Binnen 24–48 u na isolatie begint een subset van de cellen aan het cultuuroppervlak te hechten en uit te spreiden, waarbij ze aanvankelijk een afgeronde morfologie vertonen. De celhechting kan in vroege tijdstappen variabel zijn, en culturen kunnen schaars lijken vanwege het beperkte aantal levensvatbare cellen dat tijdens de initiële isolatie is teruggewonnen. Tegen dag 3–5 nemen de adherente cellen geleidelijk een karakteristieke spoelvormige, langgerekte morfologie aan die typisch is voor vasculaire gladde spiercellen (SMCs), en beginnen ze te prolifereren, waarbij kleine clusters worden gevormd. Een schematisch overzicht van de experimentele workflow, inclusief aorta-isolatie, segmentatie, enzymatische digestie, mechanische dissociatie en het uitplaten van cellen, is geïllustreerd in Figuur 1.
Representatieve afbeeldingen van de isolatie van de aorta, anatomische segmentatie in THX- en ABD-regio's en verwijdering van de adventitiale laag worden getoond in Figuur 2. De THX- en ABD-regio's van de aorta werden onderscheiden op basis van de anatomische locatie ten opzichte van het diafragma, zoals aangegeven in Figuur 2B. Representatieve afbeeldingen van enzymatische digestie, mechanische dissociatie en de vorming van een zichtbare celpellet na centrifugatie worden getoond in Figuur 3.
Het celgetal en de levensvatbaarheid werden bij passage 3 beoordeeld met behulp van Trypan blue uitsluiting (1:1) en een Countess Automated Cell Counter. Gegevens werden verkregen uit 3 onafhankelijke isolaties met in totaal 6 muizen (2 muizen per isolatie). THX-culturen hadden een gemiddeld celgetal van 5,10 × 105 ± 7,81 × 104 cellen (bereik, 4,20 × 105–5,60 × 105) en een levensvatbaarheid van 66,33 ± 18,18% (bereik, 46–81%). ABD-culturen hadden een gemiddeld celgetal van 4,63 × 105 ± 2,31 × 104 cellen (bereik, 4,50 × 105–4,90 × 105) en een levensvatbaarheid van 61,66% ± 12,01% (bereik, 50%–74%) (Tabel 1).
Tegen dag 5–7 bereiken culturen doorgaans een confluentie van ongeveer 70%–90%, waarbij een dichte en relatief uniforme monolaag wordt gevormd. De cellen richten zich gewoonlijk in parallelle oriëntaties, wat hun contractiele afkomst weerspiegelt. Er kunnen verschillen in proliferatiesnelheid en celdichtheid worden waargenomen tussen THX- en ABD-SMC's, wat consistent is met de bekende regionale heterogeniteit van de aorta. Representatieve fasecontrastbeelden van de morfologie van primaire SMC's uit THX- en ABD-aortasegmenten bij lage (10x) en hogere (20x) vergroting worden getoond in Figuur 4.
SMC's vertoonden de karakteristieke langgerekte, spoelvormige morfologie, een georganiseerde parallelle uitlijning bij confluentie en een uniform groeipatroon, terwijl fibroblast-achtige cellen doorgaans een vlakkere, onregelmatige morfologie vertonen met een minder georganiseerde oriëntatie en heterogene spreiding. Deze morfologische en groeikenmerken bieden een praktische en reproduceerbare methode voor het identificeren van SMC-populaties in primaire culturen bij afwezigheid van moleculaire validatie. Succesvolle isolatie wordt gekenmerkt door vroege celadhesie binnen 24–48 h, progressieve verwerving van een spoelvormige morfologie en de vorming van een confluente monolaag tegen dag 5–7. Cellen lijnen zich bij een hogere confluentie doorgaans uit in parallelle rijen, wat consistent is met het gladspierfenotype. Suboptimale resultaten kunnen bestaan uit slechte celadhesie, een lage celopbrengst of de aanwezigheid van afgeplatte, onregelmatig gevormde cellen, wat kan wijzen op onvolledige digestie, overmatige enzymatische blootstelling of contaminatie met celpopulaties die geen gladspiercellen zijn.
Een consistente cellevensvatbaarheid en minimale contaminatie door fibroblast-achtige cellen ondersteunen bovendien de succesvolle isolatie. Om de identiteit van de SMC's verder te valideren, werden representatieve primaire culturen gekleurd met immunofluorescentie voor α-SMA (Figuur 5>) volgens de procedure beschreven in Sectie 8. Zowel de THX- als de ABD-culturen vertoonden het karakteristieke filamenteuze α-SMA-kleuringspatroon dat wordt verwacht bij vasculaire SMC's. Kwantificering over vier microscopische velden identificeerde 69 α-SMA-positieve cellen onder de 72 geëvalueerde Hoechst-positieve cellen, wat overeenkomt met een algehele α-SMA-positiviteit van 95,8% (95% BI, 88,5%–98,9%). Specifiek waren 20/20 THX-cellen en 49/52 ABD-cellen α-SMA-positief. Figuur 5 toont representatieve velden van de geëvalueerde cellen.
Tijdens vroege passages behouden de cellen een stabiele morfologie en proliferatiecapaciteit. Bij langdurige kweek kunnen cellen echter geleidelijk kenmerken van fenotypische modulatie vertonen, waaronder verhoogde spreiding, verminderde uitlijning en veranderde groeipatronen.
Onder deze omstandigheden zijn primaire SMC-culturen geschikt voor downstream toepassingen, waaronder gene knockdown, farmacologische behandelingen en mechanistische studies naar pathways die betrokken zijn bij vasculaire remodellering en de ontwikkeling van aort aneurysma's.

Figuur 1: Schematisch overzicht van de workflow. Een schematische weergave van de primaire workflow voor de isolatie van gladde spiercellen uit de aorta van muizen. Paneel 1 toont de euthanasie en isolatie van de aorta. Paneel 2 toont de scheiding van THX- en ABD-aortasegmenten in een enzymdigestie-oplossing. Paneel 3 toont de verwijdering van de adventitia en isolatie van de mediaalste laag. Paneel 4 toont het terugplaatsen van de weefselsegmenten in een verse enzymoplossing en het fijnmalen. Paneel 5 toont mechanische dissociatie door pipetteren elke 30 min gedurende 2–3 h. Paneel 6 toont het herstel en uitplaten van de cellen, inclusief 6a centrifugatie, 6b verwijdering van het supernatant en 6c resuspensie van het pellet en uitplaten. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 2: Isolatie en preparatie van segmenten van de muisaorta. (A) Geïsoleerde volledige aorta geplaatst in een kweekschaal. (B) Gereinigde aorta met anatomische referentiepunten die de THX- en ABD-regio's aangeven, inclusief het diafragma en de iliacabifurcatie. (C) Representatieve afbeeldingen van de verwijdering van de adventitia uit THX- (boven) en ABD-segmenten (onder) met behulp van fijne en grove pincetten, waarbij de onderliggende mediale laag zichtbaar wordt, welke essentieel is voor de isolatie van gladde spiercellen. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 3: Enzymatische digestie en mechanische dissociatie van aortawefsel. (A) Na verwijdering van de adventitiale laag wordt de mediale laag overgebracht naar een verse enzymoplossing en fijngehakt met een kleine schaar. (B) Voorbeeld van mechanische dissociatie van aortaframenten via voorzichtig pipetteren. (C) Na enzymatische digestie en centrifugatie is een zichtbare celpellet waarneembaar. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 4: Representatieve morfologie van primaire murine aortale gladde spiercellen (SMC's). Primaire SMC's, geïsoleerd uit thoracale en abdominale aortasegmenten, werden gekweekt onder standaardcondities en gefotografeerd bij passage 4. Representatieve fasecontrastbeelden worden getoond bij lage (10x) en hogere (20x) vergroting. De cellen vertonen de karakteristieke spoelvormige, verlengde morfologie en uitlijning die consistent zijn met een contractiel SMC-fenotype. Verschillen in celdichtheid en organisatie kunnen worden waargenomen tussen SMC's afgeleid van THX en ABD, wat de regionale heterogeniteit weerspiegelt. Schaalbalken = 100 µm. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 5: Immunofluorescentie-validatie van primaire murine aortale SMC's. (A) Representatieve immunofluorescentiebeelden van primaire SMC's geïsoleerd uit de THX- (links) en ABD-aorta (rechts) en gekleurd voor α-SMA (groen). Kernen werden tegengekleurd met Hoechst 33342 (blauw). Beelden zijn vastgelegd bij een 20x vergroting. (B) Representatieve controlebeelden met enkel secundaire antilichamen van primaire THX- (links) en ABD-SMC's (rechts), verwerkt zonder het α-SMA primaire antilichaam en tegengekleurd met Hoechst 33342 (blauw). Beelden zijn vastgelegd bij een 10x vergroting. Kwantificatie over vier microscopische velden identificeerde 69/72 cellen als α-SMA positief (95,8%). Schaalbalken = 100 µm. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
| Celgetal en levensvatbaarheid van primaire muizen-aortale gladde spiercelculturen | |
| Aortasegment | Onafhankelijke isolaties, n | Celgetal (gemiddelde) ± SD)* | Cellevensvatbaarheid (gemiddelde ± SD)† |
| Bedankt | 3 | 5,10 x 105 ± 7,81 x 104 cellen | 66.33 ± 18.18 % |
| ABD | 3 | 4,63 x 105 ± 2,31 x 104 cellen | 61.66 ± 12.01 % |
| Celgetallen werden bij passage 3 verkregen uit 3 onafhankelijke isolaties. |
| †Het celgetal en de levensvatbaarheid werden bepaald via trypaanblauw-exclusie in een verhouding van 1:1 met behulp van een Countess Automated Cell Counter. |
Tabel 1: Celgetal en levensvatbaarheid van primaire muizen-aortale gladde spiercelculturen
| Stap | Probleem | Mogelijke oorzaak | Aanbevolen oplossing |
| Aortadissectie | Lage celopbrengst | Onvolledig herstel van de aorta of weefselschade tijdens dissectie | Zorg voor volledige isolatie van de aortawortel tot de iliacabifurcatie; hanteer het weefsel voorzichtig om beschadiging te voorkomen |
| Reiniging van de aorta | Fibroblastcontaminatie | Onvolledige verwijdering van het adventitiaal weefsel | Verwijder de adventitia zorgvuldig na de initiële digestie; dit is cruciaal voor de zuiverheid van de SMC's |
| Initiële digestie | Moeilijkheden bij het verwijderen van de adventitia | Onvoldoende enzymatische versoepeling | Zorg voor een juiste incubatie (8-10 min) voordat u overgaat tot mechanisch strippen |
| Enzymatische digestie | Lage celopbrengst | Onvolledige digestie van weefsel | Verleng de digestietijd enigszins of verhoog de frequentie van de mechanische dissociatie |
| Enzymatische digestie | Slechte celviabiliteit | Overmatige digestie of overmatige blootstelling aan enzymen | Verkort de verteringstijd en vermijd langdurige incubatie |
| Mechanische dissociatie | Gebrekkige celvrijzetting | Onjuist pipetteren | Voer elke 30-60 min voorzichtig herhaalde pipetteerstappen uit |
| Celhechting | Slechte hechting aan de plaat | Celbeschadiging of koud medium | Gebruik voorverwarmde media en minimaliseer stress door manipulatie |
| Vroege kweek | Geen celgroei | Lage levensvatbaarheid of contaminatie | Bevestig de digestiecondities en steriliteit; herhaal de isolatie indien nodig |
| Celmorfologie | Geen spoelvorm (ronde/platte cellen blijven aanwezig) | Contaminatie of fenotypische drift | Verifieer de verwijdering van de adventitia; voorkom overgroei en een te lange kweekduur |
| Celgroei | Trage proliferatie | Suboptimale serumconcentratie | Gebruik 20% FBS tijdens de vroege expansiefase |
| Confluentie | Over-confluente cellen zijn moeilijk te passageren | Vertraagde splitsing | Passageer de cellen bij een confluentie van 80-90% |
| Passageren | Onvoldoende loslating | Cellen zijn te confluent of er is onvoldoende trypsinisatie | Verhoog de blootstelling aan trypsine enigszins en ondersteun de loslating mechanisch |
| Langetermijnkweek | Verlies van SMC-fenotype | Hoog passagenummer of langdurige cultuur | Gebruik cellen tussen passage 3-7 |
| Reproduceerbaarheid | Variabiliteit tussen isolaties | Verschillen in techniek of biologische variabiliteit | Standaardiseer de enzymbereiding, timing en hantering over de experimenten heen |
Tabel 2: Gids voor het oplossen van problemen bij de isolatie en kweek van primaire murine aortale gladde spiercellen. Samenvatting van veelvoorkomende technische problemen die optreden tijdens de isolatie, digestie en kweek van primaire murine aortale gladde spiercellen, inclusief potentiële oorzaken en aanbevolen oplossingen om de reproduceerbaarheid te verbeteren.