Imágenes de calcio
La formación de imágenes de calcio es una técnica de microscopía para medir ópticamente el estado de calcio (Ca 2+ ) de una célula , tejido o medio aislado. Las imágenes de calcio aprovechan los indicadores de calcio, moléculas fluorescentes que responden a la unión de iones Ca 2+ mediante propiedades de fluorescencia. Existen dos clases principales de indicadores de calcio: indicadores químicos e indicadores de calcio codificados genéticamente (GECI). [1] Esta técnica ha permitido estudios de señalización de calcio en una amplia variedad de tipos de células. En las neuronas, la actividad eléctrica siempre va acompañada de una entrada de Ca 2+iones Por lo tanto, las imágenes de calcio se pueden utilizar para monitorear la actividad eléctrica en cientos de neuronas en cultivos celulares o en animales vivos, lo que ha permitido diseccionar la función de los circuitos neuronales .
Los indicadores químicos son pequeñas moléculas que pueden quelar los iones de calcio. Todas estas moléculas se basan en un homólogo de EGTA denominado BAPTA , con alta selectividad por los iones de calcio (Ca 2+ ) frente a los iones de magnesio (Mg 2+ ).
Estos tintes se utilizan a menudo con los grupos carboxilo quelantes enmascarados como ésteres de acetoximetilo , para hacer que la molécula sea lipofílica y permitir una fácil entrada en la célula. Una vez que esta forma del indicador está en la célula, las esterasas celulares liberarán los grupos carboxilo y el indicador podrá unirse al calcio. La forma de ácido libre de los colorantes (es decir, sin la modificación del éster de acetoximetilo) también se puede inyectar directamente en las células a través de un microelectrodo o una micropipeta que elimina las dudas sobre el compartimento celular que contiene el colorante (el éster de acetoximetilo también puede ingresar al retículo endoplásmico y las mitocondrias ). ). Unión de un Ca2+ a una molécula indicadora fluorescente conduce a un aumento en el rendimiento cuántico de fluorescencia o a un cambio de longitud de onda de emisión/ excitación . Los indicadores fluorescentes de Ca 2+ químicos individuales se utilizan para las mediciones de calcio citosólico en una amplia variedad de preparaciones celulares. La primera imagen de Ca 2+ en tiempo real (velocidad de video) se llevó a cabo en 1986 en células cardíacas utilizando cámaras de video intensificadas. [2] El desarrollo posterior de la técnica utilizando microscopios confocales de barrido láser reveló señales subcelulares de Ca 2+ en forma de chispas de Ca 2+ y Ca 2+destellos Las respuestas relativas de una combinación de indicadores químicos fluorescentes de Ca 2+ también se utilizaron para cuantificar los transitorios de calcio en orgánulos intracelulares como las mitocondrias . [3]
Las imágenes de calcio, también conocidas como mapeo de calcio, también se utilizan para realizar investigaciones sobre el tejido miocárdico. [4] El mapeo de calcio es una técnica omnipresente que se utiliza en corazones enteros y aislados, como los de ratones, ratas y conejos.
Los indicadores de calcio codificables genéticamente (GECI) son herramientas poderosas útiles para obtener imágenes in vivo de procesos celulares, de desarrollo y fisiológicos. [5] < [6] [7] [8] No es necesario cargar los GECI en las celdas; en cambio, los genes que codifican estas proteínas se pueden transfectar fácilmente a líneas celulares. También es posible crear animales transgénicos que expresen el colorante en todas las células o de forma selectiva en determinados subtipos celulares. Los GECI se han utilizado en los estudios de neuronas, [9] [10] células T , [11] cardiomiocitos , [12]etc. En términos generales, los GECI se pueden dividir en clases en las que la detección de calcio se basa en la fluorescencia o la luminiscencia; sin embargo, ambos dependen inevitablemente de las proteínas fluorescentes como informadores, incluida la proteína verde fluorescente GFP y sus variantes (eGFP, YFP, CFP).
