RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
he_IL
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
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Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology.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
הפרוטוקול הנוכחי מתאר שיטה למעקב אחר התקדמות זאבת בעכברים. שני הליכים נוספים מוצגים כדי לאפיין זאבת נפריטיס בהתבסס על חדירת תאים ותצהיר חלבון בכליות.
זאבת אדמנתית מערכתית (SLE) היא הפרעה אוטואימונית ללא תרופה ידועה ומאופיינת בדלקת מתמשכת באיברים רבים, כולל הכליות. בנסיבות כאלה, הכליה מאבדת את יכולתה לנקות פסולת מהדם ולווסת את ריכוזי המלח והנוזלים, מה שמוביל בסופו של דבר לאי ספיקת כליות. נשים, במיוחד אלה בגיל הפוריות, מאובחנות פי תשעה יותר מאשר גברים. מחלת כליות היא הגורם המוביל לתמותה בחולי SLE. הפרוטוקול הנוכחי מתאר שיטה מהירה ופשוטה למדידת רמות החלבון המופרש בשתן שנאסף, תוך מעקב אחר התקדמות הזאבת לאורך זמן. בנוסף, גישה לבידוד תאים חד-גרעיניים בכליות מסופקת על בסיס בחירת גודל וצפיפות כדי לחקור חדירה כלייתית של לויקוציטים. יתר על כן, פותחה שיטה אימונוהיסטוכימית לאפיון תצהיר חלבונים בחדירת גלומרולי ולויקוציטים במרחב הטובולואינטרסטיציאלי. יחד, שיטות אלה יכולות לעזור לחקור את ההתקדמות של דלקת כרונית הקשורה לכליות של עכברי MRL/lpr המועדים לזאבת.
תפקידה העיקרי של הכליה הוא חיסול חומרים רעילים באמצעות שתן תוך שמירה על הומאוסטזיס של מים ומלחים1. פונקציה זו מאוימת בחולים עם זאבת אדמנתית מערכתית (SLE), מה שמוביל למה שמכונה זאבת נפריטיס (LN). LN הוא תוצאה של מערכת החיסון התוקפת את הכליה, מה שמוביל לדלקת כליות מתמשכת, ולכן מאבד את יכולתו לנקות פסולת מהדם ולווסת את ריכוזי המלח והנוזלים. זה יוביל בסופו של דבר לאי ספיקת כליות, אשר יכול להיות קטלני. במהלך התהליך הנפריטי, תאי B במחזור, תאי T ומונוציטים מגויסים לכליה, ומפרישים כימוקינים, ציטוקינים ונוגדנים עצמיים יוצרי קומפלקס חיסוני. התוצאה היא בסופו של דבר נזק לתאי האנדותל, פציעות ממברניות, ניוון צינורית הכליה ופיברוזיס2.
עכברי MRL/Mp-Faslpr (MRL/lpr) הנוטים לזאבת הם מודל עכברים קלאסי המציג סימנים קליניים דמויי זאבת הדומים ל-SLE3 אנושי. מודל זה סייע בהבנת אחד הגורמים המובילים לתמותה בחולי SLE, זאבת נפריטיס (LN)4. הן ב- SLE אנושי והן בעכבר, LN מאופיין בדלקת הדרגתית המופעלת על ידי תצהיר כלייתי של מתחמי חיסון, ואחריו הפעלה משלימה, גיוס תאי דלקת ואובדן תפקוד כלייתי5. תצהיר הקומפלקס החיסוני הוא הצעד הראשון להשראת ייצור כימוקין וציטוקינים על ידי תאי כליה פנימיים, המרחיבים את התגובה הדלקתית על ידי גיוס תאי חיסון6. הפרוטוקול הנוכחי מציג מספר טכניקות למעקב אחר התקדמות מחלת כליות המנתחות חדירת תאים ותצהיר קומפלקס חיסוני.
שתן שנאסף מדי שבוע מאפשר זיהוי והדמיה של מהלך הזמן של פרוטאינוריה לפני, במהלך ואחרי הופעת זאבת. פרוטאינוריה כסמן ביולוגי יכולה לקבוע את ההתקדמות הביולוגית של LN. יתרונות נוספים של טכניקה זו הם שהיא לא פולשנית, חסכונית וקלה ליישום7. כאשר הכליה פועלת בצורה מושלמת, רמת הפרוטאינוריה נמוכה באופן עקבי; עם זאת, בעכברי MRL/lpr, לאחר 8-9 שבועות של גיל, נצפתה עלייה הדרגתית של רמת הפרוטאינוריה, שבסופו של דבר גבוהה מספיק כדי לגרום לאי ספיקת כליות8. רצועות ריאגנטים מרובות וריאגנטים צבעוניים זמינים מסחרית לניטור הבעיה. עם זאת, מבחן ברדפורד הוא זול ומדויק מאוד בקביעת הופעת פרוטאינוריה ואת מהלך זאבת נפריטיס. בדיקה זו היא מהירה, והמגיב אינו מושפע מנוכחותם של ממסים, מאגרים, חומרים מחזרים וחומרים מטאליים שעשויים להיות במדגםשלך 9,10,11.
היבט חשוב אחד שיש לקחת בחשבון הוא חדירת תאים לכליה. חדירות אלה מקדמות פתוגנזה על ידי הפעלת הפרשת גורמים מסיסים כגון ציטוקינים כדי להחמיר את הדלקת12. כדי להבין טוב יותר אילו אוכלוסיות תאים נמצאות בחדירות, שיטה שימושית היא לבודד לויקוציטים13. כאן, זיהוי של חדירה כלייתית של תאי B משמש כדוגמה. ההליך מתחיל בתהליך עיכול עם deoxyribonuclease (DNase) ו collagenase, ואחריו הפרדת גרדיאנט צפיפות המסירה פסולת, כדוריות דם אדומות, גרנולוציטים צפופים. הסיבה לבידוד תאי B (CD19+) ותאי פלזמה (CD138+) היא שכליות זאבת יכולות לרכז את התאים האלה14. הוא הציע כי נוכחות של תאי B באגרגטים קטנים בכליה יכולה להצביע על התרחבות clonal, וכתוצאה מכך, ייצור אימונוגלובולין (Ig). ידוע כי תאי פלזמה נמצאים באגרגטים אלה גם15. לאחר בידוד לויקוציטים, ניתן להשתמש במיון תאים המופעל על ידי פלואורסצנציה (FACS) כדי לנתח את התאים המעניינים בעת צביעה בנוגדנים מצומדים פלואורסצנטיים שונים.
אימונופלואורסצנציה היא אחת משיטות הזיהוי האימונוהיסטוכימיה (IHC) המאפשרת הדמיה פלואורסצנטית של חלבונים בדגימות רקמת כליה בעובי 4 מיקרומטר. שיטות גילוי IHC אחרות תלויות באופי האנליטים, בכימיה המחייבת ובגורמים אחרים16. אימונופלואורסצנציה היא שיטת זיהוי מהירה החושפת את האנטיגן לנוגדן מקבילו המסומן בפלואורוכרום ספציפי (או צבע פלואורסצנטי). כאשר הוא מתרגש, הוא מייצר אור שמיקרוסקופ פלואורסצנטי יכול לזהות. טכניקה זו יכולה לשמש כדי לבחון את התצהיר של משלים C3 ו IgG2a17. הפעלה מוגזמת של מפל משלים יכולה להיות קשורה לתגובה חיסונית בלתי מבוקרת ולאובדן תפקוד18. תצהיר חיסוני של נוגדנים עצמיים נגד דנ"א דו-גדילי (anti-dsDNA) בכליה הוא דאגה מרכזית19, כאשר אלה עם איזוטיפ IgG2a נקשרו ל-LN20. באופן ספציפי, נוגדנים נגד dsDNA מפגינים יותר פתוגניות וזיקה לחומרים גרעיניים, ויוצרים קומפלקסים חיסוניים21. כאשר IgG2a קיים, מפל המשלים, כולל C3, מופעל כדי לנקות את מתחמי החיסון22. ניתן לכמת את סמני C3 ו- IgG2a בנפרד או לכסות אותם כדי לבסס את המתאם ביניהם.
יש לציין כי מדידת קריאטינין בסרום היא טכניקה אמינה נוספת שניתן להשתמש בה יחד עם המטוריה מיקרוסקופית וביופסיות כליות לאבחון LN23. עם זאת, נוכחות של פרוטאינוריה היא אינדיקטור חזק של נזק גלומרולרי. במובן זה, ניטור רמת הפרוטאינוריה במהלך זאבת יכול לזהות התפרצות מחלה ולהשלים שיטות אחרות לאבחון זאבת. בנוסף, קומפלקסים חיסוניים שהופקדו glomeruli יכול לעורר תגובה דלקתית, להפעיל את מערכת המשלים, ולגייס תאים דלקתיים נוספים. נקודה נוספת ראויה לציון של פרוטוקול זה היא חדירת תאי B לכליה. זה, יחד עם תאי ה-T החודרים, מגביר את התגובות החיסוניות המקומיות שגורמות נזק לאיברים. חשוב לציין כי הסיווג של LN אינו מבוסס רק על שינויים מורפולוגיים גלומרולריים הנראים במיקרוסקופיה, אלא גם על משקעים חיסוניים שנצפו עם אימונופלואורסצנציה. לכן, בפרוטוקול זה, שיטות מדויקות וחסכוניות לניתוח תפקוד הכליות מוצעות במסגרות מעבדה.
הפרוטוקול הנוכחי מאושר על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים (IACUC) בווירג'יניה טק. מאחר שלמחלת הזאבת יש שכיחות גבוהה יותר אצל נקבות, נעשה שימוש רק בנקבות עכברי MRL/lpr. איסוף הדגימות החל בגיל 4 שבועות והסתיים בגיל 15 שבועות. העכברים התקבלו ממקורות מסחריים (ראו טבלת חומרים) וגודלו ותוחזקו בסביבה ספציפית נטולת פתוגנים בהתאם להנחיות המוסדיות.
1. בדיקת פרוטאינוריה
2. בידוד של תאי הכליה
3. מכתים אימונופלואורסצנטיים
הפרוטוקול משתמש במספר שיטות כדי להעריך עכברי MRL/lpr עבור זאבת נפריטיס. ראשית, מתואר הליך לחקר רמות פרוטאינוריה מוגברות עקב תפקוד לקוי של הכליות לאורך זמן. כפי שמוצג באיור 1, נקבות עכברים טופלו בנטילת שתן פומית של 200 μL של מי מלח עם מאגרי פוספט (1x PBS) כקבוצת הביקורת ולקטובצילוס ראוטרי פרוביוטי כקבוצת הטיפול, בריכוז של 109 cfu/mL, פעמיים בשבוע. הטיפול החל בגיל 3 שבועות והסתיים בגיל 15 שבועות. קבוצת העכברים שטופלה ב-L. reuteri הייתה בעלת התקדמות פרוטאינוריה אגרסיבית יותר מאשר בקבוצת הביקורת.

איור 1: זיהוי רמות חלבון בשתן של עכברי MRL/lpr לאורך זמן. n = 5 עכברים לקבוצה. הסטטיסטיקה בוצעה באמצעות מבחן רגרסיה ליניארית פשוטה. *P < 0.05, **P < 0.01. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.
איור 2 מציג את ניתוח ה-FACS של לויקוציטים בכליות המבודדות. העכברים טופלו עם ונקומיצין (2 גרם לליטר) או ונקומיצין בתוספת E. coli dsDNA (80 מיקרוגרם) בניסוי זה. Vancomycin ניתנה יחד עם מי השתייה במהלך פרק הזמן שצוין. גאווה אוראלית של דנ"א חיידקי ניתנה לעכברים שטופלו בוונקומיצין פעם בשבוע במשך ארבעה שבועות רצופים בגיל 4, 5, 6 ו-7 שבועות. E. coli dsDNA היה צפוי לגרום לחדירה כלייתית של תאי פלזמה המובילה לפגיעה בתפקוד הכליות, אך לא נמצא הבדל משמעותי.

איור 2: ניתוח של תאי פלזמה בלויקוציטים מבודדים בכליות. (A) אסטרטגיית גידור רציפה: סך תאים, תאים בודדים, תאים חיים, תאי CD45+ ולבסוף תאי CD138+. (B) אחוז תאי הפלזמה לאחר טיפול בוואן (Vancomycin) או van + DNA (Vancomycin + E. coli dsDNA) במשך 3 שבועות (n ≥ 5 עכברים לקבוצה). לא נצפתה מובהקות סטטיסטית ('ns'). אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.
איור 3 מראה צביעה אימונופלואורסצנטית של משלים C3 ו-IgG2a על מקטעי כליות MRL/lpr של נשים. בניסוי זה הושוותה ההשפעה של גורמים סביבתיים לגבי תצהיר הכליות של C3 ו- IgG2a. עכברים פנימיים גודלו במתקן החיות במשך כמה דורות, והם הושוו לעכברים שנרכשו לאחרונה מספק. הניתוח האימונוהיסטוכימי לא הראה הבדל בין מתקנים שונים.

איור 3: זיהוי של משלים C3 ו-IgG2a במקטעי כליות באמצעות צביעה אימונופלואורסצנטית. (A) תמונות מייצגות של מקטעי כליות המוכתמים באנטי-C3-FITC (ירוק) ואנטי-IgG2a-PE (אדום). (B) השוואה של פלואורסצנטיות תאים מתוקנת (CCF) בין שתי הקבוצות (n ≥ 5 עכברים לקבוצה). סרגל קנה מידה = 100 μM. לא נצפתה מובהקות סטטיסטית ('ns'). אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.
המחברים מצהירים כי אין ניגוד עניינים.
הפרוטוקול הנוכחי מתאר שיטה למעקב אחר התקדמות זאבת בעכברים. שני הליכים נוספים מוצגים כדי לאפיין זאבת נפריטיס בהתבסס על חדירת תאים ותצהיר חלבון בכליות.
אנו מודים למתקן הליבה של ציטומטריה של זרימה, למעבדה היסטופתולוגית, למרכז ההדמיה של פרלין במכון הפוליטכני של וירג'יניה ולאוניברסיטת המדינה על התמיכה הטכנית. עבודה זו נתמכת על ידי מענקים שונים של NIH ומענקים פנימיים.
| 10x Tris-Buffered מלח (TBS) | Thermo Fisher Scientific | J60764. K2 | |
| 2-mercaptoethanol | Thermo Fisher Scientific | 21985-023 | |
| אנטי אנושי/עכבר C3 | Cedarlane | CL7632F | |
| נגד עכבר CD138 BV711 | Biolegend | 142519 | |
| Anti-Mouse CD45 AF700 | Biolegend | 103127 | |
| סרום בקר אלבומין | סיגמא-אולדריץ' | A9418-100G | |
| קולגנאז D | Sigma-Aldrich | 11088882001 | |
| מיקרוסקופ קונפוקלי LSM 880 | Zeiss | LSM 880 | |
| צנצנת קופלין | פישר סיינטיפיק | 50-212-281 | |
| Cryomold | Fisher Scientific | NC9511236 | |
| שיפוע צפיפות בינוני | GE Healthcare | 17-1440-02 | Percoll |
| DEPC-Treated | מים תרמו Fisher Scientific | AM9906 | |
| DNase I | Sigma-Aldrich | D4527 | |
| dsDNA-EC | InvivoGen | tlrl-ecdna | |
| Ethylenediaminetetraacetic Acid | Fisher Scientific | S311-500 | EDTA |
| EVOS M5000 מערכת הדמיה מיקרוסקופ | Thermo Fisher Scientific | AMF5000 | |
| FACS Fusion Cell Sorter | BD Biosciences | FACS Fusion | |
| סרום בקר עוברי - פרימיום, מו"פ מומת בחום | D מערכות | S11150H | |
| פישרברנד 96 בארות לוחות פוליסטירן | פישר סיינטיפיק | 12-565-501 | |
| Graphpad פריזמה | GraphPad | N/A | |
| Hank' s תמיסת מלח מאוזנת | Thermo Fisher Scientific | 14175-079 | |
| HEPES | Thermo Fisher Scientific | 15630-080 | |
| תוכנת ImageJ | המכונים הלאומיים לבריאות | N/A | |
| Lactobacillus reuteri Kandler et al. | ATCC | 23272 | |
| MEM חומצות אמינו לא חיוניות | תרמו פישר סיינטיפיק | 11140-050 | |
| MRL/MpJ-Fas lpr/J עכברים (MRL/lpr) | Jackson Lab | 485 | |
| אמייל ציפורניים | N/A | N/ | A כל חנות קונבנציונלית |
| תרכובת O.C.T | Tisse-Tek | 4583 | |
| עט PAP | Sigma-Aldrich | Z377821 | |
| תבניות הטבעה חד פעמיות Peel-A-Way | Polysciences | R-30 | |
| פניצילין-סטרפטומיצין | תרמו פישר סיינטיפיק | 15140-122 | |
| מי מלח חוצץ פוספט (PBS) | Thermo Fisher Scientific | 70011069 | |
| Pierce 20x TBS Buffer | Thermo Fisher Scientific | 28358 | |
| ערכת בדיקה של פירס קומאסי פלוס (ברדפורד) | Thermo Fisher Scientific | 23236 | תקן אלבומין כלול |
| ProLon Gold Antifade Mountant | ThermoFisher | P36934 | |
| חולדה מטוהרת נגד עכבר CD16/CD32 | BD Biosciences | 553141 | בלוק FcR |
| RPMI 1640 | Thermo Fisher Scientific | 11875-093 | |
| נתרן פירובט | תרמו פישר סיינטיפיק | 11360-070 | |
| SpectraMax M5 | מכשירים מולקולריים | N/A | תוכנת SoftMax Pro 6.1 |
| מסנני תאים סטריליים 100 ומיקרו; M | Fisher Scientific | 22363549 | |
| Tween 20 | Fisher Scientific | BP337-500 | |
| Vancomycin Hydrochloride | Goldbio | V-200-1 | |
| Zombie Aqua | Biolegend | 423102 | צבע פלואורסצנטי לניתוח זרימה ציטומטרית |