توضح هذه المقالة استخدام خلايا HepG2 التي يسببها حمض الأوليك كنموذج لمرض الكبد الدهني المرتبط بالخلل الأيضي.
مقالة منهجية
* These authors contributed equally
توضح هذه المقالة استخدام خلايا HepG2 التي يسببها حمض الأوليك كنموذج لمرض الكبد الدهني المرتبط بالخلل الأيضي.
ارتفع معدل انتشار مرض الكبد الدهني المرتبط بالخلل الأيضي (MASLD) بسبب التغيرات في الأنماط الاقتصادية ونمط الحياة ، مما أدى إلى تحديات صحية كبيرة. وقد درست التقارير السابقة إنشاء نماذج حيوانية وخلوية ل MASLD ، مع تسليط الضوء على الاختلافات بينهما. في هذه الدراسة ، تم إنشاء نموذج خلوي عن طريق تحفيز تراكم الدهون في MASLD. تم تحفيز خلايا HepG2 بحمض الأوليك غير المشبع بتركيزات مختلفة (0.125 mM ، 0.25 mM ، 0.5 mM ، 1 mM) لمحاكاة MASLD. تم تقييم فعالية النموذج باستخدام مقايسات مجموعة عد الخلايا -8 ، وتلطيخ Oil Red O ، وتحليل محتوى الدهون. تهدف هذه الدراسة إلى إنشاء نموذج خلوي سهل التشغيل لخلايا MASLD. أظهرت نتائج فحوصات مجموعة عد الخلايا -8 أن بقاء خلايا HepG2 كان يعتمد على تركيز حمض الأوليك ، مع GI50 من 1.875 mM. كانت صلاحية الخلية في مجموعات 0.5 mM و 1 mM أقل بكثير من تلك الموجودة في المجموعة الضابطة (P < 0.05). علاوة على ذلك ، فحص تلطيخ الزيت الأحمر O وتحليل محتوى الدهون ترسب الدهون بتركيزات متفاوتة من حمض الأوليك (0.125 مللي مول ، 0.25 مللي مول ، 0.5 مللي مول ، 1 مللي مول) على خلايا HepG2. كان محتوى الدهون في مجموعات 0.25 mM و 0.5 mM و 1 mM أعلى بكثير من محتوى المجموعة الضابطة (P < 0.05). بالإضافة إلى ذلك ، كانت مستويات الدهون الثلاثية في مجموعات الزراعة العضوية أعلى بكثير من تلك الموجودة في المجموعة الضابطة (P < 0.05).
يشمل مرض الكبد الدهني المرتبط بالخلل الأيضي (MASLD) مجموعة من الحالات ، بما في ذلك التنكس الدهني البسيط ، والتهاب الكبد الدهني غير الكحولي (NASH) ، وتليف الكبد ، وسرطان الخلايا الكبدية1،2،3،4،5،6 ، وكلها تعزى إلى عوامل أخرى غير تكوين الكحول7. MASLD هو مرض الكبد الأكثر انتشارا الناجم عن إصابة الكبد الأيضية ، حيث يؤثر على ما يقرب من ربع سكان العالم8،9،10،11،12. في حين أن التسبب الدقيق في MASLD لم يتم توضيحه بعد ، تحاول نظريات مختلفة شرح تطوره. تشير إحدى الأفكار السائدة إلى الخروج عن نظرية "الضربتين" الكلاسيكية نحو نموذج "متعدد الضربات"1. محور هذه الفرضيات هو دور مقاومة الأنسولين ، والتي يعتقد أنها محورية في التسبب في MASLD13. تشير الأبحاث إلى أن مقاومة الأنسولين في خلايا الكبد تؤدي إلى زيادة مستويات الأحماض الدهنية الحرة ، وبالتالي تكوين الدهون الثلاثية المخزنة داخل الكبد14,15.
استخدم الباحثون كلا من النماذج في الجسم الحي وفي المختبر لمحاكاة ترسب الدهون في MASLD. ومع ذلك ، فإن تكرار آليتها المرضية بالكامل لا يزال يمثل تحديا. على الرغم من هذا القيد ، كانت هذه النماذج مفيدة في دراسة الأهداف العلاجية المحتملة ل MASLD. ومع ذلك ، فإن تطوير نموذج مستقر ل MASLD أمر بالغ الأهمية. في حين أن النماذج الحيوانية فعالة ، إلا أنها تستغرق وقتا طويلا ومكلفة ، مما يسلط الضوء على الاهتمام المتزايد بالنماذج الخلوية في المختبر . غالبا ما تستخدم هذه النماذج أحماض دهنية حرة مفردة أو متعددة مثل حمض الأوليك (OA) وحمض البالمتيك لإعادة إنشاء MASLD الناجم عن النظام الغذائي. من بين هذه ، غالبا ما يستخدم خط خلايا الورم الأرومي الكبدي البشري HepG2 لإنشاء نماذج خلوية في المختبر من MASLD.
يحفز تحريض الزراعة العضوية خلايا HepG2 لتكرار الترسيب الدهني المشابه ل MASLD ، وهي طريقة ذات تاريخ راسخ. كان الهدف من هذه الدراسة هو إثبات الجدوى ، وتلطيخ الزيت الأحمر O (ORO) ، ومحتوى الدهون ، ومستوى الدهون الثلاثية (TG) لخلايا HepG2 المعالجة ب 0.25 mM OA. كان الهدف من هذه التجربة هو تقديم مزيد من الأدلة لتطوير دراسات نمذجة MAFLD.
ملاحظة: راجع جدول المواد للحصول على التفاصيل المتعلقة بجميع المواد والأدوات والكواشف المستخدمة في هذا البروتوكول.
1. ثقافة الخلية
2. تأثير حمض الأوليك على صلاحية الخلية كما تم قياسه بواسطة مجموعة عد الخلايا -8
3. تلطيخ الزيت الأحمر O لمراقبة تكوين قطرات الدهون داخل الخلايا
4. تأثير تركيزات مختلفة من حمض الأوليك على الدهون الثلاثية الكلية في طاف خلية HepG2
5. التحليل الإحصائي
تأثير حمض الأوليك على صلاحية الخلية
تعرضت خلايا HepG2 لتركيزات متفاوتة من الزراعة العضوية (0 mM ، 0.125 mM ، 0.25 mM ، 0.5 mM ، 1 mM) ، مما أدى إلى انخفاض في معدلات بقاء الخلايا عند 0.125 mM و 0.25 mM و 0.5 mM و 1 mM مقارنة ب 0 mM. لوحظت دلالة إحصائية عند 0.5 mM (P < 0.05) و 1 mM (P < 0.05) عند مقارنتها ب 0 mM. تظهر نتائج تأثير الزراعة العضوية على صلاحية الخلية ، كما تم تقييمها بواسطة مجموعة CCK-8 ، في الشكل 2. تم حساب قيمة GI50 لخلايا HepG2 المعالجة ب OA على أنها 1.875 mM.
تلطيخ الزيت الأحمر O لمراقبة تكوين قطرات الدهون داخل الخلايا
تلطيخ ORO هو طريقة شائعة الاستخدام لتصور الدهون16,17. وبالتالي ، لوحظ تكوين قطرات الدهون في خلايا HepG2 المحتضنة مع OA لمدة 24 ساعة تحت المجهر بعد تلطيخ ORO. كما هو موضح في الشكل 3 والشكل 4 ، كانت شدة التلوين الأحمر في الخلايا المعالجة بهشاشة العظام أعلى منها في الخلايا غير المعالجة. كانت قطرات الدهون الحمراء موجودة في بلازما خلايا HepG2 بعد معالجة الزراعة العضوية ، مع زيادة كميات قطرات الدهون والدهون مع ارتفاع تركيزات الزراعة العضوية (الشكل 5).
تأثير تركيزات مختلفة من حمض الأوليك على الدهون الثلاثية الكلية في طاف خلية HepG2
كشفت النتائج التجريبية ، كما هو موضح في الشكل 6 ، أنه بالمقارنة مع المجموعة الضابطة ، فإن معالجة خلايا HepG2 بتركيزات متفاوتة من OA (0.125 mM ، 0.25 mM ، 0.5 mM ، 1 mM) أدت إلى زيادة كبيرة في محتوى TG للخلية الطافية في مجموعة OA (P < 0.05).

