מאמר זה מציג את המתודולוגיה להשגת והערכת הסתיידות כלי הדם על ידי בידוד אבי העורקים של מורין ואחריו חילוץ שלפוחיות חוץ-תאיות מסוידות כדי לבחון את פוטנציאל המינרליזציה.
Method Article
מאמר זה מציג את המתודולוגיה להשגת והערכת הסתיידות כלי הדם על ידי בידוד אבי העורקים של מורין ואחריו חילוץ שלפוחיות חוץ-תאיות מסוידות כדי לבחון את פוטנציאל המינרליזציה.
מחלות לב וכלי דם הן סיבת המוות המובילה בעולם, והסתיידות כלי הדם היא המנבא המשמעותי ביותר לאירועים קרדיווסקולריים; עם זאת, אין כיום אפשרויות טיפול או טיפול להסתיידות כלי דם. ההסתיידות מתחילה בשלפוחיות חוץ-תאיות מיוחדות (EVs), המשמשות כמוקדי נוקלציה על ידי צבירת יוני סידן ופוספט. פרוטוקול זה מתאר שיטות להשגה והערכה של הסתיידות באבי העורקים וניתוח כלי הרכב החשמליים שחולצו הקשורים. ראשית, דיסקציה גסה של העכבר מבוצעת כדי לאסוף איברים רלוונטיים, כגון הכליות, הכבד והריאות. לאחר מכן, אבי העורקים מבודד ונכרת מהשורש אבי העורקים לעורק הירך. לאחר מכן שניים עד שלושה אבי עורקים נאגרים ומודגרים בתמיסת עיכול לפני שהם עוברים אולטרה-צנטריפוגה כדי לבודד את כלי הרכב החשמליים המעניינים. לאחר מכן, פוטנציאל המינרליזציה של כלי הרכב החשמליים נקבע באמצעות דגירה בתמיסת פוספט גבוהה ומדידת בליעת האור באורך גל של 340 ננומטר. לבסוף, הידרוג'לים של קולגן משמשים לצפייה בהיווצרות ובהבשלה של מינרלים מסוידים המיוצרים על ידי כלי רכב חשמליים במבחנה.
הסתיידות היא המנבא המשמעותי ביותר לתמותה ותחלואה ממחלות לב וכלי דם1. הסתיידות משנה את מכניקת דופן העורקים עקב הצטברות מינרלים של סידן ופוספט2. בטרשת עורקים, הסתיידות עלולה להחמיר את הלחץ המקומי ולגרום לקרע פלאק, שהוא הגורם המוביל להתקפי לב. הסתיידות מדיאלית - הנובעת לעתים קרובות ממחלת כליות כרונית - נפוצה יותר ומובילה להתקשות עורקים משמעותית, תפקוד לקוי ועומס יתר לבבי 2,3. נכון לעכשיו, אין אפשרויות טיפוליות לטיפול או מניעה של הסתיידות כלי הדם.
תאי שריר חלק וסקולריים (VSMCs) מאמצים פנוטיפ דמוי אוסטאובלסט ומשחררים שלפוחיות חוץ-תאיות מסתיידות (EVs) המעוררות מינרלים מתהווים, ובכך מניעות הסתיידות 4,5,6. תהליך זה דומה למינרליזציה פיזיולוגית של אוסטאובלסטים בעצם7. למרות שנקודת הסיום של מינרליזציה דומה בדופן כלי הדם ובמטריצת העצם, המנגנונים שבאמצעותם נוצרים כלי הרכב החשמליים המסוידים שונים בשתי הרקמות8. ישנם סוגים רבים של מודלים המשמשים לחקר הסתיידות כלי הדם. במבחנה, מודלים של תרביות תאים מחקים את המעבר האוסטאוגני של VSMCs והיווצרות מינרלים לאחר מכן עם מדיה מיוחדת.
