Alle durchgeführten Protokolle und Verfahren wurden vom Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) der West Virginia University genehmigt. Die Mäuse wurden unter spezifisch-pathogenfreien Bedingungen im Vivarium der West Virginia University untergebracht.
1. Vorbereitung von Lösungen
- Perfusionspuffer (phosphatgepufferte Kochsalzlösung, PBS) vorbereiten. Verwenden Sie ungefähr zwei 10-ml-Aliquots eiskaltes PBS pro Maus.
- Lungenzellenmedium/FACS-Puffer vorbereiten. FACS-Puffer enthält PBS, ergänzt mit 1% fetalem Rinderserum (FBS). Halten Sie das Medium für den gesamten Prozess der Lungenexzision und -übertragung kalt. Bereiten Sie ungefähr 8 ml pro Lungenprobe vor. Bereiten Sie vor den Experimenten einen frischen Medium/FACS-Puffer vor.
- Bereiten Sie den Dissoziationspuffer für die Einzelzellisolierung vor. Der Puffer enthält 1 mg/ml Kollagenase D und 200 μg/ml DNase I in Hanks gepufferter Salzlösung (HBSS). Vor den Versuchen frisch aus der Stammlösung (100 mg/ml Kollagenase D und 10 mg/ml DNase I) zubereiten. Pro Lungenprobe werden ca. 6 ml benötigt. Stellen Sie sicher, dass der Puffer vor der Verwendung Raumtemperatur erreicht.
- Bereiten Sie den Homogenisierungspuffer für die Homogenisierung des Lungengewebes vor. Puffer enthält PBS und 1x Proteinase und Phosphatase-Inhibitor-Cocktail (Bestand = 100x). Vor den Experimenten frisch zubereiten. Halten Sie den Puffer während des gesamten Homogenisierungsprozesses kalt. Etwa 200 μL des Puffers reichen aus, um einen einzelnen rechten Lungenlappen zu homogenisieren.
2. Transienter mittlerer Hirnarterienverschluss (tMCAO)
HINWEIS: Verfahren für tMCAO durch Monofilament-Insertion in die mittlere Hirnarterie wurden zuvor ausführlich dokumentiert10. In diesen Experimenten wurden 8- bis 12 Wochen alte männliche C57BL/6J-Mäuse mit einem Gewicht von 25-30 g verwendet.
- Kurz gesagt, verabreichen Sie den Mäusen vor der Operation subkutan 2 mg/kg Meloxicam. Betäuben Sie die Mäuse in einer Induktionskammer mit 5% Isofluran tief. Bestätigen Sie die Tiefenanästhesie mit der Zehenklemmmethode. Halten Sie die Anästhesie mit 1-2% Isofluran während der Operation mit einem Nasenkegel aufrecht. Halten Sie die Körpertemperatur während des gesamten Eingriffs bei 36,5 - 38 °C, indem Sie eine warme Decke unter die Mäuse legen. Alle chirurgischen Instrumente sollten einen Tag vor der Operation autoklavisch sterilisiert werden.
- Rasieren und bereiten Sie die Haut am Bauchhals mit 70% Ethanol vor, gefolgt von einem Chlorhexidin-Peeling. Subkutan 2 mg/kg Bupivacain über den Inzisionsbereich verabreichen, bevor der erste Schnitt gemacht wird. Verwenden Sie Augensalbe, um die Augen zu bedecken, um Trockenheit zu verhindern. Machen Sie einen Mittellinien-Halsschnitt. Ziehen Sie die Weichteile um die Luftröhre vorsichtig beiseite.
- Identifizieren Sie die linke gemeinsame Halsschlagader und die äußere Halsschlagader.
- Tragen Sie eine provisorische Naht (Größe 6/0) auf die gemeinsame Halsschlagader auf, um den Blutfluss einzudämmen. Machen Sie einen Schnitt in der äußeren Halsschlagader.
- Führen Sie ein silikongummibeschichtetes Monofilament (Größe 6-0) in die äußere Halsschlagader ein und schieben Sie das Monofilament dann zur mittleren Hirnarterie. Lassen Sie das Monofilament in der mittleren Hirnarterie für 60 min (Okklusion).
- Überwachen Sie die Blutflussrate mit der Laser-Doppler-Durchflussmessung. Eine Verringerung der Flussrate zur mittleren Hirnarterie um > 80% deutet auf einen erfolgreichen Verschluss hin.
- Entfernen Sie nach der 60-minütigen Okklusion das Monofilament, damit die Reperfusion stattfinden kann. Schließen Sie den Einschnitt.
- Führen Sie bei scheinbetriebenen Mäusen die Schritte 2.1-2.6 ohne Einführen des Monofilaments durch. Bei diesen Mäusen sollte die Durchblutungsrate während des gesamten Verfahrens konstant bleiben.
- Überwachen Sie die Mäuse täglich und messen Sie die neurologischen Defizite anhand des Standard-Scoring-Kriteriums11. 0 – kein neurologisches Defizit; 1 – zieht kontralaterale Vorderpfote zurück, wenn sie vom Schwanz angehoben wird; 2- Kreise zum kontralateralen, wenn sie vom Schwanz angehoben werden; 3- beim Gehen auf das kontralaterale fallen; 4 – geht nicht spontan oder ist komatös; 5 – tot.
- Geben Sie subkutane Injektionen von normaler Kochsalzlösung und Analgetikum (Meloxicam, 2 mg / kg) alle 24 Stunden für 3 Tage nach der Operation.
- Isolieren Sie die Lungen 24 und 72 h nach tMCAO für die nachgeschaltete Analyse.
3. Entnahme des Lungengewebes
- Betäuben Sie die Maus tief durch intraperitoneale (i.p.) Injektion von 100 mg/kg Ketamin und 10 mg/kg Xylazin. Bestätigen Sie die Tiefenanästhesie mit der Zehenklemmmethode.
- Um die Ganzkörper-Transkardperfusion12 durchzuführen, heften Sie die Maus an die chirurgische Plattform und das nasse Fell mit 70% Ethanol, um die Fellverteilung in die Körperhöhle zu reduzieren. Verwenden Sie eine feine Dissektionsschere, um einen Querschnitt im Schwanzabdomen und dann einen Mittellinienschnitt des Peritoneums zu machen, der an der Brusthöhle stoppt, bevor das Zwerchfell durchbohrt wird.
- Schneiden Sie nicht durch den Muskel / verstecken Sie sich in die Peritonealhöhle und setzen Sie den Schnitt nicht über den Bauch hinaus fort.
- Stoppen Sie den Einschnitt, sobald die Brusthöhle erreicht ist, bevor Sie das Zwerchfell punktieren. Achten Sie darauf, Herz und Lunge nicht zu schädigen, was die Perfusionsqualität oder die Zellerholung beeinträchtigen kann
- Mit einer feinen Dissektionsschere machen Sie einen Mittellinienschnitt des Peritoneums, der an der Brusthöhle stoppt, bevor das Zwerchfell durchbohrt wird.
- Fassen Sie die Maus am distalen Ende des Brustbeins mit einer Pinzette und heben Sie sie nach oben, während Sie das Zwerchfell durchschneiden, um sicherzustellen, dass Herz, Lunge oder Gefäßsystem nicht beschädigt werden. Sobald die Organe sichtbar sind, machen Sie einen Schnitt durch den Brustkorb und trennen und stecken Sie das Rippengehäuse zurück, so dass Herz und Lunge vollständig freigelegt sind.
- Machen Sie vorsichtig einen kleinen Schnitt im rechten Vorhof in der Nähe des Aortenbogens. Dies dient als Abfluss für die Perfusion.
- Führen Sie unmittelbar danach vorsichtig eine 25 G x 5/8-Nadel ein, die an einer mit 10 ml kaltem PBS gefüllten Spritze befestigt ist, in die distale obere Oberfläche des linken Ventrikels. Achten Sie darauf, nicht durch die Ventrikelscheidewand in den rechten Ventrikel einzuführen. Die Nadel sollte kaum in den linken Ventrikel eingeführt werden.