الشكل 1: مخطط التدفق لتلطيخ الزيت الأحمر O. الاختصارات: الزراعة العضوية = حمض الأوليك. OD = الكثافة الضوئية. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2: تأثير حمض الأوليك على صلاحية الخلية ، تم تقييمه باستخدام مقايسة مجموعة عد الخلايا -8. يمثل كل شريط متوسط ± SD (n = 6). * P < 0.05. اختصار: الزراعة العضوية = حمض الأوليك. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 3: صور تلطيخ Oil Red O لنقاط زمنية متعددة (اتجاهات الساعة 3 و 6 و 9 و 12). تم الكشف عن تكوين قطرات الدهون باستخدام مجهر مقلوب لزراعة الخلايا عند تكبير 40x. شريط المقياس = 500 ميكرومتر. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 4: تأثير حمض الأوليك على قطرات الدهون في الخلايا ، تم تقييمه من خلال تلطيخ Oil Red O. تم الكشف عن تكوين قطرات الدهون باستخدام مجهر مقلوب لزراعة الخلايا عند تكبير 40x. شريط المقياس = 250 ميكرومتر. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الشكل 5: تأثير حمض الأوليك على محتوى الدهون في الخلايا، مقيسا بقيمة الكثافة الضوئية. يتم عرض تغييرات الطيات النسبية في قيم الكثافة الضوئية في مجموعات مختلفة. يمثل كل عمود متوسط ± SD (n = 16). * P < 0.05. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 6: تأثيرات التركيزات المختلفة لحمض الأوليك على مستويات الدهون الثلاثية الكلية في طاف خلية HepG2. يتم عرض تغييرات أضعاف النسبية في قيمة مستويات الدهون الثلاثية في مجموعات مختلفة. يمثل كل عمود متوسط ± SD (n = 3). * P < 0.05. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
MASLD هي متلازمة سريرية مرضية تتميز بترسب الدهون المفرط داخل الخلايا في خلايا الكبد بسبب عوامل تتجاوز الكحول وغيرها من العوامل الضارة بالكبد18. يرتبط MASLD بشكل معقد بإصابة الكبد بالإجهاد الأيضي المكتسب ، ولا سيما المرتبطة بمقاومة الأنسولين والقابلية الوراثية. لدراسة الأدوية وفحصها بشكل فعال ل MASLD ، من الأهمية بمكان اختيار نموذج تجريبي مناسب. يعد إنشاء نموذج خلوي أمرا حيويا بشكل خاص في أبحاث MASLD ، مما يسهل فهما أعمق للآليات المرضية وتقييم تأثيرات الأدوية الجديدة.
يصف هذا البروتوكول نموذجا في المختبر ل MASLD تم إنشاؤه من خلال خلايا HepG2 المستحثة بهشاشة العظام. يعمل تلطيخ ORO وتحليل محتوى الدهون كطرق مهمة لإنشاء هذا النموذج. بالإضافة إلى ذلك ، يعد تقييم صلاحية الخلية ومحتوى TG الكلي في طافات الخلايا أمرا ضروريا لتقييم تركيز الزراعة العضوية المناسب. يتضمن المعيار التشخيصي ل MASLD وجود أكثر من 5٪ TG مخزنة في خلايا الكبد19,20. تعتمد نماذج خلايا MASLD بشكل أساسي على خلايا HepG221،22،23،24،25،26،27،28 ، والمعروفة باستخدامها الناجح في بناء نماذج تنكس الكبد الدهني في مختلف الدراسات المحلية والدولية. على الرغم من نشأتها من خلايا الورم الكبدي ، تشترك خلايا HepG2 في العديد من الخصائص المظهرية مع خلايا الكبد ويمكن زراعتها ونشرها بسهولة29,30. تقدم اختبارات مثل مجموعة CCK-8 ، وتلطيخ ORO ، ومحتوى الدهون ، وقياسات TG الكلية طرقا بسيطة وموضوعية ومعقولة لتقييم صلاحية الخلية وتراكم الدهون ومحتوى الدهون في موضوعات الدراسة. في هذا السياق ، يتماشى الزراعة العضوية مع التسبب في MASLD31 ، حيث يتم تخزين الطاقة الزائدة في شكل دهون عندما يتجاوز استهلاك الطاقة الاستهلاك.
استخدم الباحثون OA23،28،31،32،33 ، وحمض البالمتيك34،35 ، ومجموعات من حمض الأوليك / النخيل26،36 لتكرار نموذج MASLD. يساهم كل من حمض النخيل و OA في تنكس الكبد الدهني وتراكم TG. يظهر حمض البالمتيك ، وهو أكثر الأحماض الدهنية المشبعة وفرة في جسم الإنسان ، سمية دهنية كبيرة ، مما يؤدي إلى تراكم الدهون في خلايا الكبد ، وزيادة جذور الأكسجين التفاعلية داخل الخلايا ، وموت الخلايا أو نخرها37. على العكس من ذلك ، يؤدي الزراعة العضوية إلى ترسب TG داخل الخلايا بشكل أكثر وضوحا (الشكل 6) وتعديل خلوي أقل38. وبالتالي ، غالبا ما يستخدم الباحثون خلايا HepG2 التي يسببها OA لإنشاء نماذج MASLD في المختبر . كما هو موضح في خطوة البروتوكول 2.2.2 ، من الضروري تسخين محلول الزراعة العضوية عند إضافته. في هذه الدراسة ، استند تلطيخ ORO وتحليل محتوى الدهون إلى ترسب الدهون لخلايا HepG2 ، مما يدعم بشكل فعال استكشاف النماذج المختبرية ل MASLD بآليات معقدة وتقليل الوقت والتكلفة اللازمين للبحث.
