Этот протокол описывает выделение эндотелиальных клеток мыши из целой поджелудочной железы.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Этот протокол описывает выделение эндотелиальных клеток мыши из целой поджелудочной железы.
Поджелудочная железа является жизненно важным органом для поддержания метаболического баланса в организме, отчасти благодаря производству метаболических гормонов, таких как инсулин и глюкагон, а также пищеварительных ферментов. Поджелудочная железа также является сильно васкуляризированным органом, чему способствует сложная сеть капилляров поджелудочной железы. Эта обширная капиллярная сеть состоит из высокофенестрированных эндотелиальных клеток (ЭК), важных для развития и функционирования поджелудочной железы. Соответственно, дисфункция ЭК может способствовать дисфункции поджелудочной железы при таких заболеваниях, как диабет и рак. Таким образом, исследование функции ЭК поджелудочной железы (pECs) важно не только для понимания биологии поджелудочной железы, но и для развития ее патологий. Мышиные модели являются ценным инструментом для изучения метаболических и сердечно-сосудистых заболеваний. Тем не менее, не существует установленного протокола с достаточным подробным описанием для выделения ЭК мышей из-за относительно небольшой популяции ЭК и большого количества пищеварительных ферментов, потенциально высвобождаемых из ацинарной ткани, что может привести к повреждению клеток и, следовательно, к низкому выходу. Чтобы решить эти проблемы, мы разработали протокол обогащения и восстановления pEC мышей, сочетающий мягкую физическую и химическую диссоциацию и отбор, опосредованный антителами. Представленный здесь протокол обеспечивает надежный метод извлечения неповрежденных и жизнеспособных ЭК из всей поджелудочной железы мыши. Этот протокол подходит для нескольких последующих анализов и может быть применен к различным моделям мышей.
Поджелудочная железа, играющая ключевую роль в метаболическом контроле и гомеостазе, является сильно васкуляризированным органом. Поджелудочная железа выполняет как эндокринную, так и экзокринную функции, контролируя регуляцию уровня глюкозы в крови и пищеварительных ферментов соответственно. Эти два компартмента связаны между собой обширной сетью кровеносных сосудов поджелудочной железы, облегчающих обмен и транспортировку кислорода, гормонов и ферментов. Важно отметить, что эта плотная капиллярная сеть проникает в островок Лангерганса, скопление гормонорегулирующих клеток в поджелудочной железе, отвечающих за ее эндокринную функцию, состоящее из глюкагон-секретирующих альфа-клеток (α), инсулин-секретирующих бета-клеток (β) и соматостатин-секретирующих дельта-клеток (δ) 1,2. Хотя островки составляют всего 1-2% от массы поджелудочной железы, они получают 20% отобщего кровотока3, что подчеркивает важность сосудистой сети островков. Капилляры поджелудочной железы в основном состоят из высокофенестрированных эндотелиальных клеток (ЭК), которые окружены пристеночными перицитами. Эти капиллярные ЭК играют жизненно важную роль в развитии, созревании и (дис)функции островков и образуют тесные перекрестные связи с различными эндо- и экзокринными клетками4 (Рисунок 1).
Эндотелиальная дисфункция наблюдалась как при диабете 1, так и при диабете 2 типа, наиболее распространенных состояниях, вызванных дисфункцией островков поджелудочной железы 5,6. Плотность и морфология микрососудов островков могут быть изменены при сахарном диабете7. Кроме того, рак поджелудочной железы, высокоагрессивная опухоль, которая также может проявляться в виде сахарного диабета, характеризуется высокой микрососудистой плотностью при плохой перфузии8. Учитывая ключевую структурную и функциональную роль ЭК как в нормальной, так и в больной ткани поджелудочной железы, существует актуальная необходимость в изучении ЭК в развитии, физиологии и патологии, чтобы раскрыть механизмы, которые управляют здоровьем или болезнями.
Разработаны многочисленные протоколы для выделения ЭК у различных мышей (например, мозга 9,10, легких11, сердца12, печени13, скелетных мышц14 и жировых тканей15) и человека (например, мозга16, висцеральной жировой ткани17,18, периферических нервов19, легких 20,21,22 и брыжеечной артерии 23) тканей. Эти протоколы обычно включают использование ферментативных расщеплений (например, коллагеназой, трипсином24, диспазой 24,25 и либеразой26) с последующей стадией обогащения на основе антител. Кроме того, эти протоколы, как правило, основываются на длительной продолжительности переваривания в высоких концентрациях ферментов с энергичным перемешиванием при 37 °C (табл. 1). Из-за уникальных особенностей поджелудочной железы, в том числе из-за того, что она содержит множество эндогенных пищеварительных ферментов, эти существующие протоколы не могут быть непосредственно применены для выделения pEC. Во-первых, состав внеклеточного матрикса (ВКМ) поджелудочной железы отличается от других тканей. В то время как коллагеназа обычно используется для выделения ЭК, существует несколько подтипов с различными тканеспецифическими возможностями диссоциации, что требует оптимизации. Во-вторых, и это имеет решающее значение для выделения pEC, высвобождение и активация эндогенных ферментов поджелудочной железы может значительно замедлить процесс выделения. С этой целью необходимо соблюдать осторожность, чтобы свести к минимуму разрыв экзокринных ацинарных клеток (основного источника зимогенов, протеаз и РНКазы27), которые могут вызвать дальнейшее повреждение клеток и привести к низкой жизнеспособности клеток и общему эффекту восстановления 27,28,29.
Чтобы решить эти проблемы, мы адаптировали методы существующих протоколов изоляции КЭ и разработали новый протокол, подходящий для выделения КЭ из поджелудочной железы мыши. В частности, мы описываем здесь рабочий процесс (рис. 2) с использованием коллагеназы типа I (обычно применяемой для выделения ЭК легких), более низкой температуры пищеварения и отсутствия перемешивания (для предотвращения активации ферментов поджелудочной железы), а также добавок ДНКазы 30,31,32 (для предотвращения ДНК-индуцированного апоптоза и улучшения жизнеспособности клеток), а также антител к CD3133 (PECAM1, пан-EC маркер). В соответствии с описанным протоколом создаются популяции ЭК, выделенные из поджелудочной железы мышей, которые могут быть использованы для профилирования экспрессии генов и анализа белков.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Выделение тканей проводилось в соответствии с утвержденным протоколом исследования #17010 Институциональным комитетом по уходу и использованию животных (IACUC) Научно-исследовательского института Бекмана, Город надежды (Дуарте, Калифорния, США). Здесь мы используем Tie-2CreERT2; Линия мышей Rosa26-TdTomato в фоновом классе C57BL/6 в возрасте от 8 до 12 недель. В этой линии ЭК мечаются TdTomato при индуцировании тамоксифеном, как описано ранее34. Тем не менее, этот протокол может быть адаптирован для всех возрастов взрослых мышей с различными генотипами и генетическим фоном.
1. Забор тканей (ориентировочное время: 1-2 часа)
ПРИМЕЧАНИЕ: Ориентировочное время составляет 15 минут на животное, рекомендуется максимум 3 животных в одном образце диссоциации.
2. Препарат коллагеназы (ориентировочное время: 15-30 мин)
3. Пищеварение (ориентировочное время: 40 мин-1 час)
4. Обогащение эндотелиальными клетками (ЭК) (ориентировочное время: 2-3 часа)
5. Культивирование pEC
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Следуя этому протоколу, можно получить примерно 2 x 106 живых клеток при объединении 3 поджелудочных желез мышей и 750 000 клеток из одной поджелудочной железы мыши. Чтобы подтвердить обогащение EC, мы провели следующие анализы: 1) количественная ПЦР: по сравнению с проточными образцами (FT) (т.е. фракциями, не связанными с антителами CD31), фракции EC имели значительно более высокие уровни Pecam1 (кодирующего CD31) и Kdr (кодирующего VEGFR2), двух генов-маркеров EC33,...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
В этой статье мы представляем протокол обогащения и изоляции pEC. Подобно предыдущим протоколам выделения КЭ из других тканей или органов, этот протокол состоит из трех основных процессов, а именно: физической диссоциации, ферментативного переваривания и обогащения ЭК на основе антител. Чтобы решить уникальные проблемы, связанные с обработкой поджелудочной железы, мы внедрили несколько ключевых адаптаций и критических этапов в рамках нашего протокола: 1) щадящее одноэтапное переваривание...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторам нечего раскрывать.
Авторы благодарят доктора Брайана Армстронга из «Города надежды» и Минди Родригес из Калифорнийского университета в Риверсайде за техническую помощь. Это исследование было частично профинансировано грантами от NIH (R01 HL145170 к ZBC), Фонда Эллы Фицджеральд (к ZBC), City of Hope (премия Артура Риггса за инновации в области метаболизма диабета и исследований) и гранта Калифорнийского института регенеративной медицины EDU4-12772 (к AT). Исследования, представленные в этой публикации, включали работу, выполненную в области световой микроскопии и цифровой визуализации при поддержке Национального института рака NIH под номером P30CA033572. Рисунок 1 и Рисунок 2 были сделаны с помощью BioRender.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| 1,5 мл eppendorf | США Scientific | 1615-5500 | |
| 10 см тарелка | Genesee Scientific | 25-202 | |
| 25G иглы | BD | 305145 | |
| 2X Taq Pro Universal SYBR qPCR Master Mix | Vazyme | Q712-03-AA | |
| 5 мл eppendorf | Thermo Fisher | ||
| 6-луночный планшет | Greiner Bio-One | 07-000-208 | |
| 70 &микро; m ситечко | Fisher | 22-363-548 | |
| Anti-CD31-биотин | Miltenyi Biotech | REA784 | |
| Бычья сыворотка альбумин термический шок обработанный | Fisher | BP1600-100 | |
| CaCl2 | Fisher | BP510 | |
| Центрифуга | Eppendorf | ||
| Collagen Type 1, из телячьей кожи | Sigma Aldrich& НБСП; | C9791 | Реагент для присоединения в протоколе |
| Коллагеназа Тип 1 | Worthington Bio | LS004197 | |
| Countess Автоматический счетчик ячеек | Thermo Fisher | ||
| DAPI | Thermo Fisher | D1306 | иммунофлуоресцентные |
| одноразовые безопасные скальпели | Myco Instrumentation | 6008TR-10 | |
| DNAse I | Roche | 260913 | |
| D-PBS (Ca2+,Mg2+) | Thermo Fisher | ||
| Этанол | Fisher | BP2818-4 | |
| Фетальная бычья сыворотка | Fisher | 10437028 | |
| инкубатор | Kept at 37 ° C 5% CO2 | ||
| LS Колонки | Miltenyi Biotech | 130-042-401 | |
| M199 | Sigma | M2520-1L | |
| MACS MultiStand с сепаратором QuadroMACS | Miltenyi Biotech | 130-042-303 | |
| Medium 199 | Sigma Aldrich | M2520-10X | |
| Микрогранулы антибиотин | Miltenyi Biotech | 130-090-485 | |
| Микроскоп | Leica | Для оценки морфологии клеток | |
| Молекулярная вода | Corning | 46-000-CM | |
| NaCl | Fisher | S271-1 | |
| Нью-Брансуик Innova 44/44R Орбитальный шейкер | Eppendorf | ||
| PECAM1 (CD31) Антитело | Abcam | ab56299 | иммунофлюоресцентное |
| PECAM1 (CD31) | Антитело R& D Systems | AF3628 | |
| Фосфатный буферный физиологический раствор (10X) (без Ca2+, без Mg2+) | Genesee Scientific | 25-507-XB | |
| Primer 36B4 Forward mouse | IDT | AGATTCGGGATATGCTGTTGGC | |
| Primer 36B4 Revese mouse | IDT | TCGGGTCCTAGACCAGTGTTC | |
| Primer Kdr Forward mouse | IDT | TCCAGAATCCTCTTCCATGC | |
| Primer Kdr Обратная мышь | IDT | AAACCTCCTGCAAGCAAATG | |
| Primer Nkx6.1 Обратная мышь | IDT | CACGGCGGACTCTGCATCACTC | |
| Primer Nxk6.1 Forward mouse | IDT | CTCTACTTTAGCCCCAGCG | |
| Primer PECAM1 Forward mouse | IDT | ACGCTGGTGCTCTATGCAAG | |
| Primer PECAM1 Reverse | mouse IDT | TCAGTTGCTGCCCATTCATCA | |
| RNase ZAP | Thermo Fisher | AM9780 | |
| РНКаза водная | Takara | RR036B | |
| Стерильные 12" длинные щипцы | F.S.T | 91100-16 | |
| Стерильные тонкие щипцы | F.S.T | 11050-10 | |
| Стерильные тонкие ножницы | F.S.T | 14061-11 | |
| Чашки для культуры тканей 2 см | Genesee Scientific | 25-260 | |
| Реагент тризола | Fisher | ||
| Trypan Blue | Corning | MT25900CI | |
| Roche | 10109886001 | ||
| Tween-20 | |||
| VE-кадгерин антитело | Abcam | ab33168 | иммунофлуоресцентная |
| водяная баня |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.