脂質を含んだ肝細胞は肝臓の再生に固有のものですが、通常は密度勾配遠心分離で失われます。ここでは、脂肪肝細胞を保持する最適化された細胞分離プロトコルを提示し、マウスの部分肝切除後に再生肝細胞の代表的な集団を生み出します。
方法論記事
脂質を含んだ肝細胞は肝臓の再生に固有のものですが、通常は密度勾配遠心分離で失われます。ここでは、脂肪肝細胞を保持する最適化された細胞分離プロトコルを提示し、マウスの部分肝切除後に再生肝細胞の代表的な集団を生み出します。
部分肝切除術は、マウスの肝再生を調べるために広く使用されていますが、下流の単一細胞アプリケーションのために生存可能な肝細胞の高収率の単離は困難です。再生肝細胞内の脂質の顕著な蓄積は、マウスの正常な肝臓再生の最初の2日間に観察されます。.このいわゆる一過性再生関連脂肪症(TRAS)は一時的なものですが、主要な増殖期と部分的に重複しています。密度勾配精製は、初代肝細胞を単離するための既存のほとんどのプロトコルのバックボーンです。グラジエント精製は細胞の密度とサイズに依存するため、非脂肪性肝細胞集団と脂肪性肝細胞集団を分離します。したがって、脂肪性肝細胞はしばしば失われ、非代表的な肝細胞画分を生じる。
提示されたプロトコルは、脂質含量に関係なく、再生肝細胞の in vivo 単離のための簡単で信頼性の高い方法を記載しています。雄のC57BL / 6マウスからの肝細胞は、肝切除術の24〜48時間後に、古典的な2段階のコラゲナーゼ灌流アプローチによって単離されます。標準的な蠕動ポンプは、門脈からの流出を伴う逆行性灌流技術を使用して、カテーテル挿入された下大静脈 を介して 温められた溶液を残骸に駆動します。肝細胞は、グリッソンカプセルからの放出のためにコラゲナーゼによって解離されます。洗浄と慎重な遠心分離の後、肝細胞はあらゆる下流の分析に使用できます。結論として、この論文は、マウスの部分肝切除後の再生肝細胞の代表的な集団を単離するための簡単で再現性のある技術について説明しています。この方法は、脂肪肝疾患の研究にも役立つ可能性があります。
肝臓は、大きな組織喪失の後でもそれ自体を再生することができます。このユニークな再生能力は、1931年にヒギンズとアンダーソンによってラットで最初に記述された部分的(70%)肝切除術の実験モデルによって明示的に示されています1。このモデルでは、肝臓の70%が、より大きな肝葉を切り取ることによって動物から外科的に除去されます。その後、残りの葉は代償性肥大によって成長し、元の肝臓構造の回復はありませんが、手術後約1週間以内に元の肝塊を回復します2,3。肝臓の残骸が小さすぎて回復できない86%拡張肝切除術など、さまざまな量の組織除去を伴う追加の肝切除術が開発されており、最終的には肝切除後肝不全(PHLF)とその後の動物の30%〜50%で死亡します4,5,6。これらのモデルは、切除された組織の量に応じて、正常な肝再生と失敗した肝再生の研究を可能にします(図1)。
肝切除術のマウスモデルは長年にわたって成功裏に使用されてきましたが、最近になってようやく、より高度な分析方法が可能になり、単一細胞レベルでより深い洞察が可能になりました。しかしながら、これらの方法のほとんどにおいて、個々の肝細胞の存在は基本的な前提条件である。初代肝細胞の単離のためのほとんどのプロトコルは、2段階のコラゲナーゼ灌流技術とそれに続く密度勾配精製に基づいており、生存肝細胞を破片や非実質細胞、および死細胞から分離します7、8、9。この方法は、1969年にBerry and Friendによって最初に記述され10、1972年にSeglenらによって適応されました11,12。ただし、グラジエント遠心分離は細胞の密度とサイズに依存するため、脂質を含んだ肝細胞は標準的な精製中に失われることがよくあります。このような喪失は多くの研究課題にとって無視できるかもしれませんが、それは初期の肝再生にとって重要な側面です。最初の2日間で、再生マウス肝臓内の肝細胞は脂質を蓄積し、それによってサイズが大きくなり、密度が低下します。この一過性再生関連脂肪症(TRAS)は、再生燃料を提供するのに役立ち、一時的ですが、主要な増殖期と部分的に重なり、肝臓の機能単位である肝小葉内に不均一に分布しています13,14。しかし、延長された86%肝切除術の後、再生が停滞し、脂質が酸化されていないため、TRASも発生しますが、持続します14。したがって、70%または86%の肝切除後の肝細胞の勾配精製は、ほとんどの脂質を含む肝細胞が低密度のために失われるため、非代表的な画分を生成します15。
この修正された分離プロトコルでは、C57BL / 6マウスからの肝細胞は、肝切除術の24〜48時間後に、古典的な2段階のコラゲナーゼ灌流アプローチによって分離されます。通常、細胞単離のための残骸のカニュレーションおよび灌流は門脈 を介して 行われる。しかし、大切除後に残った小さな残骸では門脈血管抵抗が高く16、灌流は繊細です。大静脈は肝切除の影響を受けないため、大静脈のカニューレ挿入 を介して 逆行方向に灌流を容易に行うことができます。標準的な蠕動ポンプは、門脈からの流出を伴う逆行性灌流を使用して、カテーテル挿入された下大静脈 を介して 加温された溶液を肝臓の残骸に駆動します(補足図S1)。肝細胞はコラゲナーゼによって解離され、グリソンカプセルから放出されます。低速遠心分離アプローチを使用した段階的単離による生存肝細胞の洗浄と慎重な処理の後、肝細胞はあらゆる下流の分析に使用できます。
