هنا ، نصف نموذج الفئران في المختبر للحاجز الدموي الدماغي الذي يستخدم التحليل الطيفي لخلايا المعاوقة ، مع التركيز على العواقب على سلامة الخلايا البطانية ونفاذيتها عند التفاعل مع الخلايا التائية المنشطة.
هنا ، نصف نموذج الفئران في المختبر للحاجز الدموي الدماغي الذي يستخدم التحليل الطيفي لخلايا المعاوقة ، مع التركيز على العواقب على سلامة الخلايا البطانية ونفاذيتها عند التفاعل مع الخلايا التائية المنشطة.
انهيار الحاجز الدموي الدماغي (BBB) هو خطوة حاسمة في تطور أمراض المناعة الذاتية مثل التصلب المتعدد (MS) ونموذجه الحيواني التهاب الدماغ والنخاع المناعي الذاتي التجريبي (EAE). تتميز هذه العملية بانتقال الخلايا التائية المنشطة عبر الخلايا البطانية الدماغية (ECs) ، وهي المكونات الرئيسية ل BBB. ومع ذلك ، فإن العواقب على وظيفة EC في الدماغ عند التفاعل مع هذه الخلايا التائية غير معروفة إلى حد كبير. نصف هنا فحصا يسمح بتقييم وظيفة EC الأولي للأوعية الدموية الدقيقة في دماغ الفأر (MBMEC) وسلامة الحاجز أثناء التفاعل مع الخلايا التائية بمرور الوقت. يستخدم الاختبار التحليل الطيفي لخلية المعاوقة ، وهو أداة قوية لدراسة سلامة ونفاذية الطبقة الأحادية EC ، عن طريق قياس التغيرات في المقاومة الكهربائية عبر البطانة (TEER) وسعة طبقة الخلية (Ccl). في الاتصال المباشر مع ECs ، تكون الخلايا التائية المحفزة ولكن ليست الساذجة قادرة على إحداث خلل وظيفي أحادي الطبقة في EC ، كما يتضح من انخفاض TEER وزيادة في Ccl. يسجل الاختبار التغييرات في سلامة الطبقة الأحادية EC بطريقة مستمرة وآلية. إنه حساس بما يكفي للتمييز بين نقاط القوة المختلفة للمنبهات ومستويات تنشيط الخلايا التائية ويتيح التحقيق في عواقب التعديل المستهدف لتفاعل الخلايا التائية EC باستخدام مجموعة واسعة من المواد مثل الأجسام المضادة والكواشف الدوائية والسيتوكينات. يمكن أيضا استخدام هذه التقنية كمراقبة جودة لسلامة EC في فحوصات نقل الخلايا التائية في المختبر. هذه التطبيقات تجعلها أداة متعددة الاستخدامات لدراسة خصائص BBB في ظل الظروف الفسيولوجية والفيزيولوجية المرضية.
حاجز الدم في الدماغ يفصل جهاز الدورة الدموية من الجهاز العصبي المركزي (CNS) 1-3. وهو يوفر حاجز مادي أن يمنع حرية حركة الخلايا وانتشار الجزيئات القابلة للذوبان في الماء ويحمي الدماغ من مسببات الأمراض والمواد الضارة المحتملة. بالإضافة إلى وظيفة الجدار العازل، وBBB تمكن من إيصال الأوكسجين والمواد المغذية لحمة الدماغ، والتي تضمن حسن سير العمل في الأنسجة العصبية. الخصائص الفنية للBBB درجة عالية من التنظيم من قبل المكونات الخلوية وديكي لها، مع درجة عالية من التخصص ECS كونها العنصر الهيكلي الرئيسي. تتميز ECS من BBB من وجود تقاطع ضيق (TJ) المجمعات، وعدم وجود fenestrations، النشاط pinocytic منخفضة للغاية، وآليات النقل نشطة بشكل دائم. مكونات أخرى من BBB الغشاء القاعدي EC، pericytes تضمين البطانة، قدم نهاية نجمي و= المرتبطة قدم المساواةenchymal الغشاء القاعدي أيضا أن تسهم في تطوير وصيانة وظيفة من BBB 2،4 - 6 و، جنبا إلى جنب مع الخلايا العصبية والخلايا الدبقية الصغيرة، تشكل وحدة وعائية عصبية (NVU)، والتي تمكن حسن سير العمل في الجهاز العصبي المركزي 7-9.
