Questo protocollo descrive l'isolamento di cellule endoteliali di topo dall'intero pancreas.
È richiesta un abbonamento a JoVE per visualizzare questo contenuto. Accedi o inizia la tua prova gratuita.
Articolo metodologico
Questo protocollo descrive l'isolamento di cellule endoteliali di topo dall'intero pancreas.
Il pancreas è un organo vitale per il mantenimento dell'equilibrio metabolico all'interno del corpo, in parte grazie alla sua produzione di ormoni metabolici come l'insulina e il glucagone, nonché di enzimi digestivi. Il pancreas è anche un organo altamente vascolarizzato, una caratteristica facilitata dall'intricata rete di capillari pancreatici. Questa vasta rete capillare è costituita da cellule endoteliali (EC) altamente fenestrate, importanti per lo sviluppo e la funzione del pancreas. Di conseguenza, la disfunzione delle EC può contribuire a quella del pancreas in malattie come il diabete e il cancro. Pertanto, la ricerca sulla funzione delle EC pancreatiche (pECs) è importante non solo per comprendere la biologia del pancreas, ma anche per sviluppare le sue patologie. I modelli murini sono strumenti preziosi per studiare le malattie metaboliche e cardiovascolari. Tuttavia, non esiste un protocollo stabilito con dettagli sufficienti per l'isolamento delle cellule ulcerogene di topo a causa della popolazione relativamente piccola di cellule endotiche e degli abbondanti enzimi digestivi potenzialmente rilasciati dal tessuto acinare che possono portare a danni cellulari e, quindi, a una bassa resa. Per affrontare queste sfide, abbiamo ideato un protocollo per arricchire e recuperare le pEC di topo, combinando una delicata dissociazione fisica e chimica e una selezione mediata da anticorpi. Il protocollo qui presentato fornisce un metodo robusto per estrarre EC intatte e vitali dall'intero pancreas del topo. Questo protocollo è adatto per più saggi a valle e può essere applicato a vari modelli murini.
Il pancreas, fondamentale per il controllo metabolico e l'omeostasi, è un organo altamente vascolarizzato. Il pancreas ha funzioni sia endocrine che esocrine, controllando rispettivamente la regolazione della glicemia e degli enzimi digestivi. Questi due compartimenti sono collegati tra loro da un'ampia rete di vasi sanguigni pancreatici, che facilitano lo scambio e il trasporto di ossigeno, ormoni ed enzimi. In modo critico, questa fitta rete capillare penetra nell'isolotto di Langerhans, un gruppo di cellule che regolano gli ormoni all'interno del pancreas responsabili della sua funzione endocrina, costituito dalle cellule alfa (α) secernenti glucagone, dalle cellule beta (β) secernenti insulina e dalle cellule delta (δ) secernenti somatostatina 1,2. Sebbene le isole costituiscano solo l'1-2% della massa pancreatica, ricevono il 20% del flusso sanguigno totale3, evidenziando l'importanza della vascolarizzazione delle isole. I capillari pancreatici sono costituiti principalmente da cellule endoteliali (EC) altamente fenestrate, circondate da periciti murali. Queste EC capillari svolgono un ruolo vitale nello sviluppo, nella maturazione e nella (dis)funzione delle isole e formano intime diatridi con varie cellule endo- ed esocrine4 (Figura 1).
La disfunzione endoteliale è stata osservata sia nel diabete di tipo 1 che in quello di tipo 2, le condizioni più comuni causate dalla disfunzione delle isole pancreatiche 5,6. Sia la densità microvascolare che la morfologia delle isole possono essere alterate nel diabete7. Inoltre, il cancro del pancreas, un tumore altamente aggressivo che può manifestarsi anche come diabete, è caratterizzato da un'elevata densità microvascolare con scarsa perfusione8. Dati i ruoli strutturali e funzionali fondamentali delle EC nel tessuto pancreatico normale e malato, vi è una pertinente necessità di studiare le EC nello sviluppo, nella fisiologia e nella patologia per svelare i meccanismi che guidano la salute o le malattie.
Sono stati sviluppati numerosi protocolli per l'isolamento di EC da diversi sistemi murini (ad es. cervello 9,10, polmone11, cuore12, fegato13, muscoli scheletrici14 e tessuti adiposi15) e umani (ad es. cervello16, tessuto adiposo viscerale17,18, nervi periferici19, polmone 20,21,22 e arteria mesenterica 23) tessuti. Questi protocolli prevedono tipicamente l'uso di digestioni enzimatiche (ad esempio, da collagenasi, tripsina24, dispasi 24,25 e liberasi26), seguite da una fase di arricchimento basata su anticorpi. Inoltre, questi protocolli tendono a fare affidamento su durate prolungate di digestioni ad alte concentrazioni di enzimi con agitazione vigorosa a 37 °C (Tabella 1). A causa delle caratteristiche uniche del pancreas, tra cui il fatto che ospita una pletora di enzimi digestivi endogeni, questi protocolli esistenti non possono essere applicati direttamente per isolare le pEC. In primo luogo, la composizione della matrice extracellulare (ECM) del pancreas è diversa da quella di altri tessuti. Sebbene la collagenasi sia comunemente usata per l'isolamento delle EC, esistono più sottotipi con diverse capacità di dissociazione tessuto-specifiche, che richiedono quindi un'ottimizzazione. In secondo luogo, e cruciale per l'isolamento della pEC, il rilascio e l'attivazione di enzimi endogeni pancreatici possono ostacolare significativamente il processo di isolamento. A tal fine, è necessario prestare attenzione per ridurre al minimo la rottura delle cellule acinose esocrine (la fonte primaria di zimogeni, proteasi eRNasi 27), che può indurre ulteriori danni cellulari e provocare una bassa vitalità cellulare e influenzare complessivamente il recupero 27,28,29.
Per affrontare queste sfide, abbiamo adattato i metodi dei protocolli di isolamento EC esistenti e stabilito un nuovo protocollo adatto all'isolamento EC dal pancreas di topo. In particolare, descriviamo qui un flusso di lavoro (Figura 2) che utilizza la collagenasi di tipo I (tipicamente implementata per l'isolamento della EC polmonare), temperature di digestione più basse e nessuna agitazione (per prevenire l'attivazione degli zimogeni pancreatici) e l'integrazione di DNasi 30,31,32 (per prevenire l'apoptosi indotta dal DNA e migliorare la vitalità cellulare) e un anticorpo per CD31 33 (PECAM1, un marcatore pan-EC). Il protocollo descritto produce popolazioni di EC isolate dal pancreas di topo che possono essere utilizzate per la profilazione dell'espressione genica e i saggi proteici.
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
L'isolamento dei tessuti è stato eseguito secondo il protocollo di studio approvato #17010 dall'Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) del Beckman Research Institute, City of Hope (Duarte, California, USA). Qui, usiamo Tie-2CreERT2; Linea di topi Rosa26-TdTomato su sfondo C57BL/6 a 8 - 12 settimane di età. In questa linea, le EC sono marcate con TdTomato quando indotte con tamoxifene come precedentemente descritto34. Tuttavia, questo protocollo può essere adattato a tutte le età di topi adulti con diversi genotipi e background genetici.
1. Prelievo dei tessuti (tempo stimato: 1-2 ore)
NOTA: Il tempo stimato è di 15 minuti/animale, si consiglia un massimo di 3 animali raggruppati per campioni di dissociazione.
2. Preparazione della collagenasi (tempo stimato: 15-30 min)
3. Digestione (tempo stimato: 40 min-1 h)
4. Arricchimento delle cellule endoteliali (EC) (tempo stimato: 2-3 h)
5. Coltura di pEC
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Seguendo questo protocollo, è possibile ottenere circa 2 x 106 cellule vive quando si raggruppano 3 pancreas di topo e 750.000 cellule da un singolo pancreas di topo. Per convalidare l'arricchimento di EC, abbiamo eseguito le seguenti analisi: 1) PCR quantitativa: rispetto ai campioni flow-through (FT) (cioè le frazioni legate agli anticorpi non CD31), le frazioni EC avevano livelli significativamente più elevati di Pecam1 (codificante CD31) e Kdr (codificante VEGFR2), due geni marcatori EC
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
In questo articolo, presentiamo un protocollo per l'arricchimento e l'isolamento dei pEC. Simile ai precedenti protocolli di isolamento delle EC da altri tessuti o organi, questo protocollo consiste in tre processi principali, vale a dire la dissociazione fisica, la digestione enzimatica e l'arricchimento EC basato su anticorpi. Per affrontare le sfide uniche nell'elaborazione del pancreas, abbiamo introdotto diversi adattamenti chiave e passaggi critici all'interno del nostro protocollo...
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Gli autori ringraziano il Dr. Brian Armstrong di City of Hope e Mindy Rodriguez dell'Università della California, Riverside per l'assistenza tecnica. Questo studio è stato finanziato in parte da sovvenzioni del NIH (R01 HL145170 a ZBC), Ella Fitzgerald Foundation (a ZBC), City of Hope (Arthur Riggs Diabetes Metabolism and Research Institute Innovation Award) e California Institute of Regenerative Medicine grant EDU4-12772 (ad AT). La ricerca riportata in questa pubblicazione includeva lavori eseguiti nella microscopia ottica e nell'imaging digitale supportati dal National Cancer Institute del NIH con il numero di premio P30CA033572. Figure 1 e Figure 2 sono state realizzate con BioRender.
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| 1,5 mL eppendorf | USA Scientific | 1615-5500 | |
| piatto da 10 cm | Genesee Scientific | 25-202 | |
| aghi 25G | BD | 305145 | |
| 2X Taq Pro Universal SYBR qPCR Master Mix | Vazyme | Q712-03-AA | |
| 5 mL eppendorf | Thermo Fisher | ||
| piastra a 6 pozzetti | Greiner Bio-One | 07-000-208 | |
| 70 µ colino | Fisher | 22-363-548 | |
| Anti-CD31-biotina | Miltenyi Biotech | REA784 | |
| Siero bovino albumina trattato con shock termico | Fisher | BP1600-100 | |
| CaCl2 | Fisher | BP510 | |
| Centrifuga | Eppendorf | ||
| Collagene Tipo 1, da pelle di vitello | Sigma Aldrich& nbsp; | C9791 | Reagente di attacco nel protocollo |
| Collagenasi Tipo 1 | Worthington Bio | LS004197 | |
| Countess Contatore automatico di celle | Thermo Fisher | ||
| DAPI | Thermo Fisher | D1306 | bisturi di sicurezza monouso per immunofluorescenza |
| Myco Instrumentation | 6008TR-10 | ||
| DNAse I | Roche | 260913 | |
| D-PBS (Ca2+,Mg2+)Thermo | Fisher | ||
| Ethanol | Fisher | BP2818-4 | |
| Siero fetale bovino | Fisher | 10437028 | |
| Incubatrice | Mantenuto a 37 gradi C 5% CO2 | ||
| LS Colonne | Miltenyi Biotech | 130-042-401 | |
| M199 | Sigma | M2520-1L | |
| MACS MultiStand con il separatore QuadroMACS | Miltenyi Biotech | 130-042-303 | |
| Medio 199 | Sigma Aldrich | M2520-10X | |
| Microsfere anti-biotina | Miltenyi Biotech | 130-090-485 | |
| Microscopio | Leica | Per valutare la morfologia cellulare | |
| Grado molecolare Acqua | Corning | 46-000-CM | |
| NaCl | Fisher | S271-1 | |
| New Brunswick Innova 44/44R Agitatore orbitale | Eppendorf | ||
| PECAM1 (CD31) Anticorpo | Abcam | ab56299 | immunofluorescenza |
| PECAM1 (CD31) Anticorpo | R& D Systems | AF3628 | |
| Soluzione salina tamponata con fosfato (10X) (no Ca2+, no Mg2+) | Genesee Scientific | 25-507-XB | |
| Primer 36B4 Forward mouse | IDT | AGATTCGGGATATGCTGTTGGC | |
| Primer 36B4 Revese mouse | IDT | TCGGGTCCTAGACCAGTGTTC | |
| Primer Kdr Mouse in avanti | IDT | TCCAGAATCCTCTTCCATGC | |
| Primer Kdr Reverse mouse | IDT | AAACCTCCTGCAAGCAAATG | |
| Primer Nkx6.1 Reverse mouse | IDT | CACGGCGGACTCTGCATCACTC | |
| Primer Nxk6.1 Mouse in avanti | IDT | CTCTACTTTAGCCCCAGCG | |
| Primer PECAM1 Mouse in avanti | IDT | ACGCTGGTGCTCTATGCAAG | |
| Primer PECAM1 Reverse mouse | IDT | TCAGTTGCTGCCCATTCATCA | |
| RNase ZAP | Thermo Fisher | AM9780 | |
| Acqua priva di RNasi | Takara | RR036B | |
| Pinza sterile lunga 12" | F.S.T | 91100-16 | |
| Pinza fine sterile | F.S.T | 11050-10 | |
| Forbici fine sterili | F.S.T | 14061-11 | |
| Piastre per coltura tissutale 2cm | Reagente TRIzol Genesee Scientific | 25-260 | |
| Fisher | 15596018 | ||
| Trypan Blue | Corning | MT25900CI | |
| inibitore della tripsina | Roche | 10109886001 | |
| Tween-20 | |||
| VE-Caderrina Anticorpo | Abcam | ab33168 | immunofluorescenza |
| Bagnomaria |
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.