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すべての動物実験は、スイス連邦動物規則に準拠し、チューリッヒ獣医局(n° 007/2017、156/2019)によって承認され、人間のケアが保証されました。10〜12週齢の雄C57BL / 6マウスは、食物と水に自由にアクセスできる12時間の昼/夜のサイクルで維持されました。各実験群は6〜8匹の動物から成っていた。このプロトコルで使用されるすべての材料、機器、および試薬に関連する詳細については、 材料の表 を参照してください。
1.マウスの肝部分切除術

図1:マウスの標準肝切除術(70%)および拡張肝切除術(86%) 。 (A)5つのマウス肝葉と、総肝臓重量に対するそれぞれの寄与。(B)マウスの70%肝切除術の模式図。暗い葉は将来の肝臓の残骸を表しています。(C)マウスにおける86%肝切除術の概略図。暗い葉は将来の肝臓の残骸を表しています。(D)70%および86%肝切除後の切除組織の正確な量。(E)70%肝切除直後のマウス腹部;(F)86%肝切除直後(左)および48時間(右)のマウス腹部。脂肪の残骸の淡い色(白い矢印)に注意してください。n = 6-7 /グループ。略語:sHx =標準的な肝切除術;eHx =拡張肝切除術;LW =肝臓重量。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
2.灌流液の調製
表1:肝細胞の消化および精製に使用される溶液および緩衝液。この表をダウンロードするには、ここをクリックしてください。
3.灌流装置の準備

4.カニュレーションと灌流

図3:カニューレ挿入から消化までの灌流プロセス 。 (A)下大静脈(白い矢印)と門脈(黄色の矢印)を持つマウス肝臓の解剖学。(B)下大静脈のカニューレ挿入。カニューレは結紮糸(白い矢印)で固定され、開いた門脈を通る流出の位置はマイクロ血管クランプでマークされています(クランプされていません)。(C)灌流バッファーが肝臓から残りのすべての血液を取り除く前の斑状の構造の出現に注意してください(白い矢印)。皮膚を切開し(黄色の矢印)、綿棒を置き、血液と灌流液を確実に排出します。間欠的なクランプは、血管クランプまたはピンセットで実行できます。(D)肝臓からすべての血液を取り除く必要があります(*)。コラゲナーゼ含有消化バッファーが肝臓に入った後、クランプ後に弛緩しなくなり、肝葉のサイズが大きくなります。(E)しばらくすると、肝臓の表面に泡立つ外観が観察されます(*)。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
5.消化
6.肝臓の準備
7.肝細胞抽出

図4:穏やかな遠心分離による精製 。 (a)抽出工程後に残った肝臓ホモジネート。(b)ホモジネートの顕微鏡図(倍率20倍)。破片による著しい汚染に注意してください。(C)精製遠心分離工程および(D)廃棄される上清の顕微鏡図。(e)精製肝細胞画分の顕微鏡図。スケールバー= 100 μm。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
8.肝細胞分離
9. フローサイトメトリー用の単離肝細胞の調製
10. フローサイトメトリーによる肝細胞の解析
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TRASは肝切除後16時間でピークに達し、標準的な肝切除術後32〜48時間で徐々に消失しますが、拡張肝切除術後48時間を超えて持続します。肉眼的には、TRASは肝臓の残骸の淡い顔色として容易に見え(図1F)、手術後16時間から48時間の間に肝切除マウスで観察できます。
推定最終収量は、マウスの70%肝切除後の10〜15×106 肝細胞および拡張86%肝切除後の4〜9 × 106 であり、平均最終生存率はそれぞれ78%および65%である。これは、マウス肝臓全体からの50〜70×106 の総収量と比較して予想されるパーセンテージに対応します(図6A、C)。部分肝切除後、肝細胞は正常な肝臓と比較して細胞サイズの増加を示し、脂質含有量の増加に対応します(図6B)。ゲーティング戦略を 補足図S4
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公開されたプロトコルは、FACSソーティング後の単一細胞下流分析または細胞のバルク分析のために、正常および脂肪性マウス肝細胞の高収率を単離するための信頼性が高く簡単な方法を提供します。密度勾配精製に対する明確な利点は、細胞脂質含有量が肝細胞の有効収量に本質的に影響を与えないことです。したがって、脂肪性肝細胞の割合は保持され、下流の分析に含まれます。これは、脂肪原性肝疾患の研究にとって重要であるだけでなく、肝細胞が再生の最初の2〜3日以内に時間的および空間的に動的な脂肪症を示す主要な肝切除後のプロセスの分析にとっても最も重要です。単離された肝細胞の(単一細胞)分析は、肝切除術19,20,21後にすでに実施されているが、分析された細胞集団は、少なくとも部分的に、脂質を含んだ肝細胞を奪われており、したがって、結果は完全に代表的ではなく、痩せた肝細胞に偏っていたと仮定しなければならない。
現在、TRASの...
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著者は、競合する利益がないことを宣言します。
この研究は、スイス国立財団(プロジェクト助成金310030_189262)の支援を受けました。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| Reagents | |||
| Alexa Fluor 488 Zombie green | BioLegend | 423111 | Amine-reactive viability dye |
| Attane Isoflurane ad us. vet. 99.9% | Provet AG | QN01AB06 | 注意:換気が必要 |
| EDTA溶液 | Sigma-Aldrich | E8008-100ML-Ethanol | |
| Sigma-Aldrich | V001229 | 水で 70% に希釈します | |
| シ胎児血清 (FCS) | Gibco | A5256701-Hanks | |
| 平衡塩溶液 (HBSS)、Ca2+、Mg2+、フェノールレッド | Sigma-Aldrich | H9269-6x600ML | 消化/保存用 |
| ハンクス平衡塩溶液 (HBSS)、Ca2+、 w/o Mg2+、フェノールレッドなし | Sigma-Aldrich | H6648-6x500ML | 灌流緩衝液用 |
| HEPES溶液、1 M | Sigma-Aldrich | 83264-100ML-F-Histoacryl | |
| 組織接着剤 (ブチル-2-シアノアクリレート) | B. Braun | 1050052 | カニューレ挿入部位の安定化用 |
| Hoechst 33258 染色染料溶液 | Abcam | ab228550 | - |
| リベラーゼ研究用グレード | ロシュ | 5401119001 | 凍結乾燥コラゲナーゼ I/II |
| NaCl 0.9% 500 mL エコテイナー | B. Braun | 123-Paralube | |
| Vet 軟膏 | Dechra | 17033-211-38 | - |
| リン酸緩衝生理食塩水 (PBS) | Gibco | ||
| A1286301-Sudan IV –脂質染色 | Sigma-Aldrich | ||
| V001423-Temgesic (ブプレノルフィン塩酸塩)、注射液 0.3 mg/mL | Indivior Europe Ltd. | 345928 | 麻薬。安全に保管してください。 |
| トリパンブルー、0.4%、滅菌ろ過された | Sigma-Aldrich | T8154 | Williamsの細胞計数用 |
| ミディアム E | シグマ-アルドリッチ | W4128-500ML- | |
| <ストロング>材料 | |||
| 25 mL 血清ピペット、Greiner Cellstar | Merck | P7865-50 | |
| mL ファルコン チューブ | TPP-BD | ||
| ネオフロン、Pro IV カテーテル 26 G | BD ファルコン | 391349 | |
| -セル スクレーパー、回転ブレード幅 25 mm | TPP | 99004-Falcon | |
| Cell Strainer 100 & マイクロ;m ナイロン | BD Falcon | 352360 | - |
| 穴あき滅菌外科用ドレープ | - | - | 再利用可能な布素材 |
| サイズ 16# チューブ用充填ノズル (内径 3.1 mm) | Drifton | FILLINGNOZZLE#16 | 内に入るには |
| フローサイトメトリーチューブ、5 mL | BD Falcon | 352008 | - |
| オス ルアー to バーブ、チューブ内径 3.2 mm | Drifton | LM41 | 接続チューブシリンジへ |
| ペトリ皿、96 x 21 mm | TPP | 93100-Prolene | |
| 5-0 | Ethicon | 8614H | 胸骨を引っ込める |
| Prolene 6-0 | Ethicon | 8695H | 皮膚縫合用 |
| Prolene 8-0 | Ethicon | EH7470E | 結紮胆嚢 |
| 16#、WT 1.6 mm、ID 3.2 mm、OD 6.4 mm | ドリフトン | SC0374T | 灌流チューブ |
| Equipment | |||
| BD LSRFortessa Cell Analyzer Flow Cytometer | BD | - | |
| -Isisげっ歯類のシェー | GT421-Isofluran | ||
| station | Provet | - | |
| -低速遠心分離機–Scanspeed 416 | Labogene | - | |
| ノイバウアー改良計数室 | マリエンフェルト | - | |
| 酸素濃縮器 –EverFlo | リップス | 1020007 | 0 – 5 L/min |
| Pipetboy –ピペッターターボ固定 | TPP | 94700 | - |
| 深セン灌流ポンプ–YZ1515x | シェンチェン | YZ1515x | - |
| 手術用顕微鏡–SZX9 | Olympus | - | |
| ThermoLux温暖マット | Thermo Lux | - | |
| Vortex Genie 2、2700 UpM | NeoLab | 7-0092 | - |
| ウォーターバス–Precision GP 02 | Thermo | scientific-42 | °に調整します。ハ |
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