JoVE Logo

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

This paper describes a protocol that assesses the changes of myofilament Ca2+ sensitivity during contraction in isolated cardiac myocytes from rat heart. Together with cardiac electrophysiology, systolic/diastolic cytosol Ca2+ levels and contraction/relaxation, this measurement is imperative in underpinning the mechanisms mediating cardiac excitation-contraction coupling in healthy and diseased hearts.

Abstract

فشل القلب وعدم انتظام ضربات القلب هي الأسباب الرئيسية للأمراض والوفيات في جميع أنحاء العالم. ومع ذلك، لا تزال الآلية المرضية وعطل عضلة القلب في القلب المريضة إلى توضيح كامل. يوضح أدلة دامغة مؤخرا أن التغيرات في حساسية خيط عضلي الكالسيوم 2+ تؤثر على الكالسيوم داخل الخلايا 2+ الأنشطة التوازن والقناة الايونية في myocytes القلب، والآليات الأساسية المسؤولة عن إمكانات العمل القلب وانقباض في قلوب سليمة والمريضة. في الواقع، أنشطة القنوات الأيونية والنقل الكامنة إمكانات العمل القلب (على سبيل المثال، الصوديوم، الكالسيوم 2+ و K + القنوات ونا + -CA 2+ مبادل) والكالسيوم 2+ التعامل مع البروتينات داخل الخلايا (على سبيل المثال، ryanodine المستقبلات والكالسيوم يتم قياس 2+ -ATPase في شبكية الهيولى العضلية (SERCA2a) أو فسفولامبان والفسفرة به) تقليديا إلى evaluيأكل من الآليات الأساسية للالقلب اقتران الإثارة، تقلص (EC). كل من الأنشطة الكهربائية في الغشاء والتغيرات الكالسيوم داخل الخلايا 2+ هي إشارات الزناد من اقتران EC، في حين خيط عضلي هو وحدة وظيفية من التقلص والاسترخاء، وحساسية خيط عضلي الكالسيوم 2+ أمر لا بد منه في تنفيذ الأداء ييفة عضلية. ومع ذلك، عدد قليل من الدراسات تتضمن حساسية خيط عضلي الكالسيوم 2+ في التحليل الوظيفي لعضلة القلب إلا إذا كان التركيز في الدراسة. هنا، نحن تصف البروتوكول الذي يقيس قسيم عضلي تقصير / إعادة إطالة والخلايا مستوى الكالسيوم 2+ باستخدام Fura 02:00 (كشف ratiometric) وتقييم التغييرات من حساسية خيط عضلي الكالسيوم 2+ في myocytes القلب من قلوب الفئران. والهدف الرئيسي هو التأكيد على أنه خيط عضلي ينبغي أن تؤخذ حساسية الكالسيوم 2+ بعين الاعتبار في اقتران EC للتحليل الآلية. تحقيق شامل طعلى قنوات، نقل أيون، داخل الخلايا معالجة الكالسيوم 2+، وحساسية خيط عضلي الكالسيوم 2+ التي تكمن وراء انقباض العضلية في قلوب سليمة والمريضة سوف توفر معلومات قيمة عن تصميم استراتيجيات أكثر فعالية من متعدية وقيمة علاجية.

