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Este protocolo descreve um método rápido e eficiente para isolar células musculares lisas da artéria basilar de rato e registrar as correntes retificadoras internas dos canais de potássio nessas células usando a técnica de patch clamp de células inteiras. Ele oferece uma nova abordagem para pesquisadores que estudam a artéria basilar e os canais iônicos.
A doença cerebrovascular é uma condição prevalente entre os idosos, com sua incidência aumentando constantemente. A artéria basilar é um vaso cerebral crítico que supre a ponte, o cerebelo, as regiões posteriores do cérebro e o ouvido interno. A atividade do canal de potássio (K+) desempenha um papel significativo na determinação do tônus vascular, regulando o potencial da membrana celular. A ativação dos canais retificadores internos de K+ (Kir), como outros canais de K+ , leva à hiperpolarização e vasodilatação da membrana celular. Neste estudo, células musculares lisas recém-isoladas da artéria basilar foram usadas para registrar as correntes de Kir por meio da técnica de patch clamp de células inteiras. Foram investigados os efeitos de 100 μmol/L de BaCl2, um inibidor do canal de Kir, e 10 μmol/L de nitroprussiato de sódio (SNP), um nitrovasodilatador, sobre as correntes do canal de Kir. Os resultados demonstraram que o BaCl2 inibiu as correntes do canal Kir nas células musculares lisas da artéria basilar, enquanto o SNP aumentou essas correntes. Este protocolo fornece um guia abrangente para preparar células musculares lisas arteriais recém-isoladas e registrar as correntes do canal Kir usando a técnica de patch clamp, oferecendo um recurso valioso para pesquisadores que buscam dominar esse método.
A doença cerebrovascular é uma condição prevalente na população idosa. Com melhorias nos padrões de vida, aumento da expectativa de vida e envelhecimento da população, a incidência de doenças cerebrovasculares está aumentando constantemente1. A artéria basilar, um vaso não pareado formado pela fusão das artérias vertebrais bilaterais, corre abaixo da ponte dentro do crânio e se divide em duas artérias cerebrais posteriores. Ele supre a ponte, o cerebelo, as regiões posteriores do cérebro e o ouvido interno. O suprimento insuficiente de sangue para a artéria basilar pode levar a vertigem episódica, muitas vezes acompanhada de náuseas e vômitos. Os pacientes também podem apresentar sintomas como zumbido, perda auditiva e outros problemas relacionados. Esses sintomas são frequentemente associados a condições como espondilose cervical, aterosclerose cerebral e pressão arterial anormal. A doença cerebrovascular, particularmente prevalente entre indivíduos de meia-idade e idosos, está frequentemente ligada a essas condições subjacentes 2,3,4.
As artérias de resistência desempenham um papel vital na função cardiovascular e na manutenção da homeostase corporal. Como local primário de resistência vascular, regulam a pressão arterial e o débito cardíaco, garantindo fluxo sanguíneo suficiente para atender às demandas metabólicas e fisiológicas dos tecidos e órgãos5. A artéria basilar, classificada como uma artéria de resistência, regula principalmente o fluxo sanguíneo para o tronco encefálico6. As células musculares lisas, que formam as paredes das artérias de resistência, são mediadores chave da resistência vascular por meio da regulação da contração em estado estacionário ou tensão vascular. Essas células abrigam numerosos canais iônicos, incluindo canais de K+, canais de Ca2+ e canais de Cl-, que são críticos para a modulação do tônus vascular 5,7.
Os canais de K+ são críticos para estabelecer o potencial de membrana e regular o tônus contrátil das células musculares lisas arteriais8. Existem quatro tipos de canais de K+ no músculo liso arterial: K+ dependente de voltagem (Kᴠ), K+ dependente de Ca2+ (KCa), K+ dependente de ATP (KATP) e canais retificadores internos de K+ (Kir) 9,10,11. Os canais Kir são categorizados em sete subtipos, sendo Kir2.x canais Kir clássicos. Dentre estas, as subfamílias Kir2.x são as mais relevantes na vasculatura. As correntes Kir exibem retificação interna em tensões negativas, indicando um influxo líquido de K + na célula, enquanto em tensões positivas, há fluxo de corrente líquido de K + mínimo ou nenhum 5. No sistema cardiovascular, os canais de Kir são essenciais para estabilizar o potencial de membrana. Sua ativação induz hiperpolarização e vasodilatação da membrana celular 12,13,14.
Experimentos de patch-clamp em células musculares lisas recém-isoladas foram conduzidos em várias artérias, incluindo artérias coronárias, cerebrais, renais e mesentéricas15,16. Embora alguns métodos utilizem o mesmo tipo de colagenase para isolamento celular, os procedimentos precisos variam. Poucos estudos resumiram de forma abrangente os métodos de isolamento das células musculares lisas vasculares. Portanto, este estudo se concentra no isolamento fresco de células musculares lisas vasculares primárias da artéria basilar de ratos e no registro das correntes do canal Kir nessas células usando a técnica de patch clamp de células inteiras, fornecendo um protocolo detalhado e completo para pesquisadores em áreas afins.
O protocolo animal foi aprovado pelo Comitê de Ética de Bem-Estar Animal do Laboratório de Medicina Tradicional Chinesa da Universidade de Chengdu (Registro nº 2024035). Ratos machos da raça Sprague-Dawley (SD), pesando 260-300 g e com idade entre 8 e 10 semanas, foram utilizados neste estudo. Os animais receberam água e ração (ração experimental SPF) ad libitum. Os detalhes dos reagentes e equipamentos utilizados neste estudo estão listados na Tabela de Materiais.
1. Dissecção da artéria basilar do rato
2. Isolamento de células musculares lisas
3. Gravação de corrente Kir usando grampo de patch de célula inteira
Isolamento das células do músculo liso arterial
A primeira seção do procedimento detalha o processo de isolamento das células musculares lisas da artéria basilar cerebral do rato. Esse processo é ilustrado na Figura 1. O procedimento envolve digestão enzimática e etapas de separação celular para liberar células musculares lisas da artéria.
Imagens representativas de células musculares lisa...
O registro de células inteiras usando células recém-isoladas remonta ao início dos anos 198018, e o registro de correntes de canal de células musculares lisas basilares de roedores tornou-se amplamente praticado na década de 199019. Com os avanços tecnológicos, os pesquisadores estão cada vez mais focados nos resultados alcançados por meio dessas tecnologias. No entanto, a atenção dada à atualização e ao resumo dos métodos t...
Os autores não têm conflitos de interesse a divulgar.
Este trabalho foi apoiado pelo Programa Especial de Talentos da Universidade de Medicina Tradicional Chinesa de Chengdu para o "Plano de Promoção da Pesquisa de Talentos Acadêmicos e Disciplinares de Xinglin" (33002324) e pelo Projeto Chave de Pesquisa e Desenvolvimento para a Introdução de Talentos Científicos e Tecnológicos de Alto Nível na Cidade de Luliang (2022RC28).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Bovine serum albumin | Sigma, USA | B2064 | |
Barium chloride | Macklin Biochemical Co.,Ltd.,Shanghai, China | B861682 | |
CaCl2 | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China | A501330 | |
Camera | Hamamatsu, Japan | C11440 | |
Camera software | Image J, USA | Micro-manager 2.0.0-gammal | |
Collagenase F | Sigma, USA | C7926 | |
Collagenase H | Sigma, USA | C8051 | |
Computer | Lenovo, China | ~ | |
Data acquisition software | Molecular Devices, USA | Clampex 10.4 | |
Data analysis software | Axon, USA | clampfit 10.4 | |
D-glucose | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China | A610219 | |
Digital-analog converter | Molecular Devices, USA | Axon digidata 1550B | |
Dithiothreitol | Sigma, USA | D0632 | |
Drawing software | San Diego, California, USA | GraphPad | |
EGTA | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China | A600077 | |
Glass tube | DL Naturegene Life Sciences.USA | B150-86-10 | |
HEPES | Xiya Reagent Co., Ltd., Shandong, China | S3872 | |
KCl | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China | A100395 | |
KH2PO4 | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China | A100781 | |
MgCl2·6H2O | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China | A100288 | |
Micromanipulator | sutter, USA | MP285A | |
Micropipette puller | sutter, USA | P1000 | |
Microscope | Olympus, Japan | IX73 | |
Na2-ATP | Sigma, USA | A26209 | |
Na2HPO4 | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China | A610404 | |
NaCl | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China | A100241 | |
NaH2PO4 | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China | A600878 | |
NaHCO3 | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China | A100865 | |
NaOH | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China | A100173 | |
Papain | Sigma, USA | P4762 | |
Potassium-D-gluconate | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China | A507810 | |
Signal amplifier | Molecular Devices, USA | Axon MutiClamp 700B | |
Signal amplifier software | Molecular Devices, USA | MultiClamp Commander software | |
Sodium nitroprusside | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China | A600867 | |
Statistical analysis software | San Diego, California, USA | GraphPad |
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