindeki numaralı öğelerin yakın plan görünümleri C-F olarak gösterilir. (C) Xenon güç kaynağının (solda) ve CCD denetleyicisinin (sağda) görünümü. (D) Sıcaklık kontrolörü. (E) Peristaltik pompa. (F) CS perfüzyon odası (siyah ok), platin elektrot yuvası (gri ok) ve üst montaj (beyaz ok) için tabanın #0 pan-head vidalı görünümü. Bu Dosyayı indirmek için lütfen tıklayınız.

Yazarların rakip finansal çıkarları veya diğer çıkar çatışmaları yoktur.