Introduction

القلب الإثارة، تقلص (EC) اقتران هو مخطط أساسي لتحليل الخواص الميكانيكية للعضلة القلب، أي وظيفة مقلص من القلب 1،2. يبدأ اقتران المفوضية الأوروبية من خلال الاستقطاب غشاء الثانوي لأنشطة القنوات الأيونية sarcolemmal (على سبيل المثال، نا + قناة بوابات الجهد، والتي يمكن قياسها عبر تقنيات التصحيح، المشبك). تفعيل لاحق من الجهد بوابات L من نوع كا 2+ قنوات (LTCCs) والكالسيوم 2+ تدفق عبر LTCCs تؤدي الجزء الأكبر من الكالسيوم 2+ الإفراج خلال ryanodine المستقبلات (RyRs)، وزيادة عصاري خلوي تركيز الكالسيوم 2+ من nanomolar (نانومتر ) إلى مكرومولي مستوى (ميكرومتر). هذه الزيادة في كاليفورنيا عصاري خلوي 2+ يعزز الكالسيوم 2+ ملزمة لتروبونين C (المجلس الوطني الانتقالي) في خيوط رقيقة ويثير التغيرات متعلق بتكوين مجمع خيوط لتسهيل التفاعل بين الأكتين الميوسين ومن بلوغ myocardi انكماش ال 3. على العكس، فإن الكالسيوم عصاري خلوي 2+ وإعادة المستحوذ ظهر في شبكية الهيولى العضلية (SR) من خلال كا 2+ -ATPase في ريال (SERCA2a) أو مقذوف من العضلية عن طريق نا + / كا 2+ المبادلات والبلازمي كاليفورنيا 2+ أتباز 1،2. ونتيجة لذلك، وانخفاض في الكالسيوم عصاري خلوي 2+ يحرض التغييرات متعلق بتكوين خيوط رقيقة العودة إلى حالته الأصلية، مما أدى إلى تفكك الأكتين، الميوسين والعضلية الاسترخاء 1-3. في هذا المخطط، ويعتبر هذا النشاط من SERCA2a عموما لتحديد سرعة الاسترخاء عضلة القلب لأنه يشكل 70 - 90٪ من عصاري خلوي إزالة الكالسيوم 2+ في معظم خلايا القلب الثدييات 1. على هذا النحو، والشاذ الكالسيوم 2+ معالجة من قبل LTCC، RYR وSERCA2a، وما إلى ذلك اعتبرت الآليات الرئيسية لانقباض ضعف واسترخاء في قلب المريضة 1-4.

> في الواقع، مجانا عصاري خلوي كا 2+ أن وظائف كما قال رسول في حسابات اقتران EC لحوالي 1٪ من مجموع الكالسيوم داخل الخلايا 2+ والغالبية من الكالسيوم 2+ لا بد أن الكالسيوم داخل الخلايا 2+ مخازن 5،6. هذا ويرجع ذلك إلى حقيقة أن العديد من الكالسيوم 2+ مخازن وفيرة في myocytes القلب، على سبيل المثال، الفوسفورية غشاء، ATP، فسفوكرياتين، كالمودولين، parvalbumin، ييفة عضلية الشركات عبر الوطنية، الميوسين، SERCA2a، وكالسيكويسترين في ريال 5،6،7. من بينها، SERCA2a والشركات عبر الوطنية هي السائدة الكالسيوم 2+ مخازن 5،6،7. وعلاوة على ذلك، الكالسيوم 2+ ملزمة لالمخازن المؤقتة الخاصة به هو عملية ديناميكية خلال نشل (على سبيل المثال، 30-50٪ من الكالسيوم 2+ بربط الشركات عبر الوطنية وتنفصل منه خلال كا 2+ العابرين 7) والتغيير في كا 2+ سبب إضافي ملزم "الافراج" حرية الكالسيوم 2+ إلى العصارة الخلوية، والنتائج في التعديلات من الكالسيوم داخل الخلايا 2+ اضربentration. ونتيجة لذلك، الاضطراب داخل الخلايا مستوى الكالسيوم 2+ يدفع الحركات خيط عضلي غير طبيعي، والتي هي السلائف من ضعف مقلص وعدم انتظام ضربات القلب 8،9. عوامل كثيرة (كلا الفسيولوجية والمرضية) يمكن أن تكون مصادر تعديلات ما بعد النسخي من البروتينات خيط عضلي، التي تؤثر على خيط عضلي الكالسيوم 2+ التخزين المؤقت وخيط عضلي الكالسيوم 2+ حساسية 8-10. في الآونة الأخيرة، أفيد أن الطفرات في البروتينات خيط عضلي زيادة الكالسيوم 2+ تقارب ملزمة والخلايا معالجة الكالسيوم 2+، مما اثار التقوية التي تعتمد على وقفة من الكالسيوم 2+ العابرين، والشاذ الكالسيوم 2+ الإفراج عنهم، وعدم انتظام ضربات القلب 8. وتماشيا مع هذا المفهوم، لقد أظهرنا أيضا أن خيط عضلي الكالسيوم 2+ الحساسية في قلوب الفئران ارتفاع ضغط الدم الثانوي ليصل تنظيم الخلايا العصبية سينسيز أكسيد النيتريك يرتبط ضغط الدم الانبساطي مرتفعة والانقباضي الكالسيوم 2+ المستويات11، والذي بدوره يزيد من ضعف LTCC إلى الكالسيوم 2+ تثبيط معتمد على 12. وبالتالي، حساسية خيط عضلي الكالسيوم 2+ هو منظم "نشطا" من الكالسيوم داخل الخلايا 2+ التوازن والعضلية وظيفة مقلص. أصبح من الضروري لتحليل التفاعلات بين خيط عضلي والكالسيوم 2+ التعامل مع البروتينات لتحقيق شامل في العضلية اقتران EC وظيفة القلب.

هنا، نحن تصف البروتوكول الذي يقيم التغييرات من حساسية خيط عضلي الكالسيوم 2+ في myocytes القلب المعزولة. تحليل شامل للالكالسيوم داخل الخلايا 2+ الشخصي، وخيط عضلي الكالسيوم 2+ حساسية والانكماش كشف آليات جديدة الميكانيكا عضلة القلب الكامنة.

Protocol

البروتوكول هو وفقا لدليل لرعاية واستخدام الحيوانات المختبرية التي نشرتها المعاهد الوطنية للأمم المتحدة للصحة (NIH المنشور رقم 85-23، منقحة 1996). تم الموافقة عليها من قبل اللجنة الحيوان الرعاية المؤسسية والاستخدام (IACUC) من جامعة سيول الوطنية (موافقة IACUC أي: جامعة سول الوطنية-101213-1).

1. إعداد العازلة (مواد الجدول والمعدات)

  1. إعداد 300 مل من محلول عزلة جديدة على يوم من التجربة (في ملي: كلوريد الصوديوم، 135، بوكل، 5.4، MgCl 3.5، الجلوكوز، 5؛ HEPES، 5؛ نا 2 هبو 0.4، التورين، 20؛ الرقم الهيدروجيني 7.4 مع هيدروكسيد الصوديوم).
  2. إعداد 100 مل من محلول تخزين جديدة على يوم من التجربة (في ملي: كلوريد الصوديوم 120، بوكل 5.4، MgSO 4 5؛ CaCl 2 0.2، الصوديوم البيروفات 5؛ الجلوكوز 5.5، التورين 20؛ HEPES 10؛ مانيتول 29؛ ودرجة الحموضة 7.4 مع هيدروكسيد الصوديوم).
  3. تحضير 1L من حل نضح (في ملي: كلوريد الصوديوم، 141.4، بوكل، 4؛ ناه 2 ص 0.33، MGCل 1؛ HEPES، 10؛ الجلوكوز، 5.5، CaCl 1.8، مانيتول، 14.5، 7.4 درجة الحموضة مع هيدروكسيد الصوديوم).
  4. إعداد 30 مل من محلول كولاجيناز 1 بإضافة كولاجيناز (1 ملغ / مل)، البروتيني (0.1 ملغ / مل)، ألبومين المصل البقري (BSA، 1.67mg / مل)، والكالسيوم 2+ (0.05 ملم) إلى 25 مل من العزلة حل.
  5. إعداد 20 مل من محلول كولاجيناز 2 بإضافة كولاجيناز (1 ملغ / مل)، BSA (1.67 ملغ / مل)، والكالسيوم 2+ (0.05 ملم) إلى 16.7 مل من محلول العزلة.
  6. إعداد 40 مل من محلول BSA بإضافة 0.4 غرام من BSA إلى 40 مل من محلول العزلة. فصل 10 مل و 30 مل إلى قسمين الأكواب. إضافة الكالسيوم 2+ إلى 30 مل من محلول BSA بحيث النهائي الكالسيوم 2+ التركيز في حل جيش صرب البوسنة هو 1 ملم.