כאשר לומדים הסתיידות in vivo, המודל המשמש תלוי בסוג ההסתיידות הנחקרת. מודלים של עכברים היפרליפידמיים משמשים לעתים קרובות לחקר הסתיידות טרשת עורקים, אשר נראית ממוקדת יותר בתוך רבדים עשירים בשומנים9. לעומת זאת, הסתיידות מדיאלית נפוצה יותר בכל כלי הדם ונחקרת לעתים קרובות באמצעות מודלים של מחלת כליות כרונית המשתמשים במשטר תזונה עשיר באדנין כדי לגרום לאי ספיקת כליות או טכניקות כירורגיות להסרת חלקים משמעותיים של הכליות10,11. מודלים אגרסיביים של הסתיידות כלי דם השתמשו בשילוב של מודלים של מחלת כליות היפרליפידמית וכרונית12. פרוטוקול זה מספק שיטה להערכת הסתיידות כלי הדם באבי העורקים המוריני עבור הסתיידות מדיאלית וטרשת עורקים, חילוץ EVs מדופן אבי העורקים, וצפייה בפוטנציאל המינרליזציה ברכבים חשמליים המתקבלים ממודלים של תרביות תאים במבחנה. מחקרים עתידיים יכולים להשתמש בפרוצדורות אלה בניתוחים מכניסטיים של הסתיידות כלי דם ולהעריך התערבויות טיפוליות פוטנציאליות.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
העבודה in vivo אושרה ופוקחה על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים (IACUC) באוניברסיטה הבינלאומית של פלורידה ותאמה את ההנחיות הנוכחיות של המכונים הלאומיים לבריאות (NIH). עבור פרוטוקול זה, ההליך אינו שונה בהתאם למתח, משקל, גיל ומין של העכבר. סוג ההסתיידות הנחקר, הדיאטות והטיפולים עשויים לשנות את אורך המחקר ואת משקל העכבר המשמש ועשויים להיות תלויים בזן ומין מסוים של עכבר המשמש במחקר. עבור פרוטוקול זה, עכברים זכרים ונקבות כאחד C57BL/6J שימשו, והם הוזנו בדיאטת הסתיידות. העכברים הוקרבו בין גיל 20 שבועות ל-24 שבועות.
1. בידוד וכריתה של אבי העורקים
2. בידוד וחילוץ כלי רכב חשמליים מאבי העורקים
הערה: לאחר בידוד והסרת אבי העורקים, ניתן לחלץ כלי רכב חשמליים מהרקמה. באמצעות תמיסת עיכול ומחזורי צנטריפוגות מרובים, ניתן לאסוף כלי רכב חשמליים ולהשתמש בהם לטכניקות רבות ושונות, כולל בדיקות הסתיידות, אלקטרופורזה בג'ל ואימונובלוטינג13. להלן פרוטוקול הבידוד והחילוץ של כלי רכב חשמליים:
3. הערכת פוטנציאל ההסתיידות של בועיות חוץ-תאיות עם ספיגת פיזור אור
הערה: כדי למדוד את היווצרות המינרלים בזמן אמת של כלי רכב חשמליים, השתמשנו בבדיקה שפותחה במקור כדי לחקור היווצרות מינרלים מסחוס לוחית גדילה מתרבית תאים14. מכיוון שקיעת סידן פוספט היא סימן ההיכר של הסתיידות, עלייה בספיגת פיזור האור כתוצאה מהיווצרות תרכובת סידן פוספט מעידה על פוטנציאל ההסתיידות14. במבחנה דגמי VSMC נוחים למדידת פוטנציאל ההסתיידות של כלי רכב חשמליים. בטכניקה זו, קורא לוחות עם מסנן אורך גל קצר יכול לכמת את הסתיידות החוץ גופית של כלי רכב חשמליים. קריאת הספיגה נרשמת ב 340 ננומטר, וספיגה גבוהה יותר מעידה על היווצרות יותר מינרלים של סידן פוספט. הפרוטוקול לבדיקת ספיגת פיזור האור הוא כדלקמן:
4. הערכת היווצרות מינרלים הסתיידות של שלפוחיות חוץ תאיות עם הידרוג'ל קולגן
הערה: צבירה של כלי רכב חשמליים והיווצרות מיקרו-הסתיידויות נצפות באמצעות הידרוג'ל קולגן. הידרוג'לים אלה פועלים כפיגום המחקה את צפיפות הקולגן שנצפתה in vivo15. זה מדגים את ההשפעה של קולגן על צמיחת הסתיידות. הפרוטוקול להערכת היווצרות מינרלים של כלי רכב חשמליים בהידרוג'לים הוא כדלקמן:
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
