Ten artykuł wyjaśnia zastosowanie obrazowania fluorescencyjnego za pomocą aktywowanej sondy do obrazowania optycznego do wizualizacji in vivo aktywności kluczowych metaloproteinaz macierzy w dwóch różnych eksperymentalnych modelach zapalenia.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Ten artykuł wyjaśnia zastosowanie obrazowania fluorescencyjnego za pomocą aktywowanej sondy do obrazowania optycznego do wizualizacji in vivo aktywności kluczowych metaloproteinaz macierzy w dwóch różnych eksperymentalnych modelach zapalenia.
Ten artykuł opisuje nieinwazyjną metodę obrazowania aktywności metaloproteinaz macierzy (MMP) za pomocą aktywowanej sondy fluorescencyjnej, za pomocą optycznego obrazowania fluorescencyjnego in vivo, w dwóch różnych mysich modelach zapalenia: reumatoidalnym zapaleniu stawów (RA) i modelu reakcji nadwrażliwości kontaktowej (CHR). Światło o długości fali w oknie bliskiej podczerwieni (NIR) (650 - 950 nm) pozwala na głębszą penetrację tkanek i minimalną absorpcję sygnału w porównaniu z długościami fal poniżej 650 nm. Główną zaletą fluorescencji OI jest to, że jest tania, szybka i łatwa do wdrożenia w różnych modelach zwierzęcych.
Aktywowane sondy fluorescencyjne są optycznie ciche w swoich stanie nieaktywnym, ale stają się wysoce fluorescencyjne, gdy są aktywowane przez proteazę. Aktywowane MMP prowadzą do zniszczenia tkanek i odgrywają ważną rolę w postępie choroby w reakcjach nadwrażliwości typu opóźnionego (DTHR), takich jak RZS i CHR. Ponadto MMP są kluczowymi proteazami degradacji chrząstki i kości i są indukowane przez makrofagi, fibroblasty i chondrocyty w odpowiedzi na cytokiny prozapalne. Tutaj używamy sondy, która jest aktywowana przez kluczowe MMP, takie jak MMP-2, -3, -9 i -13 i opisujemy protokół obrazowania dla fluorescencji w bliskiej podczerwieni OI aktywności MMP u RA i myszy kontrolnych 6 dni po indukcji choroby, a także u myszy z ostrym (1x prowokacja) i przewlekłym (5x prowokacja) CHR na prawym uchu w porównaniu ze zdrowymi uszami.
Choroby autoimmunologiczne, takie jak reumatoidalne zapalenie stawów (RZS) lub łuszczyca pospolita, są klasyfikowane jako reakcje nadwrażliwości typu opóźnionego (DTHR). 1 RZS jest powszechną chorobą autoimmunologiczną charakteryzującą się nadżerkowym zapaleniem błony maziowej i niszczeniem stawów. 2 Zapalenie stawów wykazuje infiltrację i proliferację komórek zapalnych, zwiększoną ekspresję komórek prozapalnych, co prowadzi do powstawania łuszczycy, niszczenia chrząstek i kości. 3,4 Rozszczepienie cząsteczek macierzy zewnątrzkomórkowej, takich jak kolagen, przez metaloproteinazy macierzy (MMP), jest niezbędne do konwersji tkanek i angiogenezy oraz powoduje ich niszczenie. 5,6 Reakcje nadwrażliwości kontaktowej (CHR) charakteryzują się agregacją neutrofili prowadzącą do wybuchu oksydacyjnego. 7 Podobnie jak w przypadku RZS, MMP w CHR biorą udział w przemianie tkanek, migracji komórek i angiogenezie w celu wywołania przewlekłego stanu zapalnego.
Aby zbadać RZS, użyto mysiego modelu wstrzykiwania izomerazy glukozo-6-fosforanowej (GPI) w surowicy. 8 Surowica od transgenicznych myszy K/BxN zawierających przeciwciała przeciwko GPI, została wstrzyknięta naiwnym myszom BALB/c, po czym w ciągu 24 godzin zaczęło rozwijać się reumatyczne zapalenie z maksimum obrzęku kostki w 6 dniu po wstrzyknięciu surowicy GPI (patrz 1.1). Aby przeanalizować przewlekłą CHR, myszy C57BL / 6 uczulono trinitrochlorobenzenem (TNCB) na brzuchu. Prawe ucho było poddawane próbie do 5 razy, począwszy od 1 tygodnia po uczuleniu (patrz również 1.1 i 1.2).
Nieinwazyjne OI dla małych zwierząt to technika oparta na badaniu in vivo sygnałów fluorescencyjnych, chemiluminescencyjnych i bioluminescencyjnych, które są głównie wykorzystywane w badaniach przedklinicznych. Uzyskane dane półilościowe dają wgląd w mechanizmy molekularne w narządach i tkankach zdrowych i chorych eksperymentalnych modeli zwierzęcych oraz umożliwiają podłużne pomiary kontrolne (np. w celu oceny profili odpowiedzi terapeutycznej in vivo). Dużą zaletą badań podłużnych jest zmniejszenie liczby zwierząt, ponieważ te same zwierzęta mogą być mierzone w badaniach uzupełniających w kilku punktach czasowych, zamiast używać różnych myszy w każdym punkcie czasowym. Rozdzielczość OI pozwala na szczegółowe obrazowanie funkcjonalne narządów, a nawet mniejszych struktur tkankowych u zwierząt doświadczalnych.
Zastosowanie specyficznych filtrów wzbudzenia i emisji o wąskim spektrum transmisji, ochrony przed rozproszonym światłem przez odporną na światło "ciemną skrzynkę" oraz czułej kamery CCD, która jest chłodzona w wielu urządzeniach do -70 °C, pozwala na bardzo szczegółowe i czułe pomiary sygnałów fluorescencyjnych.
Poprzez użycie środków fluorescencyjnych z widmami wzbudzenia i emisji w oknie fluorescencji bliskiej podczerwieni (650 - 950 nm), stosunek sygnału do szumu może ulec znacznej poprawie. Okno fluorescencji bliskiej podczerwieni charakteryzuje się stosunkowo niską absorpcją sygnału przez hemoglobinę i wodę oraz niską autofluorescencją tła. 9 Pozwala to na penetrację do 2 cm w tkance małych zwierząt. Sondy OI mogą zwracać się bezpośrednio do celu (np. za pomocą przeciwciała znakowanego fluorescencyjnie) lub mogą być aktywowane w tkance docelowej (np. przez proteazy). Aktywowane sondy OI są optycznie ciche w swojej nieaktywowanej formie dzięki transferowi energii rezonansowej Förstera (FRET) do ugrupowania gaszącego, które przenosi energię wzbudzenia w cząsteczce do innej domeny. Jeśli barwnik zostanie rozszczepiony (na przykład przez proteazę), energia nie jest już przenoszona w cząsteczce, a sygnał fluorescencyjny może zostać wykryty przez OI. Pozwala to na zaprojektowanie sond OI o wysokiej specyficzności dla różnych procesów biologicznych i doskonałym stosunku sygnału do szumu.
Poniższy protokół szczegółowo wyjaśnia przygotowanie zwierząt, pomiary OI za pomocą aktywowanej sondy OI do obrazowania aktywności MMP-2, -3, -9 i -13 in vivo oraz dwa eksperymentalne modele zapalenia (RA, CHR).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie procedury opisane w tym artykule, były zgodne z wytycznymi i międzynarodowymi standardami opieki i użytkowania zwierząt laboratoryjnych i zostały zatwierdzone przez lokalną Komisję ds. Dobrostanu i Etyki Zwierząt Komisji Krajowej w Tybindze, Niemcy. 8 - 12 tygodniowe myszy BALB/c i C57BL/6 były trzymane w świetle przez 12 godzin: 12 godzin: cyklu ciemnego i umieszczono w IVC i znormalizowanych warunkach środowiskowych w temperaturze 22 ± 1 °C w grupach od 2 do 5 osób z dostępem do wody i pożywienia ad libitum.
1. Przygotowanie materiału
2. Indukcja reumatoidalnego zapalenia stawów i przewlekła reakcja nadwrażliwości kontaktowej
3. Przygotowanie zwierząt do obrazowania optycznego
4. Obrazowanie optyczne
5. Analiza danych
UWAGA: Przeprowadź analizę danych za pomocą oprogramowania do przetwarzania obrazów zgodnie z protokołem producenta.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Aby wywołać reumatoidalne zapalenie stawów (RZS) u naiwnych myszy BALB/c, w dniu 0 zwierzętom wstrzyknięto i.p. autoprzeciwciała (rozcieńczenie 1:1 z 1x PBS) przeciwko GPI. Maksymalny stan zapalny (obrzęk stawów skokowych) w tym modelu RZS indukowanym serum GPI występuje w 6. dniu po iniekcji11. W związku z tym w dniu 5 przygotowano i wstrzyknięto i.v. do żyły ogonowej myszy z zapaleniem stawów oraz zdrowych zwierząt kontrolnych 2 nmol aktywnego b...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
OI jest bardzo użytecznym, szybkim i niedrogim narzędziem do nieinwazyjnego obrazowania molekularnego in vivo w badaniach przedklinicznych. Szczególną zaletą OI jest zdolność do monitorowania wysoce dynamicznych procesów, takich jak reakcje zapalne. Co więcej, OI pozwala śledzić przebieg choroby przez dłuższy czas, od dni do tygodni.
OI ma kilka zalet w porównaniu z innymi metodami obrazowania in vivo , takimi jak pozytonowa tomografia emisyjna (PET) lub rezonans magnetyczny ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Dziękujemy Danielowi Bukali, Natalie Altmeyer i Funda Cay za doskonałe wsparcie techniczne. Dziękujemy Jonathanowi Cottonowi, Gregowi Bowdenowi i Paulowi Soubiranowi za redakcję manuskryptu. Prace te były wspierane przez Fundację Wernera Siemensa i Wydział Medyczny Uniwersytetu Eberharda Karola w Tybindze ("Promotionskolleg") oraz przez DFG za pośrednictwem CRC 156 (projekt C3).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Cornergel | Gerhard Mann GmbH | 1224635 | maść okulistyczna |
| Forene | Abbott GmbH | 4831850 | z izofluranem |
| U40 | Becton Dickinson and Company | 324876 | |
| Heparin | Sintetica | 6093089 | |
| High-Med-PE 0,28 x 0,61 mm | Reichelt Chemietechnik GmbH+Co | 28460 | rurka polietylenowa, średnica wewnętrzna 0,28 mm, średnica zewnętrzna 0,61 mm |
| Regularne igły do ukosowania BD, 30 g | Becton Dickinson & Co. Ltd. | Kaniula iniekcyjna 305106 30 G | |
| RTA-0011 waporyzator izofluranowy | Vetland Medical Sales and Services LLC-Artagain | ||
| Papier do rysowania | Strathmore Artist Paper | 446-8 | |
| IVIS Spectrum | Perkin Elmer | 124262 | System obrazowania optycznego |
| BD Regularne igły do ukosowania, 25 G | Becton Dickinson and Company | 305122 | |
| 2-Chloro-1,3,5-trinitrobenzen | Sigma Aldrich GmbH | 7987456F | TNCB |
| MMPSense 680 | Perkin Elmer | NEV10126 | fluorescencyjny barwnik obrazowy |
| Oditest | Koreplin GmbH | C1X018 | pomiar mechaniczny |
| Miglyol 812 | SASOL-Oil | ||
| BALB/C, C57BL/6 | Charles River Laboratories | - | Myszy używane do eksperymentów |
| PBS | Sigma Aldrich GmbH | Do rozcieńczania surowicy RA | |
| Pipeta (100 &mikro; L) | Eppendorf | Używany do aplikacji TNCB | |
| Golarka | Wahl | 9962 | Maszynka do trymowania sierści zwierzęcej |
| Living Image | Perkin Elmer | Oprogramowanie do obrazowania do pomiaru OI |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.