Золотым стандартом в кардиологии для клеточных и молекулярно-функциональных экспериментов являются кардиомиоциты. В этой статье описываются адаптации к методу Лангендорфа для выделения кардиомиоцитов мыши.
Method Article
Золотым стандартом в кардиологии для клеточных и молекулярно-функциональных экспериментов являются кардиомиоциты. В этой статье описываются адаптации к методу Лангендорфа для выделения кардиомиоцитов мыши.
Потребность в воспроизводимых, но технически простых методах, дающих высококачественные кардиомиоциты, имеет важное значение для исследований в области биологии сердца. Клеточные и молекулярно-функциональные эксперименты (например, сокращение, электрофизиология, кальциевый цикл и т. д.) на кардиомиоцитах являются золотым стандартом для установления механизма (механизмов) заболевания. Мышь является предпочтительным видом для функциональных экспериментов, и описанная методика предназначена специально для выделения кардиомиоцитов мыши. Предыдущие методы, требующие аппарата Лангендорфа, требуют высокого уровня подготовки и точности для канюляции аорты, что часто приводит к ишемии. Область смещается в сторону методов выделения без Лангендорфа, которые просты, воспроизводимы и дают жизнеспособные миоциты для сбора физиологических данных и культивирования. Эти методы значительно сокращают время ишемии по сравнению с канюляцией аорты и приводят к надежно полученным кардиомиоцитам. Наша адаптация к методу без Лангендорфа включает в себя начальную перфузию ледяным очищающим раствором, использование стабилизирующей платформы, которая обеспечивает устойчивую иглу во время перфузии, и дополнительные этапы пищеварения для обеспечения надежно полученных кардиомиоцитов для использования в функциональных измерениях и посеве. Этот метод прост и быстр в исполнении и не требует особых технических навыков.
На протяжении десятилетий важной идеей в литературе по биологии сердца является молекулярный механизм действия. Механизм действия должен быть установлен, чтобы публиковать надежные исследования. Хорошо зарекомендовавшей себя стратегией определения молекулярного механизма являются изолированные исследования кардиомиоцитов, которые требуют высококачественных кардиомиоцитов для получения достоверных данных. Клеточные и молекулярные эксперименты, проводимые на кардиомиоцитах для определения механизма действия, являются золотым стандартом для исследования сокращения1, электрофизиологии2, цикла кальция (Ca2+)3, чувствительности миофиламентаCa 2+ 4, цитоскелета5, метаболизма6, эффектов гормонов7, сигнальных молекул8, исследований лекарств9 и так далее. Мышь стала предпочтительным видом для большинства экспериментов по биологии сердца из-за простоты генетических манипуляций, ее небольшого размера, относительно короткой продолжительности жизни, низкой стоимости и т. д.10. Тем не менее, надежное выделение высококачественных кардиомиоцитов мыши не является тривиальным с современными методами.
Лаборатории выделяют кардиомиоциты уже почти 70 лет11. Практически все методы выделения кардиомиоцитов основаны на переваривании сердца с помощью различных ферментов (коллагеназа, протеаза, трипсин и т. Д.). В ранние периоды (1950-1960-е годы) использовался метод кусков, который включал удаление сердца, разрезание на гораздо более мелкие кусочки и инкубацию в растворе с коллагеназой / протеазой / трипсином12. В 1970-х годах лаборатории внедрили улучшенный метод «Лангендорфа»13, который изолировал кардиомиоциты с использованием метода изоляции на основе перфузии коронарных артерий (ретроградная перфузия ферментом через аппарат Лангендорфа); Этот метод остается доминирующим методом выделения миоцитов в этой области сегодня, ~ 50 лет спустя14,15,16. Недавняя работа сместилась в сторону канюляции сердца in vivo для ограничения времени гипоксии и ишемического повреждения, что приводит к превосходному выделению кардиомиоцитов (лучшие выходы и более высокое качество)17. В последнее время это превратилось в выполнение in vivo, перфузии сердца без Лангендорфа 18,19,20,21,22. Мы разработали метод выделения кардиомиоцитов без Лангендорфа на основе метода Ackers-Johnson et al.18 и адаптировали различные компоненты из многих предыдущих методов выделения. Эти ключевые приспособления включают инъекцию ледяного очищающего буфера и включение поддерживающей платформы для стабилизации иглы, что позволяет уменьшить манипуляции с сердцем. Также в этом методе подробно описан контроль температуры вводимых буферов (37 ° C), что уменьшило время между инъекцией in vivo и перевариванием из-за меньшей перфузии ЭДТА, как было опубликованоранее 18. Уменьшая манипуляции с сердцем и, следовательно, минимизируя размер места прокола, достигается тщательная и постоянная перфузия коронарных артерий. Мы также усовершенствовали технику с помощью метода вторичного разложения кусков, количества ЭДТА в введенном буфере очистки и изменили pH. Описанная нами методика надежнее, эффективнее и не требует обширной подготовки/практики по сравнению с использованием аппарата Лангендорфа (табл. 1).
