O presente estudo descreve um protocolo para monitorar as alterações nas células endoteliais da veia umbilical humana (HUVECs) durante a infecção viral usando um sistema de análise celular em tempo real (RTCA).
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Artigo de método
O presente estudo descreve um protocolo para monitorar as alterações nas células endoteliais da veia umbilical humana (HUVECs) durante a infecção viral usando um sistema de análise celular em tempo real (RTCA).
As células endoteliais revestem a superfície interna de todos os vasos sanguíneos e linfáticos, criando uma barreira semipermeável que regula a troca de fluidos e solutos entre o sangue ou a linfa e seus tecidos circundantes. A capacidade de um vírus atravessar a barreira endotelial é um importante mecanismo que facilita a disseminação do vírus no corpo humano. Muitos vírus são relatados para alterar a permeabilidade endotelial e/ou causar ruptura da barreira celular endotelial durante a infecção, o que é capaz de causar extravasamento vascular. O presente estudo descreve um protocolo de análise celular em tempo real (RTCA), usando um analisador celular comercial em tempo real para monitorar a integridade endotelial e as mudanças de permeabilidade durante a infecção pelo vírus Zika (ZIKV) das células endoteliais da veia umbilical humana (HUVECs). Os sinais de impedância registrados antes e após a infecção pelo VZIK foram traduzidos para valores de índice celular (IC) e analisados. O protocolo RTCA permite a detecção de efeitos transitórios na forma de alterações morfológicas celulares durante uma infecção viral. Este ensaio também pode ser útil para estudar alterações na integridade vascular de HUVECs em outros arranjos experimentais.
As células endoteliais (CE) revestem a superfície interna de todos os vasos sanguíneos e linfáticos. Estão conectados por aderentes, tight gap junctions, criando uma barreira semipermeável entre o sangue ou a linfa e os tecidos circundantes 1,2. As junções célula-célula endotelial intactas são críticas para regular o transporte de macromoléculas, solutos e fluidos, cruciais para as atividades fisiológicas dos tecidos e órgãoscorrespondentes3. A barreira endotelial é dinâmica e modulada por estímulosespecíficos4. A ruptura ou perda da função da barreira endotelial é uma característica da fisiopatologia da doença na inflamação aguda e crônica na patogênese de muitasdoenças5,6,7, incluindo a infecção viral8,9,10,11. Para os flavivírus, verificou-se que a proteína não estrutural NS1 pode alterar a permeabilidade endotelial, por exemplo, via ruptura da camada glicocálice endotelial-símile, como resultado do aumento da expressão e ativação da catepsina L, sialidases e endoglicosidase heparinase9. No estado de doença, a integridade da monocamada endotelial é afetada e as junções célula-célula são rompidas, o que pode levar à lesão e disfunção endotelial12 e, eventualmente, manifestações patológicas disseminadas em múltiplos sistemas orgânicos13,14. A infecção viral das CE resulta em alterações nas vias de sinalização celular e no perfil de expressão gênica celular, que podem afetar as funções de barreira de fluidos, causar ruptura das CE e induzir extravasamento vascular 10,15. Descobriu-se que a infecção das CE pelo vírus Zika (VZIK) interrompe a integridade juncional que causa alterações na permeabilidade vascular e leva à disfunção da barreira endotelial, resultando em extravasamento vascular10,15. Estudos mostraram que o VZIK está ligado a defeitos congênitos graves; no entanto, pouco se sabe sobre o mecanismo exato pelo qual isso ocorre16,17. Compreender as alterações da barreira endotelial durante uma infecção é, portanto, fundamental para entender o mecanismo da doença.
As CEs são atualmente utilizadas como um importante sistema experimental modelo vascular in vitro para diversos processos fisiológicos e patológicos 18,19,20,21. As células endoteliais da veia umbilical humana (HUVECs) têm sido extensivamente utilizadas como sistema celular primário não imortalizado para estudar o endotélio vascular e a biologia vascular in vitro 22,23,24,25. As HUVECs foram isoladas pela primeira vez para cultivo in vitro no início da década de 1970 a partir da veia umbilical do cordão umbilical humano26. Os HUVECs têm uma morfologia semelhante a um paralelepípedo que é facilmente feita para proliferar em laboratório. Devido à tensão de cisalhamento após ser mantida por longos períodos no estado confluente, observa-se alongamento da forma celular. As HUVECs podem ser caracterizadas pela presença de corpos de Weibel e Palade (WPB), vesículas pinocíticas, pequenas quantidades de fibrilas localizadas próximas ao núcleo, mitocôndrias com formas tubulares que raramente apresentam ramificações, núcleo elipsoide com fino padrão granular de cromatina condensada e um a três nucléolos presentes em cadanúcleo27. Embora os HUVECs apresentem numerosas características morfológicas, a identificação dos HUVECs não pode ser obtida apenas pelo exame óptico. Ensaios como a coloração por imunofluorescência do endotélio vascular (VE)-caderina, são comumente utilizados para a monitorização da integridade vascular em HUVECs 28,29,30,31.
