ニポウ式共焦点顕微鏡による心筋細胞内Ca^<2+>waveの高速観察

使用Nipkow共聚焦显微镜高速观察心内Ca^2+波

• 批准号: 09877013
• 负责人: 石田 英之
• 金额: $ 1.02万
• 依托单位: Tokai University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09877013/
• 关键词: 共焦点顕微鏡; Ca^<2+>; Ca^<2+>wave

ニポウ式共焦点顕微鏡による拍動時の心筋細胞Ca^<2+>動態の高速観察光学的改善をおこなったニポウ式共焦点顕微鏡を用いて、成獣ラット心筋細胞におけるCa^<2+>wave、sparksおよび電気刺激時の細胞質と核内と核内のCa^<2+>変化を記録、解析して、拍動時の核内Ca^<2+>動態について検討した。方法:ニポウ式共焦点スキャナニットを倒立顕微鏡に取り付け、高速CDビデオカメラを用いて画像データをデジタル記録した。画像データの解折をNIH-Image1.62(NIH)で行った。Ca^<2+>蛍光指示薬Fluo-3(10μM,Molecular Probe)を用いた。Ca^<2+>とCa^<2+>sparksは、静止時の心筋細胞に自然に生じたものを記録した。また、電気フィールド刺激で心筋細胞の拍動をを誘発した。結果:電気刺激時の心筋細胞における細胞質および核内Ca^<2+>の超高速画像化(4 msec/full frame)に成功した。電気刺激時の心筋細胞における核内Ca^<2+>の変化は、上昇相、下降相ともに細胞質Ca^<2+>より遅れて変化し、さらに上昇相で2相性(急速相と緩除相)を示した。核内Ca^<2+>上昇相の緩相から下降相にかけてFickの拡散モデルと一致した。またこのモデルの拡散係数を大きくしたとき、急速相も拡散モデルと一致した。核に沿って伝播するspiral Ca^<2+> waveによって生じた核内Ca^<2+>上昇は、核内膜からのCa^<2+>上昇は、核内膜からのCa^<2+>放出を誘発せず、核内を伝播しなかった。さらに、静止時の心筋細胞の細胞質でみられるCa^<2+>sぱrksは、核内では観察されなかった。考察:電気刺激時の心筋細胞にける核内Ca^<2+>の変化は、細胞質Ca^<2+>が核孔を介して拡散により移動するためと考えられた。また、核内Ca^<2+>の上昇相の2相性から、核孔のCa^<2+>透過性が細胞質のCa^<2+>濃度によって制御されていることが示唆された。また核内にはCa^<2+>放出部位は存在せず、核内におけるCa^<2+>の移動は、細胞質におけるCa^<2+>waveの伝達とは異なり、拡散であることが示された。まとめ:本研究により、ニポウ式共焦点顕微鏡による心筋細胞内Ca^<2+>動態の高速観察法を確立した。

ニ ポ ウ type total focus 顕 micromirror に よ る flapping の heart muscle cells Ca ^ 2 + < > the improvement of dynamic の 観 was made in the high-speed optical を お こ な っ た ニ ポ ウ type total focus 顕 micromirror を with い て, into 獣 ラ ッ ト heart muscle cells に お け る Ca ^ 2 + < > wave, sparks お よ び electrical stimulation 気 の と within the cytoplasm と nuclear nuclear の within Ca ^ < 2 + > variations Youdaoplaceholder0 records, parses て, and discusses the dynamic of Ca^<2+> in the nucleus when the nucleus is tapped に て検 て検 て検. Methods: ニ ポ ウ type total focus ス キ ャ ナ ニ ッ ト を handstand 顕 micromirror に り pay け, high-speed CD ビ デ オ カ メ ラ を with い て portrait デ ー タ を デ ジ タ ル record し た. The image デ デ タ タ デ is unfolded を nih-image 1.62(NIH)で line った. Ca^<2+>蛍 the photoindicator drug Fluo-3(10μM,Molecular Probe)を is used with た た. Ca^<2+>とCa^<2+>sparks た, calcitytic calcitytic cells に naturally に generating じた じた を を recording た た. Youdaoplaceholder0 and electrical factors フィ フィ <s:1> ド ド stimulate the で cardiac muscle cells, causing their <s:1> to beat をを and induce <s:1> た. Results: electric stimulation 気 の heart muscle cells に お け る cytoplasm お よ び intranuclear Ca ^ 2 + > < の ultra-high-speed portrait is changed (4 msec/full frame) に successful し た. Electrical stimulation 気 の heart muscle cells に お け る intranuclear Ca ^ 2 + > < の - は, rising phase, decline phase と も に cytoplasmic Ca ^ 2 + > < よ り 遅 れ て - し, さ ら に で rising phase 2 phase (phase と slow sharply in addition to the phase) を shown し た. The ascending phase of Ca^<2+> in the nucleus is <s:1> the slow phase is ら the descending phase is に 拡 けてFick is 拡 the loose phase is モデ と the consistent phase is た. ま た こ の モ デ ル の company, dispersion coefficient を big き く し た と き, rapid phase も company, scattered モ デ ル と consistent し た. Nuclear に along っ て 伝 sowing す る spiral Ca ^ 2 + < > wave に よ っ て raw じ た intranuclear Ca ^ 2 + > < rose は, nuclear membrane か ら の Ca ^ 2 + < > rise は, nuclear membrane か ら の Ca ^ 2 + < > release を 発 lure せ ず, nuclear を 伝 sowing し な か っ た. Youdaoplaceholder0, at rest, the cytoplasm of the nucleus nucleus nucleus <s:1> cytoplasm でみられるCa^<2+>sぱrks った, and the nucleus で で 観 観 observe されな されな った った. Investigation: electric stimulation 気 の heart muscle cells に け る intranuclear Ca ^ < 2 + > の - は, cytoplasmic Ca ^ < 2 + > が を nuclear pore medium し て company, scattered に よ り mobile す る た め と exam え ら れ た. ま た, nuclear Ca ^ 2 + > < の の rising phase 2 phase か ら, nuclear pore の Ca ^ 2 + < > through sexual が cytoplasm の Ca ^ 2 + < > concentration に よ っ て suppression さ れ て い る こ と が in stopping さ れ た. ま た intranuclear に は Ca ^ 2 + > < release parts exist は せ ず, nuclear に お け る Ca ^ 2 + > < の mobile は, cytoplasm に お け る Ca ^ 2 + > < wave の 伝 da と は different な り, company で あ る こ と が shown さ れ た. ま と め : this study に よ り, ニ ポ ウ type total focus 顕 micromirror に よ る heart muscle cells Ca ^ 2 + > < dynamic の high-speed を 観 examine method established し た.

项目成果

石田 英之: "超高速共焦点システムによる核内Ca^<2+>動態の検討" バイオイメージング. 7・3. 137 (1998)

Hideyuki Ishida：“使用超快共焦系统研究核内 Ca^<2+> 动力学”生物成像 7・3 (1998)。

石田英之ら: "マイクロレンズ付きニポウ式共焦点顕微鏡による高速観察の検討" 心筋の構造と代謝. 19. 217-220 (1997)

Hideyuki Ishida 等人：“使用带微透镜的 Nipkow 共焦显微镜进行高速观察的研究”心肌结构和代谢 19. 217-220 (1997)。

石田 英之: "マイクロレンズ付ニポウ共焦点顕微鏡による心筋細胞内Ca^<2+>動態の高速観察" 電子顕微鏡. 33・2. 185-188 (1998)

Hideyuki Ishida：“使用带有微透镜的 Nipkow 共聚焦显微镜高速观察心内 Ca^<2+> 动态”电子显微镜 33・2 (1998)。

H.Ishida.et al.: "Confocal Fluorescent Microscopy Using a Nipow Scanner" Fluorescent and Luminescent Probes. (in Press).

H.Ishida.et al.：“使用 Nipow 扫描仪的共焦荧光显微镜”荧光和发光探针。