UWAGA: Samce myszy C57BL/6 (w wieku 5–7 tygodni) pochodzą z Charles River Laboratories International, Inc. (St-Constant, Quebec, Kanada) i były traktowane zgodnie z protokołami zatwierdzonymi przez Komitet ds. Opieki nad Zwierzętami CHU Sainte-Justine. Eksplanty tkanki oskrzelowej myszy stanowią dobre źródło pierwotnych komórek nabłonka oskrzelowego do badania proapoptotycznego działania LMP na komórki nabłonkowe. Niniejszy protokół opisuje generowanie LMP in vitro, a także metodę wykrywania apoptotycznych komórek nabłonkowych w eksplantach tkanki oskrzelowej traktowanych LMP. Protokół składa się z 3 sekcji.
1. Produkcja i charakterystyka LMP
UWAGA: Aby zapobiec kontaminacji, należy upewnić się, że wszystkie materiały użyte w tym eksperymencie są sterylne lub poddane autoklawowaniu. Wszystkie kroki należy przeprowadzać w RT w komorze bezpieczeństwa biologicznego w warunkach sterylnych, chyba że wskazano inaczej.
1.1) Stymulacja i pobieranie MP9
- Rozmrozić alikwot 10 milionów komórek T CEM w łaźni wodnej o temperaturze 37 °C. Rozcieńczyć w 10 ml uprzednio ogrzanego, wolnego od surowicy medium do komórek hematopoetycznych (np. X-VIVO) w sterylnej probówce o pojemności 15 ml i odwirować przy 200 g przez 5 min. Odessać nadsącz i resuspendować komórki w 5 ml ogrzanego medium.
- Przenieść komórki do kolby hodowlanej T75 (do komórek w zawiesinie) z 15 ml ogrzanego medium hematopoetycznego (np. X-VIVO) i inkubować przez 4 dni w inkubatorze z nawilżaniem w temperaturze 37 °C przy 5% CO2 .
- Po 4 dniach przenieść całe medium hodowlane wraz z komórkami do kolby hodowlanej T175 zawierającej 100 ml świeżego medium. Kontynuować inkubację komórek przez około 72 h w tych samych warunkach, aż osiągną gęstość 2 milionów komórek/ml.
- Równomiernie rozdzielić komórki pomiędzy cztery kolby T175, z których każda zawiera 150 ml świeżego medium, i kontynuować hodowlę, aż komórki urosną (około 48 h inkubacji) do gęstości 2 milionów/ml.
- Zebrać komórki z każdej kolby poprzez wirowanie przy 200 x g przez 5 min i resuspendować 300 x 106 komórek w nowej kolbie T175 zawierającej 150 ml świeżego medium, aby utrzymać gęstość komórek na poziomie 2 milionów/ml.
- Dodać do medium aktynomycynę D (rozpuszczoną w DMSO w stężeniu 2 mg/ml) do końcowego stężenia 0,5 µg/ml i inkubować przez 24 h.
- Przenieść całe medium hodowlane do probówek stożkowych o pojemności 50 ml i odwirować komórki przy 750 x g przez 5 min. Przenieść nadsącz do probówek stożkowych 50 ml i wirować przy 1 500 x g przez 15 min w celu usunięcia dużych fragmentów komórek.
- Przenieść nadsącz do butelki o pojemności 250 ml i poddać ultrawirowaniu przy 12 000 x g przez 50 min. Odlać nadsącz i zebrać osady.
- Przemyć osady wzbogacone w LMP 40 ml sterylnego PBS w probówce 50 ml poprzez wirowanie przy 12 000 x g przez 50 min. Powtórzyć ten krok dwukrotnie.
- Zebrać nadsącz z ostatniego przemywania; zostanie on wykorzystany jako kontrola nośnika. Resuspendować osady LMP w 1 ml PBS i przenieść do sterylnej mikroprobówki 1,5 ml. Podzielić na alikwoty i przechowywać wyizolowane LMP w temperaturze -80 °C (aby uniknąć wielokrotnych cykli zamrażania i rozmrażania).
1.2) Charakterystyka MP za pomocą analizy FACS 4
- Przygotuj 2 próbki buforu do aneksyny, jedną z dodatkiem $\text{CaCl}_2$ i drugą bez $\text{CaCl}_2$2Hepes 10 mM, NaCl 140 mM, plus lub minus 5 mM CaCl22.
