يتم تطبيق تدفق غرف ميكروفلويديك محفورا الحجرية التصويرية وملفقة من PDMS لبحث النتائج الفنية المرتبطة ضعف EC والالتهابات. ويتجلى في تجربة الممثلين، وقدرة إجهاد القص الفرق لتعديل الوحيدات التصاق الخلية لتنشيط monolayers EC خلوى.
مقالة منهجية
* These authors contributed equally
يتم تطبيق تدفق غرف ميكروفلويديك محفورا الحجرية التصويرية وملفقة من PDMS لبحث النتائج الفنية المرتبطة ضعف EC والالتهابات. ويتجلى في تجربة الممثلين، وقدرة إجهاد القص الفرق لتعديل الوحيدات التصاق الخلية لتنشيط monolayers EC خلوى.
وتصلب الشرايين من potentiated حالات الشذوذ الأيضي التي تسهم في زيادة حالة التهاب النظامية مما أدى إلى ضعف البطانية. ومع ذلك، لا يتم في وقت مبكر من التغييرات الوظيفية البطانة التي تدل على مستوى الفرد من المخاطر المقررة مباشرة سريريا للمساعدة في استراتيجية الدليل العلاجي. وعلاوة على ذلك، تنظيم الالتهاب بواسطة ديناميكا الدم المحلية يسهم في توزيع غير العشوائية المكانية من تصلب الشرايين، ولكن من الصعب آليات لتحديد في الجسم الحي. وصفنا نهج المختبر على واحد في رقاقة القائم على الفحص اضطراب التمثيل الغذائي للأحداث كميا التهابات في خلايا بطانية الإنسان (EC) وحيدات في ظل ظروف تدفق دقيقة. وتستخدم الطرق القياسية من الطباعة الحجرية الناعمة لغرف ميكروفلويديك microfabricate الأوعية الدموية المحاكاة (VMMC)، والتي لا بد مباشرة إلى monolayers EC مثقف. 1 هذه الأجهزة لديها ميزة استخدام كميات صغيرة من الكواشف بينماتوفير منبر للتصوير الأحداث مباشرة التهابات في الغشاء من EC يتعرض إلى حقل القص واضحة المعالم. لقد طبقنا بنجاح هذه الأجهزة للتحقيق خلوى-، 2-3 الدهنية و 4 و RAGE يسببها التهاب-5 EC في الأبهر الإنسان (HAEC). نحن هنا توثيق استخدام VMMC إلى الخلية مقايسة الوحيدات (THP-1) المتداول والقبض على monolayers HAEC التي هي مشروطة في إطار خصائص القص الفرق وتفعيلها من خلال السيتوكينات الالتهابية TNF-α. مثل هذه الدراسات وتقديم رؤية الآلية في atherosusceptibility عوامل الخطر الأيضية تحت.
1. زراعة الخلايا وإعداد الركيزة
2. قص الخلايا البروتوكول
هي مشروطة في خلايا مخروطية مخصصة وجهاز الخليوي لوحة القص (CSD). يتم توثيق تفاصيل الجهاز ومواصفات التصميم في الجدول 1 والشكل 4.

3. تصنيع PDMS ميكروفلويديك غرفة
4. جمعية مجهر الأجهزة على

5. الوحيدات الفحص التصاق تحت إجهاد القص
6. الحصول على البيانات والتحليل
7. ممثل النتائج
على الرغم من أن يتعرض بشكل موحد البطانة الوعائية إلى منبهات التي تساهم في التهاب النظامية، وتصلب الشرايين هو مرض التنسيق الذي يتطور بشكل تفضيلي في مواقع اضطراب تدفق في الشرايين، تورط التنوع المكاني في وظيفة بطانة الأوعية الدموية .. 8 9 و 10 TNF-α يدفع استجابة جيدة تتميز في EC يتضمن ما يصل تنظيم جزيئات التصاق الخلايا (الحدب ، على سبيل المثال VCAM-1، ICAM-1، E-selectin) و chemokines أن حيدات تجنيد من التداول، وهي السمة المميزة للآفة تصلب الشرايين المبكر 11 ديناميكا الدم هو منظم هام من النمط الظاهري التهاب بطانة حجم القص 12 عالي الضغط (HSS.؛ على سبيل المثال 15 dynes / سم 2) أو نابض إجهاد القص (PSS؛ على سبيل المثال 15 ± 5 dynes / سم 2) المرتبطة المواقع لمقاومة تصلب الشرايين في الشرايين أسفل TNF-α تنظيم الناجم عن الردود. وعلى العكس، القص حجم منخفض الضغط (LSS؛ مثلا 2 dynes / سم 2) أو متذبذبة القص (OSS؛ على سبيل المثال 0 ± 5 dynes / سم 2)، سمة من المواقع عرضة في الجسم الحي، تفاقم cytokiشمال شرق الناجم عن الالتهاب. 13 و 14 أجهزة لدينا ميكروفلويديك PDMS توفير منصة لإجراء دراسات لاختبار الفرضيات الآلية المتصلة تراكب الإجهاد الأيضي مع عوامل الهيدروديناميكية في تنظيم وظيفة بطانة الأوعية الدموية وعلم الأمراض. ويتضح على نطاق واسع فائدة وبراعة النهج من خلال النتائج التالية ممثل.

