O presente protocolo descreve a preparação e utilização de fatias pulmonares cortadas com precisão do rato para avaliar as vias aéreas e a contratilidade muscular liso arterial intrapulmonar em um ambiente quase in vivo .
Artigo de método
O presente protocolo descreve a preparação e utilização de fatias pulmonares cortadas com precisão do rato para avaliar as vias aéreas e a contratilidade muscular liso arterial intrapulmonar em um ambiente quase in vivo .
As células musculares lisas (SMC) mediam a contração das vias aéreas e da artéria intrapulmonar para modificar a resistência ao fluxo de ar e a circulação pulmonar, respectivamente, desempenhando um papel crítico na homeostase do sistema pulmonar. A desregulamentação da contralução da SMC contribui para várias doenças pulmonares, incluindo asma e hipertensão pulmonar. No entanto, devido ao acesso limitado aos tecidos e à falta de sistemas culturais para manter os fenótipos in vivo SMC, os mecanismos moleculares subjacentes à contratlidade SMC desregulamentada nessas doenças permanecem totalmente identificados. A fatia pulmonar de corte de precisão (PCLS) oferece um modelo ex vivo que contorna essas dificuldades técnicas. Como uma seção de tecido pulmonar vivo e fino, o PCLS retém O SMC em ambientes naturais e permite o rastreamento in situ da contração do SMC e sinalização intracelular ca2+ que regula a contração do SMC. Aqui, é fornecido um protocolo de preparação pcls detalhado do mouse, que preserva vias aéreas intactas e artérias intrapulmonares. Este protocolo envolve dois passos essenciais antes de submeter o lobo pulmonar ao corte: inflar as vias aéreas com ponto de fusão baixo agarose através da traqueia e enchimento de vasos pulmonares com gelatina através do ventrículo direito. O PCLS preparado usando este protocolo pode ser usado para bioensaio para avaliar a regulação contraítária de CA2+mediada da SMC tanto nas vias aéreas quanto nos compartimentos arteriais intrapulmonares. Quando aplicado a modelos de camundongos de doenças respiratórias, este protocolo permite a investigação funcional do SMC, fornecendo assim uma visão do mecanismo subjacente da desregulamentação da contração da SMC em doenças.
A célula muscular lisa (SMC) é um tipo de célula estrutural importante no pulmão, residindo principalmente na parede de mídia das vias aéreas e vasos pulmonares. As SMCs contraem para alterar o calibre luminal, regulando assim o fluxo de ar e sangue 1,2. Portanto, a regulação conjuntura de SMCs é essencial para manter a homeostase da ventilação de ar e circulação pulmonar. Em contraste, a contratilidade aberrante do SMC provoca vias aéreas obstrutivas ou doenças vasculares pulmonares como asma e hipertensão arterial pulmonar. No entanto, a avaliação funcional das SMCs pulmonares tem sido desafiada pelo acesso limitado ao tecido pulmonar, especialmente aquelas pequenas vias aéreas e microvexes na parte distal do pulmão 2,3. As soluções atuais recorrem a ensaios indiretos, como medir a resistência ao fluxo de ar pela Flexivent para refletir a constrição das vias aéreas e verificar a pressão arterial pulmonar pelo cateterismo cardíaco direito para avaliar a vasocontração pulmonar 4,5. No entanto, esses ensaios indiretos têm múltiplas desvantagens, como ser confundido por fatores estruturais, não captar a diversidade espacial das vias aéreas ou respostas vasculares em toda a escala pulmonar 6,7, e a inaptidão para o estudo mecanicista da regulação contratil no nível celular. Portanto, abordagens alternativas utilizando células primárias isoladas, tiras musculares de traqueia/brônquico 8,9, ou grandes segmentos vasculares10 foram aplicadas para o estudo SMC in vitro. No entanto, esses métodos também têm limitações. Por exemplo, uma rápida adaptação fenotípica dos SMCs primários na condiçãode cultura 11,12 torna problemático extrapolar achados da cultura celular para configurações in vivo. Além disso, o fenótipo contracttil de SMCs nas vias aéreas proximais isoladas ou segmentos vasculares pode não representar as SMCs no pulmão distal 6,7. Além disso, a medição da força muscular no nível do tecido permanece dissociada de eventos moleculares e celulares que são essenciais para uma visão mecanicista sobre a regulação contratil.
A fatia pulmonar cortada com precisão (PCLS), uma seção de tecido pulmonar vivo, fornece uma ferramenta ex vivo ideal para caracterizar SMCs pulmonares em um microambiente quase in vivo (ou seja, arquitetura multicelular preservada e interação)13. Desde que os Drs. Placke e Fisher introduziram pela primeira vez a preparação de fatias pulmonares de pulmões de ratos e hamsters inflados pela agarose nosanos 14,15, essa técnica tem avançado continuamente para fornecer aos PCLSs maior qualidade e maior versatilidade para pesquisas biomédicas. Uma melhora significativa é o aprimoramento da preservação arterial pulmonar por infusão de gelatina, além da inflação pulmonar com agarose através da traqueia. Como resultado, tanto as vias aéreas quanto as artérias pulmonares são mantidas intactas no PCLS para avaliação ex vivo 16. Além disso, o PCLS é viável por um tempo prolongado na cultura. Por exemplo, os PCLSs do mouse não tiveram nenhuma mudança significativa na viabilidade celular e metabolismo por um mínimo de 12 dias na cultura, bem como, eles mantiveram a contração das vias aéreas por até 7 dias17. Além disso, o PCLS mantém vias aéreas ou embarcações de tamanho diferente para ensaios de contração e relaxamento. Além disso, a sinalização intracelular Ca2+ de SMCs, fator determinante da contratilação celular, pode ser avaliada com corantes de repórter Ca2+ retratados por um microscópio confocal ou de 2 fótons13.
