Ten protokół opisuje izolację komórek śródbłonka myszy z całej trzustki.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Ten protokół opisuje izolację komórek śródbłonka myszy z całej trzustki.
Trzustka jest ważnym organem do utrzymania równowagi metabolicznej w organizmie, częściowo ze względu na produkcję hormonów metabolicznych, takich jak insulina i glukagon, a także enzymów trawiennych. Trzustka jest również silnie unaczynionym narządem, co ułatwia skomplikowana sieć naczyń włosowatych trzustki. Ta rozległa sieć naczyń włosowatych składa się z wysoce fenestrowanych komórek śródbłonka (EC), ważnych dla rozwoju i funkcji trzustki. W związku z tym dysfunkcja EC może przyczyniać się do dysfunkcji trzustki w chorobach takich jak cukrzyca i rak. W związku z tym badania nad funkcją EC trzustki (pEC) są ważne nie tylko dla zrozumienia biologii trzustki, ale także dla rozwoju jej patologii. Modele mysie są cennymi narzędziami do badania chorób metabolicznych i sercowo-naczyniowych. Nie ustalono jednak protokołu, który opisywałby wystarczająco szczegółowo izolację mysich PEC ze względu na stosunkowo małą populację EC i obfitość enzymów trawiennych potencjalnie uwalnianych z tkanki groniastej, które mogą prowadzić do uszkodzenia komórek, a tym samym do niskiej wydajności. Aby sprostać tym wyzwaniom, opracowaliśmy protokół wzbogacania i odzyskiwania mysich pEC, łączący delikatną dysocjację fizyczną i chemiczną oraz selekcję za pośrednictwem przeciwciał. Przedstawiony tutaj protokół zapewnia solidną metodę ekstrakcji nienaruszonych i żywotnych EC z całej trzustki myszy. Protokół ten jest odpowiedni dla wielu dalszych testów i może być stosowany do różnych modeli myszy.
Trzustka, klucz do kontroli metabolicznej i homeostazy, jest wysoce unaczynionym organem. Trzustka pełni zarówno funkcje hormonalne, jak i zewnątrzwydzielnicze, kontrolując odpowiednio regulację poziomu glukozy we krwi i enzymów trawiennych. Te dwa przedziały są połączone ze sobą rozległą siecią naczyń krwionośnych trzustki, ułatwiając wymianę i transport tlenu, hormonów i enzymów. Co najważniejsze, ta gęsta sieć naczyń włosowatych przenika do wysepki Langerhansa, skupiska komórek regulujących hormony w trzustce odpowiedzialnych za jej funkcję endokrynną, składającej się z komórek alfa (α) wydzielających glukagon, komórek beta (β) wydzielających insulinę i komórek delta (δ) wydzielających somatostatynę1,2. Chociaż wysepki stanowią tylko 1-2% masy trzustki, otrzymują 20% całkowitego przepływu krwi3, co podkreśla znaczenie unaczynienia wysp trzustkowych. Naczynia włosowate trzustki składają się głównie z wysoce fenestrowanych komórek śródbłonka (EC), które są otoczone perycytami ściennymi. Te kapilarne EC odgrywają istotną rolę w rozwoju, dojrzewaniu i (dys)funkcji wysp trzustkowych oraz tworzą intymne połączenia z różnymi komórkami endo- i zewnątrzwydzielniczymi4 (Rysunek 1).
Dysfunkcję śródbłonka zaobserwowano zarówno w cukrzycy typu 1, jak i typu 2, najczęstszych stanach spowodowanych dysfunkcją wysp trzustkowych5,6. Zarówno gęstość mikronaczyniowa wysp trzustkowych, jak i morfologia mogą być zmienione w diabetes7. Co więcej, rak trzustki, wysoce agresywny nowotwór, który może również objawiać się cukrzycą, charakteryzuje się dużą gęstością mikronaczyniową ze słabą perfuzją8. Biorąc pod uwagę kluczowe strukturalne i funkcjonalne role EC zarówno w normalnej, jak i chorej tkance trzustki, istnieje istotna potrzeba zbadania PEC w rozwoju, fizjologii i patologii, aby odkryć mechanizmy, które napędzają zdrowie lub choroby.
Opracowano liczne protokoły do izolacji EC z różnych mysich (np. brain9,10, lung11, heart12, wątroba13, mięśnie szkieletowe14, oraz tkanki tłuszczowe15) i ludzkie (np. brain16, trzewna tkanka tłuszczowa17,18, nerwy obwodowe19, lung20,21,22, oraz tkanki tętnicy krezkowej23). Protokoły te zazwyczaj obejmują stosowanie trawienia enzymatycznego (np. przez kolagenazę, trypsinę24, dispase24,25 i liberase26), po którym następuje etap wzbogacania oparty na przeciwciałach. Co więcej, protokoły te zwykle opierają się na wydłużonym czasie trawienia w wysokich stężeniach enzymów z energicznym mieszaniem w temperaturze 37 °C (Tabela 1). Ze względu na unikalne cechy trzustki, w tym to, że znajduje się w niej mnóstwo endogennych enzymów trawiennych, te istniejące protokoły nie mogą być bezpośrednio stosowane do izolowania pEC. Po pierwsze, skład macierzy zewnątrzkomórkowej (ECM) trzustki różni się od składu innych tkanek. Chociaż kolagenaza jest powszechnie stosowana do izolacji EC, istnieje wiele podtypów o różnych zdolnościach dysocjacji specyficznych dla tkanki, co wymaga optymalizacji. Po drugie, co ma kluczowe znaczenie dla izolacji pEC, uwalnianie i aktywacja endogennych enzymów trzustkowych może znacznie utrudnić proces izolacji. W tym celu należy zachować ostrożność, aby zminimalizować pękanie zewnątrzwydzielniczych komórek groniastych (główne źródło zymogenów, proteaz i RNazy27), które mogą wywołać dalsze uszkodzenia komórek i skutkować niską żywotnością komórek oraz ogólnie wpływać na regenerację27,28,29.
Aby sprostać tym wyzwaniom, dostosowaliśmy metody z istniejących protokołów izolacji EC i stworzyliśmy nowy protokół odpowiedni do izolacji EC od trzustki myszy. W szczególności opisujemy tutaj przepływ pracy (Rysunek 2) z wykorzystaniem kolagenazy typu I (zwykle wdrażanej do izolacji EC płuc), niższych temperatur trawienia i braku pobudzenia (w celu zapobiegania aktywacji zymogenów trzustkowych) oraz DNase30,31,32 (w celu zapobiegania apoptozie wywołanej przez DNA i poprawie żywotności komórek oraz przeciwciała dla CD3133 (PECAM1, marker pan-EC). Opisany protokół tworzy populacje EC wyizolowane z trzustki myszy, które można wykorzystać do profilowania ekspresji genów i testów białek.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Izolacja tkanek została przeprowadzona zgodnie z zatwierdzonym protokołem badania #17010 przez Instytucjonalny Komitet ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt (IACUC) Instytutu Badawczego Beckman, City of Hope (Duarte, Kalifornia, USA). Tutaj używamy Tie-2CreERT2; Linia myszy Rosa26-TdTomato w tle C57BL/6 w wieku 8 - 12 tygodni. W tej linii, EC są oznaczone TdTomato po indukcji tamoksyfenem, jak opisano wcześniej34. Jednak protokół ten można dostosować do wszystkich grup wiekowych dorosłych myszy o różnych genotypach i pochodzeniu genetycznym.
1. Pobranie tkanek (szacowany czas: 1-2 h)
UWAGA: Szacowany czas to 15 minut/zwierzę, zalecane maksymalnie 3 zwierzęta w grupie na próbki dysocjacji.
2. Przygotowanie kolagenazy (szacowany czas: 15-30 min)
3. Trawienie (szacowany czas: 40 min-1 h)
4. Wzbogacanie komórek śródbłonka (EC) (szacowany czas: 2-3 godziny)
5. Hodowla PEC
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Postępując zgodnie z tym protokołem, otrzymuje się około 2 x 106 żywe komórki można uzyskać poprzez połączenie tkanek z 3 trzustek mysich, a z pojedynczej trzustki mysiej uzyskuje się 750 000 komórek. Aby potwierdzić wzbogacenie frakcji komórek śródbłonka (EC), przeprowadzono następujące analizy: 1) ilościową PCR: w porównaniu z próbkami z przelywu (FT) (tj. frakcjami niezmieszanymi z przeciwciałami anty-CD31), frakcje EC wykazywały znacznie wyższe poziomy Pecam1 (kodujące CD31) i Kdr (kodują...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
W niniejszym artykule przedstawiono protokół wzbogacania i izolacji pEC. Podobnie jak poprzednie protokoły izolacji EC z innych tkanek lub narządów, protokół ten składa się z trzech głównych procesów, a mianowicie dysocjacji fizycznej, trawienia enzymatycznego i wzbogacania EC w oparciu o przeciwciała. Aby sprostać wyjątkowym wyzwaniom związanym z przetwarzaniem trzustki, wprowadziliśmy kilka kluczowych adaptacji i krytycznych kroków w naszym protokole: 1) delikatne jednoetapowe trawienie kolagenazy z krótkim czasem inku...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Autorzy dziękują dr Brianowi Armstrongowi z City of Hope i Mindy Rodriguez z University of California, Riverside za pomoc techniczną. Badanie to zostało częściowo sfinansowane z grantów NIH (R01 HL145170 do ZBC), Fundacji Elli Fitzgerald (do ZBC), City of Hope (Nagroda za Metabolizm Cukrzycy i Instytut Badawczy im. Arthura Riggsa) oraz grantu Kalifornijskiego Instytutu Medycyny Regeneracyjnej EDU4-12772 (dla AT). Badania opisane w tej publikacji obejmowały prace wykonane w mikroskopii świetlnej i obrazowaniu cyfrowym wspierane przez National Cancer Institute of the NIH w ramach nagrody numer P30CA033572. Rysunek 1 i rysunek 2 zostały wykonane za pomocą BioRender.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| 1,5 ml eppendorf | USA Scientific | 1615-5500 | |
| 10 cm naczynie | Genesee Scientific | 25-202 | |
| 25G igły | BD | 305145 | |
| 2X Taq Pro Universal SYBR qPCR Master Mix | Vazyme | Q712-03-AA | |
| 5 mL eppendorf | Thermo Fisher | ||
| Płytka 6-dołkowa | Greiner Bio-One | 07-000-208 | |
| 70 µ m sitko | Fisher | 22-363-548 | |
| Anty-CD31-biotyna | Miltenyi Biotech | REA784 | |
| Surowica bydlęca albumina poddawana szokowi cieplnemu | Fisher | BP1600-100 | |
| CaCl2 | Fisher | BP510 | |
| Wirówka | Eppendorf | ||
| Kolagen typu 1, ze skóry cielęcej | Sigma Aldrich& nbsp; | C9791 | Odczynnik przyłączeniowy w protokole |
| Kolagenaza Typ 1 | Worthington Bio | LS004197 | |
| Countess Automatyczny licznik komórek | Thermo Fisher | ||
| DAPI | Thermo Fisher | D1306 | immunofluorescencyjne |
| jednorazowe bezpieczne skalpele | Myco Instrumentation | 6008TR-10 | |
| DNAse I | Roche | 260913 | |
| D-PBS (Ca2+,Mg2+) | Thermo Fisher | ||
| Etanol | Fisher | BP2818-4 | |
| Surowica bydlęca | płodu Inkubator | ||
| C 5% CO2 | |||
| LS Kolumny | Miltenyi Biotech | 130-042-401 | |
| M199 | Sigma | M2520-1L | |
| MACS MultiStand z separatorem QuadroMACS | Miltenyi Biotech | 130-042-303 | |
| Średni 199 | Sigma Aldrich | M2520-10X | |
| Mikrogranulki anty-biotyna | Miltenyi Biotech | 130-090-485 | |
| Mikroskop | Leica | Do oceny morfologii komórek | |
| Woda klasy molekularnej | Corning | 46-000-CM | |
| NaCl | Fisher | S271-1 | |
| New Brunswick Innova 44/44R Wytrząsarka orbitalna | Przeciwciało Eppendorf | ||
| PECAM1 (CD31) | Abcam | ab56299 | immunofluorescencja |
| PECAM1 (CD31) | Przeciwciało R& D Systems | AF3628 | |
| Sól fizjologiczna buforowana fosforanami (10X) (bez Ca2+, bez Mg2+) | Genesee Scientific | 25-507-XB | |
| Primer 36B4 Mysz do przodu | IDT | AGATTCGGGATATGCTGTTGGC | |
| Primer 36B4 Mysz Revese | IDT | TCGGGTCCTAGACCAGTGTTC | |
| Primer Kdr Mysz do przodu | IDT | TCCAGAATCCTCTTCCATGC | |
| Primer Kdr Odwrócona mysz | IDT | AAACCTCCTGCAAGCAAATG | |
| Primer Nkx6.1 Odwrócona mysz | IDT | CACGGCGGACTCTGCATCACTC | |
| Primer Nxk6.1 Mysz do przodu | IDT | CTCTACTTTAGCCCCAGCG | |
| Primer PECAM1 Mysz do przodu | IDT | ACGCTGGTGCTCTATGCAAG | |
| Primer PECAM1 Mysz odwrócona IDT | TCAGTTGCTGCCCATTCATCA | ||
| RNase ZAP | Thermo Fisher | AM9780 | |
| Woda wolna od RNaz | Takara | RR036B | |
| Sterylne 12" długie kleszcze | FST | 91100-16 | |
| Sterylne drobne kleszczyki | FST | 11050-10 | |
| Sterylne drobne nożyczki | FST | 14061-11 | |
| Naczynia do hodowli tkankowych 2cm | Genesee Scientific | 25-260 | |
| Odczynnik TRIzol | Fisher | 15596018 | |
| Trypan Blue | Corning | MT25900CI | |
| Inhibitor trypsyny | Roche | 10109886001 | |
| Tween-20 | |||
| VE-Cadherin Przeciwciało | Abcam | ab33168 | immunofluorescencja |
| wodna |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.