يرتبط ORO بسهولة ب TG في شكل قطرة ، مما ينتج عنه تلطيخ برتقالي إلى أحمر يدل على الدهون ، مع كثافة اللون اعتمادا على تركيز الدهون. ومع ذلك ، فإن محلول تلطيخ ORO غير مستقر وعرضة لهطول الأمطار ، مما يجعله غير مناسب للتحضير مسبقا. لذلك ، تم تحضير محلول تلطيخ ORO بعد الخطوة 3.2 من البروتوكول ، مع اتخاذ الاحتياطات اللازمة لتجنب التعرض للضوء أثناء التحضير والحضانة (خطوات البروتوكول 3.2 ، 3.3). في الخطوة 3.5 من البروتوكول ، يمثل تحديد الصور في نقاط زمنية متعددة (اتجاهات الساعة 3 و 6 و 9 و 12) تعديلا رئيسيا للتجربة وهو أمر ضروري لتحسين دقة النتائج. على الرغم من أن تركيزات الزراعة العضوية المرتفعة تؤثر على بقاء الخلية ، مما يمثل قيودا على هذه الطريقة ، فقد ثبت أن تركيز الزراعة العضوية المناسب يضمن بقاء الخلية.
استخدمت هذه الدراسة نهجا شاملا ، باستخدام مجموعة CCK-8 ، وتلطيخ ORO ، وتحليل محتوى الدهون ، وقياس TG الكلي لإنشاء نموذج MASLD والتحقق من صحته. تم استخدام مجموعة CCK-8 لتقييم تأثير الأدوية على صلاحية الخلية ، حيث كانت بمثابة خطوة تحقق حاسمة. في المستقبل ، يحمل هذا النموذج وعدا لفحص الأدوية وأبحاث الآلية التي تهدف إلى فهم التسبب في MASLD وتحديد الأهداف العلاجية المحتملة. لمزيد من ضمان جودة موثوقية التحقق ، سيتم تحليل مستويات التعبير للبروتينات المستهدفة المتضمنة في النموذج باستخدام النشاف الغربي وتحليلات تفاعل البلمرة المتسلسل الكمي.
يعلن أصحاب البلاغ عدم وجود تضارب في المصالح.
تم منح الدراسة الحالية من قبل "دراسة حول القضايا الرئيسية للتأثير العلاجي ل Koumiss على الأمراض الإقليمية للطب المنغولي" في عام 2018 المشروع المدعوم لبرنامج العلوم والتكنولوجيا التابع لقسم العلوم والتكنولوجيا في منطقة منغوليا الداخلية ذاتية الحكم.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 0.22 وميكرو ؛ مرشح م | ميليكس | ||
| 0.25٪ تريبسين-EDTA (1x) Trypsin-EDTA | Gibco | 25200-056 | |
| 0.45 & micro ؛ م فلتر | ميليكس | ||
| 2 مل قوارير مبردة | كورنينج | 430659 | |
| 25 سم < سوب > 2 < / سوب> قارورة ثقافة الخلية | كورنينج | 430639 | |
| لوحة ثقافة الخلايا 6 آبار | كورنينج | 3516 | |
| لوحة ثقافة الخلايا 96 بئر | كورنينج | 3599 | |
| لوحة تعداد الدم | شنغهاي جينغ جينغ كاشف الكيمياء الحيوية & شركة الصكوك | 02270113 | |
| فحوصات مجموعة عد الخلايا -8 | Beijing Solarbio Science & شركة التكنولوجيا المحدودة | CA1210-1000T | |
| CO2< / sub> حاضنة | NUAIRE | NU-5710E | |
| & nbsp ؛ DMSO ثنائي ميثيل سلفوكسيد ; | بكين سولاربيو للعلوم & شركة التكنولوجيا المحدودة | D8371 | |
| وضع العلامات على الإنزيم | |||
| Fetal Bovine المصل ، خط | Gibco | 10099141 | |
| HepG2 | المؤهل ، معهد أبحاث التكنولوجيا الحيوية Chuanglian بكين شمال الصين (BNCC) | 221031 | |
| تعليمات | معهد نانجينغ جياتشنغ للهندسة الحيوية | 20170301 | |
| مجهر مقلوب لثقافة الخلية | Leica | DMi1 & nbsp ؛ | |
| الأيزوبروبانول | تيانجين Zhiyuan الكاشف الكيميائي المحدودة | 2021030141 | |
| طقم البقع الحمراء للزيت ، للخلايا المستنبتة Beijing | Solarbio Science & شركة التكنولوجيا المحدودة | G1262 | |
| حمض الأوليك | سانغون للتكنولوجيا الحيوية (شنغهاي) المحدودة | A502071 | |
| البنسلين ستربتومايسين | جيبكو | 15140122 | |
| SPSS 24.0 | الإحصاء |
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن