Illustration: In der Core Facility Zelluläre Elektrophysiologie

Elektrophysiologische und mikroskopisch-fluoreszenzoptische Verfahren

Bei einer Herzinsuffizienz sind typischerweise die elektromechanische Kopplung und insbesondere der Calcium- und Natrium-Haushalt in Herzmuskelzellen gestört. Diese Defizite werden für die systolische und diastolische Funktionsstörung des Herzens verantwortlich gemacht.

Die Core Facility „Zelluläre Elektrophysiologie“ deckt ein breites Spektrum von elektrophysiologischen und mikroskopisch-fluoreszenzoptischen Verfahren ab, mit denen eine detaillierte Analyse der elektromechanischen Kopplung, aber auch der damit verknüpften Regulation der mitochondrialen Energetik ermöglicht wird. Hierbei sind insbesondere die Sarkomerverkürzung, die cytosolische und mitochondriale Calcium- und Natrium-Konzentration, aber auch der mitochondriale Redoxstatus und die Produktion von Sauerstoffradikalen von Bedeutung. Hierfür werden neben der elektrischen Feldstimulation auch die Patch-Clamp-Technik sowie die Analyse der Kraftentwicklung einzelner Zellen angeboten. Es können Herzmuskelzellen verschiedener Spezies analysiert werden.

 

 

Schema: Prozesse der elektromechanischen Kopplung und mitochondrialer Energetik in Herzmuskelzellen. Alle in blau dargestellten Parameter sind hier im DZHI mit unserer Technik möglich.

IonOptix set-up

IonOptix set-up with 3-fold photomultiplier tube assembly for combining fluorescence measurements with sarcomere löength determination for detection of parameters highlighted in the Scheme. This set-up serves high-throughput analysis of unloaded intact cardiac myocytes during EC coupling. (Kohlhaas & Maack, 2010; Chen et al., 2012; Nickel et al., 2015; Kohlhaas et al., 2017).

Patch-clamp set-up

Patch-clamp set-up with integrated 3-fold photomultiplier tube assembly to combine ion current (or action potential) with fluorescence measurements. With this set-up, we can employ a technique for quite specific determination of cytosolic and mitochondrial calcium handling in the same cells, respectively (Maack et al., 2006; Kohlhaas et al., 2010; Kohlhaas & Maack, 2010).

IonOptics force measurement set-up

Myocytes are attached to glass rods (see small inset) and pre-stretched to a physiological length, at which they can exert isometric, isotonic or auxotonic contractions. Together with sarcomere length and force generation, fluorescence parameters of EC coupling and mitochondrial parameters (see Scheme) can be analyzed.

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