$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Todos los protocolos y procedimientos realizados fueron aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales (IACUC) de la Universidad de West Virginia. Los ratones fueron alojados en condiciones libres de patógenos específicos en el vivero de la Universidad de Virginia Occidental.
1. Preparación de soluciones
- Preparar tampón de perfusión (solución salina tamponada con fosfato, PBS). Use aproximadamente dos alícuotas de 10 ml de PBS helado por ratón.
- Preparar el medio de células pulmonares/tampón FACS. El tampón del FACS contiene PBS suplementado con suero bovino fetal (FBS) al 1%. Mantener el medio frío durante todo el proceso de escisión y transferencia pulmonar. Preparar aproximadamente 8 ml por muestra de pulmón. Prepare un medio fresco/tampón FACS antes de los experimentos.
- Preparar el tampón de disociación para el aislamiento de una sola célula. El tampón contiene 1 mg/ml de colagenasa D y 200 μg/ml de DNasa I en la solución salina tamponada de Hank (HBSS). Preparar fresco de la solución madre (100 mg/ml de colagenasa D y 10 mg/ml de DNasa I) antes de los experimentos. Se necesitan aproximadamente 6 ml por muestra pulmonar. Asegúrese de que el tampón alcance la temperatura ambiente antes de su uso.
- Preparar el tampón de homogeneización para la homogeneización del tejido pulmonar. El tampón contiene PBS y 1x cóctel de inhibidores de proteinasa y fosfatasa (stock = 100x). Recién preparado antes de los experimentos. Mantenga el tampón frío durante todo el proceso de homogeneización. Aproximadamente 200 μL del tampón es suficiente para homogeneizar un solo lóbulo derecho de los pulmones.
2. Oclusión transitoria de la arteria cerebral media (tMCAO)
NOTA: Los procedimientos para tMCAO a través de la inserción de monofilamento en la arteria cerebral media se documentaron en detalle previamente10. En estos experimentos, se utilizaron ratones machos C57BL / 6J de 8 a 12 semanas de edad, con un peso de 25-30 g.
- En resumen, administrar por vía subcutánea 2 mg/kg de meloxicam a los ratones antes de la cirugía. Anestesiar profundamente a los ratones en una cámara de inducción utilizando isoflurano al 5%. Confirme la anestesia profunda utilizando el método de pellizco del dedo del pie. Mantener la anestesia con isoflurano al 1-2% durante la cirugía utilizando un cono nasal. Mantenga la temperatura corporal a 36.5 - 38 ° C durante todo el procedimiento colocando una manta caliente debajo de los ratones. Todas las herramientas quirúrgicas deben ser esterilizadas en autoclave un día antes de la cirugía.
- Afeite y prepare la piel del cuello ventral con etanol al 70% seguido de exfoliante de clorhexidina. Administrar por vía subcutánea 2 mg/kg de bupivacaína sobre el área de la incisión antes de hacer la primera incisión. Use ungüento para los ojos para cubrir los ojos y prevenir la sequedad. Haga una incisión en la línea media del cuello. Retire suavemente los tejidos blandos alrededor de la tráquea.
- Identificar la arteria carótida común izquierda y la arteria carótida externa.
- Aplique una sutura temporal (tamaño 6/0) a la arteria carótida común para detener el flujo de la sangre. Haga una incisión en la arteria carótida externa.
- Inserte un monofilamento recubierto de goma de silicona (tamaño 6-0) en la arteria carótida externa, luego avance el monofilamento a la arteria cerebral media. Dejar el monofilamento en la arteria cerebral media durante 60 min (oclusión).
- Controle la tasa de flujo sanguíneo utilizando la flujometría láser Doppler. Una reducción en la tasa de flujo a la arteria cerebral media que es > 80% indica una oclusión exitosa.
- Después de los 60 minutos de oclusión, retire el monofilamento para permitir que ocurra la reperfusión. Cierre la incisión.
- En ratones operados con simulacro, realice los pasos 2.1-2.6 sin la inserción del monofilamento. En estos ratones, la tasa de flujo sanguíneo debe permanecer estable durante todo el procedimiento.
- Monitorizar diariamente los ratones y medir los déficits neurológicos utilizando criterios de puntuación estándar11. 0 – sin déficit neurológico; 1 – retrae la pata delantera contralateral cuando se levanta por la cola; 2- círculos a la contralateral cuando se levanta por la cola; 3- caer a la contralateral mientras camina; 4 – no camina espontáneamente o está en coma; 5 – muerto.
- Proporcionar inyecciones subcutáneas de solución salina normal y analgésico (meloxicam, 2 mg/kg) cada 24 horas durante 3 días después de la cirugía.
- Aislar los pulmones 24 y 72 h después de tMCAO para el análisis posterior.
3. Recolección de los tejidos pulmonares
- Anestesiar profundamente al ratón mediante inyección intraperitoneal (i.p.) de 100 mg/kg de ketamina y 10 mg/kg de xilazina. Confirme la anestesia profunda utilizando el método de pellizco del dedo del pie.
- Para realizar la perfusión transcárdica de todo el cuerpo12, fije el ratón a la plataforma quirúrgica y moje el pelaje con etanol al 70% para reducir la distribución del pelaje en la cavidad corporal. Use tijeras de disección fina para hacer una incisión transversal en el abdomen caudal y luego una incisión en la línea media del peritoneo, deteniéndose en la cavidad torácica antes de perforar el diafragma.
- No corte a través del músculo/piel en la cavidad peritoneal y no continúe la incisión más allá del abdomen.
- Detenga la incisión tan pronto como se haya alcanzado la cavidad torácica antes de perforar el diafragma. Tenga cuidado de no dañar el corazón y los pulmones que puedan comprometer la calidad de la perfusión o la recuperación celular
- Usando tijeras de disección fina haga una incisión en la línea media del peritoneo deteniéndose en la cavidad torácica antes de perforar el diafragma.
- Agarre al ratón por el extremo distal del esternón con fórceps y levántelo hacia arriba mientras corta a través del diafragma asegurándose de no dañar el corazón, los pulmones o la vasculatura. Una vez que los órganos sean visibles, haga una incisión a través de la caja torácica y separe y fije la caja de la costilla para que el corazón y los pulmones estén completamente expuestos.
- Haga con cuidado una pequeña incisión en la aurícula derecha cerca del arco aórtico. Esto servirá como salida para la perfusión.
- Inmediatamente después, inserte suavemente una aguja de 25 G x 5/8 conectada a una jeringa llena con 10 ml de PBS frío en la superficie superior distal del ventrículo izquierdo. Tenga cuidado de no insertarse a través del tabique ventricular en el ventrículo derecho. La aguja apenas debe insertarse en el ventrículo izquierdo.
NOTA: Si se perfora el tabique ventricular, el líquido saldrá corriendo de la nariz del ratón. Esto disminuirá la calidad de la perfusión y dará lugar a la pérdida de células.
- Si se desea, se puede usar una pinza para mantener la aguja firmemente en su lugar en el ventrículo izquierdo durante la perfusión.
- Empuje de manera constante pero suave 10 ml de PBS frío en el corazón. El tejido del ratón debe comenzar a perfundir y limpiar la sangre a medida que el líquido sale de la aurícula derecha.
- Empuje una segunda alícuota de 10 ml de PBS hasta que se haya producido suficiente aclaramiento sanguíneo. El hígado tendrá una apariencia marrón claro y los pulmones pasarán de un color rosa rojizo a un color mayormente blanco.
- Usando fórceps y tijeras de disección fina, retire cuidadosamente todos los tejidos circundantes, incluidos el corazón, la tráquea, el esófago, el timo, el tejido conectivo, los ganglios linfáticos y los bronquios grandes.
- Separe los lóbulos pulmonares individuales y coloque los lóbulos en una placa de Petri sobre hielo que contenga una alícuota de 1-2 ml de medio de células pulmonares frías.
4. Homogeneización del tejido pulmonar para matrices de perlas multiplex utilizando homogeneizador de perlas
- Preenfríe un tubo de tapón de rosca cónico de 2 ml que contenga 3 perlas estériles de zirconia/sílice de 2,3 mm. Añadir 200 μL de tampón de homogeneización en frío al tubo.
- Pesar el lóbulo, transferir el lóbulo al tubo cónico preenfriado que contiene las perlas y el tampón de homogeneización.
NOTA: Aproximadamente 50-100 mg de tejido homogeneizado en 200 μL de tampón serán suficientes para detectar la expresión de citoquinas y quimiocinas en la muestra.- Homogeneice el lóbulo usando un homogeneizador a base de cuentas (consulte la Tabla de materiales) a 4,000 rpm durante 2 min.
- Asegúrese de que el tejido esté completamente homogeneizado. Aumente el tiempo si es necesario.
- Después de la homogeneización, centrifugar el tubo en una microcentrífuga preenfriada (4 °C) a 15.870 x g durante 3 min.
- Transfiera los sobrenadantes a un microtubo preenfriado de 1,5 ml.
- Coloque la muestra directamente sobre hielo para su uso inmediato o guárdela a -80 °C para usarla en el futuro. Evite múltiples ciclos de congelación-descongelación.
5. Disociación del tejido pulmonar y aislamiento unicelular
- Vierta el medio de células pulmonares de los lóbulos pulmonares restantes para evitar la dilución del tampón de disociación. Luego, inserte cuidadosamente una jeringa de 1 ml con 25G y una aguja de 5/8 que contenga 1 ml del tampón de disociación en el tejido pulmonar.
- Inyecte pequeñas fracciones (aproximadamente 1/4a 1/5ª) del tampón de disociación en cada lóbulo pulmonar e infle suavemente.
NOTA: La mayor parte del búfer se precipitará poco después de inflarse ya que el lóbulo ha sido extirpado.
- Repita la inyección del tampón de disociación 1-2x.
- Incubar los lóbulos pulmonares con tampón de disociación durante 2 min a temperatura ambiente.
- Picar finamente los lóbulos pulmonares en trozos pequeños con tijeras de disección fina.
- Transfiera las piezas pulmonares picadas con el tampón de disociación a un tubo centrífugo de 15 ml. Suplemento con tampón de disociación adicional hasta un total de 6 mL. Vórtice vigorosamente durante 1 min.
- Incubar la muestra durante 45 min a 37 °C. Vórtice vigorosamente cada 7-8 min.
- Después de 45 minutos de incubación, vortex la muestra vigorosamente durante 1 minuto para obtener resultados óptimos.
- Disocie aún más la muestra pasando a través de un filtro de células de 100 μm para eliminar el tejido conectivo e intersticial residual, no deseado.
- Centrifugar la muestra durante 10 min a 380 x g, desechar el sobrenadante.
- Agregue 5 ml de medio de células pulmonares frías a la muestra. Resuspender el pellet celular mediante un vórtice suave.
- Centrifugar la muestra durante 10 min a 380 x g, desechar el sobrenadante.
- Agregue 1 ml de medio de células pulmonares frías. Resuspender el pellet celular mediante un vórtice suave.
- Pasar a través de un filtro de células de 100 μm y contar células.
6. Análisis citométrico de flujo para el nicho de células inmunes pulmonares
- Semilla 1-2 x 106 células/anticuerpo colocadas en una placa inferior redonda de 96 pocillos (3 juegos en total). Centrifugar las células durante 3 min a 830 x g. Deseche los sobrenadantes.
- Resuspender el pellet celular en 50 μL de PBS frío que contenga tinción viva/muerta reparable. Prepare la mancha de acuerdo con las instrucciones del fabricante.
- Incubar las celdas a 4 °C durante 20 min protegidas de la luz. Centrifugar las células durante 3 min a 830 x g. Deseche los sobrenadantes.
- Resuspender el pellet celular con 25 μL de tampón FACS frío que contenga 5 μg/ml de anticuerpo CD16/32 anti-ratón. Incubar a 4 °C durante 10-15 min.
- Añadir a las células 25 μL de tampón FACS frío que contenga las combinaciones de anticuerpos enumeradas en la Tabla 1 . Mezclar con un suave pipeteo.
NOTA: El volumen total del tampón FACS para la tinción de anticuerpos es de 50 μL. Por lo tanto, cuando se prepara una mezcla maestra de anticuerpos en 25 μL, la concentración de anticuerpos debe ser el doble de la concentración final.
- Incubar las celdas a 4 °C durante 20 min protegidas de la luz. Centrifugar las células durante 3 min a 830 x g. Deseche los sobrenadantes.
- Resuspender las células con 100 μL de tampón FACS frío. Centrifugar las células durante 3 min a 830 x g. Deseche los sobrenadantes.
- Resuspender las células con 100 μL de tampón FACS frío. Transfiera a un tubo FACS de fondo redondo de poliestireno de 5 ml que contenga 150 μL de tampón FAC adicional. Analice la muestra inmediatamente con un citómetro de flujo.
NOTA: La fijación celular mediante los siguientes pasos permite analizar las muestras más adelante.
- Después del paso 6.7., resuspender la muestra con 100 μL de paraformaldehído al 1% en PBS.
- Incubar la muestra a 4 °C durante 15 min protegida de la luz. Centrifugar las células durante 3 min a 830 x g. Deseche los sobrenadantes.
- Resuspender las células con 100 μL de tampón FACS frío. Centrifugar las células durante 3 min a 830 x g. Deseche los sobrenadantes.
- Resuspender las células con 100 μL de tampón FACS frío. Conservar las células a 4 °C, protegidas de la luz. Analizar la muestra en un plazo de 72 h.
7. Conjuntos de perlas multiplex para la detección de citoquinas y quimiocinas
NOTA: Se utilizaron paneles multiplex de quimiocinas proinflamatorias e inflamación disponibles comercialmente (ver Tabla de materiales) para determinar la expresión de quimiocinas y citocinas en los pulmones después de la inducción de tMCAO de acuerdo con el protocolo del fabricante, que se ha descrito en detalle13.
- En resumen, descongelar los analitos en hielo si se almacenaron a -80 °C después de la homogeneización del tejido. Centrifugar la muestra a 590 x g durante 2 min a 4 °C antes de utilizarla para extraer cualquier tejido residual.
- Genere una curva estándar diluyendo en serie el cóctel estándar (C7) que está a una concentración conocida de 10 ng / ml en 7 patrones (C1-6) con el último estándar siendo solo el tampón de ensayo (C0).
- Una vez que todos los reactivos se hayan calentado a temperatura ambiente, agregue 25 μL de cada patrón y 25 μL de tampón de ensayo a una placa de pocillos de 96 en el fondo de V.
- A cada pocillo de muestra, agregue 25 μL de homogeneizado pulmonar (analito) y 25 μL de tampón de ensayo a una placa de pocillos de 96 en el fondo de V
- Vortex las perlas pre-recubiertas vigorosamente, luego agregue 25 μL de perlas pre-recubiertas a cada uno de los pocillos estándar y de muestra.
- Selle la placa y protéjala de la luz cubriéndola con papel de aluminio. Agitar la placa a 110 rpm durante 2 h a temperatura ambiente.
- Centrifugar a 230 x g durante 5 min. Añadir 200 μL de tampón de lavado a 1x (la solución madre es 20x, diluir a 1x con agua). Incubar durante 1 min.
- Centrifugar a 230 x g durante 5 min. Resuspender el patrón y muestrear con anticuerpos de detección de 25 μL.
- Selle y cubra la placa para protegerla de la luz. Agitar la placa a 110 rpm durante 1 h a temperatura ambiente.
- Agregue 25 μL de estreptavidina-ficoeritrina (SA-PE) a cada patrón y muestree bien.
- Selle y cubra la placa para protegerla de la luz. Agitar a 110 rpm durante 30 min a temperatura ambiente.
- Gire la placa a 230 x g durante 5 min. Vuelva a suspender el estándar y las muestras en 1x tampón de lavado.
- Transfiera a un tubo FACS de fondo redondo de poliestireno bien etiquetado de 5 ml que contenga 150 μL adicionales de 1x tampón de lavado.
- Determine la intensidad de fluorescencia de la señal de PE para los patrones y las muestras utilizando un citómetro de flujo.
- Construya una curva estándar para cada quimiocina y citoquina utilizando la intensidad media de fluorescencia (MFI) de PE contra las concentraciones predeterminadas.
- Determine la concentración de cada quimiocina y citoquina utilizando la curva estándar y la IMF de cada muestra. El panel multiplex proporciona un software de análisis de datos que se puede utilizar para determinar la concentración de cada analito. El peso del lóbulo apical/superior se utiliza para determinar la concentración de citoquinas o quimiocinas por miligramo de tejido.