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Research Article
Thaís Girão-Silva*1,2, Miriam Helena Fonseca-Alaniz*1, Luís Alberto Oliveira Dallan1, Iuri Cordeiro Valãdao1, Gustavo Henrique Oliveira da Rocha1, José Eduardo Krieger1, Ayumi Aurea Miyakawa1
1Instituto do Coraçao (InCor), Hospital das Clinicas HCFMUSP, Faculdade de Medicina,Universidade de Sao Paulo, 2Cardiology Research Group, Faculty VI Medicine and Health Sciences,Carl von Ossietzky University of Oldenburg
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Erratum Notice
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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Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology.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
Describimos un protocolo para aislar y cultivar células endoteliales de venas safenas humanas (hSVECs). También proporcionamos métodos detallados para producir esfuerzo cortante y estiramiento para estudiar el estrés mecánico en hSVEC.
La cirugía de injerto de derivación de la arteria coronaria (CABG, por sus siglas en inglés) es un procedimiento para revascularizar el miocardio isquémico. La vena safena sigue siendo utilizada como conducto de la CABG a pesar de la reducción de la permeabilidad a largo plazo en comparación con los conductos arteriales. El aumento abrupto del estrés hemodinámico asociado con la arterialización del injerto resulta en daño vascular, especialmente el endotelio, que puede influir en la baja permeabilidad del injerto de vena safena (SVG). Aquí, describimos el aislamiento, caracterización y expansión de las células endoteliales de la vena safena humana (hSVEC). Las células aisladas por digestión de colagenasa muestran la morfología típica de adoquines y expresan marcadores celulares endoteliales CD31 y VE-cadherina. Para evaluar la influencia del estrés mecánico, se utilizaron protocolos en este estudio para investigar los dos estímulos físicos principales, el esfuerzo cortante y el estiramiento, en SVG arterializados. Los hSVEC se cultivan en una cámara de flujo de placa paralela para producir esfuerzo cortante, mostrando alineación en la dirección del flujo y mayor expresión de KLF2, KLF4 y NOS3. Los hSVEC también se pueden cultivar en una membrana de silicio que permite un estiramiento celular controlado que imita el estiramiento venoso (bajo) y arterial (alto). El patrón de actina F de las células endoteliales y la secreción de óxido nítrico (NO) se modulan en consecuencia por el estiramiento arterial. En resumen, presentamos un método detallado para aislar hSVECs para estudiar la influencia del estrés mecánico hemodinámico en un fenotipo endotelial.
La disfunción de las células endoteliales (CE) es un actor clave en el fracaso del injerto de vena safena 1,2,3,4. El aumento sostenido del esfuerzo cortante y el estiramiento cíclico induce el fenotipo proinflamatorio de las células endoteliales de la vena safena humana (hSVECs)3,4,5,6. Las vías moleculares subyacentes aún no se comprenden completamente, y los protocolos estandarizados para estudios in vitro pueden aprovechar los esfuerzos para obtener nuevos conocimientos en el área. Aquí, describimos un protocolo simple para aislar, caracterizar y expandir los hSVEC y cómo exponerlos a niveles variables de esfuerzo cortante y estiramiento cíclico, imitando las condiciones hemodinámicas venosas y arteriales.
Los hSVEC se aíslan por incubación de colagenasa y se pueden utilizar hasta el paso 8. Este protocolo requiere menos manipulación del vaso en comparación con los otros protocolos disponibles7, lo que reduce la contaminación con células musculares lisas y fibroblastos. Por otro lado, requiere un segmento de recipiente más grande de al menos 2 cm para tener una extracción eficiente de la CE. En la literatura, se ha relatado que las CE de grandes vasos también pueden obtenerse por eliminación mecánica 7,8. Aunque eficaz, el enfoque físico tiene las desventajas de un bajo rendimiento de EC y una mayor contaminación por fibroblastos. Para aumentar la pureza, se necesitan pasos adicionales utilizando perlas magnéticas o clasificación celular, aumentando el costo del protocolo debido a la adquisición de perlas y anticuerpos 7,8. El método enzimático tiene resultados más rápidos y mejores en cuanto a la pureza y viabilidad de la CE 7,8.
Las CE más utilizadas para estudiar la disfunción endotelial son las células endoteliales de la vena umbilical humana (HUVECs). Se sabe que el fenotipo CE cambia en diferentes lechos vasculares, y es esencial desarrollar métodos que representen el vaso investigado 9,10. En este sentido, el establecimiento de un protocolo para aislar un hSVEC y cultivarlo bajo estrés mecánico es una herramienta valiosa para comprender la contribución de la disfunción hSVEC en la enfermedad del injerto venoso.
Se obtuvieron segmentos no utilizados de venas safenas de pacientes sometidos a cirugía de bypass aortocoronario en el Instituto del Corazón (InCor), Facultad de Medicina de la Universidad de São Paulo. Todos los individuos dieron su consentimiento informado para participar en el estudio, que fue revisado y aprobado por el comité de ética local.
1. Aislamiento, cultivo y caracterización de células endoteliales primarias de venas safenas humanas (hSVECs)
2. Esfuerzo cortante en hSVECs
3. Estiramiento cíclico en hSVECs
Por lo general, los CE adheridos se pueden observar 3-4 días después de la extracción. Los hSVEC inicialmente forman grupos de células y muestran una morfología típica de "adoquines" (Figura 1B). Expresan los marcadores CE CD31 (Figura 1C,D) y VE-cadherina (Figura 1D). Los hSVEC se pueden propagar fácilmente en una placa de cultivo celular tratado no recubierto, y conservan el fenotipo endotelial en cultivo hasta ocho pasajes.
Los hSVEC, cuando se cultivan bajo esfuerzo cortante, se alinean en la dirección del flujo (Figura 2A). El esfuerzo cortante de 20 dyn/cm2 durante 72 h induce la expresión de genes mecanosensibles típicos, KLF2, KLF4 y NOS3, indicando la efectividad del estímulo de cizallamiento en hSVECs (Figura 2B)12,13,14.
El resultado del estiramiento cíclico depende de la intensidad aplicada a los hSVEC. Las células bajo estiramiento bajo muestran un patrón cortical de actina F similar a las células estáticas (Figura 3A), sin cambios en la liberación de NO hasta 72 h (Figura 3B). Los niveles arteriales de estiramiento remodelan el citoesqueleto de actina después de 24 h (Figura 3A) y disminuyen la liberación de NO después de 72 h (Figura 3B).

Figura 1: Las células endoteliales de las venas safenas humanas (hSVEC) exhiben una morfología endotelial típica y una expresión específica del marcador EC. (A) Segmento de vena safena cumplido con solución de colagenasa tipo II para la extracción de CE. (B) Curso temporal representativo del crecimiento de hSVEC después de la extracción. Después de 3-4 días, es posible visualizar grupos de células que proliferan hasta llegar a la confluencia. Barra de escala = 100 μm. (C) Análisis FACS de hSVEC cultivados en el paso 1. La línea verde indica que el 99,7% de la población celular es positiva para el marcador endotelial específico CD31. La línea negra es el control negativo. (D) Inmunotinción para CD31 (verde), (E) VE-cadherina (verde) y núcleos DAPI (azul) en hSVECs en el pasaje 1. Barra de escala = 50 μm. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2: Los hSVEC se alinean en la dirección del flujo y expresan genes mecanosensibles cuando se exponen a un esfuerzo cortante unidireccional. Monocapa de células confluentes de hSVECs cultivadas bajo condiciones de esfuerzo cortante laminar estático o unidireccional. (A) Imágenes de contraste de fase (arriba) y tinción de faloidina (abajo) de hSVECs expuestas a un esfuerzo cortante de 20 dyn/cm2 durante72 h. Verde: filamentos de actina; Azul: núcleos celulares. Barra de escala = 100 μm (contraste de fase) y 20 μm (fluorescencia). (B) Expresión génica de KLF2, KLF4 y NOS3 determinada por qRT-PCR. Los valores representan la media ± SEM. ** p < 0,01 frente al grupo estático. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 3: El fenotipo hSVEC bajo estiramiento cíclico depende de la intensidad aplicada. (A) Monocapa de células confluentes de hSVEC cultivadas bajo estiramiento estático, bajo (venoso) o alto (arterial) en una placa inferior flexible durante 24 h. Imágenes de contraste de fase (arriba) y tinción de faloidina (abajo) que muestran las fibras de actina (rojo) y núcleos con DAPI (azul). Barra de escala = 100 μm (contraste de fase) y 50 μm (fluorescencia). (B) La medición de NO se estimó en base a la acumulación de NO2 en los medios de cultivo celular durante 72 h. Los valores representan la media ± SEM. *** p < 0,001 frente al grupo estático. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
| Gen | Proteína | Adelante 5'-3' | Reverso 5'-3' |
| KLF2 | Factor 2 similar a Krüppel | CCACTCACACCTGCAGCTA | GTGGTAGGGCTTCTCACCTG |
| KLF4 | Factor 4 similar a Kruppel | CACCTGGCGAGTCTGACATG | CAGCGGTTATTCGGGGCAC |
| NOS3 | Óxido nítrico sintasa endotelial | GCACAGTTACCAGCTAGCCA | GCCGGGGACAGGAAATAGTT |
| PPIA | ciclofilina A, | CATTTGGTGCAAGGGTCACA | TCTGCTGTCTTTGGGACCTTGTC |
| Peptidilprolil isomerasa A |
Tabla 1: cebadores qRT-PCR para esfuerzo cortante y genes de referencia.
Los autores no tienen conflictos de intereses que revelar.
Describimos un protocolo para aislar y cultivar células endoteliales de venas safenas humanas (hSVECs). También proporcionamos métodos detallados para producir esfuerzo cortante y estiramiento para estudiar el estrés mecánico en hSVEC.
JEK cuenta con el apoyo de donaciones de la Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo [FAPESP-INCT-20214/50889-7 y 2013/17368-0] y del Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico-CNPq (INCT-465586/2014-7 y 309179/2013-0). La AAM cuenta con el apoyo de donaciones de la Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP 2015/11139-5) y del Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico-CNPq (Universal - 407911/2021-9).
| Solución de tripsina al 0,25%-EDTA al 0,02% | Gibco | 25200072 | |
| 15 y micro; portaobjetos I 0,4 Luer | Ibidi | 80176 | |
| 4',6-Diamidino-2-Fenilindol, Dilactato (DAPI) | Thermo Fisher Scientific | D3571 | |
| Estación de carga equibiaxial de 6 pocillos de 25 mm | Corporación Internacional Flexcell | LS-3000B25. Portaobjetos de cámara VJW | |
| de 8 pocillos con pocillo extraíble | Thermo Fisher Scientific | 154453 | |
| Ácido Acético (Glacial) | Millipore | 100063 | |
| Lámina acrílica | deplexiglás | de 1 cm de espesor | |
| Anticuerpo anti-CD31 | Abcam | ab24590 | |
| Anti-CD31, anticuerpo FITC | Thermo Fisher Scientific | MHCD3101 | |
| Anticuerpo anti-VE-cadherina | Señalización celular | 2500 | |
| placas Bioflex colágeno I | Flexcell International Corporation | BF3001C | |
| Solución de albúmina sérica bovina | Sigma-Aldrich | A8412 | |
| Sutura de algodón EP 3.5 15 x 45 cm | Brasutura | AP524 | |
| Ciclofilina imprimación hacia adelante | Thermo Fisher Scientific | Custom diseñado | |
| Ciclophilin reverse primer | Thermo Fisher Scientific | Diseño | personalizado |
| Dimetilsulfóxido (DMSO) | Sigma-Aldrich | D4540 | |
| EBM-2 medio basal | Lonza | CC3156 | |
| EGM-2 SingleQuots suplementos | Lonza | CC4176 | |
| Suero fetal bovino (FBS) | Thermo Fisher Scientific | 2657-029 | |
| Sistema de tensión Flexcell FX-5000 | Flexcell International Corporation | FX-5000T | |
| Medio de montaje acuoso fluorado | Sigma-Aldrich | F4680 | |
| Gelatina de piel porcina | Sigma-Aldrich | G2500 | |
| Glicerol | Sigma-Aldrich | G5516 | |
| Cabra anti-ratón IgG Alexa Fluor 488 | Thermo Fisher Scientific | A11001 | |
| Cabra anti-Conejo IgG Alexa Fluor 488 | Thermo Fisher Scientific | A11008 | |
| Heparina sódica de la mucosa intestinal porcina 5000 UI/mL | Blau Farmacê utica | SKU 68027 | |
| Sistema de bombeo Ibidi (Bomba + Unidad Fluida) | Ibidi | 10902 | |
| Imprimación directa KLF2 | Thermo Fisher Scientific | Imprimación | inversa KLF2 diseñada|
| medida | Thermo Fisher Scientific | Imprimación | directa KLF4 diseñada|
| a | medidaThermo Fisher Scientific | Imprimación | inversa KLF4 diseñada|
| a medida | Thermo Fisher Scientific | Analizador | de óxido nítrico NOA 280 diseñadoa medida |
| Sievers Instruments | NOA-280i-1 | ||
| Imprimación directa NOS3 | Thermo Fisher Scientific | Imprimación | inversa NOS3 diseñada|
| medida | Thermo Fisher Scientific | Paraformaldehído (PFA) diseñada | a |
| medidaSigma-Aldrich | 158127 | ||
| Juego de perfusión 15 cm, ID 1,6 mm, rojo, depósitos de 10 mL | Ibidi | 10962 | |
| Faloidina - Alexa Fluor 488 | Thermo Fisher Scientific | A12379 | |
| Faloidina - Alexa Fluor 568 | Thermo Fisher Scientific | A12380 | |
| Solución salina tamponada con fosfato (PBS), pH 7,4 | Thermo Fisher Scientific | 10010031 | |
| Yoduro de | potasioSigma-Aldrich | 221945 | |
| QuanTitec SYBR kit de PCR verde | Qiagen | 204143 | |
| QuantStudio 12K flex platform | Biosystems Aplicados | 4471087 | |
| RNeasy micro kit | Quiagen | 74004 | |
| Vidrio deslizante (24 mm x 60 mm) | Knittel Glass | VD12460Y1D.01 | |
| Nitrito de sodio | Sigma-Aldrich | 31443 | |
| SuperScript IV sistema de síntesis de primera cadena | Thermo Fisher Scientific | 18091200 | |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | T8787 | |
| Tinte azul tripano 0.4% | Gibco | 15250-061 | |
| Colagenasa tipo II de Clostridium histolyticum | Sigma-Aldrich | C6885 |