يصف هذا البروتوكول طريقة طلاء لتقييد نمو الخلايا البطانية إلى منطقة محددة من لوحة من 6 آبار لتطبيق إجهاد القص باستخدام نموذج شاكر المداري.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
* These authors contributed equally
يصف هذا البروتوكول طريقة طلاء لتقييد نمو الخلايا البطانية إلى منطقة محددة من لوحة من 6 آبار لتطبيق إجهاد القص باستخدام نموذج شاكر المداري.
الإجهاد القص المفروضة على جدار الشرايين من تدفق الدم يؤثر على مورفولوجيا الخلايا البطانية ووظيفة. وقد افترض تدني الحجم والتذبذب وضغوط القص متعددة الاتجاهات لتحفيز النمط الظاهري المؤيد للشرايين في الخلايا البطانية، في حين يعتقد أن الحجم الكبير والقص أحادي الاتجاه أو أحادي المحور يعززان التوازن المنزلي البطاني. تتطلب هذه الفرضيات المزيد من التحقيق ، ولكن التقنيات التقليدية في المختبر لها قيود ، وهي سيئة بشكل خاص في فرض ضغوط القص متعددة الاتجاهات على الخلايا.
وتتمثل إحدى الطرق التي تكتسب استخداما متزايدا في استزراع الخلايا البطانية في لوحات قياسية متعددة الآبار على منصة شاكر مداري؛ في هذه الطريقة البسيطة والمنخفضة التكلفة وعالية الإنتاجية والمزمنة ، تنتج الوسيطة الدوارة أنماطا مختلفة وحجم القص ، بما في ذلك القص متعدد الاتجاهات ، في أجزاء مختلفة من البئر. ومع ذلك ، فإن لها قيدا كبيرا: فالخلايا في منطقة واحدة ، المعرضة لنوع واحد من التدفق ، قد تطلق وسطاء في الوسط تؤثر على الخلايا في أجزاء أخرى من البئر ، معرضة لتدفقات مختلفة ، وبالتالي تشوه العلاقة الظاهرة بين التدفق والنمط الظاهري.
هنا نقدم تعديلا سهلا وبأسعار معقولة للطريقة التي تسمح للخلايا أن تتعرض فقط لخصائص إجهاد القص المحددة. يقتصر بذر الخلايا على منطقة محددة من البئر عن طريق طلاء المنطقة ذات الاهتمام مع فيبروكتين ، يليه التخميل باستخدام محلول التخميل. في وقت لاحق ، يمكن تدوير اللوحات على شاكر ، مما يؤدي إلى تعرض الخلايا لمحات القص محددة جيدا مثل القص متعدد الاتجاهات منخفضة الحجم أو القص أحادي الاتجاه عالية الحجم ، اعتمادا على موقعها. كما كان الحال من قبل ، فإن استخدام أدوات بلاستيكية قياسية لثقافة الخلايا يسمح بإجراء مزيد من التحليل المباشر للخلايا. وقد سمح التعديل بالفعل بعرض الوسطاء القابلين للذوبان ، الذين تم إطلاقهم من الهيليوم تحت خصائص إجهاد القص المحددة ، التي تؤثر على الخلايا الموجودة في مكان آخر في البئر.
استجابات خلايا الأوعية الدموية لبيئتهم الميكانيكية مهمة في الوظيفة الطبيعية للأوعية الدموية وفي تطور المرض1. كان علم الأحياء الميكانيكية للخلايا البطانية (ECs) التي تبطن السطح الداخلي لجميع الأوعية الدموية محورا خاصا للأبحاث الميكانيكية لأن ECs تعاني مباشرة من إجهاد القص الناتج عن تدفق الدم فوقها. مختلف التغيرات phenotypic مثل الاستجابات الالتهابية، وتغير صلابة ومورفولوجيا، والإفراج عن المواد النشطة vasoactive، وتوطين والتعبير عن البروتينات التقاطعية تعتمد على التعرض EC لإجهاد القص2،3،4. قد خصائص البطانية التي تعتمد على القص أيضا حساب لتطور غير مكتمل من الأمراض مثل تصلب الشرايين5،6،7.
ومن المفيد دراسة تأثير القص على المركبات الهيدروفلورية في الثقافة، حيث يمكن السيطرة على الضغوط، ويمكن عزل المركبات الهيدروفلورية عن أنواع الخلايا الأخرى. تستخدم عادة في الأجهزة المختبرية لتطبيق الإجهاد القص إلى ECs تشمل غرفة تدفق لوحة موازية ومخروط ولوحة viscometer، ولكن فقط أحادية النبض ثابت، والتذبذب، وتدفق pulsatile يمكن تطبيقها8،9. على الرغم من أن غرف التدفق المعدلة مع هندسات مدببة أو متفرعة ورقائق microfluidic التي تحاكي الهندسة الأنماطية قد تم تطويرها ، إلا أن إنتاجها المنخفض ومدة الثقافة القصيرة نسبيا التي من الممكن أن تشكل تحديا10، 11.
وتكتسب طريقة شاكر المداري (أو البئر الدوار) لدراسة التنظير البطاني، الذي تزرع فيه الخلايا في أدوات بلاستيكية قياسية لثقافة الخلايا توضع على منصة شاكر مداري، اهتماما متزايدا لأنها قادرة على فرض أنماط إجهاد معقدةمتغيرة مكانيا على المركبات الإلكترونية ذات الإنتاجية العالية (انظر الاستعراض الذي أجراه Warboys وآخرون. وقد استخدمت محاكاة ديناميات السوائل الحاسوبية (CFD) لتوصيف الاختلاف المكاني والزمني لإجهاد القص في بئر دوارة. الحركة الدوامية للوسط الثقافي الناجم عن الحركة المدارية لمنصة شاكر التي يتم وضع اللوحة عليها تؤدي إلى تدفق متعدد الاتجاهات منخفض الحجم (LMMF ، أو تدفق مفترض مؤيد للذرية) في المركز وتدفق أحادي المحور عالي الحجم (HMUF ، أو تدفق غير مركزي مفترض) على حافة آبار لوحة من 6 آبار. على سبيل المثال، ضغط القص الجداري متوسط الوقت (TAWSS) هو حوالي 0.3 باسكال في المركز و 0.7 باسكال على حافة لوحة 6-جيدا تدور في 150 دورة في الدقيقة مع دائرة نصف قطرها 5 ملم المداري13. تتطلب هذه الطريقة فقط الأواني البلاستيكية المتاحة تجاريا وشاكر المداري نفسه.
ومع ذلك ، هناك عيب في الطريقة (وإلى طرق أخرى لفرض التدفقات في المختبر): تطلق ECs الوسطاء القابلين للذوبان والجسيمات الدقيقة بطريقة تعتمد على القص14و15و16 وهذا السرومي قد يؤثر على ECs في مناطق البئر الأخرى غير تلك التي تم إطلاقها فيها ، بسبب الاختلاط في الوسط الدوار. قد يخفي هذا الآثار الفعلية للإجهاد القص على النمط الظاهري EC. على سبيل المثال، تكهن غيم وآخرون بأن هذا يفسر التأثير المطابق على ما يبدو لملامح القص المختلفة على النقل عبر الخلايا للجسيمات الكبيرة17.
هنا نحن نصف طريقة لتعزيز الالتصاق الخلايا البطانية الوريدية البشرية (HUVEC) في مناطق محددة من لوحة 6-جيدا باستخدام طلاء فيبروكتين أثناء استخدام Pluronic F-127 لتمرير السطح ومنع النمو في أماكن أخرى. الأسلوب يحل القيد المذكور أعلاه لأنه ، عن طريق تقسيم نمو الخلايا ، ECs تجربة نوع واحد فقط من ملف القص ، ولا تتأثر الإفرازات من ECs تتعرض لمحات أخرى في مكان آخر في البئر.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. تصنيع الأجهزة وإعداد الكواشف
2. طلاء لوحة من 6-جيدا
3. البذر من HUVECs
4. تطبيق الإجهاد القص باستخدام شاكر المدارية
5. تلطيخ وتصوير الخلايا
6. القياس الكمي للشكل الرقم القياسي وعدد الخلايا
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم إلغاء التصاق HUVECs إلى مناطق من لوحة البئر غير المغلفة بالفيبروكتين من قبل Pluronic F-127 passivation؛ اقتصر النمو على المنطقة المغلفة مع فيبروكتين حتى بعد 72 ساعة من الثقافة، مع وبدون تطبيق الإجهاد القص (الشكل 4A، الشكل 4C). دون مرور Pluronic F-127، HUVECs تعلق على السطح دون فيبروكتين وانتشرت أكثر من ذلك من قبل 72 ساعة من الثقافة (الشكل 4B، الشكل 4D).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طريقة الدوامة جيدا قادرة على توليد ملامح تدفق معقدة في بئر واحد - انخفاض حجم التدفق متعدد الاتجاهات (LMMF) في المركز وتدفق أحادي المحور عالية الحجم (HMUF) على حافة البئر. ومع ذلك ، سيتم خلط إفرازات القص بوساطة الإجهاد من الوسيط القابل للذوبان في الوسط الدوامي وتؤثر على الخلايا في البئر بأكمله ، مما قد يخفي التأثير الحقيقي لملف إجهاد القص الخاص على الخلايا.
طريقة الطلاء أظهرت هنا يتغلب على هذه المسألة عن طريق تقييد نمو الخلايا إلى منطقة معينة من البئر. ترتبط الخلايا عادة بالأسطح المائية بدلا من...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وليس لدى صاحبي البلاغ ما يكشفان عنه.
يعترف المؤلفون بامتنان بمنحة مشروع مؤسسة القلب البريطانية (إلى PDW) ، والمجلس الوطني للبحوث الطبية في سنغافورة TAAP وDALM Grant (إلى XW ، NMRC / OFLCG /004/2018 ، NMRC / OFLCG / 001/2017) ، ومنحة A * STAR للدراسات العليا (إلى KTP) ، ومركز مؤسسة القلب البريطانية للتميز البحثي (إلى MA).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| <قوي > خلية ووسائط < / قوي > | |||
| نمو البطاني (EGM-2) | Lonza | cc-3162 | |
| الخلايا البطانية للوريد السري البشري | NA | NA | معزولة من الحبال التي تم الحصول عليها من المتبرعين الذين يعانون من مخاض غير معقد في مستشفى |
| هامرسميث <قوي > الكواشف والمواد < / قوي> | |||
| Alexa Fuor 488-labeled الماعز المضاد للأرانب IgG | Thermofisher Scientific | A11008 | |
| مصل الأبقار الألبومين | Sigma-Aldrich | A9418-50G | |
| Falcon 6 قاع مسطح واضح جيد غير معالج | مستلزمات المختبرات العلمية المحدودة | 351146 | |
| فيبرونيكتين من بلازما البقر | سيجما ألدريتش | F1141-5MG | |
| بارافورمالديهايد | سيجما ألدريتش | 158127-500 جرام | |
| ملحي مخزن بالفوسفات | سيجما ألدريتش | D8537-6X500ML | |
| بلورونيك F-127 | سيجما ألدريتش | P2443 | |
| مؤتلف بشري TNF-A | Peprotech | 300-01A | |
| RS PRO 2.85 مم خيوط طابعة ثلاثية الأبعاد سوداء جيش التحرير الشعبى الصينى ، 1 كجم | RS | 832-0264 | |
| الفولاذ المقاوم للصدأ 316 | سوبر ماركت معدني | NA | |
| Sylgard184 مجموعة مطاط من السيليكون | فارنيل | 101697 | |
| تريتون X-100 | سيجما-ألدريتش | X100-100ML | |
| محلول التربسين-EDTA | سيجما-ألدريتش | T4049-100ML | |
| Zonula Occludens-1 (ZO-1) | تقنية إشارات الخلايا | للأجسام المضادة 13663 | |
| DRAQ5 (5mM) | الحالة الحيوية | DR50200 | |
| <قوي>Equipments | |||
| Grant Orbital Shaker PSU-10i | Scientific Laboratory Supplies Ltd | SHA7930 | |
| Leica TCS SP5 مجهر متحد البؤر | Leica | NA | |
| الاحتفاظ بحلقة كماشة | Misumi | RTWP32-58 | |
| حلقات الاحتفاظ / الداخلية / C-Type | Misumi | RTWS35 | |
| طابعة Ultimaker 2 + 3-D | Ultimaker | NA | |
| strong>Softwares< / strong> | |||
| Cura 2.6.2 | Ultimaker | NA | |
| MATLAB | The MathWorks | NA | |
| Solidworks 2016 | Dassault Systemes | NA |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.