Zwei-Photonen-Imaging von intrazellulären Ca<sup> 2+</sup> Transport- und Stickoxid-Produktion in Endothelzellen und glatte Muskelzellen eines isolierten Rattenaorta
Summary
Vascular cell functiondepends on activity of intracellular messengers. Described here is an ex vivo two photon imaging method that allows the measurement of intracellular calcium and nitric oxide levels in response to physiological and pharmacological stimuli in individual endothelial and smooth muscle cells of an isolated aorta.
Abstract
Calcium ist ein wichtiger Regulator von vielen physiologischen Prozessen in vaskulären Geweben. Esten Endothel- und glatten Muskelfunktionen hängen stark von Änderungen der intrazellulären Calcium ([Ca 2+] i) und Stickstoffmonoxid (NO). Um zu verstehen, wie [Ca 2+] i, NO und Downstream-Moleküle werden durch ein Blutgefäß in Reaktion auf Vasokonstriktoren und Vasodilatatoren behandelt, eine neue Technik, die Kalzium-Kennzeichnung gilt (oder No-Kennzeichnung) entwickelten wir Farbstoffe mit zwei Photonen-Mikroskopie Kalzium Handhabung (oder NO-Produktion) in isolierten Blutgefäße zu messen. Hier beschrieben ist eine detaillierte Schritt-für-Schritt-Verfahren, die, wie man eine Aorta einer Ratte, Etikett Calcium oder NO in den Endothelzellen oder glatten Muskelzellen zu isolieren und Bild Calciumtransienten (oder NO-Produktion) mit Hilfe eines Zwei-Photonen-Mikroskop folgenden physiologischen demonstriert oder pharmakologische Reize. Die Vorteile der Verwendung des Verfahrens sind mehrfach: 1) es ist möglich, gleichzeitigely messen Calciumtransienten sowohl in Endothelzellen und Zellen der glatten Muskulatur als Antwort auf verschiedene Stimuli; 2) es erlaubt, Bild Endothelzellen und glatten Muskelzellen in ihrer Muttereinstellung; 3) Diese Methode ist sehr empfindlich gegenüber intrazellulären Calcium oder keine Änderungen und erzeugt Bilder mit hoher Auflösung für präzise Messungen; und 4) beschriebene Vorgehensweise kann auf die Messung von anderen Molekülen, beispielsweise reaktive Sauerstoff-Spezies angewandt werden. Zusammenfassend Anwendung der Zwei-Photonen-Mikroskopie Laseremission zu Calciumtransienten und NO-Produktion in den Endothelzellen und glatte Muskelzellen eines isolierten Blutgefäß hochwertige quantitative Daten zur Verfügung gestellt und förderte unser Verständnis der Mechanismen, die Gefäßfunktion zu überwachen.
Introduction
Calcium ist ein Grund second messenger in vaskulären Zellen wie Endothelzellen und glatten Muskelzellen. Es ist der primäre Stimulus für die vaskuläre Kontraktion und spielt eine wichtige Rolle bei der Gefäßerweiterung, einschließlich der Auswirkungen unverErzeugung innerhalb des Endothels. Aufgrund der Beschränkungen von Imaging-Technologien, hat es praktisch unmöglich gewesen, Kalzium Handhabung innerhalb des intakten Schiffes zu beobachten. Die Entwicklung der Zwei-Photonen-Imaging-Systeme und die Schaffung neuer Calcium oder keine Kennzeichnung Farbstoffe, macht bei einer ausreichenden Tiefe und Auflösung es möglich, Bild zu beginnen, um Kalziumdynamik und NO-Produktion innerhalb des Gefäßsystems zu verstehen.
Zwei-Photonen-Mikroskopie hat vor kurzem in Gewebe, Organe und sogar ganze Tierstudien wegen seiner überlegenen Fähigkeit, tief Gewebe mit geringer Hintergrundfluoreszenz und hohe Signalempfindlichkeit eindringen angewendet. 1,2 Der schmale Spektrum des Zwei-Photonen-Anregung bei der illuminatIonen Brennpunkt und die Verwendung nichtdescannten Detektoren sind die Gründe, warum zwei Photonen-Mikroskopie ist den herkömmlichen konfokalen Mikroskopie. Konfokale Mikroskopie kann qualitativ hochwertige Bilder zu erzeugen an der notwendigen Gewebetiefe aufgrund der Autofluoreszenz und die Streuung von out-of-focus Licht in die konfokale Lochblende. Folglich haben wir ein Verfahren unter Verwendung eines Zwei-Photonen-Mikroskop zur Messung von [Ca 2+] i-Signalisierung und die NO-Produktion in intakten, einzelnen Zellen von Blutgefäßen mit hoher Auflösung und niedrigem Signal-Rausch-Verhältnis entwickelt.
Protocol
Representative Results
Discussion
Experimental Übersicht. Um besser zu verstehen, vaskuläre Physiologie des Beitrags von Kalzium und NO wurde eine neuartige Methode zur Messung entwickelt [Ca 2+] i und NO in glatten Muskelzellen und Endothelzellen isolierter intakter Aorta. Zusammen, dieses Protokoll besteht aus diesen kritischen Schritte: 1) Mechanische Isolierung und Herstellung (nicht enzymatische Verdauung) des Schiffes. Es ist wichtig, das Gewebe gesund und intakt, so viel wie möglich, um eine optimale physiologisc…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wir danken Dr. William Cashdollar, und der Northwestern Mutual Foundation Imaging Center an der Blut-Research Institute of Wisconsin für die Hilfe bei den bildgebenden Untersuchungen. Wir danken auch Dr. Daria Ilatovskaya für die kritische Durchsicht des Manuskripts und hilfreiche Diskussionen. Diese Studie wurde vom National Institutes of Health Grants HL108880 (AS) und DP2-OD008396 (AMG) unterstützt.
Materials
| DAF-FM | Life Technologies | D-23842 | |
| Fluo 4 AM | Life Technologies | F14217 | 500µl in DMSO |
| Pluronic F-68 solution | Sigma-Aldrich | P5556 | |
| L-Name | Tocris | 0665 | |
| Olympus upright microscope | Olympus | Fluoview FV1000 | |
| MaiTai HP DeepSee-OL | Spectra Physics | Ti:sapphire laser 690nm — 1040nm | |
| Filters | Olympus | FV10-MRL/R | 495 to 540 nm |
| 25× water-immersion objective lens | Olympus | XLPL25XWMP | N.A. 1.05 and working distance 2 mm |
| Slice Anchor grid | Warner Instrument | SHD-27LH | |
| Other basic reagents | Sigma-Aldrich |
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