HINWEIS: Wenn das Ventrikelseptum durchstochen wird, strömt Flüssigkeit aus der Nase der Maus. Dies verringert die Perfusionsqualität und führt zu Zellverlust.
- Falls gewünscht, kann eine Klemme verwendet werden, um die Nadel während der Perfusion sicher im linken Ventrikel zu halten.
- Drücken Sie gleichmäßig, aber sanft 10 ml kaltes PBS in das Herz. Mausgewebe sollte beginnen zu durchbluten und das Blut zu entfernen, wenn Flüssigkeit aus dem rechten Vorhof austritt.
- Drücken Sie ein zweites Aliquot von 10 ml PBS, bis eine ausreichende Blutclearance eingetreten ist. Die Leber wird ein hellbraunes Aussehen haben und die Lungen werden von einem rötlichen Rosa zu meist weiß übergehen.
- Entfernen Sie mit einer Pinzette und einer feinen Dissektionsschere vorsichtig alle umliegenden Gewebe, einschließlich Herz, Luftröhre, Speiseröhre, Thymus, Bindegewebe, Lymphknoten und große Bronchiale.
- Trennen Sie einzelne Lungenlappen und legen Sie die Lappen in eine Petrischale auf Eis, die ein Aliquot von 1-2 ml kaltem Lungenzellmedium enthält.
4. Homogenisierung von Lungengewebe für Multiplex-Bead-Arrays mit Bead-Homogenisator
- Kühlen Sie ein 2-ml-konisches Schraubverschlussrohr mit 3 sterilen 2,3-mm-Zirkonoxid-/Kieselsäurekügelchen vor. Geben Sie 200 μL kalten Homogenisierungspuffer in das Röhrchen.
- Wiegen Sie den Lappen, geben Sie den Lappen in das vorgekühlte konische Rohr, das die Perlen und den Homogenisierungspuffer enthält.
HINWEIS: Etwa 50-100 mg homogenisiertes Gewebe in 200 μL Puffer reichen aus, um die Zytokin- und Chemokinexpression in der Probe nachzuweisen.- Homogenisieren Sie den Lappen mit einem perlenbasierten Homogenisator (siehe Materialtabelle) bei 4.000 U/min für 2 min.
- Stellen Sie sicher, dass das Gewebe vollständig homogenisiert ist. Erhöhen Sie die Zeit bei Bedarf.
- Nach der Homogenisierung zentrifugieren Sie das Röhrchen in einer vorgekühlten (4 °C) Mikrozentrifuge bei 15.870 x g für 3 min.
- Die Überstände werden in ein vorgekühltes 1,5 ml Mikroröhrchen überführt.
- Legen Sie die Probe zur sofortigen Verwendung direkt auf Eis oder lagern Sie die Probe bei -80 °C für die zukünftige Verwendung. Vermeiden Sie mehrere Gefrier-Tau-Zyklen.
5. Lungengewebedissoziation und Einzelzellisolierung
- Gießen Sie das Lungenzellmedium von den verbleibenden Lungenlappen ab, um eine Verdünnung des Dissoziationspuffers zu vermeiden. Führen Sie dann vorsichtig eine 1-ml-Spritze mit 25G und 5/8-Nadel mit 1 ml des Dissoziationspuffers in das Lungengewebe ein.
- Injizieren Sie kleine Fraktionen (ca. 1/4 bis 1 /5th) des Dissoziationspuffers in jeden Lungenlappen und blasen Sie ihn sanft auf.
HINWEIS: Der größte Teil des Puffers wird kurz nach dem Aufblasen herauseilen, wenn der Lappen herausgeschnitten wurde.
- Wiederholen Sie die Injektion des Dissoziationspuffers 1-2x.
- Die Lungenlappen mit Dissoziationspuffer für 2 min bei Raumtemperatur inkubieren.
- Die Lungenlappen mit einer feinen Präparationsschere fein zerkleinern.
- Die gehackten Lungenstücke mit dem Dissoziationspuffer in ein 15 ml Zentrifugenröhrchen überführen. Ergänzung mit zusätzlichem Dissoziationspuffer auf insgesamt 6 ml. Wirbeln kräftig für 1 min.
- Die Probe 45 min bei 37 °C inkubieren. Wirbel kräftig alle 7-8 min.
- Nach 45 Minuten Inkubation die Probe 1 Minute lang kräftig durchziehen, um optimale Ergebnisse zu erzielen.
- Dissoziieren Sie die Probe weiter, indem Sie durch ein 100-μm-Zellsieb gehen, um verbleibendes, unerwünschtes Bindegewebe und interstitielles Gewebe zu entfernen.
- Zentrifugieren Sie die Probe für 10 min bei 380 x g, verwerfen Sie den Überstand.
- Geben Sie 5 ml kaltes Lungenzellenmedium in die Probe. Resuspendieren Sie das Zellpellet durch sanftes Wirbeln.
- Zentrifugieren Sie die Probe für 10 min bei 380 x g, verwerfen Sie den Überstand.
- Fügen Sie 1 ml kaltes Lungenzellenmedium hinzu. Resuspendieren Sie das Zellpellet durch sanftes Wirbeln.
- Gehen Sie durch ein 100-μm-Zellsieb und zählen Sie die Zellen.
6. Durchflusszytometrische Analyse für die Lungenimmunzellnische
- Samen 1-2 x 106 Zellen/Antikörper in eine 96 gut abgerundete Bodenplatte (insgesamt 3 Sets). Zentrifugieren Sie die Zellen für 3 min bei 830 x g. Überstände verwerfen.
- Resuspendieren Sie das Zellpellet in 50 μL kaltem PBS, das einen fixierbaren lebenden/toten Fleck enthält. Bereiten Sie den Fleck gemäß den Anweisungen des Herstellers vor.
- Inkubieren Sie die Zellen bei 4 °C für 20 min vor Licht geschützt. Zentrifugieren Sie die Zellen für 3 min bei 830 x g. Überstände verwerfen.
- Resuspendieren Sie das Zellpellet mit 25 μL kaltem FACS-Puffer, der 5 μg/ml Anti-Maus-CD16/32-Antikörper enthält. Bei 4 °C 10-15 min inkubieren.
- Geben Sie 25 μL kalten FACS-Puffer, der die in Tabelle 1 aufgeführten Antikörperkombinationen enthält, in die Zellen ein. Durch vorsichtiges Pipettieren mischen.
HINWEIS: Das Gesamtvolumen des FACS-Puffers für die Antikörperfärbung beträgt 50 μL. Daher sollte bei der Herstellung einer Mastermischung von Antikörpern in 25 μL die Konzentration der Antikörper doppelt so hoch sein wie die Endkonzentration.
- Inkubieren Sie die Zellen bei 4 °C für 20 min vor Licht geschützt. Zentrifugieren Sie die Zellen für 3 min bei 830 x g. Überstände verwerfen.
- Resuspendieren Sie die Zellen mit 100 μL kaltem FACS-Puffer. Zentrifugieren Sie die Zellen für 3 min bei 830 x g. Überstände verwerfen.
- Resuspendieren Sie die Zellen mit 100 μL kaltem FACS-Puffer. Transfer in ein 5-ml-FACS-Röhrchen mit rundem Boden aus Polystyrol, das 150 μL zusätzlichen FAC-Puffer enthält. Analysieren Sie die Probe sofort mit einem Durchflusszytometer.
HINWEIS: Durch die Zellfixierung mit den folgenden Schritten können Proben später analysiert werden.
- Nach Schritt 6.7 wird die Probe mit 100 μL 1% Paraformaldehyd in PBS resuspendiert.
- Die Probe bei 4 °C 15 min lichtgeschützt inkubieren. Zentrifugieren Sie die Zellen für 3 min bei 830 x g. Überstände verwerfen.
- Resuspendieren Sie die Zellen mit 100 μL kaltem FACS-Puffer. Zentrifugieren Sie die Zellen für 3 min bei 830 x g. Überstände verwerfen.
- Resuspendieren Sie die Zellen mit 100 μL kaltem FACS-Puffer. Lagern Sie die Zellen lichtgeschützt bei 4 °C. Analysieren Sie die Probe innerhalb von 72 Stunden.
7. Multiplex-Bead-Arrays für den Nachweis von Zytokinen und Chemokinen
HINWEIS: Kommerziell erhältliche proinflammatorische Chemokin- und Entzündungsmultiplex-Panels (siehe Materialtabelle) wurden verwendet, um die Expression von Chemokinen und Zytokinen in der Lunge nach tMCAO-Induktion gemäß Herstellerprotokoll zu bestimmen, das im Detail13 beschrieben wurde.
- Kurz gesagt, tauen Sie die Analyten auf Eis auf, wenn sie nach der Gewebehomogenisierung bei -80 °C gelagert wurden. Zentrifugieren Sie die Probe bei 590 x g für 2 min bei 4 °C vor Gebrauch, um restliches Gewebe zu entfernen.
- Erzeugen Sie eine Standardkurve, indem Sie den Standardcocktail (C7), der eine bekannte Konzentration von 10 ng / ml aufweist, seriell in 7 Standards (C1-6) verdünnen, wobei der letzte Standard der Assay-Puffer allein (C0) ist.
- Sobald alle Reagenzien auf Raumtemperatur erwärmt sind, fügen Sie 25 μL jedes Standards und 25 μL Assay-Puffer zu einer V-Bodenplatte 96 hinzu.
- Zu jeder Probenmulde werden 25 μL Lungenhomogenat (Analyt) und 25 μL Assay-Puffer zu einer V-Bodenplatte mit 96-Vertiefung hinzugefügt.
- Wirbeln Sie die vorbeschichteten Perlen kräftig aus und fügen Sie dann 25 μL vorbeschichtete Perlen in jede der Standard- und Probenmulden hinzu.
- Verschließen Sie die Platte und schützen Sie sie vor Licht, indem Sie sie mit Folie abdecken. Schütteln Sie die Platte bei 110 U/min für 2 h bei Raumtemperatur.
- Zentrifugieren bei 230 x g für 5 min. Fügen Sie 200 μL Waschpuffer zu 1x hinzu (Stammlösung ist 20x, verdünnen Sie auf 1x mit Wasser). 1 min inkubieren.
- Zentrifugieren bei 230 x g für 5 min. Resuspendieren Sie den Standard und die Probe mit 25 μL Nachweisantikörpern.
- Versiegeln und abdecken Sie die Platte, um den Inhalt vor Licht zu schützen. Schütteln Sie die Platte bei 110 U/min für 1 h bei Raumtemperatur.
- Fügen Sie 25 μL Streptavidin-Phycoerythrin (SA-PE) zu jedem Standard hinzu und nehmen Sie eine gute Probe.
- Versiegeln und abdecken Sie die Platte, um den Inhalt vor Licht zu schützen. Bei 110 U/min 30 min bei Raumtemperatur schütteln.
- Drehen Sie die Platte bei 230 x g für 5 min. Standard und Proben in 1x Waschpuffer resuspendieren.
- In ein gut beschriftetes 5 mL FACS-Röhrchen mit rundem Boden aus Polystyrol überführt, das zusätzliche 150 μL 1x Waschpuffer enthält.
- Bestimmung der PE-Signalfluoreszenzintensität für die Standards und Proben mit einem Durchflusszytometer.
- Erstellen Sie eine Standardkurve für jedes Chemokin und Zytokin unter Verwendung der mittleren Fluoreszenzintensität (MFI) von PE gegen die vorbestimmten Konzentrationen.
- Bestimmen Sie die Konzentration jedes Chemokins und Zytokins unter Verwendung der Standardkurve und des MFI aus jeder Probe. Das Multiplex-Panel bietet eine Datenanalysesoftware, mit der die Konzentration jedes Analyten bestimmt werden kann. Das Gewicht des apikalen / oberen Lappens wird verwendet, um die Konzentration von Zytokinen oder Chemokin pro Milligramm Gewebe zu bestimmen.