论文标题 ：“Assaying Sarcoplasmic Reticulum Ca2+-Leak in Mouse Atrial Myocytes”

期刊：Biophysics Reports

作者：谢文俊

发表时间：2024年2月

DOI：doi: 10.52601/bpr.2023.230044

Biophysics Reports期刊在线发表了西安交通大学谢文俊教授团队的文章 “Assaying Sarcoplasmic Reticulum Ca2+-Leak in Mouse Atrial Myocytes”，介绍了一种针对心房肌细胞肌浆网钙泄漏定量分析的新方法。

钙离子是心肌细胞兴奋-收缩耦联的核心因子，调节包括收缩在内的一系列生理活动。心肌细胞内的钙离子主要来源于胞内钙库——肌浆网。雷诺丁受体（RyR2）作为肌浆网上主要的钙离子释放通道，其功能关系着胞内钙信号稳态。大量研究表明，RyR2功能失调能引起舒张期肌浆网钙泄漏（sarcoplasmic reticulum Ca²⁺-leak），是房颤、心力衰竭等心脏疾病发生发展的重要贡献因子。因此，量化分析肌浆网的钙泄漏，对心脏生理及病理研究有着非常重要的意义。

肌浆网钙泄漏可通过检查RyR2抑制剂丁卡因对心肌细胞舒张期胞质[Ca²⁺]的影响来衡量，但此方法操作过于繁琐，且精度不高。另一种方法是通过测量心肌细胞钙火花（Ca²⁺ sparks）的特征（主要是发放频率）来反映RyR2的活性，间接衡量肌浆网钙泄漏。由于钙火花的测量相对比较容易，该方法在心室肌细胞的研究中被普遍采用，并扩展到心房肌细胞的相关研究。

钙火花的分析缺乏统一的计算机工具，主要是少数几个研究组基于各自的实验数据独自开发的软件。研究显示，相比于心室肌，心房肌细胞钙信号更为活跃，尤其是在病理情况下，钙火花出现的频率非常高，包括大量复合型钙火花，这给其精确分析带来了困难。此外，钙火花分析引入了一个人工阈值，导致低幅度的信号被忽略，而在病理心房肌细胞中，这种低幅度信号非常多，其总量不可忽略。

针对这种情况，作者开发了一种基于钙火化图像的肌浆网钙泄漏分析新方法。该方法假设心肌细胞钙荧光背景噪声符合高斯分布，而钙信号荧光信号幅度强于背景，并导致总体荧光信号偏离高斯分布，因而通过高斯拟合背景荧光，可将钙信号从背景噪声中分离出来。基于该假设，设立了两个新的无量纲参数Fsignals和Rsignals，分别反映信号总量和代表释放部分（信号上升阶段）的分量。

通过对野生型（WT）和RyR2功能失调的心律失常（RyR2-R2474+/-）小鼠心房肌细胞进行测量分析，该方法与传统钙火花特征分析对肌浆网钙泄漏的检测定性上一致，定量上则更敏感，而且，分析工具开发远比钙火花监测简单。因此，该方法为心房肌细胞病理发展不同阶段的肌浆网钙信号的研究，提供了一种简单易操作的选择。该方法的局限性在于对钙火花图像的质量要求较高，尤其是背景荧光不能受影响（比如出现光漂白、光损伤等情况）。

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