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.1998年3月15日；507（第3部分）：707-20。
doi:10.1111/j.1469-7793.1998.707bs.x。

豚鼠回肠平滑肌细胞自发亚细胞钙释放的变异性

D V Gordienko公司 1, T B博尔顿, M B坎奈尔
附属公司

豚鼠回肠平滑肌细胞自发亚细胞钙释放的变异性

D V Gordienko公司等。 生理学杂志. .

摘要

1.在使用激光扫描共聚焦显微镜检查的约40%的含氟心肌细胞中，观察到[Ca2+]i（“Ca2+火花”）的自发局部瞬时增加。施用Cd2+（200μM）后，Ca2+火花持续存在，但被兰尼定（30μM）或毒精（0.1μM）消除，这表明它们是由肌浆网（SR）中兰尼定受体（RyR）的自发激活引起的。2.Ca2+火花在细胞共焦平面内的某些位置（或“频繁放电位置”，FDS）发生得更频繁，线扫描成像显示其空间大小、振幅和时间进程有很大变化。一些自发的局部瞬变与心脏中观察到的“Ca2+火花”非常相似，即持续约200 ms，峰值荧光比为1.75+/-0.23（平均+/-s.d.，n=33）。其他事件更快、更小，持续时间仅约40 ms，归一化荧光峰值为1.36+/-0.09（平均+/-标准日，n=28）。3.还观察到具有广泛传播速度（30至260微米s-1）的自发Ca2+波。在大约60%的记录中（n=33），Ca2+火花可以在起波位置检测到。升高的[Ca2+]i波以非恒定速度传播，在某些情况下终止。这些观察结果可以用亚细胞释放位点分布的异质性以及每个释放位点对波的贡献的可变性来解释。4.单个分散的内脏平滑肌细胞中的自发[Ca2+]i瞬变具有广泛的行为谱，这可能是较小局部事件时空募集的结果，可能通过钙诱导钙释放（CICR）机制。细胞内SR和RyR分布的空间不均匀性可能解释了“频繁放电位置”的存在，这些放电位置点燃了大部分平滑肌Ca2+火花，观察到的Ca2+波传播速度变化很大。

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数字

图6
图6。线扫描图像中的噪声谱取决于全局平均值[Ca2+]我
从一幅长时程线扫描图像（总时长15秒）中，显示出全球平均荧光信号逐渐增加，四个片段（2μm×1.86秒）的平均归一化荧光水平不同(F类/F类0)显示了(A-D公司). 在减去平均荧光信号后，通过线扫描数据的傅里叶变换计算荧光信号的功率谱。这些图表显示了从每个线扫描图像导出的低频（0–25 Hz）噪声频谱。请注意，随着F类/F类0功率谱在低频域表现出过量噪声。比例尺：x个，2微米；t吨，300毫秒。
图1
图1。单个回肠平滑肌细胞负载fluo-3的共焦荧光图像
A类，所示的两幅荧光图像分别作为64幅图像序列中的第34和第40幅，每幅图像的间隔为0.55s。将荧光强度归一化为12张图像中的平均荧光强度，这12张图像显示了系列中细胞内最均匀和最不强烈的荧光。归一化荧光强度按图右下角的条形图所示进行颜色编码。B类，中描述的序列中的28个序列图像A类如图所示。细胞片段对应于中框所示的区域A类.[Ca的自发变化2+]我图像中的许多地方都发生了变化，但这些变化具有明显的异质性。注意升高[Ca区域的拉长形状2+]我如箭头所示。
图2
图2。自发钙释放位点空间分布的异质性
A类，对于图1所示的电池，[Ca的离散局部增加次数2+]我检测到的是彩色编码（左侧的校准条）。归类为本地Ca2+释放事件局部荧光强度必须大于周围区域荧光强度的1.5倍。这一标准导致64幅图像中有21幅发生了自发的局部释放事件。请注意，细胞的某些区域具有更高的自发释放概率，并且一些释放位置靠近膜，而另一些则位于细胞质深处。B类，另一个局部[Ca发生率较高的细胞2+]我释放事件的分析方法与面板相同A类在这个细胞中，200张图像中有84张显示了自发钙2+火花。注意，频繁排放的位置位于膜附近。插图以较高的放大倍数显示这些区域。
图3
图3。自发[Ca的时间进程2+]我共焦线扫描成像显示瞬态
A类，从共焦扫描线（在500 Hz下采集）对齐（从左到右）连续线而形成的线扫描图像。扫描线与细胞长轴平行。比例尺：x个，5微米；t吨，200 ms。荧光强度归一化为前100行中的平均荧光强度。标准化荧光强度按照面板中的灰度条进行编码C类.B类，来自面板中条形图指示的两个位置的归一化荧光（灰色和黑线）的时间过程A类（i和ii）。自发[Ca的时间过程2+]我增长要么很快(a、 b条)或者很慢(c（c）). 与前者有明显的相似之处(a、 b条)到'Ca2+心脏肌肉中描述的sparks。C类，[Ca的时空模式2+]我小组中确定的与钙自发释放相关的变化A类如着色曲面图所示。注意[Ca自发增加的空间离散性2+]我与更快速的事件相关(a、 b条)相比较慢的[Ca增加2+]我如所示复写的副本.
图4
图4。离散局部钙释放事件振幅和动力学的变化
A类，3 s线扫描图像横向穿过细胞（扫描速度，500 Hz）。在最初的300行中，荧光强度被归一化为平均荧光强度。比例尺：x个，3微米；t吨，200 ms。注意三个自发[Ca2+]我发生释放事件(a、 b、c).钡-碳，面板中标记的线扫描图像的3个片段（每个片段12μm×280 ms）A类作为a、 b条和c（c）（分别）以较高的时间刻度和放大倍数显示。C类，面板中以条形（i、ii、iii、iv）表示的位置处荧光变化的时间进程B类; 在ii、iii和iv的情况下，荧光变化的时间过程是通过平均标记在B类注意，与面板i中的事件相比，面板ii中显示的事件振幅较小且时间进程较快。在距离火花中心1μm处测量的荧光（用于模拟刚刚脱离共焦平面的火花的动力学）产生类似的振幅事件（iii），但其时间进程要慢得多。因此，第二组中的事件不能用离焦火花来解释。第四组显示背景荧光信号。
图5
图5。表面钙2+火花
图中显示了通过每隔2毫秒横向扫描细胞获得的归一化线扫描图像（顶部）。单个自发钙释放事件发生在扫描线与细胞边缘交叉的点上。图像下方显示了表面位置归一化荧光变化的时间进程图（线扫描图像中的条形图表示）。比例尺：x个，3微米；t吨，100毫秒。
图7
图7。离散钙释放事件的时空总和
A类，通过横向扫描暴露于0.5μ米海湾K 8644。在由条指示的点处荧光变化的时间过程显示在图像下方。注意[Ca升高过程中荧光的“阶梯状”增加2+]我和那个Ca2+火花似乎会导致这些“步骤”，如Ca后的荧光2+火花不会完全熄灭。B类，从另一个心肌细胞获得的归一化线扫描图像，扫描线平行于细胞长轴。下图显示了由条形图指定的区域荧光变化的时间过程。在类似火花的事件发生后，较大且较慢的自发释放似乎会导致其他区域的随后释放（如较远区域稍后荧光上升所证明的那样）。插图以4倍的时间分辨率显示了波的前缘，箭头标记了早期自发释放事件的中心位置。请注意，该站点似乎也发起了波浪。对于A类和B类比例尺为：x个，3微米；t吨，200毫秒。
图8
图8。[Ca的传播2+]我波浪
A类，从扫描线平行于心肌细胞表面的细胞获得的归一化线扫描图像。比例尺：x个，2微米；t吨，400毫秒。B类，面板A中彩色条（对应于黑色、绿色和红色线）指示的三个位置的荧光变化的时间进程。C类，Ca的前缘2+波形（如面板所示A类)以不同的时间尺度和放大倍数显示。根据沿波前绘制的线的斜率估计的传播速度为：v（v）我=260微米−1;v（v）2=30微米秒−1.
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