Настоящий протокол описывает метод отслеживания прогрессирования волчанки у мышей. Представлены две дополнительные процедуры для характеристики волчаночного нефрита на основе клеточной инфильтрации и отложении белка в почках.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Настоящий протокол описывает метод отслеживания прогрессирования волчанки у мышей. Представлены две дополнительные процедуры для характеристики волчаночного нефрита на основе клеточной инфильтрации и отложении белка в почках.
Системная красная волчанка (СКВ) является аутоиммунным заболеванием без известного лечения и характеризуется стойким воспалением во многих органах, включая почки. При таких обстоятельствах почка теряет способность очищать отходы из крови и регулировать концентрацию соли и жидкости, что в конечном итоге приводит к почечной недостаточности. Женщины, особенно детородного возраста, диагностируются в девять раз чаще, чем мужчины. Заболевание почек является основной причиной смертности у пациентов с СКВ. Настоящий протокол описывает быстрый и простой метод измерения уровня выделяемого белка в собранной моче, отслеживая прогрессирование волчанки с течением времени. Кроме того, предусмотрен подход к выделению мононуклеарных клеток почек на основе выбора размера и плотности для исследования почечной инфильтрации лейкоцитов. Кроме того, разработан иммуногистохимический метод для характеристики отложений белка в клубочках и инфильтрации лейкоцитов в тубулоинтерстициальном пространстве. Вместе эти методы могут помочь исследовать прогрессирование хронического воспаления, связанного с почками склонных к волчанке МРЛ / лпр мышей.
Основной функцией почек является выведение токсических веществ через мочу при сохранении гомеостаза воды и солей1. Эта функция находится под угрозой у пациентов с системной красной волчанкой (СКВ), что приводит к так называемому волчаночному нефриту (ЛН). LN является следствием того, что иммунная система атакует почки, что приводит к постоянному воспалению почек, поэтому она теряет способность очищать отходы из крови и регулировать концентрацию соли и жидкости. Это в конечном итоге приведет к почечной недостаточности, которая может быть фатальной. Во время нефритического процесса циркулирующие В-клетки, Т-клетки и моноциты рекрутируются в почку, секретируя хемокины, цитокины и иммунные комплексообразующие аутоантитела. Это в конечном итоге приводит к повреждению эндотелиальных клеток, мембранным повреждениям, атрофии почечных канальцев и фиброзу2.
MRL / Mp-Faslpr (MRL / lpr) мыши, склонные к волчанке, являются классической моделью мыши, проявляющей волчаноподобные клинические признаки, которые напоминают человеческую СКВ3. Эта модель сыграла важную роль в понимании одной из ведущих причин смертности у пациентов с СКВ, волчаночного нефрита (LN)4. Как у человека, так и у мышей СКВ LN характеризуется постепенным воспалением, вызванным почечным отложением иммунных комплексов, за которым следует активация комплемента, набор воспалительных клеток и потеря функции почек5. Отложение иммунного комплекса является первым шагом к индуцированию производства хемокина и цитокина внутренними почечными клетками, что расширяет воспалительный ответ путем набора иммунных клеток6. Текущий протокол представляет несколько методов для отслеживания прогрессирования почечной недостаточности, которые анализируют инфильтрацию клеток и отложение иммунного комплекса.
Моча, собранная каждую неделю, позволяет обнаружить и визуализировать временное течение протеинурии до, во время и после начала волчанки. Протеинурия как биомаркер может определять биологическую прогрессию ЛН. Другие преимущества этого метода заключаются в том, что он неинвазивный, экономически эффективный и простой в реализации7. Когда почка работает отлично, уровень протеинурии стабильно низкий; однако у мышей MRL/lpr после 8-9-недельного возраста наблюдается постепенное повышение уровня протеинурии, который в конечном итоге достаточно высок, чтобы вызвать почечную недостаточность8. Несколько полосок реагентов и колориметрических реагентов коммерчески доступны для мониторинга проблемы. Однако брэдфордский анализ дешев и очень точен в определении начала протеинурии и течения волчаночного нефрита. Этот анализ является быстрым, и на реагент не влияет присутствие растворителей, буферов, восстановителей и хелатирующих агентов, которые могут быть в вашем образце 9,10,11.
Одним из важных аспектов, которые следует учитывать, является инфильтрация клеток в почках. Эти инфильтраты способствуют патогенезу, вызывая секрецию растворимых факторов, таких как цитокины, для усугубления воспаления12. Чтобы лучше понять, какие клеточные популяции присутствуют в инфильтратах, полезным методом является выделение лейкоцитов13. Здесь в качестве примера используется обнаружение почечной инфильтрации В-клеток. Процедура начинается с процесса пищеварения дезоксирибонуклеазой (ДНКаза) и коллагеназой, за которым следует разделение градиента плотности, которое удаляет мусор, эритроциты и плотные гранулоциты. Причина выделения В-клеток (CD19+) и плазматических клеток (CD138+) заключается в том, что волчаночные почки могут концентрировать эти клетки14. Предполагается, что наличие В-клеток в небольших агрегатах в почках может свидетельствовать о клональной экспансии и, следовательно, выработке иммуноглобулина (Ig). Хорошо известно, что плазматические клетки присутствуют в этих агрегатах, а также15. После того, как лейкоциты были выделены, флуоресцентно-активированная клеточная сортировка (FACS) может быть использована для анализа клеток, представляющих интерес, при окрашивании различными флуоресцентно-конъюгированными антителами.
Иммунофлуоресценция является одним из методов иммуногистохимии (IHC), который позволяет флуоресцентную визуализацию белков в образцах почечной ткани толщиной 4 мкм. Другие методы обнаружения IHC зависят от природы аналитов, химии связывания и других факторов16. Иммунофлуоресценция — это метод быстрой идентификации, который подвергает антиген воздействию его аналога антитела, меченного специфическим фторхромом (или флуоресцентным красителем). При возбуждении он производит свет, который может обнаружить флуоресцентный микроскоп. Этот метод может быть использован для наблюдения осаждения комплемента C3 и IgG2a17. Чрезмерная каскадная активация комплемента может быть связана с неконтролируемым иммунным ответом и потерей функции18. Иммунная депонирование антидвухлопчатых аутоантител ДНК (анти-dsDNA) в почках является основной проблемой19, где те, у кого изотип IgG2a, были связаны с LN20. В частности, анти-dsDNA антитела проявляют большую патогенность и сродство к ядерным материалам, образуя иммунные комплексы21. Когда присутствует IgG2a, каскад комплемента, включая C3, активируется для очистки иммунных комплексов22. Маркеры C3 и IgG2a могут быть количественно определены по отдельности или наложены для установления их корреляции.
Примечательно, что измерение креатинина в сыворотке крови является еще одним надежным методом, который можно использовать вместе с микроскопической гематурией и биопсией почек для диагностики LN23. Однако наличие протеинурии является сильным показателем повреждения клубочков. В этом смысле мониторинг уровня протеинурии во время волчанки может обнаружить начало заболевания и дополнить другие методы диагностики волчанки. Кроме того, иммунные комплексы, отложенные в клубочках, могут вызывать воспалительную реакцию, активировать систему комплемента и набирать больше воспалительных клеток. Еще одним примечательным моментом этого протокола является инфильтрация В-клеток в почке. Это, вместе с инфильтрированными Т-клетками, усиливает местные иммунные реакции, которые вызывают повреждение органов. Важно отметить, что классификация LN основана не только на клубочковых морфологических изменениях, наблюдаемых в микроскопии, но и на иммунных отложениях, наблюдаемых при иммунофлуоресценции. Поэтому в данном протоколе предлагаются точные и экономически эффективные методы анализа функции почек в лабораторных условиях.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Настоящий протокол одобрен Институциональным комитетом по уходу за животными и их использованию (IACUC) в Virginia Tech. Поскольку болезнь волчанки имеет более высокую заболеваемость у самок, использовались только самки мышей MRL / lpr. Отбор проб начинался в возрасте 4 недель и заканчивался в 15 недель. Мыши были получены из коммерческих источников (см. Таблицу материалов) и были выведены и содержались в определенной среде, свободной от патогенов, в соответствии с институциональными руководящими принципами.
1. Тест на протеинурию
2. Выделение клеток почек
3. Иммунофлуоресцентное окрашивание
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Протокол использует несколько методов для оценки МРЛ/лпр мышей на волчаночный нефрит. Во-первых, описана процедура изучения повышенного уровня протеинурии из-за дисфункции почек с течением времени. Как показано на рисунке 1, самок мышей лечили пероральным приемом 200 мкл фосфатно-буферного физиологического раствора (1x PBS) в качестве контрольной группы и пробиотика Lactobacillus reuteri в качестве группы лечения в концентрации 109 КОЕ/мл два раза в неделю. Лечение начало...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
ЛН является основной причиной смертности у пациентов с СКВ, и факторы, усугубляющие заболевание, остаются неясными. Применение этого протокола заключается в характеристике функции почек с использованием нескольких методов, включая измерение протеинурии, анализ FACS изолированных лейкоцитов почек и иммунофлуоресцентное окрашивание замороженных участков почек.
Один важный момент, который следует учитывать при сборе мочи, заключается в том, что необходимо соответствовать времени суток и месту сбо...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторы заявляют, что конфликта интересов нет.
Мы благодарим Центр проточной цитометрии, Лабораторию гистопатологии, Центр визуализации Фралина в Политехническом институте Вирджинии и Государственный университет за техническую поддержку. Эта работа поддерживается различными NIH и внутренними грантами.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| 10x Трис-буферный физиологический раствор (TBS) | Thermo Fisher Scientific | J60764. K2 | |
| 2-меркаптоэтанол | Thermo Fisher Scientific | 21985-023 | |
| Античеловек/мышь C3 | Цедарлан | CL7632F | |
| Анти-мышь CD138 BV711 | Биолегенда | 142519 | |
| Антимышиный CD45 AF700 | Биолегенда | 103127 | |
| Бычья сыворотка Альбумин | Сигма-Олдрич | A9418-100G | |
| Коллагеназа D | Sigma-Aldrich | 11088882001 | |
| Конфокальный микроскоп LSM 880 | Zeiss | LSM 880 | |
| Coplin jar | Fisher Scientific | 50-212-281 | |
| Cryomold | Fisher Scientific | NC9511236 | |
| Градиент плотности среда | GE Healthcare | 17-1440-02 | Percoll |
| DEPC-Обработанная вода | Thermo Fisher Scientific | AM9906 | |
| ДНКаза I | Sigma-Aldrich | D4527 | |
| dsDNA-EC | InvivoGen | tlrl-ecDNA | |
| Этилендиаминтетрауксусная кислота | Fisher Scientific | S311-500 | EDTA |
| EVOS M5000 Система визуализации для микроскопа | Thermo Fisher Scientific | AMF5000 | |
| FACS Fusion Cell Sorter | BD Biosciences | FACS Fusion | |
| Фетальная бычья сыворотка - премиум, термоинактивированная | R& D системы | S11150H | |
| Fisherbrand 96-луночные полистирольные пластины | Fisher Scientific | 12-565-501 | |
| Graphpad призма | GraphPad | N/A | |
| Hank' s Сбалансированный раствор соли | Thermo Fisher Scientific | 14175-079 | |
| HEPES | Thermo Fisher Scientific | 15630-080 | |
| Программное обеспечение ImageJ | Национальные институты здравоохранения | N/A | |
| Lactobacillus reuteri Kandler et al. | ATCC | 23272 | |
| MEM заменимые аминокислоты | Thermo Fisher Scientific | 11140-050 | |
| MRL/MpJ-Fas lpr/J Mice (MRL/lpr) | Jackson Lab | 485 | |
| Лак для ногтей | Н/Д | /Д | Любой обычный магазин |
| O.C.T компаунд | Tisse-Tek | 4583 | |
| PAP ручка | Sigma-Aldrich | Z377821 | |
| Peel-A-Way Одноразовые закладные формы | Polysciences | R-30 | |
| Пенициллин-стрептомицин | Thermo Fisher Scientific | 15140-122 | |
| Фосфат-солевой буфер (PBS) | Thermo Fisher Scientific | 70011069 | |
| Pierce 20x TBS Buffer | Thermo Fisher Scientific | 28358 | |
| Pierce Coomassie Plus (Bradford) Набор | для анализаThermo Fisher Scientific | 23236 | Стандартный альбумин в комплекте |
| ProLon Gold Antifade Mountant | ThermoFisher | P36934 | |
| Purified Rat Anti-Mouse CD16/CD32 | BD Biosciences | 553141 | блок FcR |
| RPMI 1640 | Thermo Fisher Scientific | 11875-093 | |
| Пируват натрия | Thermo Fisher Scientific | 11360-070 | |
| SpectraMax M5 | Molecular Devices | Н/Д | Программное обеспечение SoftMax Pro 6.1 |
| Стерильные клеточные фильтры 100 & микро; M | Fisher Scientific | 22363549 | |
| Tween 20 | Fisher Scientific | BP337-500 | |
| Ванкомицина гидрохлорид | Goldbio | V-200-1 | |
| Zombie Aqua | Biolegend | 423102 | флуоресцентный краситель для анализа проточной цитометрии |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.