في مجموعة متنوعة من الأمراض العصبية، مثل الاعصاب، والأمراض الالتهابية أو المعدية، وظيفة BBB للخطر 2،5،10. ديسريغولاتيون من TJ المجمعات وآليات النقل الجزيئية يؤدي إلى زيادة نفاذية BBB، تسرب الكريات البيض، والتهاب وتلف الخلايا العصبية. من أجل دراسة خصائص BBB في ظل هذه الظروف المرضية، وقد وضعت مختلف في المختبر نماذج BBB 9،11،12. معا كانوا قد قدموا معلومات قيمة حول التغييرات النزاهة الحاجز، نفاذية وكذلك آليات النقل. هذه النماذج تستخدم الخلايا البطانية من البشر، الجرذان والفئران، الخنزير أو بالأغنام أصل 13-18. الخلايا البطانية الأولية أو خطوط الخلايا يتم استزراع إما الأحادية أو جنبا إلى جنب مع pericytes و / أو الخلايا النجمية لتحاكي بشكل وثيق BBB في الجسم الحي 19-25. في السنوات الأخيرة، أصبح قياس المقاومة الكهربائية transendothelial (طير) أداة مقبولة على نطاق واسع لتقييم خصائص حاجز غشائي 26،27.
يعكس طير مقاومة لتدفق الأيونات عبر أحادي الطبقة الخلية ويوفر انخفاضه مقياس حساسية للخطر سلامة حاجز غشائي، وبالتالي زيادة نفاذية. وقد وضعت العديد من أنظمة قياس طير، بما في ذلك طلائي Voltohmmeter (EVOM)، الكهربائية الخلوي الركيزة الممانعة الاستشعار (ECIS)، وتحليل الخلايا في الوقت الحقيقي 15،28 - 30. يعكس طير المقاومة لتدفق الأيونات بين ECS المجاورة (paracellular الطريق) وهو يتناسب طرديا معسلامة الحاجز. في مقاومة الطيفي 27،31، يتم قياس مقاومة الإجمالية المعقدة (Z)، الذي يوفر معلومات إضافية حول سلامة الحاجز عن طريق قياس جنة علم المناخ. لجنة علم المناخ يتعلق بالسعة الحالية من خلال غشاء الخلية (الطريق العابر لل): طبقة الخلايا تتصرف مثل مكثف في الدائرة الكهربائية ما يعادلها، فصل رسوم على جانبي الغشاء وهي عكسيا يتناسب مع سلامة الحاجز. عندما نمت على إدراج قابلة للاختراق، ECS الالتزام بها وتتكاثر وتنتشر على غشاء الصغيرة التي يسهل اختراقها. هذا يقاوم الخلفية بالسعة الحالية للإدراج (الذي في حد ذاته يتصرف مثل مكثف) ويؤدي إلى انخفاض في السعة حتى يصل إلى مستوى الحد الأدنى. ويعقب ذلك من خلال إنشاء مجمعات TJ أن ختم قبالة الفضاء بين ECS المجاورة. وهذا يحد من تدفق الأيونات عبر الطريق paracellular، وطير يزيد حتى يصل إلى هضبة لها. في ظل ظروف التهابات، ومع ذلك، فإن endotheliتم المساس آل الحاجز: طير يتناقص مجمعات TJ الحصول على تعطلت ولجنة علم المناخ يزيد باعتبارها العنصر بالسعة من إدراج يرتفع مرة أخرى.
يستخدم قياس طير لدينا نظام آلي مراقبة الخلية 32: يترتب على مبدأ التحليل الطيفي مقاومة وتمتد تطبيقاته السابقة. هنا، نحن تصف في المختبر نموذج BBB التي تمكن من دراسة خصائص الحاجز، بما فيها تفاعل بطانة الدماغ مع الخلايا المناعية. ولا سيما تنشيط خلايا تي. ولوحظت هذه الظروف المرضية في أمراض المناعة الذاتية في الجهاز العصبي المركزي، مثل التصلب المتعدد ونموذج حيواني التجريبية التهاب الدماغ والنخاع المناعي الذاتي في 33-37. هنا، خطوة حاسمة هي التهجير من دماغي المنشأ، وخلايا T-المايلين محددة عبر BBB. ويتبع ذلك تنشيط في الحيز المحيط بالأوعية ودخول حمة الدماغ، حيث تجنيد الخلايا المناعية الأخرى، وليالتهاب diate ولاحق إزالة الميالين 1،35،38. ومع ذلك، الآليات الجزيئية للتفاعل بين هذه الخلايا التائية والخلايا البطانية، والمكونات الرئيسية من بي بي بي، ليست مفهومة جيدا. ويهدف بروتوكول لدينا لملء هذه الفجوة وإعطاء رؤى جديدة في العواقب على الخلايا البطانية (أي سلامة الحاجز والنفاذية) عند الاتصال بهم مباشرة وتفاعل معقد مع تنشيط خلايا تي.
بروتوكول الموصوفة هنا يجعل من استخدام الماوس الأساسي خلايا الاوعية الدموية الدقيقة في الدماغ البطانية، كما نمت أحادي الطبقة على إدراج نفاذية الأغشية مع الصغيرة التي يسهل اختراقها. وشارك في تربيتها الخلايا البطانية مع خلايا CD4 + T، التي يمكن أن تكون مرحلة ما قبل تفعيلها إما polyclonally أو بطريقة مستضد معين. شارك في ثقافة MBMECs مع خلايا T قبل تفعيلها، ولكن ليس ساذجا يؤدي الى انخفاض في طير وزيادة في لجنة علم المناخ، والذي يقدم مقياسا كميا لMBMEC الخلل وحاجز انقطاع. التقنيةهو غير الغازية: ويستخدم في البناء بدلا من الأقطاب الكهربائية عود، التي تحول دون اضطراب كبير من أحادي الطبقة EC. أنها يمكن أن تستخدم لمراقبة وظيفة الحاجز من دون استخدام علامات الخلية. يجعل القياسات المستمرة بطريقة آلية وتمكن تقييم مستقل من المعلمات حاجز اثنين (طير ولجنة علم المناخ) في وقت واحد مع مرور الوقت. هذه الطريقة أيضا حساسة بما يكفي للتمييز بين مستويات مختلفة من تنشيط الخلايا T وآثار هذه الخلايا التائية على ECS.
ويمكن استخدامه في مجموعة واسعة من المقايسات الفنية: السيتوكينات مختلفة و / أو كيموكينات المتورطين في عمليات التهابات يمكن أن تضاف إلى ثقافة مشتركة من MBMECs وخلايا تي. منع الأجسام المضادة ضد جزيئات التصاق الخلية على أي من المفوضية الأوروبية أو الجانب تي خلية يمكن استخدامها. ومثبطات تي علامات تنشيط الخلايا أو ممتلكاتهم لحل الخلايا يمكن أن تضاف خلال فتيلة تي خلية أو زملائهم في الثقافة مع ECS. الفحص مفيد أيضا للهجرة خلايا Tالمقايسات، لأنها يمكن أن تكون بمثابة مراقبة جودة MBMEC سلامة أحادي الطبقة السابقة لإضافة خلايا تي. كل هذا يجعل هذه الطريقة أداة مرنة وموثوق بها لدراسة BBB في المختبر، مع التركيز على تأثير تنشيط خلايا تي في المفوضية الأوروبية سلامة أحادي الطبقة. هذا الأمر أهمية خاصة لفهم آليات تعطل BBB في التسبب في أمراض المناعة الذاتية، مثل مرض التصلب العصبي المتعدد ونموذج حيواني لEAE، حيث تعبر، وخلايا T دماغي المنشأ ذاتية التفاعل بي بي بي وتسبب التهاب وتلف الخلايا العصبية.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
لجميع التجارب، كانت ولدت الفئران والمحافظة في ظل ظروف معينة خالية من مسببات الأمراض في منشأة الحيوان المركزي في جامعة مونستر، وفقا للمبادئ التوجيهية الألمانية لرعاية الحيوانات. تم إجراء جميع التجارب وفقا للمبادئ التوجيهية للجنة الحيوان الأخلاق التجريبية والموافقة عليها من قبل السلطات المحلية في شمال الراين وستفاليا، ألمانيا (LANUV، AZ 84-02.05.20.12.217).
1. MBMEC العزلة والثقافة
ملاحظة: عزل MBMECs كما هو موضح سابقا بالتفصيل 14 مع إجراء التعديلات التالية:
2. حصاد MBMECs
3. CD4 + T عزل الخلايا وتحفيز
4. إعداد وإجراء قياس طير
5. تصدير البيانات والتحليل الإحصائي
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ويقدم الشكل 1 لمحة عامة عن نموذج BBB في المختبر تستخدم لدراسة التفاعل بين الخلايا T والخلايا البطانية. وتتكون هذه التجربة من ثلاث خطوات رئيسية. الخطوة الأولى هي عزل MBMECs الابتدائي من القشور الدماغ، وثقافتهم لمدة خمسة أيام. عندما تصل إلى نقطة التقاء في لوحة زراعة الخلايا، وtrypsinized MBMECs وreseeded على إدراج قابلة للاختراق، والتي وضعت بعد ذلك في صك طير. يتم قياس طير ولجنة علم المناخ من MBMECs باستمرار وترصد على مدى فتر...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
عدة خطوات من بروتوكول صفها ضرورية لإجراء تجربة ناجحة. خلال العزلة MBMEC الأولية والثقافة، فمن الأهمية بمكان أن يتم تنفيذ العمل تحت ظروف معقمة قدر الإمكان، لمنع التلوث من ثقافة الخلية مع الجراثيم الفطرية أو البكتيريا. من أجل الحصول على ثقافة نقية من ECS، فمن المستحسن استخدام المتوسط تحتوي على بوروميسين في الأيام الثلاثة الأولى، والتي تمكن من البقاء على قيد الحياة ECS، ولكن ليس غيرها من أنواع الخلايا (وخاصة pericytes) 41،42. خطوة أخرى الحرجة التي تستحق اهتماما خاصا هي تحد...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
كوزمانوف ، إيه إم هيرمان ، إس جي موث ، إتش ويندل وإل كلوتز ليس لديهم ما يكشفون عنه. H.-J. Galla هو مستشار علمي لشركة nanoAnalytics GmbH ، الشركة المصنعة لجهاز مراقبة الخلايا الآلية.
ونحن ممتنون لأنيكا Engbers وفرانك كورث حصول على الدعم الفني الممتاز والدكتور ماركوس شافر (nanoAnalytics GmbH ل) لإجراء مناقشات مفيدة بشأن القياسات طير. وأيد هذا العمل من قبل جمعية الألمانية للبحوث (DFG)، SFB1009 مشروع A03 إلى الأب وLK، CRC TR128، مشاريع A08. Z1 وB01 لوقا والأب، ومركز متعدد التخصصات للبحوث السريرية (كلية الطب في مونستر) عدد المنح Kl2 / 2015/14 لوقا.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| cellZscope | nanoAnalytics GmbH | www.nanoanalytics.com | بما في ذلك: وحدة خلية 24 بئر ، وحدة تحكم ، كمبيوتر شخصي مع برنامج cellZscope v2.2.2 ؛ |
| الطرد المركزي | الفائق | www.thermoscientific.com | SORVALL RC 6+ ؛ الدوار F21S-8x50y ؛ لمقياس التدفق الخلوي لعزل MBMEC |
| Beckman Coulter | www.beckmancoulter.com | لتحليل انتقال الخلايا التائية | |
| برنامج FlowJo7.6.5 | Tree Star | www.flowjo.com لتحليل أنابيب الطرد المركزي لنقل الخلايا التائية | |
| Oak Ridge ، PC | Thermo Fisher Scientific | 3118-0050 | 50 مل ؛ لعزل MBMEC |
| إدراج غشاء Transwell - حجم المسام 0.4 ومايكرو ؛ م | Corning | 3470 | لقياس TEER كقراءة |
| رئيسية لإدراج غشاء Transwell - حجم المسام 3 & م | Corning | 3472 | لقياس TEER كمراقبة الجودة قبل مقايسة انتقال الخلايا التائية |
| لوحة زراعة الخلايا 24 بئرا | Greiner | 650 180 | مسطحة القاع ؛ لثقافة MBMEC |
| 96 بئر لوحة زراعة الخلايا | Costar | 3526 | القاع المستدير ؛ لزراعة الخلايا المناعية |
| فاصل QuadroMACS | Miltenyi Biotec | 130-090-976 | لعزل الخلايا التائية والخلايا البائية ؛ يدعم أعمدة MACS LS فاصل |
| OctoMACS | Miltenyi Biotec | 130-042-109 | لعزل الخلايا المتغصنة ؛ يدعم أعمدة MACS MS غرفة |
| عد Neubauer | Marienfeld | MF-0640010 | لعد الخلايا |
| مصفاة الخلايا ، 70 & micro ؛ م | Corning | 352350 | لعزل الخلايا المناعية |
| مصفاة الخلايا ، 40 & micro ؛ م | Corning | 352340 | لعزل الخلايا المناعية |
| MACS MultiStand | Miltenyi Biotec | 130-042-303 | لعزل الخلايا المناعية |
| أعمدة فصل MACS LS | Miltenyi Biotec | 130-042-401 | لعزل الخلايا التائية والخلايا البائية |
| أعمدة فصل MACS MS | Miltenyi Biotec | 130-042-201 | لعزل الخلايا المتغصنة |
| Mouse CD4 MicroBeads | Miltenyi Biotec | 130-049-201 | ل CD4 + < / sup> عزل الخلايا التائية |
| الماوس CD19 MicroBeads | Miltenyi Biotec | 130-052-201 | لعزل الخلايا البائية |
| الماوس CD11c MicroBeads | Miltenyi Biotec | 130-052-001 | لعزل الخلايا المتغصنة |
| الكولاجين من النوع الرابع من المشيمة البشرية | Sigma | C5533 | لمحلول طلاء MBMEC |
| Fibronectin من بلازما البقر | Sigma | F1141-5MG | لمحلول طلاء MBMEC |
| Collagenase 2 (CSL2) | Worthington | LS004176 | لعزل MBMEC |
| Collagenase / Dispase (C / D) Roche | 11097113001 | لعزل MBMEC | |
| DNase I | Sigma | DN25 | لعزل MBMEC |
| مصل الأبقار الجنيني (FBS) | Sigma | F7524 | لعزل MBMEC |
| ألبومين مصل الأبقار (BSA) | Amresco | 0332-100G | لعزل MBMEC |
| Percoll | Sigma | P1644-1L | لعزل MBMEC |
| DMEM (+ GlutaMAX) | Gibco | 31966-021 | لعزل MBMEC ووسط ثقافة MBMEC |
| البنسلين / الستربتومايسين | Sigma | P4333 | لعزل MBMEC ووسط ثقافة MBMEC |
| مخزن الفوسفات محلول ملحي (PBS) | Sigma | D8537 | ل MBMEC وعزل الخلايا المناعية |
| Heparin | Sigma | H3393 | لوسط ثقافة MBMEC |
| عامل نمو الخلايا الليفية البشرية الأساسية (bFGF) | PeproTech | 100-18B | لوسط ثقافة MBMEC |
| Puromycin | Sigma | P8833 | لوسط ثقافة MBMEC ؛ فقط للأيام الثلاثة الأولى |
| 0.05٪ Trypsin-EDTA | Gibco | 25300-054 | لحصاد MBMECs |
| كولاجيناز نوع IA | Sigma | C9891 | لعزل الخلايا المتغصنة |
| محلول تريبان الأزرق ، 0.4٪ | Thermo Fisher Scientific | 15250061 | لعد الخلايا |
| EDTA | Sigma | E5134 | لعزل الخلايا المناعية |
| IMDM + 1٪ L-Glutamin | Gibco | 21980-032 | لوسط زراعة الخلايا التائية |
| X-VIVO 15 | Lonza | BE04-418Q | يحمي من الضوء ؛ لوسط زراعة الخلايا |
| البائية & بيتا ؛ -mercaptoethanol | Gibco | 31350-010 | لوسط زراعة الخلايا البائية |
| L-Glutamine (100x Glutamax) | Gibco | 35050-061 | لزراعة الخلايا البائية |
| متوسط ماوس MOG 35 & [مدش] ؛ 55 < / sub>peptide | Biotrend | BP0328 | لتنشيط الخلايا التائية الخاصة بالمستضد |
| المنقى المضاد للفأر CD3 Ab | BioLegend | 100302 | استنساخ 145-2C11 ؛ لتنشيط الخلايا التائية متعددة النسيلة |
| منقى NA / LE المضادة للفأر CD28 Ab | BD Pharmingen | 553294 | استنساخ 37.51 ؛ لتنشيط الخلايا التائية متعددة النسيلة |
| المؤتلف الفئران IFN- & جاما ؛ | PeproTech | 315-05 | لمقايسات انتقال الخلايا التائية |
| مؤتلف الفئران TNF- & ألفا ؛ | PeproTech | 315-01A | لمقايسات انتقال الخلايا التائية |
| NA / LE منقى IFN-& جاما ؛ الجسم المضاد | BD Biosciences | 554408 | استنساخ XMG1.2 ؛ التركيز النهائي الموصى به: 20 & micro; جم / مل |
| Granzyme B Inhibitor II | Calbiochem | 368055 | التركيز النهائي الموصى به: 10 & M |
| PE المضاد للفأر CD4 الأجسام المضادة | Biolegend | 116005 | استنساخ RM4-4 ؛ لتحليل انتقال الخلايا التائية |
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