الشكل 1. إجهاد القص ينظم تفاضلي THP-1 التصاق الخلية إلى TNF-α monolayers البطانية ملتهبة، بينما حصل هذه البيانات باستخدام بروتوكول مفصلة وموثقة المذكورة أعلاه في الفيديو. تعرضت في وقت واحد monolayers HAEC لجرعة منخفضة من السيتوكينات الالتهابية TNF-α (0.5 نانوغرام / مل، ~ EC 50 ليصل VCAM-1-التنظيم) وإما HSS (15 dynes / سم 2) أو OSS (0 ± 5 dynes / سم 2، 1 هرتز) في CSD مخصص لمدة 4 ساعة كما descriالسرير في بروتوكول مفصلة. وكميا THP-1 اعتقال خلية تدفق القص تحت في غرفة تدفق PDMS. وقد تم اختيار هذا الخط الخلية الذي يحاكي النمط الظاهري للحيدات الإنسان للاستنساخ وسهولة الاستخدام. HSS الموهن الاستجابة الالتهابية مقارنة OSS، مما أدى إلى انخفاض THP-1 اعتقال خلية. وقد تم تحليل البيانات عن طريق لطالبة ر الاختبار ويتم تمثيل كما يعني ± SEM من 3 تجارب مستقلة. مقتبس بإذن من DeVerse وآخرون .. 5
البيانات التالية توضح براعة نهجنا باستخدام أمثلة من عملنا المنشورة. يشار إلى الخروج عن البروتوكول أعلاه حيثما ينطبق ذلك.

الشكل 2. التشكيل من خلوى الناجمة عن التعبير-1 VCAM والتوظيف الوحيدات في الانحدار إجهاد القص. A) وحفز monolayers HAEC مع TNF-α (0.3 نانوغرام / مل) لمدة 4 ساعة تحت فلووقد تحقق ث في VMMC مصممة على أساس نظرية تدفق الهيلي شو. انخفاض 15 A الخطي في حجم SS على طول محور للقناة من خلال تصميم الجدران الجانبية من الغرفة ليتزامن مع تدفق يبسط من 2 الركود الأبعاد ورسم نهاية للقناة، لتتناسب مع خطوط ISO-المحتملة. ونظرا للإجهاد القص الجدار (τ ث) ولدت على طول محور من هذه القناة على مسافة من المدخل المحوري (X) من خلال:

حيث μ هو لزوجة متوسطة، Q هي معدل التدفق الحجمي، H ارتفاع قناة، ث 1 هو عرض مدخل القناة، وL هو طول القناة الكلية. تم اختيار Q لإنشاء التدرج في حجم SS من 16 dynes / سم 2 عند مدخل إلى 0 عند نقطة الركود "أ" القريبة عادل لoutleوقد تم قياس ر. B)-C) VCAM-1 التعبير في الموقع بواسطة المجهر المناعي باستخدام الأجسام المضادة مترافق إلى نقاط الكم وكما وردت كثافة مضان متوسط نسبة (MFI) من السيطرة ثابت unstimulated. لم لا تعدل SS مستوى القاعدية من VCAM-1، وهي نسبة منخفضة في HAEC unstimulated (مثلثات الرمادي). ومع ذلك، زيادة VCAM-1 نسبة إلى التعبير TNF-α في مقادير LSS، وتبلغ ذروتها في dynes 2 ~ / سم 2 والعودة إلى خط الأساس TNF-α أو أقل في القص المقادير> 5 dynes / سم 2 (المربعات السوداء). D) وperfused حيدات (10 6 / مل) في 2 dynes / سم 2 لمدة 5 دقائق في القنوات الموازية تدفق أكثر من monolayers اشترط كما في A). تجنيد الوحيدات إلى البطانة ترتبط كميا مع التعبير-1 VCAM في حجم القص الإجهاد معين. تجدر الإشارة إلى أن القدرة على تحقيق VCAM-1 التعبير والتوظيف الوحيدات مع القرار المكانية غرامة في monolayeكشفت R تغييرات كبيرة خلال نطاق ضيق في حجم SS أن لن يقدر من خلال تطبيق سوى عدد قليل من القيم منفصلة من القص في تجارب منفصلة. وقد تم تحليل البيانات عن طريق تدابير ANOVA المتكررة والخلافات المقررة من قبل نيومان Keuls البعدي، * P <0.05 TNF-α من تحت ظروف ثابتة. ويعني البيانات 3-6 تجارب مستقلة SEM ±. مقتبس بإذن من تسو وآخرون 2. آل

