# Moderne Methoden der Zellbiologie

IV: Fluoreszenztechniken II (INHALT) |

### Ionensensitive Fluoreszenzfarbstoffe

HIGHRES (72 kbyte) | Tabelle ionensensitiver Fluoreszenzfarbstoffe Spektren einiger ionensensitiver Farbstoffe Ca2+-Messungen mit Aequorin

Diese Abbildung zeigt, wie ein Ca2+-Signal sich durch zwei Gefäßmuskelzellen ausbreitet. Wird ein Blutgefäß verletzt, wird im Blut das Enzym Thrombin aus dem Blutgerinnungsfaktor Prothrombin freigesetzt. Thrombin trägt zur Blutgerinnung bei, indem es aus dem im Blutplasma gelösten Protein Fibrinogen das fädige, unlösliche Fibrin abspaltet und damit die Bildung von Gerinnseln fördert.
Thrombin wirkt aber auch auf die Gefäßmuskelzellen: es löst deren Kontraktion aus und erleichtert damit den Wundverschluss. Thrombin bindet an Rezeptoren in der Plasmamembran der Zellen und induzierte einen Anstieg der intrazellulären Ca2+-Konzentration, die zunächst lokal (meist in der Nähe eines Zellpols) auftritt, sich dann aber mit einer Geschwindigkeit von 10 mm pro s durch die ganze Zelle ausbreitet. Die Ca2+-Konzentration steigt dabei von unter 100 nM auf 200-500 nM an.
Hier ist dieser Vorgang mit hilfe des Ca2+-empfindlichen Fluoreszenzfarbstoffs fura-2 untersucht worden. Zwei Gefäßmuskelzellen wurden aus einer Arterie präpariert und in Blutersatzlösung gehalten. Nach Laden der Zellen mit fura-2, wurde Thrombin appliziert, und die intrazelluläre Ca2+-Konzentration wurde mit der Ratio-Methode ermittelt. Die Ca2+-Konzentration ist in Falschfarben dargestellt, wobei der Farbbereich von 0 (blau) bis 600 nM (rot) reicht. Die Zeitsequenz der Bilder zeigt die Ausbreitung des Ca2+-Signals über die ganze Zelle. Im Kern (schwarze Flächen im Schema) bleibt die Ca2+-Konzentration konstant. Diese Ca2+-Welle würde die Zellen in vivo zur Kontraktion bringen. Bei dem hier gezeigten Experiment ist der kontraktile Apparat blockiert, um die Kontraktion zu verhindern.
Dieses Beispiel zeigt einen wesentlichen Vorteil des Ca2+-Imaging vor anderen Methoden der Messung der intrazellulären Ca2+-Konzentration (Photometrie, etc): die Bildverarbeitung ergibt eine hohe zweidimensionale Auflösung.
Aus: Neylon, C.B., et al., (1990)

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Institut für Biologische Informationsverarbeitung im Forschungszentrum Jülich