לאחר חילוץ אבי העורקים, הדמיה באמצעות סורק אופטי אינפרא-אדום קרוב מראה ייצוג חזותי של אבי העורקים כמו גם של הסתיידות כלי הדם (איור 1). ערכי עוצמת הפיקסלים בתמונה הפלואורסצנטית הסרוקה מייצגים את התפלגות ההסתיידות ומוצגים כאן באמצעות מפת חום צבעונית. שיטות הכימות כוללות זיהוי סף חיובי ודיווח על אזור האחוזים של אבי העורקים עם ערכים גדולים מערך סף זה ו/או דיווח על עוצמת הפלואורסצנטיות הממוצעת של הפיקסלים בתוך אבי העורקים. כפי שניתן לראות באיור 2 ובאיור
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
בעת ביצוע הפרוטוקול, חשוב לציין את השלבים הקריטיים להשגת תוצאות מוצלחות. במהלך הבידוד של אבי העורקים murine, זה חיוני כי זילוח מבוצע כראוי. בעת הזרקת PBS, יש להקפיד לא לנקב את החדר הימני. זה יגרום לנוזל לדלוף ישירות מהחדר ולא לזרום דרך הריאות, מה שמשאיר דם בתוך אבי העורקים. לאחר שהזילוח בוצע כראוי והמיקרודיסקציה החלה, יש להסיר את כל רקמת השומן ורקמת השומן מאבי העורקים לפני השלמתה וסריקה. שומן שנותר יגרום לאבי העורקים להיראות גדול יותר בעת נרמול הנתונים לגודל הרקמה הכולל.
בשל גודלו המוגבל של א...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
למחברים אין ניגודי עניינים לחשוף.
עבודה זו נתמכה על ידי מענקים מהמכון הלאומי ללב, ריאות ודם של המכונים הלאומיים לבריאות (NIH) (1R01HL160740 ו- 5 T32GM132054-04) והקרן לחקר הלב של פלורידה. ברצוננו להודות לקסנדרה גומז על עזרתה בסינתזה ובהדמיה של ההידרוג'לים.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| 8-תא כיסוי | זכוכית תרמו סיינטיפיק | 155409PK | |
| 10 מ"ל מזרק | BD | 302995 | |
| 20 גרם 1 אינץ' מחט | BD | 305175 | |
| קולגן, ריכוז גבוה, קורנינג זנב עכברוש | 354249 | ||
| קולגנאז | וורת'ינגטון ביוכימיה | LS004174 | |
| מלקחיים | מעוקליםמכשיר כירורגי רובוז | RS-8254 | |
| צלחת דיסקציה | מכשור | DD-90-S | |
| מחבת דיסקציה ושעווה | United Scientific Supplies | DSPA01-W | |
| DMEM | Cytiva | SH30022. FS | |
| Isoflurane | Sigma-Aldrich | 26675-46-7 | |
| LI-COR Odyssey | LI-COR | DLx | |
| מספריים מעוקלים מיקרו ניתוח (להב 24 מ"מ) | Roboz מכשיר כירורגי | RS-5913 | |
| מספריים קפיציים מיקרו חיתוך (להב 13 מ"מ) | Roboz מכשיר כירורגי | RS-5677 | |
| מספריים קפיציים מיקרו חיתוך (להב 5 מ"מ) | מכשיר כירורגי Roboz | RS-5600 | |
| פינצטה מיקרו (0.10 x 0.06 מ"מ טיפ) | מכשיר כירורגי | Roboz RS-4976 | |
| Optima MAX-TL אולטרה-צנטריפוגה | בקמן קולטר | B11229 | |
| OsteoSense 680EX | פרקין אלמר | NEV10020EX | |
| מעכב פרוטאז פירס | תרמו סיינטיפיק | A32963 | |
| אשלגן כלורי | פישר כימי | P217 | |
| RIPA מאגר ליזה ומיצוי | G Biosciences | 786-489 | |
| נתרן כלורי | פישר כימי | BP358 | |
| נתרן הידרוקסיד | תרמו מדעי | A4782602 | |
| נתרן פוספט מונו-בסיסי | סיגמא-אולדריץ' | S0751 | |
| סוכרוז | סיגמא | S7903 | |
| סינרגיה HTX Multimode קורא | אג'ילנט | ||
| צלחת תרבית רקמות, 96 בארות | תרמו פישר | 167008 | |
| פיני | Tיונייטד סיינטיפיק ספקים | TPIN02-PK/100 | |
| טריס הידרוכלוריד | פישר כימיקל | BP153 |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission