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.