- Przefiltruj bufor do anneksyny oraz płyn osłonowy do analizy FACS za pomocą 0.22 µm filtr w celu usunięcia cząstek.
- Rozcieńczyć 1 µl białek błony mitochondrialnej (LMP) w 44 µl buforu do aneksyny z 5 mM CaCl22 do probówki do FACS. Przygotować inną probówkę z 1 µl białek błony komórkowej w 44 µl buforu do aneksyny bez CaCl22 (kontrola negatywna).
- Dodaj 5 µl anneksyny V-Cy5 do każdej probówki i dokładnie wymieszać. Inkubować przez 15 min w temperaturze pokojowej w ciemności. Przerwać reakcję, rozcieńczając mieszaninę za pomocą 400 µl płynu osłonowego do FACS w każdej probówce.
- Dodać 10 µl (200 000 kulek) 7 µm zawiesinę kulek liczonych jako standard wewnętrzny w każdej probówce w celu uzyskania bezwzględnej liczby komórek.
- Wyznacz bramki na wykresie kropkowym wielkości względnej (FSC-H, PMT E00, skala logarytmiczna) oraz granulacji względnej (SSC-H, PMT 325, skala logarytmiczna) w cytometrze przepływowym, wykorzystując kalibrowane rozmiarowo koraliki fluorescencyjne o 1 µm (bramka 1) i bramka dla kulek liczących na poziomie 7 µm (bramka 2).
- Przeanalizuj próbkę LMP na wykresie FSC-H / SSC-H przy użyciu ustalonych bramek oraz kanał FL-4 dla aneksyny (PMT 765, skala logarytmiczna) na wykresie kropkowym, rejestrując sygnał do momentu uzyskania 20 000 kulek zliczających w bramce 2.
- Wyznacz liczbę zdarzeń dodatnich dla anneksyny V w przypadku LMPs w buforze do anneksyny zawierającym CaCl22a następnie odjąć liczbę zdarzeń LMP w buforze z anneksyną bez dodatku CaCl22 (kontrola negatywna).
- Oblicz bezwzględną liczbę MP, korzystając z następującego równania:

1.3) Oznaczanie stężenia białka MP (metoda Bradforda)
- Przygotować 5 rozcieńczeń seryjnych standardu białka w zakresie od 1,25 do 20 µg/ml. Do czystych probówek pipetować po 800 µl każdego roztworu standardu i próbki w dwóch powtórzeniach. Do każdej probówki dodać 200 µl odczynnika barwiącego Bradforda. Wymieszać dokładnie, a następnie inkubować w temperaturze pokojowej przez 5 min.
- Zmierzyć absorbancję przy 595 nm. Wyznaczyć stężenie białek LMPs, korzystając z regresji liniowej krzywej wzorcowej.
2. Eksplanty tkanki oskrzelowej i traktowanie LMP
UWAGA: Należy zwrócić szczególną uwagę na sterylność środowiska pracy oraz aseptycznie przygotować roztwory i podłoża wykorzystywane w poniższych doświadczeniach. Aby przygotować Pełne Podłoże do Gojenia, należy dodać 1 ml Suplementów do Podłoża do Gojenia Tkankowego z surowicą (rozmrożonych na lodzie) do 100 ml Podłoża do Gojenia Tkankowego i dokładnie wymieszać.
2.1) Przygotowanie eksplantów tkanki oskrzelowej
- Przed hodowlą, za pomocą ostrza skalpela wykonaj zadrapania w 6 obszarach o powierzchni 1 cm2 każdy na krawędzi powierzchni każdej szalki hodowlanej do tkanek o średnicy 100 mm. Pokryj każdą zadrapaną szalkę hodowlaną 2 ml roztworu do powlekania szalek i inkubuj w wilgotnym inkubatorze CO2 przez noc w temperaturze 37 °C. Odessij nadmiar roztworu za pomocą aspiratora próżniowego i napełnij szalkę 15 ml Medium do Płukania Tkanek.
- Uśmierć myszy C57BL/6 (w wieku od 5 do 7 tygodni) poprzez inhalację CO2 zgodnie z protokołami zatwierdzonymi przez komisję etyki ds. opieki nad zwierzętami.
- Aseptycznie wypreparuj tkankę płucną za pomocą skalpela, superprecyzyjnej pęsety Dumont i nożyczek chirurgicznych. Ostrożnie usuń miąższ i naczynia krwionośne. W celu transportu do laboratorium umieść tkankę płucną w lodowatym Medium do Płukania Tkanek, jeśli jest to wymagane.
- Dalej preparuj oskrzela zanurzone w Medium do Płukania Tkanek i oddziel oskrzela o średnicy od 1 do 2,5 mm od obwodowych tkanek płucnych. Za pomocą skalpela pokrój tkanki oskrzelowe na pierścienie oskrzelowe o grubości ~5 mm.
- Używając ruchu czerpiącego sterylną zakrzywioną pęsetą mikrodissekcyjną, pobierz fragmenty oskrzeli i umieść je na zadrapanych obszarach szalek.
- Usuń Medium do Płukania Tkanek i inkubuj fragmenty w RT przez ~5 min, aby pozwolić im przywrzeć do szalek.
- Dodaj 10 ml Pełnego Medium do Gojenia do każdej szalki i umieść je w modułowej komorze inkubacyjnej z kontrolowaną atmosferą. Przepłucz komorę mieszaniną gazów o wysokiej zawartości O2 (70% O2, 25% N2 i 5% CO2). Umieść komorę w laboratoryjnym inkubatorze orbitalnym i wytrząsaj w temperaturze 37 °C. Wytrząsaj komorę przez 24 hr z częstotliwością 10 cykli na minutę, aby umożliwić przerywany przepływ medium nad fragmentami.
- Po 24 hr inkubacji obejrzy eksplanty tkankowe pod odwróconym mikroskopem świetlnym w kontraście fazowym. Wybierz eksplanty oskrzelowe z pełnym, drobnym ruchem rzęsek i żywym nabłonkiem oskrzelowym do późniejszej obróbki LMP.
2.2) Obróbka LMP
- Przygotować pełną pożywkę wzrostową w następujący sposób: rozmrozić suplementy do pożywki wzrostowej z surowicą oraz inhibitor fibroblastów na lodzie. Dodać 1 ml suplementów do pożywki wzrostowej z surowicą oraz 200 μl inhibitora fibroblastów do 100 ml pożywki wzrostowej; dokładnie wymieszać. Przed użyciem ogrzać pełną pożywkę wzrostową w temperaturze 37 °C przez 10 min.
- Rozcieńczyć wyizolowane LMPs w nowej sterylnej probówce typu eppendorf za pomocą PBS, aby przygotować roztwór stok LMPs o stężeniu 800 µg/ml.
- Dodać 0,5 ml pełnej pożywki wzrostowej do każdego dołka 12-dołkowej płytki do hodowli tkanek.
- Przenieść wybrane eksplanty oskrzela za pomocą zakrzywionej pincety mikrodysekcyjnej z poprzedniego protokołu (sekcja 2.1) do każdego dołka płytki do hodowli tkanek.
- Odpowiednio oznakować płytkę hodowlaną, aby zidentyfikować dołki z traktowaniem LMPs oraz dołki kontrolne. Dodać 25 µl roztworu stok LMPs do każdego dołka z traktowaniem LMPs (aby uzyskać stężenie końcowe 40 μg/ml) oraz 25 µl nośnika kontrolnego (patrz produkcja LMPs) do dołków kontrolnych.
- Kontynuować inkubację w modularnej komorze inkubacyjnej o kontrolowanej atmosferze w temperaturze 37 °C przy łagodnym wstrząsaniu.
- Po 24 h przemyć eksplanty 3 razy PBS i przejść do następnego kroku (utrwalanie w 4% paraformaldehydzie [PFA]).
3. Badanie histopatologiczne
3.1) Przed przejściem do kolejnych etapów przygotować następujące roztwory
- Przygotować bufor 1x PBS, mieszając 137 mM NaCl, 2.7 mM KCl, 10 mM Na2HPO4, 1.76 mM KH2PO4, pH 7.4.
- Aby przygotować 4% PFA, rozpuścić 20 g PFA w 400 ml wody, podgrzewając do 60 °C przy ciągłym mieszaniu; dodać kilka kropli 10 M NaOH, aby klarownie zaprowadzić roztwór. Następnie dodać bufor 1x PBS i doprowadzić objętość do 500 ml oraz pH do 7.4. Przefiltrować i podzielić na alikwoty; przechowywać w temperaturze -20 °C.
- Przygotować następujące odczynniki do dehydratacji lub rehydratacji: etanol 100%, 90%, 70%, 50% oraz ksylen.
3.2) Fixacja eksplantów i deparafinizacja skrawków tkankowych
- Każdy eksplant umieścić w oznakowanej probówce do mikrocentryfugi z 1,5 ml 4% PFA i inkubować przez noc w temperaturze 4 °C. Eksplanty przemyć dwukrotnie w 1x PBS.
- Odwodnić eksplanty w serii alkoholi (70% etanol: 3 razy po 30 min; 90% etanol: 2 razy po 30 min; 100% etanol: 3 razy po 30 min; następnie ksylen: 3 razy po 20 min). Wszystkie etapy przeprowadzać w temperaturze pokojowej (RT) w dygestorium.
- Zatopić eksplanty tkankowe w parafinie w temperaturze 58 °C w inkubatorze/piecu. Przygotować skrawki tkanek o grubości 5 µm za pomocą mikrotomu obrotowego.
- Skrawki wypłynąć w kąpieli wodnej o temperaturze 56 °C, a następnie nanieść je na oznakowane szkiełka histologiczne. Szkiełka umieścić w ręcznych kasetach do barwienia i suszyć w temperaturze 65 °C przez 1 h. Pozostawić szkiełka do ostygnięcia w temperaturze pokojowej (RT).
- Zanurzyć kasety w 4 kolejnych naczyniach z ksylenem na 10 min każde w celu usunięcia parafiny. Zanurzyć kasety w serii etanolu, aby usunąć ksylen: 100%, następnie 95%, 80%, 70% i 50% etanolu (każdy etap po 5 min). Przemyć kasety wodą z kranu przez 5 min w celu usunięcia etanolu.
3.3) Barwienie hematoksyliną i eozyną (H&E)
- Kontynuuj pracę z utrwalonymi skrawkami tkanek; umieść kasetę w kuwecie barwiącej wypełnionej hematoksyliną Mayera na 15 min. Płucz kasetę pod bieżącą wodą przez 20 min, aby usunąć hematoksylinę.
- Umieść w wodzie destylowanej na 30 sec. Przenieś do 95% etanolu na 30 sec. Umieść w kuwecie z roztworem eozyny Y na 1 min. Odwodnij, przeprowadzając po dwie wymiany 95% etanolu, 100% etanolu oraz ksylenu, po 2 min każdorazowo.
- Wykonaj szybką kontrolę pod mikroskopem, aby upewnić się, że nadmiar eozyny został usunięty. Nanieś 2 do 3 kropli medium montażowego (Fisher SP15-100) na każdy preparat, a następnie przykryj szkiełkiem nakrywką.
3.4) Wykrywanie śmierci komórek in situ: test TUNEL
- Przed rozpoczęciem przygotować roztwór roboczy proteinazy K: 20 µg/ml w 10 mM Tris/HCl, pH 7.4.
- Powtórzyć kroki od 1 do 5 z sekcji 3.2 (Fiksacja eksplantatów i deparafinizacja skrawków tkanek). Przepłukać preparaty dejonizowaną H2O.
- Zanurzyć preparaty w 1x PBS na 10 min. Odlać nadmiar PBS. Inkubować skrawki tkanek przez 30 min w temperaturze pokojowej z roztworem roboczym proteinazy K. Przepłukać preparaty dwukrotnie w 1x PBS.
- Wykonać test TUNEL zgodnie z instrukcją dołączoną do zestawu do wykrywania śmierci komórek. Zamontować preparaty, używając medium montażowego, i przykryć ręcznie szkiełkami podstawowymi.
- Przeanalizować próbki pod mikroskopem świetlnym. Użyć oprogramowania Image Pro 4.5 do analizy komórek apoptotycznych wybarwionych na kolor brązowy.