Informacje dotyczące komercyjnych odczynników i instrumentów są wymienione w Tabeli Materiałów.
Linia komórkowa ludzkich kardiomiocytów AC16 powstała w wyniku fuzji pierwotnych komórek z dorosłej tkanki serca komorowego z ludzkimi fibroblastami przekształconymi przez SV4017, które zostały zakupione od BLUEFBIO (Szanghaj, Chiny). Linia komórkowa rozwija wiele cech biochemicznych i morfologicznych charakterystycznych dla kardiomiocytów. Ponadto linia komórkowa jest szeroko stosowana do oceny uszkodzenia mięśnia sercowego i funkcji mięśnia sercowego in vitro18,19.
1. Hodowla komórkowa
UWAGA: Podstawowa pożywka hodowlana składa się z pozbawionej surowicy modyfikowanej pożywki Eagle's Eagle's (DMEM), 10% płodowej surowicy bydlęcej (FBS), 1% suplementu wzrostu miocytów serca i 1% roztworu penicyliny/streptomycyny. Przechowywać podłoże w temperaturze 4 °C i podgrzać do 37 °C przed użyciem.
- Usunąć kriokonserwowane ludzkie komórki kardiomiocytów (HCM) z ciekłego azotu i rozmrozić je w łaźni wodnej w temperaturze 37 °C.
- Delikatnie wstrząsnąć fiolką (<1 minuta) w łaźni wodnej o temperaturze 37 °C, aż w fiolce pozostanie tylko mały kawałek lodu.
- Przenieść fiolkę do sterylnego okapu z przepływem laminarnym. Przetrzeć zewnętrzną stronę fiolki wacikiem zamoczonym w 70% alkoholu.
- Przenieść 4 ml wstępnie podgrzanej, kompletnej pożywki wzrostowej kroplami do probówki wirówkowej zawierającej rozmrożone komórki.
- Odwirować zawiesinę komórkową o stężeniu 200 × g przez 10 minut. Po odwirowaniu odrzucić supernatant i ponownie zawiesić osad w 5 ml kompletnego podłoża.
- Utrzymuj komórki w temperaturze 37 °C w wilgotnym inkubatorze w atmosferze zawierającej 95% powietrza i 5% CO2,
UWAGA: Przed pobraniem komórek do eksperymentów, komórki mogą rosnąć aż do osiągnięcia około 60-70% zgrywania.
2. Ustanowienie modelu deprywacji tlenowo-glukozowej (OGD)
UWAGA: Dwie godziny przed okresem badania, zastąp pożywkę wzrostową pożywką bez surowicy, a komórki zostały ponownie inkubowane w nawilżanym inkubatorze przez 2 godziny w temperaturze 37 °C w atmosferze z 5% CO2.
- Odessać pożywkę z płytki 6-dołkowej i delikatnie przemyć komórki trzykrotnie solą fizjologiczną buforowaną fosforanami (PBS).
- Dodaj 2 ml świeżego bezcukrowego DMEM na dołek.
- Hodować komórki w stałej temperaturze w inkubatorze składającym się z trzech gazów, w atmosferze z mieszaniną 95% N2, 5 % CO2 i 0,1 %O2 w temperaturze 37 °C przez 1, 2, 4, 8, 12 lub 16 godzin.
- Po zabiegu hipoksji odessać pożywkę z płytki 6-dołkowej i trzykrotnie przemyć komórki PBS (pH 7,4).
- Dodać 2 ml kompletnego DMEM do dołka.
- Utrzymuj komórki w temperaturze 37 °C w wilgotnym inkubatorze w atmosferze zawierającej 95% powietrza i 5%CO2.
3. Protokół czasowo-temperaturowy
UWAGA: Podczas operacji kardiochirurgicznej stosowany jest standardowy protokół czasowo-temperaturowy, jak wcześniej opisali inni20,21. Traktuj HCM zgodnie z następującym protokołem (Rysunek 1): punkt czasowy 1 (T1) oznacza koniec indukcji, punkt czasowy 2 (T2) oznacza koniec konserwacji, a punkt czasowy 3 (T3) oznacza koniec ponownego nagrzewania. Analizować komórki kontrolne utrzymywane w ciągłych warunkach normotermicznych (37 °C). Warunki temperaturowe są tworzone za pomocą inkubatora trójgazowego, który umożliwia precyzyjną regulację temperatury.
- Dwie godziny przed eksperymentami odessać pożywkę hodowlaną z płytki 6-dołkowej i dodać 2 ml świeżego DMEM bez surowicy do dołka.
- Ponownie inkubować komórki w nawilżonym inkubatorze przez 2 godziny w temperaturze 37 °C w atmosferze o stężeniu 5%CO2.
- Po 2 godzinach odessać pożywkę z płytki 6-dołkowej i trzykrotnie przemyć komórki PBS (pH 7,4).
- Dodaj 2 ml świeżego DMEM bez surowicy na dołek.
- Ponownie inkubować komórki w inkubatorze trójgazowym.
UWAGA: Wymień podłoże, aby usunąć nieprzymocowane komórki i zanieczyszczenia.
- Natychmiast zmień temperaturę, umieszczając szalki hodowlane w inkubatorze trójgazowym.
- Po 1 godzinie schładzania szybko odessać pożywkę z płytki 6-dołkowej i dodać 2 ml świeżego bezcukrowego DMEM do dołka.
- Hodować komórki w inkubatorze trójgazowym w atmosferze zawierającej 95% N2, 5 % CO2 i 0,1 %O2 w temperaturze 37 °C przez 12 godzin w celu uzyskania hipoksji.
- Ustaw temperaturę zgodnie z poniższym opisem.
UWAGA: Protokół rozpoczyna się od 10 godzin zabiegu w niskiej temperaturze, po którym następuje faza rozgrzewania przez 2 godziny do 37 °C i 24 godziny normotermii (37 °C). W każdym punkcie czasowym trzy szalki Petriego są usuwane do analizy.
- Po obróbce w niskiej temperaturze odessać pożywkę z płytki 6-dołkowej i trzykrotnie przemyć PBS (pH 7,4).
- Dodać 2 ml kompletnego DMEM do dołka.
- Utrzymuj komórki w temperaturze 37 °C w wilgotnym inkubatorze w atmosferze zawierającej 95% powietrza i 5%CO2.
4. Test żywotności CCK-8
- Przed użyciem podgrzać 0,25% roztwór kwasu trypsynowo-etylenodiaminotetraoctowego (EDTA) i PBS do temperatury 37 °C.
- Odessać pożywkę, przepłukać komórki 1 ml PBS, a następnie dodać 0,5 ml 0,25% trypsyny wzdłuż ściany studzienki. Inkubować w temperaturze 37 °C aż do odłączenia prawie wszystkich HCM (około 1 minuty).
- Dodaj 1 ml kompletnej pożywki DMEM do studzienek, aby zneutralizować trypsynę.
- Przenieść zawiesinę komórek do probówki wirówkowej o pojemności 15 ml i zagnieżdżać HCM przez odwirowanie z stężeniem 500 × g przez 3 minuty. Odessać supernatant bez naruszania osadu.
- Dozować 100 μl porcji zawiesiny komórek (5000 komórek/basenik) do płytki 96-dołkowej. Wstępnie inkubować płytkę przez 24 godziny w nawilżanym inkubatorze (w temperaturze 37 °C).
- Użyj hodowanych komórek na 96-dołkowych płytkach, aby wygenerować różne grupy traktowane.
- Inkubować płytkę przez odpowiedni okres czasu (16 godzin) w inkubatorze.
- Dodać 10 μl roztworu CCK-8 do każdego dołka płytki.
- Inkubować płytkę przez 1 godzinę w inkubatorze.
- Zmierzyć absorbancję przy 450 nm za pomocą czytnika mikropłytek.
UWAGA: Uważaj, aby nie wprowadzać pęcherzyków do studzienek, ponieważ zakłócają one pomiary odczytu OD.
5. Cytometria przepływowa do analizy apoptozy
- Wykonaj etapy trypsynizacji i wirowania, wykonując czynności 4.2-4.4.
UWAGA: Komórki są zbierane za pomocą trypsyny bez EDTA. Aby ocenić apoptozę, pobiera się zarówno komórki pływające, jak i przylegające.
- Odwirować komórki przez 5 minut w temperaturze 1000 × g. Odrzucić supernatant i ponownie zawiesić osad w 1 ml PBS.
- Policz komórki za pomocą hemocytometru. Za pomocą pipety przenieś 100 μl zawiesiny komórek poddanych działaniu błękitu trypanowego do hemocytometru. Za pomocą ręcznego licznika liczenia policz żywe, niebarwione komórki w jednym zestawie 16 kwadratów, a następnie użyj PBS do wygenerowania zawiesiny komórek o stężeniu 1×107 komórek/ml.
- Uzyskać 200 μl zawiesiny komórek (5 × 105 -1 × 106 komórek).
- Wirować przez 5 minut przy 1000 × g i ponownie zawiesić osad w roztworze wiążącym Annexin V-FITC.
- Dodać 5 μl aneksyny V-FITC, aby zabarwić komórki.
- Dodać 10 μl jodku propidyny do zawiesiny komórkowej.
- Delikatnie wymieszaj komórki i inkubuj je przez 20 minut w temperaturze pokojowej w ciemności.
UWAGA: Komórki są ponownie zawieszane 2-3 razy podczas inkubacji, aby poprawić barwienie.
- Uruchom cytometr przepływowy i upewnij się, że oprogramowanie działa prawidłowo.
- Otwórz dwa okna wykresu punktowego w oprogramowaniu do cytometrii przepływowej.
- Wybierz światło rozproszone do przodu (FSC) na osi X i światło rozproszone bocznie (SSC) na osi Y, aby wykluczyć resztki komórek i/lub grudki odpowiednio pod względem ich wielkości i ziarnistości.
- Wybierz kanał detekcji PE (590 mm) i FITC (530 mm), który służy do pomiaru intensywności fluorescencji komórek.
- Umieścić ślepą próbkę (HCM, które nie zostały zabarwione) probówkę z próbką na cytometrze przepływowym.
- Kliknij przycisk Nagraj, aby zebrać cząstki z zawiesiny w ślepej probówce, a następnie przebramować populację komórek do dalszej analizy na pierwszym wykresie kropkowym.
- Umieść pojedynczo barwione próbki na ramieniu podtrzymującym probówkę. Kliknij przycisk Nagraj, aby zebrać cząstki z zawiesiny, a następnie przebramować populację komórek do dalszej analizy na pierwszym wykresie punktowym.
- Zbierz HCM w innych probówkach z próbkami i zoptymalizuj pomiar, dostosowując napięcia kanałów fluorescencyjnych.
UWAGA: Próbki niebarwione i barwione pojedynczo są używane jako kontrole kompensacyjne podczas eksperymentu.
- Wyświetl statystyki każdej probówki z próbką i oblicz szybkość apoptozy każdej próbki.
6. Ocena depolaryzacji mitochondriów
- Wykonaj trypsynizację i odwirowanie, wykonując kroki 4.2-4.4.
- Ponownie zawiesić komórki w 500 μl kompletnego podłoża, a następnie dostosować gęstość komórek dostosowaną do 1 × 105 - 6 × 106 komórek
- Dodać 0,5 ml roztworu roboczego JC-1 do każdej probówki.
- Inkubować komórki w inkubatorze komórkowym w temperaturze 37 °C przez 20 minut.
UWAGA: W okresie inkubacji dodać 1 ml 5× buforu barwiącego JC-1 do 4 ml wody destylowanej, aby przygotować bufor barwiący JC-1.
- Po inkubacji odwirować komórki w temperaturze 600 × g przez 3 minuty w temperaturze 4 °C.
- Odrzucić supernatant i ponownie zawiesić osad w 1 ml buforu barwiącego JC-1.
- Powtórz kroki od 6.5 do 6.6 trzy razy.
- Ponownie zawiesić HCM w 1 ml lodowatego buforu barwiącego w probówce wirówkowej o pojemności 1,5 ml i użyć komórek do analizy w ciągu 30 minut.
- Wybierz kanał detekcji PE (590 nm) i FITC (530 nm), aby zmierzyć intensywność fluorescencji barwnika JC-1 w komórkach.
UWAGA: Ustaw cytometr przepływowy, wykonując czynności 5.10-5.17.
7. Test reaktywnych form tlenu
- Wykonaj trypsynizację i odwirowanie, wykonując kroki 4.2-4.4.
- Wybarwić komórki w pożywce hodowlanej za pomocą 10 μM DCFDA i dostosować gęstość komórek do 1 ×10 6 - 1 × 107 komórek
- Inkubować przez 30 minut w temperaturze 37 °C.
- Delikatnie pipetuj komórki w górę/w dół co 3-5 minut.
- Po inkubacji przemyć komórki trzykrotnie pożywką do hodowli komórkowych bez surowicy.
- Przeanalizuj komórki na cytometrze przepływowym, wykonując czynności 5.10-5.17.
UWAGA: DCF jest wzbudzany przy 488 nm, a intensywność emisji mierzona jest przy 530 nm.
8. Pomiar aktywności kaspazy 3/ Kaspazy 8
- Wykonaj trypsynizację, wykonując kroki 4.2-4.4.
- Zebrać komórki przez odwirowanie w temperaturze 600 × g w temperaturze 4 °C przez 5 minut.
- Dodać 100 μl buforu lizatu na 2 × 106 komórek.
- Lizuj komórki przez 15 minut na lodzie.
- Po inkubacji przez 15 minut w łaźni lodowej, odwirować próbkę w temperaturze 1,6 ×10 4 x g w temperaturze 4 °C przez 15 minut.
- Przenieść supernatant do lodowatej probówki wirówkowej w celu użycia.
UWAGA: Stężenie białka w próbce powinno wynosić co najmniej 1-3 mg/ml.
- Usuń Ac-DEVD-pNA (2 mM) i umieść go w łaźni lodowej do użycia.
- Dokładnie dodać 40 μl roztworu buforowego do płytki znakowanej enzymatem, dodać 80 μl próbki, a na koniec dodać 10 μl Ac-DEVD-pNA (2 mM).
- Inkubować próbkę w temperaturze 37 °C przez 120 minut.
- Zmierzono wartość A405 na czytniku mikropłytek zgodnie z instrukcjami producenta.
UWAGA: Absorbancję wytwarzaną przez pNA generowaną przez kaspazę-3/kaspazę-8 oblicza się przez odjęcie wartości A405 ślepej próby kontrolnej od wartości próbki.