以下方案通过利用特定的类维生素A自体荧光并结合荧光激活细胞分选技术,提供了一种从高度异质性的肺细胞群体中分离含类维生素A细胞的简单而有效的方法。
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以下方案通过利用特定的类维生素A自体荧光并结合荧光激活细胞分选技术,提供了一种从高度异质性的肺细胞群体中分离含类维生素A细胞的简单而有效的方法。
类视黄醇(维生素A及其代谢物)是肺泡微环境中的重要脂质成分,特定细胞类型的类视黄醇代谢对于维持发育中及成年肺脏的功能健康至关重要。肺部细胞利用特定通路,高效摄取血液中以视黄醇(ROH)形式循环的类视黄醇,并在细胞内逐步将其转化为具有转录活性的类视黄醇分子——全反式维甲酸(all-转-视黄酸(ATRA)。ATRA介导的(或类视黄醇介导的)信号通路对于调控肺泡化、表面活性物质生成、血管生成、通透性及免疫功能至关重要。重要的是,某些特定肺细胞(包括成纤维细胞)能够以视黄酯(RE)的形式积累类视黄醇,并将其储存,或在需要时进一步转化为视黄醇(ROH),转移至邻近细胞。含有类视黄醇的肺细胞可通过消化肺组织获得的单细胞悬液,利用类视黄醇的自发荧光(在350 nm激发下于455 nm发射)结合荧光激活细胞分选(FACS)进行分离与收集。此外,基于细胞特异性 体内 用红色荧光蛋白标记肺细胞,可实现对特定含视黄醇的肺细胞群体进行分离和收集。所获得的细胞可直接用于分析,或进行培养以进一步研究细胞形态、基因表达以及对药物干预的响应。该分离与应用技术对于肺部健康和肺损伤动物模型研究具有重要意义,有助于深入理解肺组织中视黄醇代谢的细胞机制以及脂质介导的细胞间通讯。
类维生素A(维生素A及其代谢物)是肺泡微环境的重要脂质成分,特定细胞类型的类维生素A代谢和信号传导对于维持发育中及成年肺脏的功能健康至关重要1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14。肺细胞利用特定通路,能够高效地从血液中摄取饮食来源的循环类维生素A,即视黄醇(ROH)15,16,17,18,19,随后在细胞内逐步将ROH转化为具有转录活性的类维生素A分子——全反式视黄酸(ATRA)20。ATRA介导的(或类维生素A介导的)信号传导通过ATRA与其三种特异性核激素受体——视黄酸受体(RARα、RARβ和RARγ21,22)——相互作用而实现,在调控肺泡化23,24,25,26,27,28,29、表面活性物质生成30,31,32,33,34,35、血管生成36、通透性37以及免疫反应38,39,40等方面发挥关键作用。尤为重要的是,某些特定肺细胞(尤其是肺成纤维细胞)能够以视黄酯(RE)的形式储存类维生素A,这些储存的RE可在需要时被动员转化为ROH,并转移至邻近细胞1。
视黄醇代谢与信号传导的复杂性以及肺部细胞的复杂性,使得旨在探索肺中视黄醇代谢的研究具有挑战性 体内 具有挑战性。我们已制定了一种简单且可靠的方案,用于分离含视黄醇类物质的细胞(图1利用特定的类维生素A自体荧光(在350 nm激发下于455 nm发射)并结合荧光激活细胞分选(FACS),可从高度异质性的肺细胞群体中分离出储存类维生素A的细胞。该方案无需额外的细胞标记,仅在研究目标为基于类维生素A储存能力分离和表征原代活肺细胞时,需进行活细胞染色。这显著缩短了细胞分选前的制备时间,避免了额外染色步骤,并可获得高产量的活原代细胞。然而,若研究目标为分离和表征特定的肺细胞亚群(如成纤维细胞、内皮细胞、上皮细胞或免疫细胞),可在使用细胞特异性抗体标记已分选的含类维生素A细胞后,进一步进行额外的细胞分选。
视黄醇自体荧光已在已发表的研究中用于确定含视黄醇细胞的身份和/或定量肝脏中这些细胞的丰度41,42,43,44,胰腺45,46肾脏41,47和肺41此外,多个研究团队报道了利用类视黄醇荧光通过FACS分离并研究来自活体组织(包括肝脏)的原代含类视黄醇细胞。44,48,49,50,51,52,53 和肺1在本实验方案中,我们展示了如何对特定细胞群体进行标记 体内 在使用tdTomato(红色荧光蛋白)分离含视黄醇的细胞之前。tdTomato的光谱特性(在554 nm激发时,发射波长为581 nm)54)和亮度不会干扰类视黄醇的自发荧光,因此在分选过程中便于实现细胞特异性。鉴于类视黄醇代谢及其信号传导在正常肺泡微环境中具有关键作用1, 所述的肺细胞分离技术是在肺部健康与疾病动物模型研究中一种有用的工具,可用于深入理解肺内视黄醇代谢的细胞机制及脂质介导的细胞间通讯 体内.
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所有涉及小鼠的操作和实验均经罗格斯大学机构动物照护与使用委员会(IACUC)批准(IACUC 编号:PROTO202200111),并依照美国国家科学院编制的《实验动物照护与使用指南》中规定的要求进行55。
1. 实验的注意事项与准备工作
2. 肺脏灌注、消化及单细胞悬液的收集
3. 使用荧光激活细胞分选(FACS)分离含视黄醇的肺细胞
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肺部含视黄醇细胞的分离
小鼠肺组织(来自 Lrat+/+ 和 Lrat-/-) 小鼠组织经酶消化处理,制备单细胞悬液,并按照上述方案进行流式细胞术分析。细胞分选和数据采集使用配备 SpectroFlo CS 软件(版本 1.3.0)的 Cytek Aurora™ 细胞分选系统完成,采用 100 µm 喷嘴和15 psi压力。首先,通过前向散射(前向散射高度/FSC-H 对 前向散射面积/FSC-A)图进行单细胞(单细胞群体)的选取和设门,随后利用侧向散射和SYTOX Green染色区分死细胞(图2最后,为了分选含有视黄醇的目标细胞群体,选择了一群在 λ = 455 nm 处具有强自发荧光的活单细胞群体(图2A). 为验证所采用的设门策略及整体方法的特异性,使用肺组织单细胞悬液 Lrat-/-
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早在20世纪40年代,已有研究首次报道了利用荧光显微镜检测人和动物组织中维生素A的能力及其组织学可视化方法。59,60随后,视黄醇自体荧光现象被成功应用于旨在定位组织中高浓度维生素A的研究。 体外61 以及动物胚胎组织形态发生的表征62 利用荧光显微镜观察。后续通过实验观察并证实,细胞内视黄醇类物质具有独特的自发荧光特性(在 λ = 350 nm 处激发,于 λ = 455 nm 处产生特征性的蓝绿色发射光),且该特性与特定细胞类型相关,因此可用于分离和鉴定此类细胞63,64,65.
已有发表的研究利用类维生素A自发荧光来确定含类维生素A细胞的身份和/或定量肝脏
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作者无任何利益冲突需要披露。
本工作由美国国立卫生研究院/国家心肺血液研究所(NIH/NHLBI)R01 HL171112(资助对象:I.S.)提供的资助、由美国国立卫生研究院/国家环境健康科学研究所(NIH/NIEHS)P30 ES005022 资助的罗格斯大学环境暴露与疾病研究中心(Rutgers Center for Environmental Exposures & Disease)提供的职业发展奖(资助对象:I.S.),以及新泽西州立罗格斯大学(Rutgers, The State University of New Jersey)的启动资金(资助对象:I.S.)共同支持。作者谨此感谢罗格斯癌症研究所免疫监测与流式细胞术共享资源平台(Immune Monitoring and Flow Cytometry Shared Resource at the Rutgers Cancer Institute)的工作人员,该平台部分获得了美国国家癌症研究所癌症中心支持拨款(NCI-CCSG P30CA072770-5920)的资助,其对本文所呈报工作的贡献至关重要。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 10 mL 血清移液管 | Avantor/VWR | 76452-284 | |
| 100 µm 细胞筛 | Greiner Bio-One | 542000 | |
| 15 mL 离心管 | Corning | 352099 | |
| 40 µm 细胞筛 | Greiner Bio-One | 542040 | |
| 50 mL 离心管 | Corning | 352070 | |
| 细胞培养皿,35 mm ´ 10 mm | Corning | 430165 | |
| 细胞分选培养基 | Gibco | A59688DJ | |
| IV 型胶原酶 | Worthington Biochemical Corporation | LS004188 | |
| Cytek Aurora 细胞分选系统 | Cytek Biosciences | ||
| Dispase II | Sigma-Aldrich | D4693 | |
| DNase I | Sigma-Aldrich | DN25 | |
| Falcon 品牌 5 mL 聚丙烯圆底管,12 mm ´ 75 mm | Corning | 352063 | |
| Falcon 品牌 5 mL 聚苯乙烯圆底管,带细胞筛帽,12 mm ´ 75 mm | Corning | 352235 | |
| FlowJo 软件 | Becton Dickinson | 流式细胞术软件 | |
| 含 Ca2+/Mg2+ 的 HBSS | Gibco | 14925-092 | |
| 不含 Ca2+/Mg2+ 的 HBSS | Gibco | 14175-095 | |
| Nalgene Rapid-Flow 一次性无菌瓶顶过滤器 | ThermoFisher | 595-3320 | |
| 红细胞裂解缓冲液 | Sigma-Aldrich | R7757 | |
| SpectroFlo CS 软件 | Cytek Biosciences | Version 1.3.0 | |
| Surgical Design Royaltek 不锈钢手术刀片 | Fisher Scientific | 22-079-683 | |
| SYTOX Green 死细胞染料 | Invitrogen | S34860 | |
| 他莫昔芬 | Sigma-Aldrich | T2859 |
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