Este estudo descreve o protocolo de análise celular em tempo real (ATR) da infecção de HUVECs. O sistema RTCA utiliza placas especializadas revestidas a ouro contendo microeletrodos que fornecem uma superfície condutora para a fixação celular. Quando as células se ligam à superfície do microeletrodo, uma barreira que impede o fluxo de elétrons através dos microeletrodos é formada. A medida da impedância gerada pelos microeletrodos pode ser utilizada para obter informações sobre alguns processos celulares, incluindo a fixação celular, proliferação e migração32. O ensaio relatado é um ensaio celular baseado em impedância que, juntamente com um analisador celular em tempo real, fornece medição contínua da proliferação de células vivas, mudanças morfológicas (como encolhimento celular) e qualidade da ligação celular de forma não invasiva e livre de marcação. Neste estudo, o analisador celular em tempo real é usado para monitorar a integridade endotelial e as alterações morfológicas das HUVECs durante a infecção pelo ZIKV. Resumidamente, o instrumento mede o fluxo de elétrons transmitidos em placas especializadas de microtitulação revestidas com microeletrodos de ouro na presença de um meio de cultura (solução eletricamente condutora). A aderência celular ou alterações no número e morfologia celular perturbam o fluxo de elétrons e causam variações de impedância que podem ser captadas pelo instrumento (Figura 1 Suplementar). A diferença entre o crescimento, proliferação e aderência do HUVEC antes e após a infecção pelo VZIK é registrada em tempo real por um sinal de impedância elétrica e, em seguida, traduzida para o valor do índice celular (IC). O valor de IC da pré-infecção é usado como linha de base para a normalização do valor de IC. As alterações nos valores de IC refletem alterações morfológicas celulares ou perda de aderência celular com a infecção33. Os resultados do estudo mostram que o protocolo RTCA permite a detecção de efeitos transitórios ou alterações morfológicas celulares durante a infecção viral em comparação com um ensaio final, como a coloração de imunofluorescência da VE-caderina. O método RTCA pode ser útil para analisar as alterações da integridade vascular do HUVEC quando da infecção por outros vírus.
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1. Preparação celular
2. Configuração do experimento RTCA
3. Infecção viral em HUVECs
4. Análise de dados e exportação de dados
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Antes da infecção pelo ZIKV, o IC registrado para a monocamada HUVEC cultivada em uma placa de microtitulação revestida com microeletrodo de ouro era superior a 8, sugerindo fortes propriedades de aderência. Placas ou poços com índice de IC menor que 8 devem ser descartados. Os HUVECs foram então infectados com ZIKV em um MOI de 0,1 e 1, e a impedância celular foi registrada por 7 dias. O valor de IC dos HUVECs infectados com ZIKV P6-740 em um MOI de 0,1 (linha azul clara) começou a cair em 15 h pós-infecção (HPI), em co...
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A infecção viral citocida em células permissivas geralmente está associada a alterações substanciais na morfologia celular e na biossíntese36. As alterações morfológicas celulares induzidas pelo vírus, como encolhimento celular, aumento celular e/ou formação de sincícios, também são conhecidas como efeitos citopáticos (EPCs), característicos de certas infecções virais37. Nas CE, o ECP foi descrito como a destruição das células e quebra das tight junctions entre cada CE, cau...
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Os autores declaram não ter interesses concorrentes.
Esta pesquisa recebeu apoio do Ministério do Ensino Superior da Malásia no âmbito do programa do Centro de Excelência da Instituição Superior (HICoE) (MO002-2019) e financiamento sob o Esquema de Bolsas de Pesquisa de Longo Prazo (LRGS MRUN Fase 1: LRGS MRUN/F1/01/2018).
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| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Tubo de microcentrífuga de 1,5 mL | Nest | 615601 | |
| 37 > C incubadora com 5% de CO2 | Sanyo | MCO-18AIC | |
| 75 cm2 frasco de cultura de tecidos | Corning | 430725U | |
| Solução antibiótica penicilina-estreptomicina (P/S) | Sciencell | 0503 | |
| Gabinete de segurança biológica, Classe II | Holten | HB2448 | |
| Colágeno Tipo 1 | SIgma-Aldrich | C3867 | |
| Suplemento de crescimento de células endoteliais (ECGS) | Sciencell | 1052 | |
| Meio de células endoteliais (ECM) | Sciencell | 1001 | |
| E-placa 96 | Agilent Technologies, Inc. | ||
| Soro fetal bovino (FBS) | Sciencell | 0025 | |
| Solução salina balanceada de Hanks (HBSS) | Sigma-Aldrich | H9394 | |
| Hemocitômetro | Laboroptik LTD | Neubauer melhorou | |
| Células endoteliais da veia umbilical humana (HUVECs) | Sciencell | 8000 | |
| microscópio invertido | ZEISS | TELAVAL 31 | |
| Latitude 3520 Laptop | Dell | - | |
| Micropipeta multicanal (10 - 100 µ L) | Micropipeta | multicanal Eppendorf 3125000036 | |
| (30 - 300 µ L) | Eppendorf | 3125000052 | |
| Reagente reservatório | Tarsons | T38-524090 | |
| Placa resistor RTCA 96 | Agilent Technologies, Inc. | ||
| RTCA Software Pro (Versão 2.6.1) | Agilent Technologies, Inc. | ||
| Pipetas monocanal (10 - 100 µ L) | Eppendorf | 3123000047 | |
| Pipetas monocanal (100 - 1000 e micro; L) | Eppendorf | 3123000063 | |
| Pipetas monocanal (20 - 200 e micro; L) | Eppendorf | 3123000055 | |
| xCELLigence Analisador de células em tempo real SP (Modelo: W380) | Agilent Technologies, Inc. | 00380601030 | https://www.agilent.com/en/product/cell-analysis/real-time-cell-analysis/rtca-analyzers/xcelligence-rtca-sp-single-plate-741232 |
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