הדמיה ב-vivo של המפרקים היא טכניקה חשובה לחשיפת התנהגות הנדידה של לויקוציטים ודינמיקה מולקולרית בתוך המפרקים הדלקתיים. כאן, אנו מציגים פרוטוקול מפורט להדמיה בתוך המפרקים באמצעות מודל עכברי לדלקת מפרקים מסוג II המושרה על ידי קולגן (CIA).
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
הדמיה ב-vivo של המפרקים היא טכניקה חשובה לחשיפת התנהגות הנדידה של לויקוציטים ודינמיקה מולקולרית בתוך המפרקים הדלקתיים. כאן, אנו מציגים פרוטוקול מפורט להדמיה בתוך המפרקים באמצעות מודל עכברי לדלקת מפרקים מסוג II המושרה על ידי קולגן (CIA).
לויקוציטים הם תאים המועברים בדם שמקורם במח העצם וחייבים להגר לרקמות כדי לתווך דלקת. לפיכך, שליטה בהגירה זו מהווה נקודה קריטית לפיתוח אסטרטגיות טיפוליות חדשות להפחתת דלקת. מחקרי קצה מסורתיים לא אפשרו לנו לנתח באופן מלא את התנהגות ההגירה של לויקוציטים ב-vivo. עם זאת, התקדמות עדכנית בטכנולוגיית ההדמיה סיפקה תובנות חסרות תקדים לגבי נדידת תאי מערכת החיסון בבעלי חיים חיים, והעשירה מאוד את הבנתנו את הוויסות המולקולרי של סחר בתאי החיסון.
כאן אנו מציגים פרוטוקול מפורט להדמיה ב-in vivo של המפרקים באמצעות מודל CIA (דלקת מפרקים מונעת קולגן מסוג II בעכברים). העכברים מחוסנים בקולגן מסוג II אמולסיפיק באדג'ובנט פרוינד מלא, והתקדמות דלקת מפרקים מנוטרת באמצעות ניקוד קליני ומדידות עובי כפות הרגליים. בשיא דלקת מפרקים, לויקוציטים מוצגים ב-vivo באמצעות מיקרוסקופיה קונפוקלית בעכברים טרנסגניים המבטאים חלבונים פלואורסצנטיים או בעכברים פראיים לאחר הזרקה תוך-ורידית של נוגדנים מסומנים פלואורסצנטי ודקסטרון בעל משקל מולקולר גבוה לצביעת כלי דם. חשיפה ניתוחית מדויקת של המפרק, יישום אגרוז ומיקום נכון של הרגל מאפשרים הדמיה יציבה לטווח ארוך, שלרוב נמשכת מספר שעות. גישה זו מאפשרת ניתוח בזמן אמת של עצירה של לויקוציטים, זחילה והגירה טרנסאנדותלית בתוך מפרקים מודלקים.
פרוטוקול זה יהיה בעל ערך לקבוצות מחקר החוקרות סחר לויקוציטים בדלקת מפרקים ומחלות דלקתיות נוספות. הוא עשוי גם לשמש פלטפורמה להערכה פרה-קלינית של טיפולים המתמקדים בנדידת תאי מערכת החיסון.
מכיוון שלויקוציטים הם תאים המועברים בדם שמקורם במח העצם, הם חייבים להיכנס לרקמה כדי לגרום לדלקת1. השליטה בתהליך זה מהווה נקודה מרכזית שבה ניתן לפתח תרופות חדשות להחלשת דלקת2. באופן כללי, העברת לויקוציטים לרקמות מודלקות מתרחשת בוורידים הפוסט-קפילריים ועוקבת אחר מפל ההיצמדות, החל מלכידת לויקוציטים זורמים בחופשיות על ידי דופן כלי הדם. בנוסף, התהליך מלווה בלויקוציטים המתגלגלים לאורך דופן כלי הדם בכיוון הזרימה, עצרת לויקוציטים באנדותליום, שחרור מההידבקות, וזחילה לכל הכיוונים על פני הכלי כדי לאתר אתר קליטה להגירה טרנסאנדותלית (TEM) למיקום מסוים בתוך הרקמה 1,3.
שלבים מובחנים אלו מוסדרים על ידי שילוב של אותות מולקולריים, כולל סלקטינים (לגלגול), אינטגרינים (לעצירה, זחילה), וכימואטרקנטים (CAs) (לעצירה, אולי זחילה, ו-TEM)3. CAs מפעילים לויקוציטים באמצעות שבעה קולטני כימואטרטנט משולבים עם חלבון G (CARs) החוצים ממברנה, וממלאים תפקידים קריטיים במפל ההיצמדות על ידי הגברת האפיניות באינטגרין (מה שמוביל לעצירה) והשראת TEM. עם זאת, המנגנונים המדויקים של TEM אינם מובנים במלואם. מחקרי קצה מסורתיים וניסויים במבחנה לא סיפקו תובנות כיצד איתות CA-CAR מווסת באופן דינמי התנהגות נדידת לויקוציטים ב-vivo.
התקדמות אחרונה בטכנולוגיית הדמיה סיפקה תצוגות חסרות תקדים על נדידת תאי חיסון בבעלי חיים חיים, מה שהעשיר מאוד את הבנתנו את הוויסות המולקולרי של תנועת תאי החיסון ב-vivo 4,5,6. לדוגמה, טכנולוגיה זו הבהירה את הבקרה המולקולרית של תנועת נויטרופילים לאתרים של דלקת רקמה, כגון פגיעת כבדתרמית 7 ופציעת עור בלייזר8. לכן, פנינו לחקור את המנגנונים המולקולריים השולטים בתנועת נויטרופילים לאתרי דלקת מפרקים9. התמונה של המפרקים ב-in vivo שתוארה כאן הראתה כי רכיב המשלים C5a קולטן 1 (C5aR1) חיוני להתחלת היצמדות נויטרופילים לאנדותליום המפרק, ומדליק דלקת בתוך המפרקים. C5aR1 סייע לעצירת נויטרופילים תלויים באינטגרין ובהתפשטותם, ולאחר מכן TEM בתיווך קולטן לויקוטריאן B4, וזחילה מונעת על ידי קולטן כימוקיני CC 1 (CCR1). קולטן כימוקין CXC 2 (CXCR2) שיחק תפקיד בשלבים המאוחרים של TEM נויטרופילים במפרקים הדלקתיים10. בנוסף, הדמיית מפרקים ב-vivo חשפה פרדיגמה חדשה בתגובות רגישות יתר מסוג III בתוך המפרק, שבה C5a משמש כיוזם דלקת, בעוד שתאי רקמה תושבי רקמה ממלאים תפקידים משמעותיים יותר בדלקת בפרדיגמה הנוכחית של תגובות רגישות יתר מסוג III10,11.
בנוסף, השתמשנו בהדמיה ב-vivo של המפרק כדי לחקור את הדינמיקה המולקולרית של C5a בתוך המפרק. C5a שנטען על רקמת המפרק בעכברים מסוג בר הועבר במהירות ללומן הווסקולרי, בעוד בעכברים חסרי C5aR2, C5a נשאר כולו בתוך רקמת הסינוביאלית12. נתונים אלו מראים ש-C5aR2, המובע על אנדותל המפרק, מעביר את C5a אל לומן כלי הדם, תהליך הכרחי להידבקות נויטרופילים תלויה ב-C5aR1 במפרקים13.
הדמיה ב-in vivo של המפרקים מתאימה לכל המודלים של דלקת מפרקים דלקתית ומאפשרת תצפית ארוכת טווח (בדרך כלל כמה שעות), אם כי הדמיה של רקמות עמוקות (>1 מ"מ) עשויה להיות מוגבלת בהתאם למיקרוסקופ בו משתמש. ביחד, טכניקה זו מספקת כלי עוצמתי לחקר התנהגות הנדידה של לויקוציטים ודינמיקה מולקולרית בתוך המפרקים הדלקתיים. אנו משתפים פרוטוקול זה להדמיית מפרקים ב-in vivo כדי לתמוך בקבוצות מחקר החוקרות תהליך זה במפרקים מודלקים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל הניסויים בבעלי חיים אושרו על ידי ועדת הטיפול והשימוש בבעלי חיים המוסדית של בית הספר לרפואה של אוניברסיטת סנט מריאנה (אישור מס' TG240926-2 ו-TG250801-2) ונוהל בהתאם להנחיות מוסדיות וארציות.
1. הכנת מודל העכבר לדלקת מפרקים
הערה: מודלים של בעלי חיים לדלקת מפרקים סיפקו כלים חשובים להבנת הפתוגנזה של המחלה ולפיתוח טיפולים חדשים14. בעוד שלמספר מודלים של עכברים לדלקת מפרקים יש יתרונות ומגבלות ייחודיים, דלקת מפרקים מסוג II הנגרמת על ידי קולגן (CIA) שימשה רבות במחקרים על פתוגנזה של דלקת מפרקים שגרונית (RA)14. בחלק זה אנו מתארים את הפרוטוקול של מודלים של CIA לדלקת מפרקים (הציוד והכלים מוצגים באיור 1).
2. הערכת ציון קליני של דלקת מפרקים ומדידת עובי כפות הרגליים
הערה: דירוג קליני של דלקת מפרקים ומדידת עובי כפות הרגליים חיוניים להערכת פעילות המחלה. בדרך כלל, מדידות קליניות לדלקת מפרקים ומדידות עובי כפות הרגליים נלקחות כל 1-3 ימים לאחר החיסון הראשון.
3. הדמיה בגוף חי של מפרקים
הערה: הדמיה ב-invivo של מפרקים מאפשרת לנו לצפות בנדידת לויקוציטים למפרקים ולנתח את התנהגותם בתוך הרקמה בעכברים חיים. כדי לדמיין תאים, משתמשים בעכברים טרנסגניים מהונדסים גנטית לביטוי חלבונים פלואורסצנטיים בתאים מסוימים, וכן בעכברים שהוזרקו לתוך וריד בנוגדני אנטי-סמן תאים. החומרים בהם משתמשים מוצגים באיור 3.