Considerando a ampla aplicação do modelo de camundongos em pesquisa pulmonar, um protocolo detalhado é descrito aqui para a preparação do PCLS do rato com vias aéreas intactas e artérias intrapulmonares para pesquisa pulmonar ex vivo . Utilizando os PCLSs preparados, demonstramos posteriormente como avaliar as vias aéreas e as respostas arteriais pulmonares a estímulos constritivos ou relaxantes. Além disso, também são descritos o método de carregamento do PCLS com corante de repórter Ca2+ e, em seguida, a sinalização ca2+ de SMCs associadas a respostas contratuais ou relaxantes.
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Todos os cuidados com animais estavam de acordo com as diretrizes do Comitê Institucional de Cuidados e Uso de Animais do Hospital Geral de Massachusetts. Foram utilizados camundongos machos do tipo selvagem C57/B6, com 8 semanas de idade, para o presente estudo.
1. Preparação experimental
2. Inflação de pulmões de camundongos com solução de agarose e gelatina
3. Secção de lóbulos pulmonares para fatias finas
4. Análise das respostas contratuais das vias aéreas e artérias intrapulmonares
5. Analisando a sinalização ca2+ das vias aéreas ou SMCs vasculares
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Preparação do MOUSE PCLS preservando vias aéreas e artérias intrapulmonares intactas
Um PCLS de 150 μm de espessura foi observado sob o microscópio de contraste de fase invertido. Nos pulmões do rato, as vias aéreas condutoras são acompanhadas por artérias intrapulmonares, indo do hilus ao pulmão periférico. Um pacote representativo de artérias aéreas pulmonares em um PCLS de rato é mostrado na Figura 2B. As vias aéreas podem ser facilmente identificadas por células epite...
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A preparação do PCLS envolve várias etapas críticas. Em primeiro lugar, é essencial inflar o lobo pulmonar de forma homogênea para evitar a variação da rigidez tecidual da distribuição desigual da ágarose. Como o líquido agarose rapidamente géis em cateteres finos ou vias aéreas a uma temperatura abaixo de 37 °C, o defeito de enchimento resultante no campo pulmonar distal poderia aumentar a disparidade de rigidez do tecido pulmonar e causar ruptura de tecido durante a seção vibratome. Portanto, manter a solução de agaros...
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Os autores não têm nada a revelar.
Este trabalho é apoiado por subvenções do NIH, K08135443 (Y.B), 1R01HL132991 (X.A).
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| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Seringa de 1 mL | BD | 309626 | |
| Tubos de centrífuga estéreis de 15 mL | Celltreat | 229411 | |
| Seringa de 3 mL | BD | 309585 | |
| Tubos de centrífuga estéreis de 50 mL | Celltreat | 229422 | |
| Acetil-beta-metacolina | Millipore Sigma | 62-51-1 | |
| Antibiótico-anitmicótico | Thermo Fisher | 15240-062 | |
| CCD-camera | Nikon | Nikon Ds-Ri2 camera | |
| Cover glassess | Fisher Scientific | 12-548-5CP; 12-548-5PP | |
| Frascos criogênicos | Fisher Scientific | 430488 | |
| Microscópio | Detalhes em Referência 18 | ||
| DMEM/F12 | Fisher Scientific | MT-10-092-CM | |
| Endotelina 1 | Millipore Sigma | E7764 | |
| Tesoura de dissecação fina | Fisher Scientific | NC9702861 | |
| Recipiente de congelamento | Sigma-Aldrich | C1562 | |
| Gelatina de pele suína | Sigma-Aldrich | 9000-70-8 | |
| Solução salina balanceada de Hanks (HBSS) | Thermo Fisher | ||
| Pinça hemostática | Fisher Scientific | 16-100-117 | |
| HEPES | Thermo Fisher | 15630080 | |
| Graxa de silicone de alto vácuo | Fisher Scientific | 146355d | |
| Álcool isopropílico | Sigma-Aldrich | W292907-1KG-K | |
| Arruelas de metal | Home Depot Product Authority | 800442 | Everbilt Arruelas planas #10 |
| Pinça de micro-dissecação | Sigma-Aldrich | F4142 | |
| Conjunto de veias do couro cabeludo com agulha (25 G) | EXELINT | 26708 | |
| NOC-5 | Cayman Chemical | 16534 | |
| Fornecimento de componentes | de malha de nylon | U-CMN-300 | |
| Oregon verde 488 BAPTA-1 AM | Life Technologies | o-6807 | |
| Contraste de fase microscópio | Nikon | Nikon Eclipse TS 100 | |
| Pluronic F-127 | Thermo Fisher | P-6867 | |
| Lâminas de barbear | Personna | Personna Double Edge Razor Blades em embalagem branca 100 contagens | |
| Sulfobromophthalein | Sigma-Aldrich | S0252 | |
| Supercola | Krazy Glue | Cola Krazy, Multiuso | |
| Ultrapure low ponto de fusão agarose | Thermo Fisher | 16520050 | |
| Vibratome | Precisionary | VF 310-0Z | |
| Bloco de resfriamento Vibratome | Precisionary | SKU-VM-CB12.5-NC | |
| Tubo de amostra de vibratome | Precisionary | SKU VF-SPS-VM-12.5-NC | |
| Cateter IV em forma de Y | BD | 383336 | BD Cateter IV fechado Saf-T-Intima |
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