Obecny protokół opisuje metodę śledzenia postępu tocznia u myszy. Przedstawiono dwie dodatkowe procedury w celu scharakteryzowania toczniowego zapalenia nerek w oparciu o naciek komórek i odkładanie się białek w nerkach.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Obecny protokół opisuje metodę śledzenia postępu tocznia u myszy. Przedstawiono dwie dodatkowe procedury w celu scharakteryzowania toczniowego zapalenia nerek w oparciu o naciek komórek i odkładanie się białek w nerkach.
Toczeń rumieniowaty układowy (SLE) jest chorobą autoimmunologiczną, na którą nie ma lekarstwa i charakteryzuje się uporczywym stanem zapalnym w wielu narządach, w tym w nerkach. W takich okolicznościach nerka traci zdolność do oczyszczania krwi z odpadów i regulowania stężenia soli i płynów, co ostatecznie prowadzi do niewydolności nerek. Kobiety, zwłaszcza w wieku rozrodczym, diagnozowane są dziewięciokrotnie częściej niż mężczyźni. Choroby nerek są główną przyczyną śmiertelności pacjentów z TRU. Obecny protokół opisuje szybką i prostą metodę pomiaru poziomu wydalanego białka w pobranym moczu, śledząc postęp tocznia w czasie. Ponadto przedstawiono podejście do izolacji komórek jednojądrzastych nerki w oparciu o dobór wielkości i gęstości w celu zbadania naciekania leukocytów przez nerki. Ponadto opracowano metodę immunohistochemiczną w celu scharakteryzowania odkładania się białek w kłębuszkach nerkowych i nacieku leukocytów w przestrzeni cewkowo-śródmiąższowej. Razem metody te mogą pomóc w badaniu postępu przewlekłego stanu zapalnego związanego z nerkami myszy MRL / lpr podatnych na toczeń.
Podstawową funkcją nerki jest eliminacja substancji toksycznych z moczem, przy jednoczesnym utrzymaniu homeostazy wody i soli1. Funkcja ta jest zagrożona u pacjentów z toczniem rumieniowatym układowym (SLE), prowadzącym do tzw. toczniowego zapalenia nerek (LN). LN jest konsekwencją ataku układu odpornościowego na nerki, co prowadzi do uporczywego zapalenia nerek, a tym samym utraty zdolności do oczyszczania krwi z odpadów i regulowania stężenia soli i płynów. To ostatecznie doprowadzi do niewydolności nerek, która może być śmiertelna. Podczas procesu nerkowego krążące limfocyty B, limfocyty T i monocyty są rekrutowane do nerki, wydzielając chemokiny, cytokiny i autoprzeciwciała tworzące kompleksy odpornościowe. To ostatecznie prowadzi do uszkodzenia komórek śródbłonka, urazów błoniastych, zaniku kanalików nerkowych i zwłóknienia2.
MRL/Mp-Faslpr (MRL/lpr) myszy podatne na toczeń to klasyczny model mysi wykazujący objawy kliniczne podobne do tocznia, które przypominają ludzki SLE3. Model ten odegrał zasadniczą rolę w zrozumieniu jednej z głównych przyczyn śmiertelności u pacjentów z TRU, toczniowego zapalenia nerek (LN)4. Zarówno w ludzkim, jak i mysim TRU, LN charakteryzuje się stopniowym stanem zapalnym wywołanym przez nerkowe odkładanie się kompleksów immunologicznych, po którym następuje aktywacja dopełniacza, rekrutacja komórek zapalnych i utrata funkcji nerek5. Odkładanie kompleksu immunologicznego jest pierwszym krokiem do indukowania produkcji chemokin i cytokin przez wewnętrzne komórki nerkowe, co rozszerza odpowiedź zapalną poprzez rekrutację komórek odpornościowych6. Obecny protokół przedstawia kilka technik śledzenia postępu choroby nerek, które analizują naciek komórek i odkładanie się kompleksu immunologicznego.
Mocz zbierany co tydzień pozwala na wykrycie i wizualizację przebiegu białkomoczu w czasie przed, w trakcie i po wystąpieniu tocznia. Białkomocz jako biomarker może determinować biologiczną progresję LN. Inne zalety tej techniki to to, że jest nieinwazyjna, opłacalna i łatwa do wdrożenia7. Kiedy nerki pracują idealnie, poziom białkomoczu jest stale niski; jednak u myszy MRL/lpr, po 8-9 tygodniu życia, obserwuje się stopniowy wzrost poziomu białkomoczu, który ostatecznie jest wystarczająco wysoki, aby spowodować niewydolność nerek8. W handlu dostępnych jest wiele pasków odczynników i odczynników kolorymetrycznych do monitorowania problemu. Jednak test Bradforda jest tani i bardzo dokładny w określaniu początku białkomoczu i przebiegu toczniowego zapalenia nerek. Ten test jest szybki, a na odczynnik nie ma wpływu obecność rozpuszczalników,, środków redukujących i czynników chelatujących metale, które mogą znajdować się w próbce9,10,11.
Jednym z ważnych aspektów do rozważenia jest infiltracja komórek w nerce. Nacieki te sprzyjają patogenezie, wyzwalając wydzielanie rozpuszczalnych czynników, takich jak cytokiny, w celu pogorszenia stanu zapalnego12. Aby lepiej zrozumieć, jakie populacje komórek są obecne w naciekach, przydatną metodą jest wyizolowanie leukocytów13. Tutaj jako przykład podaje się wykrycie naciekania limfocytów B przez nerki. Procedura rozpoczyna się od procesu trawienia z dezoksyrybonukleazą (DNazą) i kolagenazą, po którym następuje separacja gradientu gęstości, która usuwa zanieczyszczenia, czerwone krwinki i gęste granulocyty. Powodem izolacji limfocytów B (CD19+) i komórek plazmatycznych (CD138+) jest to, że nerki tocznia mogą koncentrować te komórki14. Sugeruje się, że obecność limfocytów B w małych agregatach w nerkach może wskazywać na ekspansję klonalną, a w konsekwencji na produkcję immunoglobulin (Ig). Wiadomo, że komórki plazmatyczne są również obecne w tych agregatach15. Po wyizolowaniu leukocytów można zastosować sortowanie komórek aktywowane fluorescencją (FACS) do analizy komórek będących przedmiotem zainteresowania po barwieniu różnymi przeciwciałami sprzężonymi z fluorescencją.
Immunofluorescencja to jedna z metod wykrywania immunohistochemicznego (IHC), która pozwala na fluorescencyjną wizualizację białek w próbkach tkanki nerkowej o grubości 4 μm. Inne metody wykrywania IHC zależą od charakteru analitów, składu chemicznego wiązania i innych czynników16. Immunofluorescencja to metoda szybkiej identyfikacji, która poddaje antygen działaniu jego odpowiednika przeciwciała znakowanego określonym fluorochromem (lub barwnikiem fluorescencyjnym). Po wzbudzeniu wytwarza światło, które może wykryć mikroskop fluorescencyjny. Technika ta może być wykorzystana do obserwacji osadzania się dopełniacza C3 i IgG2a17. Nadmierna aktywacja kaskady dopełniacza może być związana z niekontrolowaną odpowiedzią immunologiczną i utratą funkcji18. Immunologiczne odkładanie autoprzeciwciał przeciwko dwuniciowemu DNA (anty-dsDNA) w nerkach jest poważnym problemem19, gdzie osoby z izotypem IgG2a zostały powiązane z LN20. W szczególności przeciwciała anty-dsDNA wykazują większą patogenność i powinowactwo do materiałów jądrowych, tworząc kompleksy immunologiczne21. Gdy IgG2a jest obecny, kaskada dopełniacza, w tym C3, jest aktywowana w celu usunięcia kompleksów immunologicznych22. Markery C3 i IgG2a można oznaczać ilościowo pojedynczo lub nakładać na siebie w celu ustalenia ich korelacji.
Warto zauważyć, że pomiar kreatyniny w surowicy jest kolejną niezawodną techniką, która może być używana razem z mikroskopijnym krwiomoczem i biopsjami nerek do diagnozowania LN23. Jednak obecność białkomoczu jest silnym wskaźnikiem uszkodzenia kłębuszków nerkowych. W tym sensie, monitorowanie poziomu białkomoczu podczas tocznia może wykryć początek choroby i uzupełnić inne metody diagnozowania tocznia. Ponadto kompleksy immunologiczne zdeponowane w kłębuszkach nerkowych mogą indukować reakcję zapalną, aktywować układ dopełniacza i rekrutować więcej komórek zapalnych. Kolejnym godnym uwagi punktem tego protokołu jest infiltracja limfocytów B w nerce. To, wraz z naciekanymi limfocytami T, wzmacnia miejscowe odpowiedzi immunologiczne, które wywołują uszkodzenie narządów. Co ważne, klasyfikacja LN opiera się nie tylko na zmianach morfologicznych kłębuszków nerkowych obserwowanych w mikroskopii, ale także na złogach immunologicznych obserwowanych za pomocą immunofluorescencji. Dlatego w tym protokole oferowane są dokładne i opłacalne metody analizy czynności nerek w warunkach laboratoryjnych.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Obecny protokół został zatwierdzony przez Instytucjonalny Komitet ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt (IACUC) w Virginia Tech. Ponieważ toczeń występuje częściej u samic, użyto tylko samic myszy MRL / lpr. Pobieranie próbek rozpoczęto w wieku 4 tygodni, a zakończono w 15 tygodniu. Myszy pozyskano ze źródeł komercyjnych (patrz tabela materiałów) i były hodowane i utrzymywane w określonym środowisku wolnym od patogenów, zgodnie z wytycznymi instytucjonalnymi.
1. Test na białkomocz
2. Izolacja komórek nerkowych
3. Barwienie immunofluorescencyjne
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół wykorzystuje kilka metod do oceny toczniowego zapalenia nerek u myszy MRL/lpr. Po pierwsze, opisano procedurę badania wzrostu poziomu białkomoczu wynikającego z dysfunkcji nerek w czasie. Jak pokazano na Ryc. 1, samice myszy w grupie kontrolnej otrzymywały drogą doustną 200 µL soli fizjologicznej w buforze fosforanowym (1x PBS), natomiast grupa badawcza otrzymywała probiotyk Lactobacillus reuteri w stężeniu 109 cfu/mL, dwa razy w tygodniu. Podawanie preparatów ro...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
LN jest główną przyczyną śmiertelności u pacjentów z TRU, a czynniki nasilające chorobę pozostają niejasne. Zastosowanie tego protokołu polega na scharakteryzowaniu funkcji nerek przy użyciu wielu metod, w tym pomiaru białkomoczu, analizy FACS izolowanych leukocytów nerkowych oraz barwienia immunofluorescencyjnego zamrożonych skrawków nerki.
Jedną z ważnych kwestii, które należy wziąć pod uwagę podczas zbierania moczu, jest to, że należy być konsekwentnym w kwestii pory dnia i miejsca zbierani...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy oświadczają, że nie występuje konflikt interesów.
Dziękujemy Głównemu Ośrodku Cytometrii Przepływowej, Laboratorium Histopatologii, Centrum Obrazowania Fralin w Instytucie Politechnicznym Wirginii oraz Uniwersytetowi Stanowemu za wsparcie techniczne. Praca ta jest wspierana przez różne granty NIH i wewnętrzne.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| 10x sól fizjologiczna buforowana trójpierścieniowo (TBS) | Thermo Fisher Scientific | J60764. K2 | |
| 2-merkaptoetanol | Thermo Fisher Scientific | 21985-023 | |
| Anti-Human/Mouse C3 | Cedarlane | CL7632F | |
| Anti-Mouse CD138 BV711 | Biolegend | 142519 | |
| Anti-Mouse CD45 AF700 | Biolegend | 103127 | |
| Albumina surowicy bydlęcej | Sigma-Aldrich | A9418-100G | |
| Kolagenaza D | Sigma-Aldrich | 11088882001 | |
| Mikroskop konfokalny LSM 880 | Zeiss | LSM 880 | |
| Słoik z kopliny | Fisher Scientific | 50-212-281 | |
| Cryomold | Fisher Scientific | NC9511236 | |
| Gradient gęstości średni | GE Healthcare | 17-1440-02 | Percoll |
| DEPC-Woda uzdatniona | Thermo Fisher Scientific | AM9906 | |
| DNase I | Sigma-Aldrich | D4527 | |
| dsDNA-EC | InvivoGen | tlrl-ecdna | |
| Kwas etylenodiaminotetraoctowy | Fisher Scientific | S311-500 | EDTA |
| EVOS M5000 | Thermo Fisher Scientific | AMF5000 | |
| FACS Fusion Cell sorter | BD Biosciences | FACS Fusion | |
| Płodowa surowica bydlęca - premium, inaktywowana termicznie | R& Systemy D | S11150H | |
| 96-dołkowe płyty polistyrenowe Fisherbrand | Fisher Scientific | 12-565-501 | |
| Pryzmat graficzny | GraphPad | N/A | |
| Hank' s Zrównoważony roztwór soli | Thermo Fisher Scientific | 14175-079 | |
| HEPES | Thermo Fisher Scientific | 15630-080 | |
| Oprogramowanie ImageJ | National Institutes of Health | N/A | |
| Lactobacillus reuteri Kandler i wsp. | ATCC | 23272 | |
| MEM Aminokwasy endogenne | Thermo Fisher Scientific | 11140-050 | |
| MRL/MpJ-Fas lpr /J Myszy (MRL/lpr) | Jackson Lab | 485 | |
| Szkliwo paznokci | N/A | N/A | Dowolny konwencjonalny sklep |
| Związek O.C.T | Tisse-Tek | 4583 | |
| PAP długopis | Sigma-Aldrich | Z377821 | |
| Jednorazowe formy do zatapiania Peel-A-Way | Polysciences | R-30 | |
| Penicylina-Streptomycyna | Thermo Fisher Scientific | 15140-122 | |
| Sól fizjologiczna buforowana fosforanami (PBS) | Thermo Fisher Scientific | 70011069 | |
| Pierce 20x TBS Bufor | Thermo Fisher Scientific | 28358 | |
| Pierce Coomassie Plus (Bradford) Zestaw testowy | Thermo Fisher Scientific | 23236 | Albumina w standardzie w zestawie |
| ProLon Gold Anti-Blade Mountant | ThermoFisher | P36934 | |
| Purified Rat Anti-Mouse CD16/CD32 | BD Biosciences | 553141 | blok FcR |
| RPMI 1640 | Thermo Fisher Scientific | 11875-093 | |
| Pirogronian sodu | Thermo Fisher Scientific | 11360-070 | |
| SpectraMax M5 | Urządzenia molekularne | N/A | SoftMax Pro 6.1 |
| Oprogramowanie Sitka do komórek sterylnych 100 i mikro; M | Fisher Scientific | 22363549 | |
| Tween 20 | Fisher Scientific | BP337-500 | |
| Chlorowodorek wankomycyny | Goldbio | V-200-1 | |
| Zombie Aqua | Biolegend | 423102 | barwnik fluorescencyjny do analizy cytometrii przepływowej |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.