4. ניתוח סטטיסטי
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כאן, עכברים זכרים בני 8 שבועות DBA/1J מחוסנים באמולסיה המכילה קולגן פר מסוג II ו-CFA ביחס של 1:1 ביום 0 ויום 21. מדידות קליניות לדלקת מפרקים ומדידות עובי כפות הרגליים מתבצעות כל 1-3 ימים בין היום 0 ל-42. בדרך כלל, הופעת דלקת מפרקים נצפית סביב היום ה-28, כאשר הציון הקליני של דלקת המפרקים ועובי הכפות מגיעים לשיא סביב יום 35 (איור 5A-C). שכיחות ה-CIA בעכברי DBA/1J בדרך כלל מעל 90-100% עד יום 35 (איור 5A
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הדמיה ב-IVO של מפרקים, בניגוד למחקרי קצה מסורתיים, מספקת תובנות חסרות תקדים על תהליכים ביולוגיים דינמיים בעכברים חיים. לדוגמה, טכניקה זו מאפשרת לנו להבין כיצד ארבעה קולטנים כימואטרינטים שונים - C5aR1, BLT1, CCR1 ו-CXCR2 - משתפים פעולה כדי ליזום גיוס נויטרופילים למפרקים מודלקים בדלקתמפרקים 10,11. בנוסף, הדמיית in vivo חשפה תפקיד פונקציונלי חדש ל-C5aR2 בהעברת C5a מרקמה ללומן הווסקולרי12.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
י.מ. קיבל מענק/תמיכה מחקרית מחברת התרופות צ'וגאי בע"מ.
עבודת י.מ. נתמכת על ידי החברה היפנית לקידום המדע (JSPS) KAKENHI [מענק מס' JP22K08531, JP25K02574]; הסוכנות היפנית למחקר ופיתוח רפואי (AMED) [מספר מענק 25bm1423033]; קרן הזיכרון מוצ'ידה למחקר רפואי ופרמצבטי; מענק JCR לקידום מחקר עבור FRONTIER וקרן מיצובישי.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 29 G x 1/2" | טרומו | SS-10M2913 | |
| 0.1 M חומצה אצטית | פוג'יפילם | 016-18835 | |
| מזרק פלסטיק בנפח 1 מ"ל | טופ | 19531 | |
| מזרק 1 מ"מ לשמן | טרומו | SS-01T | |
| 18 G x 1 1/2" | טרומו | NN-1838R | |
| 26 G x 1/2" | טרומו | NN-2613S | |
| דקסטרן 680-250 קילוואן | ביוטיום | 80135 | |
| אגרוז | Invitrogen | 16520-100 | |
| קולגן פר סוג II | מרכז מחקר קולגן | K42 | |
| חימר | דביקה | 93186 | |
| חבר מוחלט עוזר (CFA) | כונדרקס | 7001 | |
| מיקרוסקופ קונפוקלי | ניקון | A1 | |
| זכוכית כיסוי | Matsunami Glass IND.,Ltd | C024401 | |
| קליפר שקופיות דיגיטלי | מיצוטויו | 500-180-30 | |
| צינור פלקון (15 מ"ל) | קורנינג | NA | |
| צינור פלקון (50 מ"ל) | קורנינג | NA | |
| נוגדן Ly6G אנטי-עכבר מצומד FITC | ביולג'נד | 127606 | |
| מלקחיים | רובוז | RS-5070 | |
| מלקחיים | נאפוקס | MA-48-2 | |
| מזרק זכוכית ומחבר | תעשיית צובאסה בע"מ; | S7P | |
| גריז | סיליקון טוריי דאו קורנינג | NA | |
| מכונת תספורת שיער | וואהל | WA5109 | |
| מכונת תספורת שיער | וואהל | 9966 | |
| הסרת שיער crè אני | קרייסי | לא זמין | |
| מדטומידין | מייג'י | לא זמין | |
| מיקרו-מספריים | רובוז | RS-5610 | |
| מיקרו-מספריים | רובוז | RS-5630 | |
| מידאזולאם | סנדוז | לא זמין | |
| גזה לחה | ניפון פייפר קרסיה בע"מ | S-200 | |
| ניתוח תמונות של NIS-Elements 6.20.00 | ניקון | NA | |
| PBS בצינור פלקון (50 מ"ל) | תאגיד שימדזו לאבחון | 5913 | |
| נוגדן CD4 אנטי-עכבר מצומד PE | ביולג'נד | 100408 | |
| פלטת פלסטיק | קורנינג | 351029 | |
| פריזמה 10.3.1 | GraphPad | NA | |
| זכוכית שקופית | מוטו פיור כימיקלים בע"מ | 5115 | |
| טווח ניתוחי | אולימפוס | VMZ | |
| קשר רקמתי | 3M | 1469SB | |
| Vetorphale | מייג'י | לא זמין |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.