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Все процедуры, выполненные в этом исследовании, были одобрены Институциональным комитетом по уходу за животными и их использованию в Университете штата Огайо в соответствии с руководящими принципами NIH.
1. Приготовление раствора
ПРИМЕЧАНИЕ: Пожалуйста, смотрите таблицу 2 для буферных концентраций.
2. Подготовка коллектора
3. Подготовка животных
4. Процедура выделения кардиомиоцитов
5. Клеточная культура
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Есть несколько элементов, которые следует учитывать при определении успешности изоляции. Во-первых, кардиомиоциты должны иметь палочковидную форму без мембранных пузырьков, таких как клетки, выделенные на рисунке 1. Типичная изоляция дает ~ 80% миоцитов палочковидной формы. Если выделение дает что-то менее 50% палочковидных клеток, то это считается неудачной изоляцией, и кардиомиоциты не используются. Наконец, кардиомиоциты должны находиться в состоянии покоя. Спонтанное сокращение миоцитов ...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Основное преимущество нашей методики выделения кардиомиоцитов без Лангендорфа заключается в том, что она ограничивает время гипоксии и ишемии, не требуя канюляции в аппарате Лангендорфа. В отличие от классических методов Лангендорфа, которые занимают несколько минут для удаления, очистки и подвешивания сердца, что часто приводит к ишемическому повреждению миоцита, наш метод включает очистку крови in vivo с помощью ледяного очищающего раствора. Ледяной очищающий буфер содержит этилендиаминтетрауксусную к...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Отсутствие конфликтов интересов, подлежащих раскрытию.
Эта работа была поддержана грантами Национального института здравоохранения R01 HL114940 (Biesiadecki), R01 AG060542 (Ziolo) и T32 HL134616 (Sturgill and Salyer).
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| 10 мл Bd Luer-Lok шприц | Fisher Sci | 14-827-52 | |
| 10 мл стакан низкой формы Pyrex | Cole-Palmer | UX-34502-01 | |
| 100 мл полипропиленовая крышка стеклянная бутылка для хранения сред | DWK Life Sciences | UX-34523-00 | |
| 14 мл полипропиленовые пробирки с круглым дном и колпачком | Fisher Sci | 14-959-11B | |
| 2,3-бутандион моноксим | Sigma | B0753 | >98% |
| 3 cc BD Luer-Lok Шприц | Fisher Sci | 14-823-435 | |
| 35 мм посуда со стеклянным дном | MatTek | Corporation P35G-1.0-20-C | |
| 50 мл BD Шприц без иглы | Fisher Sci | 13-689-8 | |
| 50 мл Конические центрифужные пробирки | Cole-Palmer | EW-22999-84 | |
| 95% O2 5% CO2 | |||
| AIMS Space Gel Грелка | Fisher Sci | 14-370-223 | |
| BD PrecisionGlide 27 G x 1/2" Иглы для подкожных инъекций | Becton Dickinson | 305109 | |
| бычья сыворотка Альбумин | Sigma | A3803 | Фракция теплового шока, лиофилизированный порошок, практически без жирных кислот, >98% |
| Кальция хлорид дигидрат | Sigma | C7902 | >99% |
| D-(+)-глюкоза | Sigma | G7021 | Подходит для клеточной культуры, >99,5% |
| DMEM | Fisher Sci | 11965092 | |
| EDTA | Fisher Sci | AAA1071336 | |
| Falcon 100 мм TC-обработанная чашка для клеточной культуры | Corning | 353003 | |
| FBS | R& D Systems (Bio-techne) | S11195 | |
| Погружные циркуляционные термостаты с подогревом Fisherbrand Isotemp | Fisher Sci | 13-874-432 | |
| Hartman Mosquito Гемостатические щипцы | World Precision Instruments | 15921 | |
| Набор счетных камер Hausser Scientific Hy-Lite | Fisher Sci | 02-671-11 | |
| HEPES | Sigma | H4034 | >99.5% |
| Маркировочная лента | Fisher Sci | 15-901-10R | |
| Legato 100 Шприцевой насос | kdScientific | 788100 | |
| L-глутатион | Fisher Sci | ICN19467980 | |
| Liberase TH Research | Grade Sigma | 5401135001 | высокой концентрацией термолизина |
| M199 | Fisher Sci | MT10060CV | |
| хлорида | магнияInvitrogen | AM9530G | |
| мышиный ламинин | Corning | 354232 | |
| Pen/Strep | Fisher Sci | ||
| Хлорид калия | Sigma | P5405 | >99% |
| Прецизионная цифровая возвратно-поступательная водяная баня | ThermoFisher Scientific | TSCIR19 | |
| бикарбонат натрия | Sigma | S5761 | подходит для клеток культура |
| Натрия хлорид | Sigma | S5886 | >99% |
| Натрия фосфат одноосновной | Sigma | S5011 | >99% |
| Стерильный клеточный фильтр 70 &микро; m | Fisher Sci | 22-363-548 | |
| Студенческие тонкие ножницы | Fine Science Tools | 91460-11 | |
| VWR Абсорбирующие пеленки | Fisher Sci | NC9481815 |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission