Méthode d'empalement de microélectrode pour enregistrer le potentiel de membrane d'une artère cérébrale moyenne cannulated

Medicine

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Summary

L'objectif principal de cet article est de fournir des détails sur la façon d'enregistrer le potentiel membranaire (Vm) de l'artère cérébrale moyenne en utilisant la méthode d'impalement de microélectrode. L'artère cérébrale moyenne cannulated est équilibrepour obtenir le tonus myogénique, et la paroi du vaisseau est empalé à l'aide de microélectrodes à haute résistance.

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Reed, J. T., Sontakke, S. P., Pabbidi, M. R. Microelectrode Impalement Method to Record Membrane Potential from a Cannulated Middle Cerebral Artery. J. Vis. Exp. (149), e59072, doi:10.3791/59072 (2019).

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Abstract

Le potentiel membranaire (Vm) des cellules musculaires vasculaires lisses détermine le tonus des vaisseaux et donc le flux sanguin vers un organe. Les changements dans l'expression et la fonction des canaux ioniques et des pompes électrogéniques qui régulent Vm dans les conditions de la maladie pourraient potentiellement altérer Vm, tonalité vasculaire, et le flux sanguin. Ainsi, une compréhension de base de l'électrophysiologie et les méthodes nécessaires pour enregistrer avec précision Vm dans des états sains et malades sont essentiels. Cette méthode permettra de moduler Vm à l'aide de différents agents pharmacologiques pour restaurer Vm. Bien qu'il existe plusieurs méthodes, chacune avec ses avantages et ses inconvénients, cet article fournit des protocoles pour enregistrer Vm à partir de vaisseaux de résistance cannulés tels que l'artère cérébrale centrale en utilisant la méthode d'empalement de microélectrode. Les artères cérébrales moyennes sont autorisées à obtenir un tonus myogénique dans une chambre myographique, et la paroi du vaisseau est empalée à l'aide de microélectrodes à haute résistance. Le signal Vm est recueilli à l'aumoyen d'un électromètre, numérisé et analysé. Cette méthode fournit une lecture précise du Vm d'une paroi de navire sans endommager les cellules et sans changer la résistance de membrane.

Introduction

Le potentiel membranaire (Vm) d'une cellule se réfère à la différence relative de charge ionique à travers la membrane plasmatique et à la perméabilité relative de la membrane à ces ions. Le Vm est généré par la distribution différentielle des ions et est maintenu par des canaux ioniques et des pompes. Les canaux ioniques tels que K ,NaetCl contribuent substantiellement au vmau repos . Les cellules musculaires vasculaires et lisses (VSMC) expriment plus de quatre types différents de canaux K1, deux types de canaux Ca 2(VGCC) (VGCC)2, plus de deux types de canaux Cl 3, 4 ( en plus) , 5, canaux Ca2 mD exploités en magasin6, canaux de cation à activation extensible7,8, et pompes ATPase de sodium-potassium électrogéniques9 dans leurs membranes plasmatiques, qui peuvent toutes être impliqués dans la réglementation de Vm.

Le Vm des VSMC dépend de la pression lumineuse. Dans les navires non pressurisés, Vm varie de -50 à -65 mV, cependant, dans les segments artériels pressurisés, Vm varie de -37 à -47 mV10. L'élévation de la pression intravasculaire provoque des VSMC pour dépolariser11, diminue le seuil pour l'ouverture de VGCC, et augmente l'afflux de calcium contribuant au développement du tonique myogénique12. Au contraire, dans les vaisseaux passifs ou non pressurisés, l'hyperpolarisation membranaire, due à une activité élevée du canal K, empêchera le VGCC de s'ouvrir, ce qui entraînera une entrée limitée de calcium et une diminution du calcium intracellulaire, contribuant à moins tonalité vasculaire13. Ainsi, Vm en raison de changements dans la pression lumen semble jouer un rôle essentiel dans le développement du tonalité vasculaire, et les deux vGCC et Kcanaux jouent un rôle crucial dans la réglementation de Vm.

Vm varie selon le type de navire et les espèces. Vm est de -54 à 1,3 mV dans les bandes artérielles mésentériques supérieures supérieures de cobaye14,-45 - 1 mV dans les artères cérébrales moyennes de rat à la pression lumen de 60 mmHg12,et -35 - 1 mV dans les artères parenchymal de rat à la pression lumen de 40 mmHg15. Le Vm au repos enregistré dans le muscle lymphatique non tendu de rat est -48 - 2 mV16. Vm des VSMC cérébraux est plus négatif que dans les artères périphériques. En comparaison, les artères cérébrales moyennes félines ont été rapportées pour avoir unV m d'environ -70 mV, alors que les artères mésentériques et coronaires ont été rapportées pour avoir -49 et -58 mV, respectivement17,18. Les différences dans leV m à travers les lits vasculaires peuvent refléter les différences dans l'expression et la fonction des canaux ioniques et des pompes électrogéniques sodium-potassium.

Les augmentations et les diminutions de Vm sont appelées dépolarisation et hyperpolarisation membranaires, respectivement. Ces altérations dans Vm jouent un rôle central dans de nombreux processus physiologiques, y compris le gating ion-canal, la signalisation cellulaire, la contraction musculaire, et la propagation potentielle d'action. À une pression fixe, de nombreux composés vasodilatateurs endogènes et synthétiques qui activent les canaux K causent l'hyperpolarisation de la membrane, entraînant une vasodilatation1,13. Inversement, la dépolarisation soutenue de membrane est essentielle dans la vasoconstriction agoniste-induite ou réceptrice-négociée19. Vm est une variable critique qui non seulement réglemente l'afflux de Ca2 par le biais de VGCC13, mais influence également la libération de Ca2 'des magasins internes20,21 et Ca2-sensibilité de l'appareil contractuel22.

Bien qu'il existe plusieurs méthodes pour enregistrer Vm de différents types de cellules, les données recueillies à partir de la méthode d'empalement des microélectrodes des vaisseaux cannulés semblent être plus physiologiques que les données obtenues à partir de VSMC isolés. Lorsqu'il est enregistré à partir de VSMC isolés à l'aide des méthodes actuelles de pince, Vm est considéré comme des hyperpolarisations transitoires spontanées dans les VSMC24. Les VSMC isolés ne sont pas dans le syncytium, et les changements dans la résistance de série peuvent contribuer au comportement oscillatoire de Vm. D'autre part, le comportement oscillatoire n'est pas observé lorsque Vm est enregistré à partir de vaisseaux intacts, probablement en raison du contact cellule-cellule entre les VSMC qui sont en syncytium dans l'artère et sont résumés dans tout le navire menant à un Vm stable 24. Ainsi, la mesure de Vm des vaisseaux pressurisés utilisant la technique standard d'empalement de microélectrode est relativement proche des conditions physiologiques.

L'enregistrement de Vm à partir de vaisseaux cannulés pourrait fournir des informations vitales, puisque Vm de VSMC s'il est en syncytium est l'un des principaux déterminants du tonience vasculaire et du flux sanguin, et la modulation duV m pourrait fournir un moyen de dilater ou constrictent les vaisseaux sanguins. Il est donc essentiel de comprendre la méthodologie impliquée dans l'enregistrement de Vm. Cet article décrit l'enregistrement intracellulaire de Vm des artères cérébrales moyennes cannulated (MCAs) utilisant une méthode d'empalement de microélectrode. Ce protocole décrira comment préparer les MCA, les microélectrodes, mettre en place l'électromètre et effectuer la méthode d'empalement pour enregistrer Vm. En outre, les données représentatives, les questions communes qui ont été rencontrées lors de l'utilisation de cette méthode et les questions potentielles sont discutées.

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Protocol

Les rats mâles ont été logés dans l'établissement de soins aux animaux de l'UMMC, qui est approuvé par l'Association for Assessment and Accreditation of Laboratory Animal Care (AAALAC). Les animaux ont eu un accès gratuit à la nourriture et à l'eau tout au long de l'étude. Les animaux ont été maintenus dans un environnement contrôlé avec une température de 24 à 2 oC, des niveaux d'humidité de 60 à 80 % et des cycles de lumière/obscurité de 12 h. Tous les protocoles ont été approuvés par le Comité des soins et de l'utilisation des animaux de l'UMMC.

1. Préparation de l'équipement

  1. Placez un amplificateur d'électromètre différentiel à double canal (voir la Table des Matériaux)près de la chambre du navire et à l'endroit désiré.
  2. Connectez la sortie du canal A ou B de l'amplificateur à l'entrée du canal du numériseur avec un câble BNC-BNC.
  3. Montez la sonde dans le micromanipulateur et placez-la près du microscope et du myographe. La configuration d'enregistrement doit être installée sur une table sans vibrations.
  4. Placez les boutons et les interrupteurs sur l'avant de l'amplificateur dans des positions qui le configurent pour cette expérience comme décrit dans le manuel.
  5. Connectez le sol du bain au terrain de circuit de l'amplificateur par l'intermédiaire d'une électrode appropriée. De même, assurez-vous que la cage est mise à la terre sur le châssis de l'amplificateur.

2. Préparation des microélectrodes et de l'assemblage

  1. Utilisez des microélectrodes en verre borosilicate (voir la Table des Matériaux) et tirez la pointe de verre pour avoir un cône de 8 à 10 mm, un diamètre de 1 m et une résistance de 80 à 120 M'lorsqu'il est rempli de 3 M KCl.
    1. Utilisez un tire-lasseur standard pour obtenir un court cône graduel en utilisant les réglages suivants : chaleur 650; vitesse de 20; tirer 25; temps 250 et boucle deux fois pour des résistances plus élevées et des pointes plus petites. Voir le tableau des matériaux car les paramètres sont spécifiques à l'instrument.
      REMARQUE: Les diamètres de l'astuce de 1 m et plus causeront des dommages minimes à la cellule lorsqu'elle est empalée.
  2. Remplissez la microélectrode à l'aide d'une seringue en microfibre (voir le Tableau des matériaux).
    1. Tirez lentement le piston de la seringue en microfibre tout en injectant le KCl de 3 M dans le microélectrode pour laisser de l'espace au fluide se remplir et pour empêcher la formation de bulles d'air à l'intérieur de la microélectrode.
    2. Remplissez le microélectrode jusqu'à ce qu'il soit plein et assurez-vous qu'il n'y a pas de bulles d'air avant de le placer dans le porte-microélectrode. Si des bulles sont présentes, appuyez doucement sur le microélectrode avec un doigt pour enlever les bulles.
  3. Exercer des soins, pousser fermement la tige d'électrode dans le support à travers le trou ennuyé. En cas d'excès de liquide, retirez-le avec un tissu.
  4. Connectez l'assemblage du support d'électrode à la sonde de l'amplificateur. Effectuez un essai d'électrode, ajustez le décalage d'entrée, vérifiez le réglage zéro et vérifiez la fuite d'entrée de sonde selon le manuel d'amplificateur.
  5. Mesurer la résistance aux électrodes à l'aide d'un test d'électrode, comme le montre le tableau 1.
  6. Notez qu'une électrode de travail affiche un décalage de tension DC positif de 1 mV/M à la sortie du canal. D'autre part, si une grande tension apparaît à la sortie du canal et sur le compteur, cela indique une électrode bloquée ou cassée.
  7. Ouvrez le logiciel d'enregistrement, attribuez un nom au fichier et enregistrez-le pour une analyse future dans un logiciel de stockage.

3. Isolement et cannulation de l'artère cérébrale moyenne

  1. Préparation des réactifs.
    1. Préparer une solution de sel physiologique normale et faible en calcium (PsS) telle que décrite dans le tableau 2.
  2. Préparez le myographe.
    1. Rincer la chambre myographique (voir la Table des Matériaux) avec de l'eau distillée plusieurs fois pour la garder exempte de débris. Chargez la chambre avec 5 ml de PSS normal.
    2. Remplissez les deux boîtes en verre d'un PSS normal filtré à l'aide d'une seringue de 5 à 10 ml. Remplissez soigneusement la canule entière et le tube attaché sans introduire de bulles d'air.
    3. Préparer deux sutures en nylon monofilament (10-0, 0,02 mm) avec un demi-noeud chacune à l'aide de forceps émoussés.
    4. Placez les noeuds de suture partiellement fermés sur les deux canudes légèrement loin de la pointe à l'aide de forceps de dissection sous un microscope de dissection. Plus tard, ces noeuds seront glissés et attachés soigneusement sur les extrémités artérielles cannulées pour sécuriser le navire.
  3. Isoler et canuler l'artère cérébrale moyenne.
    1. Induire une anesthésie profonde chez un rat Sprague Dawley en utilisant 2 à 4 % d'isoflurane inhalé.
    2. Décapiter le rat à l'aide de guillotine sous anesthésie profonde.
    3. Retirez soigneusement le crâne à l'aide d'un coupe-os et d'un ciseau.
    4. Retirez le cerveau du crâne et placez-le dans 5 ml de PSS faible en calcium sur la glace.
    5. Identifiez et disséquez un segment non ramifié de l'artère cérébrale moyenne de rat (MCA) avec un diamètre intérieur de 100-200 m du cerveau utilisant des ciseaux de ressort et des forceps.
    6. Montez le MCA sur les canules en verre à l'aide de forceps fins et fixez-les en resserrant les sutures dans le myographie contenant un PSS normal.
    7. Fermez la canule distale de sorte qu'il n'y aura pas de flux dans les MCA.
    8. Connectez la pipette d'entrée à un réservoir contenant PSS pour permettre le contrôle de la pression intraluminale qui sera surveillée à l'occasion d'un transducteur de pression en ligne.
    9. Visualisez les MCA cannulés à l'aide d'une caméra couplée à la charge (voir le Tableau des matériaux)montée sur un microscope inversé et un logiciel d'imagerie.
    10. Définir la longueur axiale du MCA à une longueur approximative où il ne doit apparaître ni rigide ni flasque.
    11. Équilibrez la solution de bain avec O2 (95%) et CO2 (5%) à 37 oC pour fournir une oxygénation, une température et un pH adéquats à 7,4.
  4. Impale (pénétrer la membrane plasmatique cellulaire) les cellules musculaires vasculaires lisses.
    1. Connectez l'électrode du sol et gardez-la immergée dans le PSS du myographie.
    2. Illuminez la chambre du navire et regardez à travers le microscope pour visualiser la pointe de la microélectrode dans la solution de bain.
      REMARQUE: Alternativement, on peut visualiser le MCA et le microélectrode sur un ordinateur ayant un logiciel d'imagerie.
    3. Utilisez les commandes du micromanipulateur pour déplacer la pointe du microélectrode près de la paroi externe du vaisseau sanguin. Le micromanipulateur et la pointe du microélectrode doivent être dans une position stable par rapport au tissu.
      REMARQUE: Avant de commencer les expériences, confirmez que la tension de la membrane s'est stabilisée. Si la tension mesurée est instable, la connexion entre l'électrode et la cellule n'est pas scellée, ce qui indique une fuite.
    4. Commencez l'enregistrement.
    5. Déplacez lentement l'extrémité du microélectrode vers le navire, en visant le centre du navire en utilisant le cours ou le contrôle fin du micromanipulateur.
      REMARQUE: De temps en temps, une petite déviation dans l'enregistrement peut être observée quand la pointe de microélectrode entre en contact avec une membrane de fibre musculaire.
    6. Lorsque la pointe se trouve à proximité du vaisseau, avancez l'électrode vers l'avant en un seul mouvement rapide à l'aide du micromanipulateur pour empaler la membrane du muscle.
    7. À ce stade, on peut commencer à observer les changements dans Vm étant enregistré. Ne touchez pas au micromanipulateur lorsque le microélectrode empale la membrane de la cellule.
      REMARQUE: La différence de tension entre l'électrode d'enregistrement et de référence diminue de 0 mV à entre -40 mV et -75 mV selon le niveau de pression intravasculaire ou d'autres stimuli excitateurs ou inhibiteurs. Ces lectures caractérisent la différence potentielle transmembranaire de la cellule actuelle.
    8. Effectuer plusieurs empalements sur un seul navire dans différentes zones du navire sans endommager les VSMC afin d'obtenir des mesures précises.
    9. Après l'enregistrement, utilisez le manipulateur pour enlever le microélectrode en un seul mouvement rapide.
    10. Arrêtez l'enregistrement et enregistrez les fichiers de données pour une analyse plus approfondie.

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Representative Results

La méthode présentée peut être utilisée de façon fiable pour enregistrer Vm dans des navires cannulés. Une brève procédure décrivant comment isoler le MCA du cerveau est présentée à la figure 1A. Après avoir séparé le cerveau du crâne, le MCA a été disséqué et placé dans un plat de Petri contenant le PSS bas de calcium. Une partie du tissu conjonctif qui a été attaché a également été disséqué avec MCA utilisant des ciseaux de ressort et des forceps pour empêcher des dommages au MCA pendant l'isolement. Soigneusement, le tissu conjonctif a également été enlevé, et le MCA disséqué était prêt à transférer au myographe. MCA a été monté sur les canules et attaché à l'aide de noeuds de suture sur les deux extrémités des canules dans le myographie. Une représentation schématique d'une configuration typique de la méthode d'empalement des microélectrodes est montrée dans la figure 1B. Un microélectrode rempli de 3 M KCl a été relié à l'électromètre par l'intermédiaire d'un support dans la sonde. La sortie du canal de l'électromètre a été reliée à un canal d'entrée analogique d'un numériseur à l'aide d'un câble BNC-BNC. La sortie de numériseur a été en outre connectée à un oscilloscope pour visualiser le signal dans le logiciel d'enregistrement. Le sol est établi à l'aide d'un fil de granulés AgCl qui a été étendu du châssis de l'électromètre à la solution de bain dans le myographie. Enfin, des traces numériques ont été visualisées dans le logiciel d'enregistrement sur l'écran de l'ordinateur.

Le MCA a ensuite été incubé dans un PSS chaud fraîchement préparé et a été pressurisé à 60 mmHg. Seuls les navires qui gagnent en tonalité ont été utilisés pour l'enregistrement V m. Après que le navire a gagné le tonisme significatif, le microélectrode a été avancé dans le mur du navire. Le diamètre artériel et l'empalement de l'artère ont été visualisés utilisant la microscopie vidéo. L'empalement est considéré comme réussi lorsqu'il y a une déviation rapide vers des valeurs négatives, Vm est stable pour 30 s, et la tension revient brusquement à 0 mV lors de l'enlèvement de l'électrode comme indiqué à la figure 212,15. Nos résultats suggèrent que, dans un MCA qui est pressurisé à 60 mmHg, le Vm est de -43,2 à 2,9 mV.

Après un empalement réussi et une stabilisation V m, les médicaments qui changent leV m ont été perfused dans le bain et des changements dans le Vm ont été enregistrés. Nous avons utilisé 20 mM KCl pour dépolariser et 20 M NS1619, un ouvre-canal synthétique de potassium de conductance, pour hyperpolariser la membrane. Nos résultats suggèrent que la perfusion de la chambre avec KCl a dépolarisé la membrane par 5,8 à 0,18 mV. D'autre part, la perfusion avec NS1619 a hyperpolarisé la membrane de 3,8 à 0,4 mV.

Figure 1
Figure 1 : Illustration de l'isolement des artères cérébrales moyennes et enregistrement du potentiel membranaire àl'aide de la méthode de l'empalement des microélectrodes . (A) À l'aide de ciseaux à ressort, couper le cerveau ou le tissu conjonctif le long des lignes pointillées. Transférer et monter le MCA entre les deux canules en verre et le fixer à l'aide de sutures dans la chambre myographique remplie de PSS. (B) ) Un microélectrode rempli de 3 M KCl est inséré dans le support et est connecté à la sonde. Changements dans le déplacement potentiel transmembrane de la sonde à un électromètre et au numériseur via un câble BNC (le câble BNC est connecté à partir de la sortie du canal de l'électromètre et à une entrée analogique d'un numériseur). Le potentiel numérisé est visible dans le logiciel d'enregistrement sur le moniteur. Le sol est établi à l'aide d'un fil de granulés AgCl relié de l'électromètre à la solution de bain dans le myographie. MCA - artère cérébrale moyenne; PSS - solution physiologique de sel; AgCl et chlorure d'argent. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 2
Figure 2 : Enregistrement du potentiel membranaire à l'aide de la méthode de l'empalement des microélectrodes à partir d'artères cérébrales moyennes cannulées. Trace représentative de Vm. L'empalement est considéré comme réussi s'il y a une déviation brusque aux valeurs négatives à l'entrée d'électrode, Vm est stable pour 30 s, et la tension retourne brusquement à 0 mV lors de l'enlèvement de l'électrode. L'axe X représente le temps, et l'axe Y représente le potentiel de la membrane. La ligne pointillée représente la ligne de base ajustée avant l'empalement du navire. Sec et secondes. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 3
Figure 3 : Enregistrement des changements dans le potentiel membranaire à l'aide de la méthode de l'empalement des microélectrodes lorsque les vaisseaux sont exposés à des agents vasoactifs. Vm a été enregistré en utilisant la méthode d'empalement de microélectrode des artères cérébrales moyennes cannulated avant et après l'exposition aux agents vasoactifs. La trace d'échantillon représente (A) la dépolarisation en réponse à 20 mM KCl et (B) hyperpolarisation en réponse à 20 M NS1619 — un agoniste de canal de potassium de grande conductance. (C) Graphique à barres sommaires des changements en Vm avant et après l'application de KCl et NS1619. La ligne pointillée représente vmau repos . Le nombre de parenthèses représente le nombre de navires utilisés dans l'étude. Notez que Vm atteint la ligne de base dès que le médicament est lavé. La barre d'erreur représente l'erreur standard de la moyenne. Sec et secondes. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Réglages d'électromètre pour mesurer la résistance aux électrodes
Entrée de compteur Canal A ou B
Bascule de position dans
Gamme de compteurs basculeà vers 200 mV
électrode Dans le bain
mode Test D'opérer à l'électrode
Indication du compteur 1 mV/M

Tableau 1 : Réglages de l'électromètre pour mesurer la résistance aux électrodes.

Produits chimiques faible teneur en calcium PSS mM PSS mM normal compagnie catalogue
1 Fois Nacl 119,00 119,00 Sigma Le S7653
2 (en) Kcl 4,70 4,70 Sigma P4504 (en)
3 (en) MgSO4 1.17 Annonces 1.17 Annonces Sigma M7506 (en)
4 ( en plus) CaCl2 (en) 0,05 1,60 Sigma C3881 (en)
5 Annonces Hepes 5h00 5h00 Sigma H7006 (h7006)
6 Annonces glucose 10h00 10h00 Sigma G7021 (en)
7 Annonces NaH2PO4 1.18 Annonces 1.18 Annonces Sigma S0751 (en)
8 Annonces NaHCO3 Annonces à 18 h 00 à 18 h 00 Sigma S5761 (en)
pH: 7,4 pH: 7,4

Tableau 2 : Réactifs utilisés dans la préparation d'une solution physiologique à faible teneur en calcium et en sel physiologique.

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Discussion

Cet article fournit les étapes nécessaires sur la façon d'utiliser une méthode d'empalement de microélectrode forte pour enregistrer Vm à partir d'une préparation de navire cannulated. Cette méthode est largement utilisée, et offre des enregistrements cohérents de haute qualité de Vm qui répondent à un large éventail de questions expérimentales.

Certaines considérations critiques et des étapes de dépannage sont décrites ici pour assurer le succès de la méthode. La qualité de la microélectrode (sa netteté et sa résistance) etle processus cellulaire qu'elle pénètre influencent la stabilité et la précision du V m. Si le signal dérive continuellement ou est au-dessus ou en dessous de la plage d'enregistrement de l'amplificateur, il est très probable que l'électrode est bloquée, ou que la pointe est cassée. Si l'empalement n'est que partiel, insuffisant ou endommage la cellule, le potentiel enregistré remonte à 0 mV, ce qui entraîne un signal instable ou pas de signal. Dans certains cas, le contenu de la cellule peut également bloquer l'électrode de très haute résistance. Tous ces problèmes peuvent être surmontés en remplaçant simplement l'électrode par une nouvelle.

Pour réussir l'empalement, il faut s'assurer que la résistance totale de la membrane cellulaire est inchangée, et le potentiel de membrane mesurée est stable sans fuites entre l'électrode et la membrane. Il est essentiel que l'électrode soit avancée vers la cellule par un micromanipulateur stable. Lorsqu'il est avancé à quelques micromètres de la cellule, le potentiel de pointe changera entraînant une légère déviation de la tension détectée. Pour éviter d'endommager la pointe de l'électrode ou l'étirement de la membrane cellulaire, l'avancement rapide de l'électrode est nécessaire. L'empalement réussi est caractérisé par une baisse rapide du potentiel membranaire suivie d'une stabilisation autour du potentiel de repos de la membrane. Si la lecture potentielle fluctue, il est possible que la pointe de l'électrode ait perturbé la membrane, ce qui a entraîné une fuite de sodium dans la cellule et que le potassium s'échappe de la cellule, ce qui entraîne une dépolarisation progressive. Un autre problème dans cette méthode est que les potentiels de jonction et les potentiels de pointe d'électrode peuvent ajouter un artefact inutile à l'enregistrement de V m. Les potentiels de jonction se produisent lorsque des conducteurs différents entrent en contact. Il existe deux types différents de potentiels de jonction, le métal liquide et le liquide-liquide. Des jonctions métal liquide se forment lorsque la pointe de la sonde entre en contact avec l'électrolyte de la micropipette. Les jonctions liquide-liquide, aussi appelées potentiel de jonction liquide, se produisent lorsque deux solutions de concentrations variables entrent en contact. La diffusion des ions entre les solutions contribue au développement du potentiel. En outre, les propriétés de la pointe d'électrode en verre interagissant avec le liquide peuvent générer des potentiels de pointe. Pour minimiser la jonction ainsi que les potentiels de pointe, la réduction à zéro du potentiel mesuré dans le bain pourrait réduire le biais indésirable. Pendant l'empalement, on ne peut pas exclure la possibilité que le muscle endothélial, plutôt que lisse, Vm pourrait par inadvertance être échantillonné dans certaines expériences. Cependant, les études indiquent que les couches d'endothélium et de VSMC sont couplées électriquement dans de petites artérioles et présentent des réponses similaires de Vm 23.

En fin de compte, trois étapes de ce processus sont essentielles à la réalisation d'enregistrements réussis. Premièrement, les navires doivent être bien préparés, en veillant à ce qu'ils ne soient pas endommagés dans le processus. Deuxièmement, les microélectrodes doivent être tirées vers les bonnes propriétés électriques. Enfin, l'empalement rapide de la membrane sans casser la pointe est crucial pour des résultats précis. L'investigateur doit comprendre l'électrophysiologie, comment créer des microélectrodes viables, et comment mettre en place et utiliser un électromètre.

Malgré son importance, cette méthode a diverses limites. Tout d'abord, le coût global d'achat de tout l'équipement est élevé (30 à 40 000 dollars). Deuxièmement, des navires frais sont nécessaires pour toutes ces expériences; par conséquent, un animal est euthanasié pour chaque expérience, ce qui augmente le coût global. Troisièmement, la dissection des artères cérébrales, cannulation des vaisseaux est fastidieux, coûteux et a une courbe d'apprentissage. Quatrièmement, la préparation des microélectrodes, l'empalement et l'enregistrement de Vm nécessite une compréhension approfondie de l'électrophysiologie. Enfin, pour établir cette mise en place dans le laboratoire nécessite du personnel dédié, du temps et des efforts.

Vm est une propriété électrophysiologique essentielle qui détermine le tont vasculaire et donc le flux sanguin vers un organe. Vm pourrait être modifié par plusieurs produits chimiques vasoactifs qui sont libérés par les neurones, l'endothélium et les composants sanguins. Tandis que les vasoconstricteurs dépolarisent la membrane, les dilateurs hyperpolarisent la membrane. Plusieurs protéines, y compris les canaux K, VGCC, sodium potassium ATPase, Ca2 ATPase, Cl- canaux, canaux exploités par le magasin et les canaux extensibles réguler le Vm. Des altérations de l'une de ces protéines dans des conditions de maladie pourraient potentiellement altérer Vm et donc le tonicité vasculaire et le flux sanguin. La méthode d'empalement de microélectrode est utile pour enregistrer le repos aussi bien que les changements dans Vm en réponse aux vasoconstricteurs et aux dilatateurs. Ainsi, cette méthode pourrait être employée de manière fiable pour comprendre le Vm normal et modifié lié à la maladie, et peut être utile dans le développement des agents pharmacologiques conçus pour moduler Vm,tonalité vasculaire et flux sanguin.

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Disclosures

Les auteurs n'ont rien à révéler.

Acknowledgments

Ces travaux ont été appuyés en partie par des subventions du programme de recherche de soutien intra-muros (IRSP) de l'UMMC, AHA Scientist Development Grant (13SDG14000006) accordéeà Mallikarjuna R. Pabbidi.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Dissection instruments
Aneshetic Vaporiser Parkland scientific V3000PK
Dissection microscope Nikon Instruments Inc., NY Eclipse Ti-S
Kleine Guillotine Type 7575 Harvard Apparatus, MA 73-198
Littauer Bone Cutter Fine science tools 16152-15
Moria MC40 Ultra Fine Forceps Fine science tools 11370-40
Surgical scissors Sharp-Blunt Fine science tools 14008-14
Suture Harvard Apparatus 72-3287
Vannas Spring Scissors Fine science tools 15018-10
Electrophysiology Instruments
Charge-coupled device camera Qimaging, , BC Retiga 2000R
Differential electrometer amplifier WPI FD223A
In-line pressure transducer Harvard Apparatus, MA MA1 72-4496
Micromanipulator Thor labs PCS-5400
Microelectrodes Warner Instruments LLC, CT G200-6,
Micro Fil (Microfiber syringe) WPI MF28G67-5
Microelectrode holder WPI MEH1SF
Myograph Living Systems Instrumentation, VT CH-1-SH
Puller Sutter Instrument, San Rafael, CA P-97
Vibration-free table TMC 3435-14
Softwares
Clampex 10 Molecular devices
p Clamp 10 Molecular devices
Imaging software Nikon, NY NIS-elements
Chemicals
NaCl Sigma S7653
KCl Sigma P4504
MgSO4 Sigma M7506
CaCl2 Sigma C3881
HEPES Sigma H7006
Glucose Sigma G7021
NaH2PO4 Sigma S0751
NaHCO3 Sigma S5761

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References

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