2. إعداد لعزل البطين الأيسر (LV) Myocytes

  1. نقل 8-12، ذكور فئران قبل أسبوع سبراغ داولي (SD) في أقفاص النقل النظيفة من منشأة الحيوان إلى غرفة التحضير والعزلة.
  2. Hأكل اثنين من حمامات المياه إلى 37 درجة مئوية.
    ملاحظة: استخدام حمام مائي واحد للمياه - خزان تغلف وأنابيب نضح من نظام الارواء Langendorff. استخدام حمام مائي آخرين للتحريض جذوع أنسجة عضلة القلب وذلك لفصل myocytes واحدة.
  3. إضافة 5 مل و 3.3 مل من محلول BSA (بدون الكالسيوم 2+) إلى 25 مل من محلول كولاجيناز 1 و 16.7 مل كولاجيناز الحل 2 لتعويض حجم 30 مل و 20 مل، على التوالي.
  4. إضافة حل العزلة (100 مل)، وحل كولاجيناز 1 (30 مل) إلى العمود 1 (العقيد 1) والعمود 2 (العقيد 2) في نظام Langendorff نضح، على التوالي (الشكل 1A).
  5. الأوكسجين في حل العزلة وحل كولاجيناز 1 في العقيد 1 وCol.2 عبر أنبوب توصيل الأكسجين في النظام نضح Langendorff (الشكل 1A). وبالمثل، الأوكسجين حل كولاجيناز 2 وحل جيش صرب البوسنة في حمام مائي تهتز مع 100٪ O 2 عن طريقأنبوب توصيل الأكسجين.

3. عزل LV Myocytes

  1. تخدير الفئران SD عن طريق الحقن داخل الصفاق من الصوديوم بنتوباربيتال (30 ملغ / كلغ) وتأكد من حالة التخدير التي كتبها اصبع القدم معسر وعدم وجود انعكاس الانسحاب.
  2. نقل الفئران إلى علبة تشريح. في موقف ضعيف، وتأمين أربع أرجل على الجانبين من الجسم مع الشريط.
  3. تطبيق الصدري شقوق منتصف محوري مع مقص جراحي لفتح الصدر، وضمان عدم تلف القلب. استخدام زوج آخر من مقص نظيفة لتشريح القلب من الأوعية التي تربط (على سبيل المثال، متفوقة والوريد الأجوف السفلي، الأوعية الرئوية، والشريان الأورطي) وغشاء التامور 13.
  4. ترك جزء من الشريان الأورطي لمدة كافية (5-8 ملم)، المشبك الأبهر مع ملقط غرامة، وجبل بسرعة قنية من نظام الارواء Langendorff حدود 1 دقيقة (الشكل 1A). ربط خيوط الجروح 4/0 بإحكام على الشريان الأورطي.
  5. تشغيل صمام على العقيد 1 ويروي قلب معزولة مع حل العزلة قبل تحسنت والاوكسيجين لمدة 10 دقيقة (معدل نضح: 12-14 مل / دقيقة). إيقاف صمام على العقيد 1، بدوره على صمام على العقيد (2) ويروي القلب مع حل كولاجيناز 1 ل8-10 دقيقة.
  6. ترجل قلب هضمها من قبل قطع الشريان الأورطي ونقلها من خلال عقد الشريان الأورطي مع ملقط في قارورة تحتوي على حل العزلة الطازجة (الشكل 1Bi). استخدام مقص الجميلة وملقط لقطع معظم الجدار الحر LV (بما في ذلك الحاجز) إلى أجزاء أصغر (~ 22 ملم، الشكل 1Bii).
  7. نقل القطع في قارورة تحتوي على قبل تحسنت والاوكسيجين كولاجيناز جديدة الحل 2 (الشكل 1Biii). يهز لمدة 10 دقيقة. استمرار في تقديم الأكسجين إلى التي تحتوي على العضلية كولاجيناز حل 2.
  8. نقل العضلية - تعليق لأنبوب 10 مل الطرد المركزي باستخدام القطارات مع لمبة الشفط وإضافة الكالسيوم 2+ - تحتوي على حل جيش صرب البوسنة (1: 1 في الحجم). أجهزة الطرد المركزي في 30 جرام لمدة 2 دقيقة وتجاهل طاف. إعادة تعليق بيليه العضلية في 5 مل من محلول BSA. الطرد المركزي وتجاهل طاف.
  9. تفريق الكريات العضلية والحفاظ على myocytes في 10 مل من محلول التخزين المؤكسج قبل في RT (الشكل 1Biv الى السادس).
  10. كرر الإجراءات (الخطوات 3،7-3،9) مع النسيج LV المتبقية في القارورة.
    ملاحظة: الحفاظ على تكرار الإجراءات (الخطوات 3،7-3،9) مرة أخرى حتى معظم الأنسجة LV يختفي في الحصول على عائد جيد من myocytes.
  11. الحفاظ على myocytes في حلول التخزين لمدة 6-8 ساعة على RT حتى نهاية التجارب.

4. القياسات في وقت واحد من الكالسيوم داخل الخلايا 2+ العابرون والعضلية تقلص

  1. myocytes تحميل LV مع acetoxymethyl استر FURA-02:00 (2 ميكرومتر).
    ملاحظة: تنفيذ جميع الإجراءات التحميل والتجارب مع myocytes محملة في أنبوب الظلام (الشكل 1Bvii).
    1. الطرد المركزيifuge تعليق العضلية (1 مل) في 2000 x ج لمدة 10 ثانية. تجاهل طاف وإعادة تعليق بيليه العضلية في 1 مل من محلول تايرود مع انخفاض الكالسيوم 2+ تركيز (250 ميكرومتر، مواد الجدول والمعدات).
    2. إضافة FURA-02:00 وبولوكسامير 407 (2 ميكرولتر)، تفريق بلطف تعليق العضلية، والحفاظ على الخليط في RT (20-24 درجة مئوية) لمدة 15 دقيقة (الشكل 1Bvii).
    3. الطرد المركزي الخليط لمدة 5 ثوان، تجاهل طاف وتفريق بيليه العضلية في 1 مل من محلول الارواء تحتوي على 500 ميكرومتر الكالسيوم 2+. بعد 10 دقيقة، الطرد المركزي الخليط لمدة 5 ثانية وتجاهل طاف.
    4. إضافة محلول الارواء الطازجة (500 ميكرومتر الكالسيوم 2+، 1 مل) والحفاظ على FURA-02:00 - بيليه العضلية التي تم تحميلها في هذا الحل للتسجيلات.
  2. قياس انكماش LV العضلية والكالسيوم داخل الخلايا 2+
    1. قبل التسجيل، وملء الأنبوب نضح أن يمر عبرسترة المياه مع حل تايرود، وهو قبل تحسنت إلى 36 درجة مئوية.
    2. ضع بضع قطرات من FURA 02:00 - تحميل LV تعليق العضلية على غرفة المجهر مضان مقلوب لمدة 5 - 8 دقائق. ببطء يروي الحل تايرود (2.2 مل / دقيقة).
    3. اضغط على زر "البدء" على اللوحة الأمامية للمحفز إصبعي لبدء التحفيز الميدان (2 هرتز).
      ملاحظة: انتاج التيار الكهربائي (10 فولت، 5 ميللي ثانية مدتها) وتطبيقها على myocytes في الغرفة من خلال أسلاك البلاتين المتمركزة على جانبي الغرفة.
      1. اختر myocytes أن العقد ثابت (لا تلك التي تعرض فرط أو قصور انكماش) ​​للتسجيل.
    4. ضبط العضلية من خيار في الوضع الأفقي للنظام الكشف قسيم عضلي القائم على الفيديو وضبط بؤرة المجهر للحصول على صور أفضل من ساركومير. ضع مربع مستطيل الأرجواني على المنطقة التي لوحظت ساركومير واضحة بوضوح حتى المتوسطمن أطوال قسيم عضلي (الذروة الحمراء) يعرض ذروة فريدة حادة (الشكل 2A، الصورة السفلى).
    5. تسجيل التغيرات في طول قسيم عضلي في الاستجابة لتحفيز الميدان (الشكل 2A وباء).
      ملاحظة: استخدم myocytes تحميل ضمن 1-2 ساعة.
    6. ضبط فتحة الكاميرا بحيث الحقل في نظام الكشف قسيم عضلي القائم على الفيديو هو حجم العضلية (الشكل 2A). تحفيز العضلية مع الإثارة في 360 نانومتر / 380 نانومتر، والانبعاثات في 510 نانومتر (تردد اقتناء 1000 هرتز). سجل تقصير قسيم عضلي ونسبة Fura2 AM مع التحفيز الميدان (الشكل 2B).

5. تقييم حساسية خيط عضلي الكالسيوم 2+

  1. متوسط ​​أطوال قسيم عضلي والكالسيوم 2+ العابرين في حالة استقرار (10-20 آثار) ورسم حلقة مرحلة الطائرة من نسبة FURA-2 مقابل طول قسيم عضلي من نفس العضلية (على حد سواء مع القيمة المقاسةالصورة ودلتا التغييرات، الشكل 2C).
  2. في كل قطعة، وتحديد نسبة FURA -2 في 50٪ الاسترخاء (EC 50، الشكل 2C). مقارنة كل حلقة وEC 50 من كل تدخل.

النتائج

يتم عزل myocytes LV من قلوب الفئران العادية وارتفاع ضغط الدم. تعتبر myocytes على شكل قضيب مع التصدعات واضحة (تمثل ساركومير) وتقلصات مستقرة وردا على التحفيز المجال ليكون myocytes الأمثل ويتم اختيارها للتسجيلات (الشكل 2A). في المثال الموضح في F igure 2A،

Discussion

هنا، نحن تصف بروتوكولات لتقييم التغيرات من حساسية خيط عضلي الكالسيوم 2+ في واحدة العضلية القلبية معزولة والتأكيد على أهمية قياس هذه المعلمة إلى جانب الخصائص الكهربية، الكالسيوم داخل الخلايا 2+ العابرين، وديناميات خيط عضلي. وذلك لأن التسجيلات واحدة أو اثن...

Disclosures

The authors declare that they have no competing financial interests.

Acknowledgements

وأيد هذا البحث من قبل برنامج أبحاث العلوم الأساسية من خلال المؤسسة الوطنية للبحوث كوريا (جبهة الخلاص الوطني) بتمويل من وزارة التربية والتعليم والعلوم والتكنولوجيا (2013068067). بواسطة برنامج الدراسات العليا في الدماغ كوريا 21 من وزارة الكورية التعليم والعلوم والتكنولوجيا ومستشفى جامعة سيول الوطنية، والجمعية الكورية لارتفاع ضغط الدم (2013)، وصندوق البحوث للاتصالات SK (رقم 3420130290) ومن المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (NSFC 31460265، 81260035 NSFC).

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
Sprague Dawley ratKoatech8-12 weeks
Pentobarbital SodiumHanlim Pharmaceutical (Korea)AHN901Insurance code:645301220
NaClSigmaS9625
KClSigmaP4504
NaH2PO4SigmaS8282
HEPESSigmaH3375
GlucoseSigmaG8270
CaCl2BiosesangC2002
MgCl2BiosesangM2001
MannitolSigmaM4125
MgSO4SigmaM5921
Sodium PyruvateSigmaP2256
TaurineMerck8.08616.1000
Na2HPOSigma71649
Bovine Fetal AlbuminSigmaA7906
Collagenase Type 2WorthingtonLS004177
ProteaseSigmaP6911
Fura-2 (AM)Molecular ProbesF1221
Pluronic F127 20% solution in DMSOInvitrogenP3000MP
Shaking Water BathChang Shin ScientificModel: C-108
IonWizard Softwae SuiteIonOptix LtdExperimental BuilderAcquisition and Analysis of EC Coupling Data in Myocytes
Myocyte Calcium & Contractility Recording SystemIonOptix Ltd
Circulating Water BathBS-TechBW2-8
Myocyte Fluorescence MicroscopeNikonDIATPHOTO 200
MyoCam-S PowerIonOptix
Fluorescence & Video DetectionIonOptixMyoCam-S
CFA300
PMT400
Fluorescence & System InterfaceIonOptixFSI700
Excitation Light SourceIonOptixmSTEP
High intensity ARC Lamp Power supplyCairn Reseach
Filter wheel controllerIonOptixGB/MUS200
Digital StimulatorMedical Systems CorportionS-98 Mutimode
Compositions of Experimental Solutions
NameCompanyCatalog NumberComments
Isolation Solution (pH: 7.4, NaOH)
NaClSigmaS9625Concentration (mmol) 135
KClSigmaP4504Concentration (mmol) 5.4
HEPESSigmaH3375Concentration (mmol) 5
GlucoseSigmaG8270Concentration (mmol) 5
MgCl2BiosesangM2001Concentration (mmol) 3.5
TaurineSigmaCB2742654Concentration (mmol) 20
Na2HPOSigma71649Concentration (mmol) 0.4
Storage Solution (pH: 7.4, NaOH)
NaClSigmaS9625Concentration (mmol) 120
KClSigmaP4504Concentration (mmol) 5.4
HEPESSigmaH3375Concentration (mmol) 10
GlucoseSigmaG8270Concentration (mmol) 5.5
CaCl2BiosesangC2002Concentration (mmol) 0.2
MannitolSigmaM4125Concentration (mmol) 29
MgSO4SigmaM5921Concentration (mmol) 5
Sodium PyruvateSigmaP2256Concentration (mmol) 5
TaurineSigmaCB2742654Concentration (mmol) 20
Perfusion Solution (Tyrode solution, pH: 7.4, NaOH)
NaClSigmaS9625Concentration (mmol) 141.4
KClSigmaP4504Concentration (mmol) 4
NaH2PO4SigmaS8282Concentration (mmol) 0.33
HEPESSigmaH3375Concentration (mmol) 10
GlucoseSigmaG8270Concentration (mmol) 5.5
CaCl2BiosesangC2002Concentration (mmol) 1.8      For Fura 2AM loading, CaCl2 concentrations are 0.25 mM and 0.5 mM
MgCl2BiosesangM2001Concentration (mmol) 1
MannitolSigmaM4125Concentration (mmol) 14.5
Collangenase Solution 1
Isolation Solution (30mL)
Bovine Fetal Albumin (BSA solution 5 ml)Concentration (mmol) 1.67 mg/mL
Collagenase Type 2WorthingtonLS004177Concentration (mmol) 1 mg/mL
ProteaseSigmaP6911Concentration (mmol) 0.1 mg/mL
CaCl2BiosesangC2002Concentration (mmol) 0.05 mM
Collangenase Solution 2
Isolation Solution (20mL)
Bovine Fetal Albumin (BSA solution 3.3 mL)Concentration (mmol) 1.67 mg/mL
Collagenase Type 2WorthingtonLS004177Concentration (mmol) 1 mg/mL
CaCl2BiosesangC2002Concentration (mmol) 0.05 mM
BSA solution
Isolation Solution (40mL)
Bovine Fetal AlbuminSigmaA7906Concentration (mmol) 400 mg
CaCl2BiosesangC2002Concentration (mmol) 1mM

References

  1. Bers, D. M., et al. Cardiac excitation-contraction coupling. Nature. 415 (6868), 198-205 (2002).
  2. Eisner, D. A., et al. Integrative analysis of calcium cycling in cardiac muscle. Circ Res. 87 (12), 1087-1094 (2000).
  3. Palmiter, K. A., et al. Molecular mechanisms regulating the myofilament response to Ca2+: implications of mutations causal for familial hypertrophic cardiomyopathy. Basic Res Cardiol. 92 (S1), 63-74 (1997).
  4. Missiaen, L., et al. Abnormal intracellular Ca2+ homeostasis and disease. Cell Calcium. 28 (1), 1-21 (2000).
  5. Trafford, A. W., et al. A novel, rapid and reversible method to measure Ca buffering and time-course of total sarcoplasmic reticulum Ca content in cardiac ventricular myocytes. Pflugers Arch. 437 (3), 501-503 (1999).
  6. Berlin, J. R., et al. Intrinsic cytosolic calcium buffering properties of single rat cardiac myocytes. Biophys J. 67 (4), 1775-1787 (1994).
  7. Robertson, S. P., et al. The time-course of Ca2+ exchange with calmodulin, troponin, parvalbumin, and myosin in response to transient increases in Ca2+. Biophys J. 34 (3), 559-569 (1981).
  8. Schober, T., et al. Myofilament Ca2+ sensitization increases cytosolic Ca2+ binding affinity, alters intracellular Ca2+ homeostasis, and causes pause-dependent Ca2+-triggered arrhythmia. Circ Res. 112 (2), 170-179 (2012).
  9. Briston, S. J., et al. Balanced changes in Ca buffering by SERCA and troponin contribute to Ca handling during β-adrenergic stimulation in cardiac myocytes. Cardiovasc Res. 104 (2), 347-354 (2014).
  10. Patel, B. G., Wilder, T., John Solaro, R. J., et al. Novel control of cardiac myofilament response to calcium by S-glutathionylation at specific sites of myosin binding protein C. Front Physiol. 4, 336 (2013).
  11. Jin, C. Z., et al. Myofilament Ca2+ desensitization mediates positive lusitropic effect of neuronal nitric oxide synthase in left ventricular myocytes from murine hypertensive heart. J Mol Cell Cardiol. 60, 107-115 (2013).
  12. Wang, Y., et al. Modulation of L-type Ca2+ channel activity by neuronal nitric oxide synthase and myofilament Ca2+ sensitivity in cardiac myocytes from hypertensive rat. Cell Calcium. 58 (3), 264-274 (2015).
  13. Louch, W. E., Sheehan, K. A., Wolska, B. M., et al. Methods in cardiomyocyte isolation, culture, and gene transfer. J Mol Cell Cardiol. 51 (3), 288-298 (2011).
  14. Spurgeon, H. A., et al. Cytosolic calcium and myofilaments in single rat cardiac myocytes achieve a dynamic equilibrium during twitch relaxation. J Physiol. 447, 83-102 (1992).
  15. Preston, L. C., et al. Functional effects of the DCM mutant Gly159Asp troponin C in skinned muscle fibres. Pflugers Arch. 453 (6), 771-776 (2007).
  16. Willott, R. H., et al. Mutations in Troponin that cause HCM, DCM AND RCM: what can we learn about thin filament function?. J Mol Cell Cardiol. 48 (5), 882-892 (2010).
  17. Yasuda, S. I., et al. A novel method to study contraction characteristics of a single cardiac myocyte using carbon fibers. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 281 (3), H1442-H1446 (2001).
  18. Sears, C. E., et al. Cardiac neuronal nitric oxide synthase isoform regulates myocardial contraction and calcium handling. Circ Res. 92 (5), e52-e59 (2003).
  19. Ashley, E. A., et al. Cardiac nitric oxide synthase 1 regulates basal and beta-adrenergic contractility in murine ventricular myocytes. Circulation. 105 (25), 3011-3016 (2002).
  20. Zhang, Y. H., et al. Reduced phospholamban phosphorylation is associated with impaired relaxation in left ventricular myocytes from neuronal NO synthase-deficient mice. Circ Res. 102 (2), 242-249 (2008).
  21. Roe, M. W., Lemasters, J. J., Herman, B., et al. Assessment of Fura-2 for measurements of cytosolic free calcium. Cell Calcium. 11 (2-3), 63-73 (1990).
  22. Grynkiewicz, G., et al. A new generation of Ca2+ indicators with greatly improved fluorescence properties. J Biol Chem. 260 (6), 3440-3450 (1985).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

114 myocytes 2 2 sensitivity

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved