RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
ar
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
يصف هذا البروتوكول طريقة لتتبع تطور مرض الذئبة في الفئران. يتم تقديم إجراءين إضافيين لتوصيف التهاب الكلية الذئبي بناء على تسلل الخلايا وترسب البروتين في الكلى.
الذئبة الحمامية الجهازية (SLE) هي اضطراب مناعي ذاتي بدون علاج معروف ويتميز بالتهاب مستمر في العديد من الأعضاء ، بما في ذلك الكلى. في ظل هذه الظروف ، تفقد الكلى قدرتها على تنظيف النفايات من الدم وتنظيم تركيزات الملح والسوائل ، مما يؤدي في النهاية إلى الفشل الكلوي. يتم تشخيص النساء ، وخاصة النساء في سن الإنجاب ، تسع مرات أكثر من الرجال. أمراض الكلى هي السبب الرئيسي للوفيات في مرضى الذئبة الحمراء. يصف هذا البروتوكول طريقة سريعة وبسيطة لقياس مستويات البروتين المفرزة في البول الذي تم جمعه ، وتتبع تطور مرض الذئبة بمرور الوقت. بالإضافة إلى ذلك ، يتم توفير نهج لعزل خلايا الكلى أحادية النواة بناء على اختيار الحجم والكثافة للتحقيق في التسلل الكلوي للكريات البيضاء. علاوة على ذلك ، تم تطوير طريقة كيميائية نسيجية مناعية لتوصيف ترسب البروتين في الكبيبات وتسلل الكريات البيض في الفضاء الأنبوبي الخلالي. معا ، يمكن أن تساعد هذه الطرق في التحقيق في تطور الالتهاب المزمن المرتبط بكلى الفئران المعرضة للذئبة MRL / lpr.
الوظيفة الأساسية للكلية هي القضاء على المواد السامة عن طريق البول مع الحفاظ على توازن الماء والأملاح1. هذه الوظيفة مهددة في المرضى الذين يعانون من الذئبة الحمامية الجهازية (SLE) ، مما يؤدي إلى ما يسمى التهاب الكلية الذئبة (LN). LN هو نتيجة لمهاجمة الجهاز المناعي للكلى ، مما يؤدي إلى التهاب الكلى المستمر ، وبالتالي فقدان قدرته على تنظيف النفايات من الدم وتنظيم تركيزات الملح والسوائل. هذا سيؤدي في النهاية إلى الفشل الكلوي ، والذي يمكن أن يكون قاتلا. أثناء العملية الكلوية ، يتم تجنيد الخلايا البائية المتداولة والخلايا التائية والخلايا الوحيدة في الكلى ، وإفراز الكيموكينات والسيتوكينات والأجسام المضادة الذاتية المكونة للمجمع المناعي. هذا يؤدي في نهاية المطاف إلى تلف الخلايا البطانية ، والإصابات الغشائية ، وضمور أنبوبي كلوي ، وتليف2.
MRL / Mp-Faslpr (MRL / lpr) الفئران المعرضة للذئبة هي نموذج فأر كلاسيكي يظهر علامات سريرية تشبه الذئبة تشبه SLE3 البشري. كان لهذا النموذج دور فعال في فهم أحد الأسباب الرئيسية للوفيات لدى مرضى الذئبة الحمراء ، التهاب الكلية الذئبي (LN)4. في كل من الذئبة الحمراء البشرية والفأرية ، يتميز LN بالتهاب تدريجي ناتج عن ترسب كلوي للمجمعات المناعية ، يليه تنشيط مكمل ، وتجنيد الخلايا الالتهابية ، وفقدان وظائف الكلى5. ترسب المركب المناعي هو الخطوة الأولى للحث على إنتاج الكيموكين والسيتوكين بواسطة الخلايا الكلوية الجوهرية ، مما يوسع الاستجابة الالتهابية عن طريق تجنيد الخلايا المناعية6. يقدم البروتوكول الحالي العديد من التقنيات لمتابعة تطور أمراض الكلى التي تحلل تسلل الخلايا والترسب المعقد المناعي.
يسمح البول الذي يتم جمعه كل أسبوع بالكشف عن الدورة الزمنية للبيلة البروتينية وتصورها قبل وأثناء وبعد ظهور مرض الذئبة. يمكن للبيلة البروتينية كعلامة حيوية تحديد التقدم البيولوجي ل LN. المزايا الأخرى لهذه التقنية هي أنها غير غازية وفعالة من حيث التكلفة وسهلة التنفيذ7. عندما تعمل الكلى بشكل مثالي ، يكون مستوى البيلة البروتينية منخفضا باستمرار. ومع ذلك ، في الفئران MRL / lpr ، بعد 8-9 أسابيع من العمر ، لوحظ زيادة تدريجية في مستوى البيلة البروتينية ، والتي هي في نهاية المطاف عالية بما يكفي للتسبب في الفشل الكلوي8. تتوفر شرائط كاشف متعددة وكواشف قياس الألوان تجاريا لمراقبة المشكلة. ومع ذلك ، فإن فحص برادفورد رخيص ودقيق للغاية في تحديد بداية البيلة البروتينية ومسار التهاب الكلية الذئبي. هذا الفحص سريع ، ولا يتأثر الكاشف بوجود المذيبات والمخازن المؤقتة وعوامل الاختزال وعوامل تخلب المعادن التي قد تكون في عينتك9،10،11.
أحد الجوانب المهمة التي يجب مراعاتها هو تسلل الخلايا في الكلى. هذه التسلل تعزز التسبب في المرض عن طريق تحفيز إفراز العوامل القابلة للذوبان مثل السيتوكينات لتفاقم الالتهاب12. لفهم أفضل لمجموعات الخلايا الموجودة في التسلل ، فإن الطريقة المفيدة هي عزل الكريات البيض13. هنا ، يتم استخدام الكشف عن التسلل الكلوي للخلايا البائية كمثال. يبدأ الإجراء بعملية هضم مع ديوكسي ريبونوكلياز (DNase) والكولاجيناز ، يليه فصل تدرج الكثافة الذي يزيل الحطام وخلايا الدم الحمراء والخلايا المحببة الكثيفة. سبب عزل الخلايا البائية (CD19+) وخلايا البلازما (CD138+) هو أن الكلى الذئبية يمكن أن تركز هذه الخلايا14. يقترح أن وجود الخلايا البائية في مجاميع صغيرة في الكلى يمكن أن يشير إلى التوسع النسيلي ، وبالتالي إنتاج الغلوبولين المناعي (Ig). من المعروف أن خلايا البلازما موجودة في هذه المجاميع بالإضافة إلى15. بمجرد عزل الكريات البيض ، يمكن استخدام فرز الخلايا المنشط بالفلور (FACS) لتحليل الخلايا ذات الأهمية عند تلطيخ الأجسام المضادة المختلفة المترافقة مع التألق.
التألق المناعي هو أحد طرق الكشف عن الكيمياء النسيجية المناعية (IHC) التي تسمح بالتصور الفلوري للبروتينات في عينات أنسجة الكلى السميكة 4 ميكرومتر. تعتمد طرق الكشف الأخرى عن المدينة العالمية للخدمات الإنسانية على طبيعة التحليلات وكيمياء الربط وعوامل أخرى16. التألق المناعي هو طريقة تحديد سريعة تعرض المستضد لنظيره من الأجسام المضادة الموسومة بفلوروكروم معين (أو صبغة فلورسنت). عندما يكون متحمسا ، فإنه ينتج ضوءا يمكن أن يكتشفه المجهر الفلوري. يمكن استخدام هذه التقنية لمراقبة ترسب المكمل C3 و IgG2a17. يمكن أن يرتبط التنشيط المفرط للتسلسل التكميلي باستجابة مناعية غير منضبطة وفقدان الوظيفة18. يعد الترسب المناعي للأجسام المضادة للحمض النووي المزدوج (anti-dsDNA) في الكلى مصدر قلق كبير19 ، حيث ارتبط أولئك الذين لديهم النمط المتماثل IgG2a ب LN20. على وجه التحديد ، تظهر الأجسام المضادة المضادة ل dsDNA المزيد من الإمراض والتقارب مع المواد النووية ، وتشكل مجمعات مناعية21. عندما يكون IgG2a موجودا ، يتم تنشيط سلسلة المكمل ، بما في ذلك C3 ، لإزالة المجمعات المناعية22. يمكن تحديد علامات C3 و IgG2a كميا بشكل فردي أو تراكبها لإنشاء ارتباطها.
والجدير بالذكر أن قياس الكرياتينين في الدم هو تقنية أخرى موثوقة يمكن استخدامها مع بيلة دموية مجهرية وخزعات الكلى لتشخيص LN23. ومع ذلك ، فإن وجود البيلة البروتينية هو مؤشر قوي على تلف الكبيبات. وبهذا المعنى ، فإن مراقبة مستوى البيلة البروتينية أثناء مرض الذئبة يمكن أن تكشف عن بداية المرض وتكمل الطرق الأخرى لتشخيص مرض الذئبة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للمجمعات المناعية المودعة في الكبيبات أن تحفز استجابة التهابية ، وتنشط نظام التكملة ، وتجند المزيد من الخلايا الالتهابية. نقطة أخرى جديرة بالملاحظة في هذا البروتوكول هي تسلل الخلايا البائية في الكلى. هذا ، جنبا إلى جنب مع الخلايا التائية المخترقة ، يضخم الاستجابات المناعية المحلية التي تؤدي إلى تلف الأعضاء. الأهم من ذلك ، أن تصنيف LN لا يعتمد فقط على التغيرات المورفولوجية الكبيبية التي شوهدت في الفحص المجهري ولكن أيضا على الرواسب المناعية التي لوحظت مع التألق المناعي. لذلك ، في هذا البروتوكول ، يتم تقديم طرق دقيقة وفعالة من حيث التكلفة لتحليل وظائف الكلى في إعدادات المختبر.
تمت الموافقة على هذا البروتوكول من قبل اللجنة المؤسسية لرعاية واستخدام الحيوانات (IACUC) في Virginia Tech. نظرا لأن مرض الذئبة لديه معدل حدوث أعلى في الإناث ، فقد تم استخدام الفئران MRL / lpr الإناث فقط. بدأ جمع العينات في عمر 4 أسابيع وانتهى في 15 أسبوعا. تم الحصول على الفئران من مصادر تجارية (انظر جدول المواد) وتم تربيتها وصيانتها في بيئة محددة خالية من مسببات الأمراض وفقا للمبادئ التوجيهية المؤسسية.
1. اختبار البيلة البروتينية
2. عزل خلايا الكلى
3. تلطيخ الفلورسنت المناعي
يستخدم البروتوكول طرقا متعددة لتقييم الفئران MRL / lpr لالتهاب الكلية الذئبة. أولا ، يتم وصف إجراء لدراسة زيادة مستويات البيلة البروتينية بسبب اختلال وظائف الكلى بمرور الوقت. وكما هو مبين في الشكل 1، عولجت إناث الفئران بجرعة فموية تبلغ 200 ميكرولتر من المياه المالحة العازلة بالفوسفات (1x PBS) كمجموعة ضابطة وبروبيوتيك لاكتوباسيلوس رويتيري كمجموعة علاجية، بتركيز 109 سيفو فوفو/مل، مرتين في الأسبوع. بدأ العلاج في عمر 3 أسابيع وانتهى في عمر 15 أسبوعا. كان لدى مجموعة الفئران المعالجة ب L. reuteri تطور بروتينية أكثر عدوانية من المجموعة الضابطة.

الشكل 1: الكشف عن مستويات البروتين في بول الفئران MRL / lpr مع مرور الوقت. n = 5 الفئران لكل مجموعة. تم إجراء الإحصائيات باستخدام اختبار الانحدار الخطي البسيط. * P < 0.05 ، ** P < 0.01. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
ويبين الشكل 2 تحليل FACS لكريات الدم البيضاء الكلوية المعزولة. عولجت الفئران بالفانكومايسين (2 جم / لتر) أو فانكومايسين بالإضافة إلى E. coli dsDNA (80 ميكروغرام) في هذه التجربة. تم إعطاء فانكومايسين جنبا إلى جنب مع مياه الشرب خلال الفترة الزمنية المشار إليها. تم إعطاء اللقاح الفموي للحمض النووي البكتيري للفئران المعالجة بالفانكومايسين مرة واحدة في الأسبوع لمدة أربعة أسابيع متتالية في عمر 4 و 5 و 6 و 7 أسابيع. كان من المتوقع أن يؤدي E. coli dsDNA إلى التسلل الكلوي لخلايا البلازما مما يؤدي إلى ضعف وظائف الكلى ، ولكن لم يتم العثور على فرق كبير.

الشكل 2: تحليل خلايا البلازما في الكريات البيض الكلوية المعزولة. (أ) استراتيجية البوابة التسلسلية: الخلايا الكلية ، الخلايا المفردة ، الخلايا الحية ، خلايا CD45 + ، وأخيرا خلايا CD138 +. (ب) النسبة المئوية لخلايا البلازما بعد العلاج بالفان (فانكومايسين) أو فان + الحمض النووي (فانكومايسين + إي كولي dsDNA) لمدة 3 أسابيع (ن ≥ 5 فئران لكل مجموعة). لم يلاحظ أي دلالة إحصائية ('ns'). يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
يوضح الشكل 3 تلطيخ التألق المناعي للمكمل C3 و IgG2a على أقسام الكلى MRL / lpr للإناث. في هذه التجربة ، تمت مقارنة تأثير العوامل البيئية فيما يتعلق بالترسب الكلوي ل C3 و IgG2a. تم تربية الفئران الداخلية في منشأة الحيوانات لعدة أجيال ، وتمت مقارنتها بالفئران التي تم شراؤها مؤخرا من بائع. لم يظهر التحليل الكيميائي النسيجي المناعي أي فرق بين المرافق المختلفة.

الشكل 3: الكشف عن المكمل C3 و IgG2a في أقسام الكلى عن طريق تلطيخ التألق المناعي. (أ) صور تمثيلية لأقسام الكلى الملطخة بمضاد C3-FITC (أخضر) ومضاد ل IgG2a-PE (أحمر). (ب) مقارنة تألق الخلايا المصحح (CCF) بين المجموعتين (n ≥ 5 فئران لكل مجموعة). شريط المقياس = 100 ميكرومتر. لم يلاحظ أي دلالة إحصائية ('ns'). يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
ويعلن صاحبا البلاغ أنه لا يوجد تضارب في المصالح.
يصف هذا البروتوكول طريقة لتتبع تطور مرض الذئبة في الفئران. يتم تقديم إجراءين إضافيين لتوصيف التهاب الكلية الذئبي بناء على تسلل الخلايا وترسب البروتين في الكلى.
نشكر المرفق الأساسي لقياس التدفق الخلوي ، ومختبر علم الأنسجة المرضي ، ومركز فرالين للتصوير في معهد فرجينيا للفنون التطبيقية ، وجامعة الولاية على الدعم الفني. يتم دعم هذا العمل من خلال العديد من المعاهد الوطنية للصحة والمنح الداخلية.
| 10x محلول ملحي مخزنة ثلاثي (TBS) | ثيرمو فيشر العلمي | J60764. K2 | |
| 2-mercaptoethanol | Thermo Fisher Scientific | 21985-023 | |
| مضاد للإنسان / الفأر C3 | Cedarlane | CL7632F | |
| مضاد للفأر CD138 BV711 | Biolegend | 142519 | |
| مضاد للفأر CD45 AF700 | Biolegend | 103127 | |
| ألبومين مصل الأبقار | Sigma-Aldrich | A9418-100G | |
| كولاجيناز D | سيجما ألدريتش | 11088882001 | |
| مجهر متحد البؤر LSM 880 | Zeiss | LSM 880 | |
| جرة كوبلين | فيشر ساينتفيك | 50-212-281 | |
| Cryomold | Fisher Scientific | NC9511236 | |
| كثافة التدرج المتوسط | GE Healthcare | 17-1440-02 | Percoll |
| DEPC المياه | المعالجة الحرارية فيشر Scientific | AM9906 | |
| DNase I | Sigma-Aldrich | D4527 | |
| dsDNA-EC | InvivoGen | tlrl-ecdna | |
| حمض الإيثيلين ديامين تترا أسيتيك | فيشر Scientific | S311-500 | EDTA |
| EVOS M5000 نظام التصوير المجهر | Thermo Fisher Scientific | AMF5000 | |
| FACS فارز الخلايا الانصهار | BD Biosciences | مصل الأبقار الجنينية FACS Fusion | |
| - Premium ، معطل بالحرارة | R& أنظمة D | S11150H | |
| البوليسترين Fisherbrand 96-Well | Fisher Scientific | 12-565-501 | |
| Graphpad منشور | GraphPad | N / A | |
| Hank ' s محلول ملح متوازن | Thermo Fisher Scientific | 14175-079 | |
| HEPES | Thermo Fisher Scientific | 15630-080 | |
| برنامج ImageJ | المعاهد الوطنية للصحة | N / A | |
| Lactobacillus reuteri Kandler et al. | ATCC | 23272 | |
| MEM الأحماض الأمينية غير الأساسية | Thermo Fisher Scientific | 11140-050 | |
| MRL / MpJ-Fas lpr / J الفئران (MRL / lpr) | جاكسون لاب | 485 | |
| مينا الأظافر | N / A | N / A | أي متجر تقليدي |
| مركب O.C.T | TISSE-TEK | 4583 | |
| قلم عنق الرحم | Sigma-Aldrich | Z377821 | |
| قوالب التضمين القابل للتصرف Peel-A-Way | Polysciences | R-30 | |
| Penicillin-Streptomycin | Thermo Fisher Scientific | 15140-122 | |
| محلول ملحي مخزن بالفوسفات (PBS) | Thermo Fisher | Scientific 70011069 | |
| Pierce 20x TBS Buffer | Thermo Fisher Scientific | 28358 | |
| طقم فحص بيرس كوماس بلس (برادفورد | )يتضمن | معيار الألبومين | Thermo Fisher Scientific23236 |
| ProLon Gold Antifade | Mountant ThermoFisher | P36934 | |
| Purified Rat Anti-Fade CD16 / CD32 | BD Biosciences | 553141 | FcR block |
| RPMI 1640 | Thermo Fisher Scientific | 11875-093 | |
| Sodium Pyruvate | Thermo Fisher Scientific | 11360-070 | |
| الجزيئية | SpectraMax M5 | N / A | برنامج SoftMax Pro 6.1 |
| مصافي الخلايا المعقمة 100 & مايكرو; إم | فيشر 22363549 | العلمي | |
| توين 20 | فيشر ساینتفيك | BP337-500 | |
| فانكومايسين هيدروكلوريد | Goldbio | V-200-1 | |
| Zombie Aqua | Biolegend | 423102 | صبغة فلورية لتحليل قياس التدفق |