الشكل 3. الدهون الثلاثية البروتينات الدهنية الغنية (طغرل) تعدل خلوى الناجمة عن التهاب في نسبة الدهون الثلاثية إلى مستويات المصل المانحة والتعبير VCAM-1. وحفز monolayers HAEC مع TNF-α (0.3 نانوغرام / مل) لمدة 4 ساعة في وقت واحد مع طغرل (10 ملغ / ديسيلتر ApoB) معزولة عن البشر بعد وجبة عالية الدهون في الثقافة ثابتة. A) VCAM-1 تم قياس التعبير بشكل منفصل في EC علقتها التدفق الخلويوالتصاق الوحيدات كميا باستخدام VMMC كما هو موضح في بروتوكول مفصلة. يتم عرض البيانات في التغيير٪ من TNF-α. اعتقال الوحيدات تختلف في نسبة مباشرة إلى التعبير البطانية-1 VCAM، التي زادت بشكل مباشر مع مستوى الدهون الثلاثية في الدم المانحة. B) تم إلغاء القبض الوحيدات لمجموعة فرعية من الجهات المانحة الموالية للالتهابات في وجود الأجسام المضادة VCAM 1-حظر. تم تحديد أهمية من الطلاب في إقران اختبار t، يعني ± SEM 3-5 تجارب مستقلة. مقتبس بإذن من وانغ وآخرون .. 4
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وصفنا استخدام أجهزة ميكروفلويديك PDMS لتقييم على رقاقة من النمط الظاهري التهاب بطانة من خلال التصوير في الوقت الحقيقي من التعبير CAM والتصاق الوحيدات. والميزة الرئيسية لنهجنا يكمن في القدرة على تحديد النتائج المرتبطة ضعف في الخلايا البطانية تتعرض لالتهابات وسطاء مثل الدهون الغذائية والسيتوكينات في ظل ظروف محددة الهيدروديناميكية التي تعكس إجهاد القص في الأوعية معصد. وVMMC تسهيل استخدام كميات صغيرة من الكواشف أو المواد التي قد تكون في العرض المحدود ولها مزايا إضافية تتمثل في كونها غ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإعلان عن أي تضارب في المصالح.
وأيد هذا العمل من قبل المعاهد الوطنية للصحة منح R01 / NHLBI HL082689 لسكوت سيمون I. وانطوني باسيريني G..
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| بند | شركة | كتالوج رقم | |
| 100 × 20MM أطباق بتري | BD الصقر | 353003 | |
| الإيثانول 95٪ | EMD كيماويات | EX0290-1 | |
| DPBS | Cellgro | 21-031-CV | |
| النوع الأول الكولاجين الذيل الجرذ المشتقة | Gibco | A10483-01 | |
| الإنسان الخلايا البطانية الأبهر | Genlantis | PH30405A | |
| للمضادات الحيوية درجة التأثير الحل | إينفيتروجن | 15240-062 | |
| البطانية BulletKit | Lonza | CC-4176 | |
| بصل البطانية وسائل الإعلام-2 | Lonza | CC-3156 | |
| 10 مل المحاقن | BD الصقر | 309604 | |
| البولي أنابيب | Tygon | ABW0001 | |
| ليبوفيتز-15 وسائل الإعلام | Gibco | 11415-069 | |
| Sylgard إلاستومر سيليكون 184 قاعدة | داو كورنينج | 184 | |
| Sylgard إلاستومر سيليكون 184 عامل علاج | داو كورنينج | 184 | |
| SU8 يفر مقاوم الضوء ماجستير | UC ديفيس بان مختبر | N / A | |
| كسوف TE200 مجهر مقلوب | نيكون | كسوف TE200 | |
| حقنة مضخة | هارفارد جهاز | PHD2000 | |
| 19 إبرة قياس تحت الجلد | كيندال | 8881 | |
| THP-1 خط خلية الوحيدات | ATCC | TIB-202 | |
| (التخزين المؤقت هانكس محلول ملحي) مع الكالسيوم HBSS 2 + / 2 + المغنيسيوم | Gibco | 14025-092 | |
| عامل نخر الورم ألفا (TNF-α) | R & D أنظمة | 210-TA-010 | |
| اللحمية عامل المشتقة - 1 (SDF-1) | R & D أنظمة | 350-NS-010 | |
| RPMI 1640 | Cellgro | 10-040-CV | |
| مصل الزلال الإنسان (HSA) | ZLB بهرنغ | NDC 0053-7680-32 |
الجدول 2. الكواشف محددة والمعدات.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن