המטרה כאן היא להתוות פרוטוקול לחקר המנגנונים של דיסביוזיס במחלות לב וכלי דם. מאמר זה דן כיצד לאסוף ולהשתיל דגימות צואה של מורין, לבודד מעיים ולהשתמש בשיטת "סוויס-רול", ואחריה טכניקות של צביעת מערכת החיסון כדי לחקור שינויים במערכת העיכול.
מאמר שיטה
המטרה כאן היא להתוות פרוטוקול לחקר המנגנונים של דיסביוזיס במחלות לב וכלי דם. מאמר זה דן כיצד לאסוף ולהשתיל דגימות צואה של מורין, לבודד מעיים ולהשתמש בשיטת "סוויס-רול", ואחריה טכניקות של צביעת מערכת החיסון כדי לחקור שינויים במערכת העיכול.
דיסביוזה של מיקרוביוטת המעי ממלאת תפקיד בפתופיזיולוגיה של הפרעות קרדיווסקולריות ומטבוליות, אך המנגנונים אינם מובנים היטב. השתלת מיקרוביוטה בצואה (FMT) היא גישה רבת ערך להגדרת תפקיד ישיר של המיקרוביוטה הכוללת או מינים מבודדים בפתופיזיולוגיה של מחלות. זוהי אפשרות טיפול בטוחה עבור חולים עם זיהום חוזר Clostridium difficile . מחקרים פרה-קליניים מראים כי מניפולציה של מיקרוביוטת המעי היא כלי שימושי לחקר הקשר המכניסטי בין דיסביוזה למחלות. השתלת מיקרוביוטה בצואה עשויה לעזור להבהיר טיפולים חדשניים הממוקדים במיקרוביוטה של המעי לניהול וטיפול במחלות לב-מטבוליות. למרות אחוזי הצלחה גבוהים במכרסמים, עדיין קיימים שינויים תרגומיים הקשורים להשתלה. המטרה כאן היא לספק הדרכה בחקר ההשפעות של מיקרוביום המעי במחלות לב וכלי דם ניסיוניות. במחקר זה מתואר פרוטוקול מפורט לאיסוף, טיפול, עיבוד והשתלה של מיקרוביוטה צואתית במחקרי מורין. שלבי האיסוף והעיבוד מתוארים הן עבור תורמים אנושיים והן עבור תורמי מכרסמים. לבסוף, אנו מתארים שימוש בשילוב של טכניקות גלגול וצביעת חיסון שוויצריות כדי להעריך מורפולוגיה ספציפית למעי ושינויים בשלמות במחלות לב וכלי דם ובמנגנוני מיקרוביוטה קשורים של המעי.
הפרעות קרדיומטבוליות, כולל מחלות לב ושבץ, הן סיבות המוות המובילות בעולם1. חוסר פעילות גופנית, תזונה לקויה, גיל מתקדם וגנטיקה מווסתים את הפתופיזיולוגיה של הפרעות אלה. עדויות מצטברות תומכות ברעיון שמיקרוביוטת המעי משפיעה על הפרעות לב וכלי דם והפרעות מטבוליות, כולל סוכרת מסוג2, השמנת יתר3 ויתר לחץ דם4, מה שעשוי להיות המפתח לפיתוח גישות טיפוליות חדשות למחלות אלה.
המנגנונים המדויקים שבאמצעותם המיקרוביוטה גורמת למחלות עדיין אינם ידועים, והמחקרים הנוכחיים משתנים מאוד, בין היתר בשל הבדלים מתודולוגיים. השתלת מיקרוביוטה בצואה (FMT) היא גישה רבת ערך להגדרת תפקיד ישיר של המיקרוביוטה הכוללת או מינים מבודדים בפתופיזיולוגיה של מחלות. FMT נמצא בשימוש נרחב במחקרים בבעלי חיים כדי לגרום או לדכא פנוטיפ. לדוגמה, צריכת קלוריות ומטבוליזם גלוקוז ניתן לווסת על ידי העברת חומר צואתי מתורם חולה למקבל בריא 5,6. בבני אדם, FMT הוכח כאפשרות טיפול בטוחה לחולים עם זיהום חוזר של Clostridium difficile 7. עדויות התומכות בשימוש בו בניהול מחלות לב וכלי דם מתגלות; לדוגמה, FMT מחולי תסמונת רזה לתסמונת מטבולית משפר את הרגישות לאינסולין8. דיסביוזיס של המעי נקשר גם ליתר לחץ דם הן במחקרים בבני אדם והן במחקריםעל מכרסמים 9,10,11. FMT מעכברים שניזונו מתזונה עשירה במלח בעכברים נטולי חיידקים גורם למושתלים לדלקת וליתר לחץ דם12.
למרות השיעור הגבוה של הצלחה FMT במכרסמים, עדיין נותרו אתגרים תרגומיים. ניסויים קליניים המשתמשים ב- FMT לטיפול בהשמנת יתר ובתסמונת מטבולית מצביעים על השפעות מינימליות או ללא השפעות כלל על הפרעות אלה13,14,15. לפיכך, נדרשים מחקרים נוספים כדי לזהות דרכים טיפוליות נוספות המכוונות למיקרוביוטה של המעי לטיפול בהפרעות קרדיומטבוליות. רוב העדויות הזמינות על מיקרוביוטת המעי ומחלות לב וכלי דם הן אסוציאטיביות. הפרוטוקול המתואר דן כיצד להשתמש בשילוב של FMT וטכניקת גלגול שוויצרית כדי להראות קשר בין מחלות למיקרוביוטה של המעי ולהעריך ישירות את שלמות כל חלקי המעי16,17,18.
המטרה הכוללת של שיטה זו היא לספק הדרכה לחקר ההשפעות של מיקרוביום המעי במחלות לב וכלי דם ניסיוניות. פרוטוקול זה מספק פרטים נוספים ושיקולים מרכזיים בתכנון הניסוי כדי לקדם תרגום פיזיולוגי ולהגביר את הקשיחות והשחזור של הממצאים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים של אוניברסיטת ונדרבילט אישרה את כל ההליכים המתוארים בכתב יד זה. עכברים זכרים C57B1/6 בגיל 3 חודשים, שנרכשו ממעבדת ג'קסון, שוכנו וטופלו בהתאם למדריך לטיפול ושימוש בחיות מעבדה.
1. איסוף, אחסון ועיבוד של דגימות צואה אנושיות
2. אוסף אספטי של דגימות צואת עכבר
הערה: השתמש בטכניקות אספטיות, כולל מכשירים מעוקרים.
3. השתלת חומר צואתי
4. מדידות לחץ דם סיסטולי
הערה: עכברים גנוטוביוטיים שקיבלו FMT מעכברי C57Bl/6 בני 3 חודשים הושתלו במיני-משאבות אוסמוטיות (Alzet, model 2002) לעירוי אנגיוטנסין II במינון נמוך (140 ננוגרם/ק"ג/דקה) למשך שבועיים. לחץ הדם נוטר מדי שבוע באמצעות שרוול זנב. פרוטוקול השתלת מיני-משאבות אוסמוטיות דווח בעבר21. שרוול הזנב בוצע כפי שסוכם בקצרה להלן. שיטה לא פולשנית למדידת לחץ דם, כגון שרוול זנב, מתאימה למחקרי FMT בעכברים גנוטוביוטיים. השלבים המפורטים כיצד לבצע שרוול זנב תוארו בעבר22.
5. הערכת FMT לשינויים קרדיווסקולריים
6. הכנת מעי המעי לחמניות שוויצריות
7. Immunostaining של מערכת העיכול
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
השלבים המתוארים לעיל מסוכמים באיור 1. תוכן cecal עכבר או צואת אדם הם resuspended במי מלח סטריליים כדי להכין slurry לתת לעכברים ללא חיידקים (100 μL) על ידי gavage, תחילה במשך 3 ימים רצופים, ולאחר מכן פעם כל 3 ימים. בסוף הפרוטוקול, לחץ הדם נמדד בשיטת שרוול הזנב, עכברים מומתים ורקמות נקצרות להערכת שינויים במיקרוביוטה של המעי ושינויים קרדיווסקולריים ומטבוליים.
שלב מפתח בבחירת המיקרוביוטה הוא לוודא שפנוטיפ המחלה המעניין נמצא אצל התורם וקשור לשינויים דיסביוטיים. לדוגמה,...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
גישה חשובה לחקר התפקיד הסיבתי של מיקרוביוטת המעי במחלות לב וכלי דם ומחלות מטבוליות היא להעביר את המיקרוביוטה הכוללת או מינים נבחרים בעלי עניין לעכברים נטולי חיידקים. במאמר זה אנו מתארים פרוטוקולים לאיסוף דגימות צואה מבני אדם ומעכברים ששוכנו באופן קונבנציונלי בעכברים נטולי חיידקים כדי לחקור את תפקיד המיקרוביוטה של המעי בהפרעות יתר לחץ דם.
בעכברים, אנו משתמשים בתוכן צקלי שנאסף באופן אספטי המעובד בתא אירובי, ובבני אדם, אוספים צואה. ניתן לבצע FMT באופן מיידי כאשר הדגימה עדיין טרייה או קפואה בחנקן ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
לא מוצהרים ניגודי עניינים, כספיים או אחרים, על ידי המחברים.
מחקר זה נתמך על ידי Vanderbilt Clinical and Translational Science Award Grant UL1TR002243 (ל- A.K.) מהמרכז הלאומי לקידום מדעי התרגום; מענק איגוד הלב האמריקאי POST903428 (ל- J.A.I.); ומענקים של המכון הלאומי ללב, ריאות ודם K01HL13049, R03HL155041, R01HL144941 (לא.ק.), ומענק NIH 1P01HL116263 (ל- V.K). איור 1 נוצר באמצעות Biorender.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| Alexa Fluor 488 Tyamide SuperBoost | ThermoFisher | B40932 | |
| תא אנאירובי | COY | 7150220 | |
| Apolipoprotein AI | Novus Biologicals | NBP2-52979 | |
| מספריים לעורקים - קצה כדורי | Fine Science Tools | 14086-09 | |
| תמיסת אקונומיקה | פישר סיינטיפיק | 14-412-53 | |
| סרום בקר אלבומין | פישר סיינטיפיק | B14 | |
| CD3 נוגדן | ThermoFisher | 14-0032-82 | |
| CD68 נוגדן חד שבטי | ThermoFisher | 14-0681-82 | |
| צנטריפוגה | פישר סיינטיפיק | 75-004-221 | |
| צג תפוקה גבוהה CODA | Scientic Corporation | CODA-HT8 | |
| בקבוקונים קריוגניים | פישר סיינטיפיק | 10-500-26 | |
| פיפטות העברת בוגר חד פעמיות | פישר מדעי | 137119AM | |
| מזרקים חד פעמיים | פישר סיינטיפיק | 14-823-2A | |
| אתנול | פישר | AA33361M1 | |
| מדעי מחט האכלה | כלים מדעיים עדינים | 18061-38 | |
| גיליון נייר סינון | פישר סיינטיפיק | 09-802 | |
| פורמלין (10%) | פישר סיינטיפיק | 23-730-581 | |
| דיאטה עתירת מלח | Teklad | TD.03142 | |
| OMNIgene.GUT | DNAgenotek | OM-200+ACP102 | |
| מיני משאבות אוסמוטיות | Alzet | דגם 2002 | |
| PAP Pen | Millipore Sigma | Z377821-1EA | |
| צלחת פטרי | פישר סיינטיפיק | AS4050 | |
| טיפים פיפטה | פישר סיינטיפיק | 21-236-18C | |
| פיפטות | פישר סיינטיפיק | 14-388-100 | |
| Serile Phosphate-buffered מלח | פישר סיינטיפיק | AAJ61196AP | |
| מרית חכמה | פישר סיינטיפיק | NC0133733 | |
| מכשיר איסוף צואה | פישר סיינטיפיק | 50-203-7255 | |
| TBS מאגר | פישר סיינטיפיק | R017R.0000 | |
| טריטון X-100 | Millipore סיגמא | 9036-19-5 | |
| נדנדה פלטפורמת Varimix פישר | סיינטיפיק | 09047113Q | |
| מערבל מערבולת | פישר סיינטיפיק | 02-215-41 | |
| קסילן | פישר סיינטיפיק | 1330-20-7, 100-41-4 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה