על שבב phenotyping דלקתיות האנדותל
Summary
חדרי זרימת microfluidic חרוט על ידי photolithography מפוברק מ PDMS מוחלים לחקור התוצאות התפקודיות הקשורות בתפקוד EC ודלקת. בניסוי מייצג, את היכולת של מאמץ גזירה ההפרש לווסת הידבקות התא monocytic כדי הפעלת ציטוקינים EC monolayers באה לידי ביטוי.
Abstract
Atherogenesis הוא potentiated על ידי הפרעות מטבוליות שתורמים למדינה מוגברת של דלקת מערכתית וכתוצאה מכך תפקוד האנדותל. עם זאת, שינויים תפקודיים מוקדמים האנדותל מסמנים כי רמת הסיכון של הפרט לא מוערכים ישירות קלינית לעזור האסטרטגיה מדריך טיפולי. יתר על כן, ויסות דלקת ידי ופרמטרים המודינמיים מקומיים תורם ההפצה הלא אקראית המרחבי של טרשת עורקים, אך המנגנונים קשה להתוות in vivo. אנו מתארים גישה מבוססת מעבדה על שבב כדי ההפרעות כמותית assay חילוף החומרים של אירועים דלקת בתאי אנדותל אנושיים (EC) ומונוציטים בתנאים תזרים מדויקות. שיטות סטנדרטיות של ליתוגרפיה רך משמשים microfabricate כלי הדם לתאי microfluidic כוזב (VMMC), אשר קשורים ישירות בתרבית monolayers EC. 1 מכשירים אלה יש את היתרון של שימוש בכמויות קטנות של חומרים כימיים תוךמתן במה הדמיה ישירות את האירועים דלקת קרום בבית של EC נחשף לשדה מוגדר היטב גזירה. יש לנו מיושם בהצלחה את המכשירים האלו לחקור ציטוקינים-2, שומנים בדם 3, 4 ו – 5 RAGE-Induced דלקת האנושי אבי העורקים EC (HAEC). כאן אנו מתעדים את השימוש VMMC לתא assay מתגלגל monocytic (THP-1) ומעצר על monolayers HAEC כי הם מותנים על פי מאפיינים גזירה דיפרנציאלי והופעל על ידי ציטוקינים דלקתיים TNF-α. מחקרים כגון אלה מספקים תובנה מכניסטית לתוך atherosusceptibility תחת גורמי סיכון מטבוליים.
Protocol
Discussion
אנו מתארים את השימוש במכשירים microfluidic PDMS להערכה על שבב של הפנוטיפ דלקתי האנדותל באמצעות הדמיה בזמן אמת הביטוי CAM ו הידבקות מונוציטים. היתרון העיקרי של הגישה שלנו טמון ביכולת לכמת את התוצאות הקשורות בתפקוד האנדותל בתאים שנחשפו מתווכים דלקתיים כגון ציטוקינים שומנים תז…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכה על ידי NIH / NHLBI מענק R01 HL082689 לסקוט א סיימון אנתוני ג Passerini.
Materials
| Item | Company | Catalogue Number |
| 100 x 20mm Petri Dishes | BD Falcon | 353003 |
| Ethanol 95% | EMD Chemicals | EX0290-1 |
| DPBS | Cellgro | 21-031-CV |
| Type I Rat Tail Derived Collagen | Gibco | A10483-01 |
| Human Aortic Endothelial Cells | Genlantis | PH30405A |
| Antibiotic-Antimycotic Solution | Invitrogen | 15240-062 |
| Endothelial BulletKit | Lonza | CC-4176 |
| Endothelial Basal Media-2 | Lonza | CC-3156 |
| 10 ml Syringes | BD Falcon | 309604 |
| Polyurethane tubing | Tygon | ABW0001 |
| Leibovitz-15 Media | Gibco | 11415-069 |
| Sylgard 184 Silicone Elastomer Base | Dow Corning | 184 |
| Sylgard 184 Silicone Elastomer Curing Agent | Dow Corning | 184 |
| SU8 Photoresist Master Wafer | UC Davis Pan Lab | N/A |
| Eclipse TE200 Inverted Microscope | Nikon | Eclipse TE200 |
| Syringe Pump | Harvard Apparatus | PHD2000 |
| 19 gauge hypodermic needle | Kendall | 8881 |
| THP-1 Monocytic Cell Line | ATCC | TIB-202 |
| HBSS (Hanks Buffered Saline Solution) with Ca2+/Mg2+ | Gibco | 14025-092 |
| Tumor Necrosis Factor Alpha (TNF-α) | R&D Systems | 210-TA-010 |
| Stromal Derived Factor – 1 (SDF-1) | R&D Systems | 350-NS-010 |
| RPMI 1640 | Cellgro | 10-040-CV |
| Human Serum Albumin (HSA) | ZLB Behring | NDC 0053-7680-32 |
Table 2. Specific reagents and equipment.
References
- Schaff, U. Y., Xing, M. M., Lin, K. K., Pan, N., Jeon, N. L., Simon, S. I. Vascular mimetics based on microfluidics for imaging the leukocyte–endothelial inflammatory response. Lab Chip. 7, 448-456 (2007).
- Tsou, J. K., Gower, R. M., Ting, H. J., Schaff, U. Y., Insana, M. F., Passerini, A. G., Simon, S. I. Spatial regulation of inflammation by human aortic endothelial cells in a linear gradient of shear stress. Microcirculation. 15, 311-323 (2008).
- Ting, H. J., Stice, J. P., Schaff, U. Y., Hui, D. Y., Rutledge, J. C., Knowlton, A. A., Passerini, A. G., Simon, S. I. Triglyceride-rich lipoproteins prime aortic endothelium for an enhanced inflammatory response to tumor necrosis factor-alpha. Circ. Res. 100, 381-390 (2007).
- Wang, Y. I., Schulze, J., Raymond, N., Tomita, T., Tam, K., Simon, S. I., Passerini, A. G. Endothelial inflammation correlates with subject triglycerides and waist size after a high-fat meal. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 300, H784-H791 (2011).
- Deverse, J. S., Bailey, K. A., Jackson, K. N., Passerini, A. G. Shear stress modulates rage-mediated inflammation in a model of diabetes-induced metabolic stress. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. , (2012).
- Dai, G., Kaazempur-Mofrad, M. R., Natarajan, S., Zhang, Y., Vaughn, S., Blackman, B. R., Kamm, R. D., Garcia-Cardena, G., Gimbrone, M. A. Distinct endothelial phenotypes evoked by arterial waveforms derived from atherosclerosis-susceptible and -resistant regions of human vasculature. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 101, 14871-14876 (2004).
- Young, E. W., Wheeler, A. R., Simmons, C. A. Matrix-dependent adhesion of vascular and valvular endothelial cells in microfluidic channels. Lab Chip. 7, 1759-1766 (2007).
- Davies, P. F., Civelek, M., Fang, Y., Guerraty, M. A., Passerini, A. G. Endothelial heterogeneity associated with regional athero-susceptibility and adaptation to disturbed blood flow in vivo. Semin Thromb Hemost. 36, 265-275 (2008).
- Burdge, G. C., Calder, P. C. Plasma cytokine response during the postprandial period: A potential causal process in vascular disease. Br. J. Nutr. 93, 3-9 (2005).
- Hotamisligil, G. S. Inflammation and metabolic disorders. Nature. 444, 860-867 (2006).
- Libby, P. Inflammation in atherosclerosis. Nature. 420, 868-874 (2002).
- Nigro, P., Abe, J., Berk, B. C. Flow shear stress and atherosclerosis: A matter of site specificity. Antioxid Redox Signal. 15, 1405-1414 (2011).
- Chiu, J. J., Lee, P. L., Chen, C. N., Lee, C. I., Chang, S. F., Chen, L. J., Lien, S. C., Ko, Y. C., Usami, S., Chien, S. Shear stress increases icam-1 and decreases vcam-1 and e-selectin expressions induced by tumor necrosis factor-[alpha] in endothelial cells. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 24, 73-79 (2004).
- Li, Y. S., Haga, J. H., Chien, S. Molecular basis of the effects of shear stress on vascular endothelial cells. J. Biomech. 38, 1949-1971 (2005).
- Usami, S., Chen, H. H., Zhao, Y., Chien, S., Skalak, R. Design and construction of a linear shear stress flow chamber. Ann. Biomed. Eng. 21, 77-83 (1993).
- Helmke, B. P. Molecular control of cytoskeletal mechanics by hemodynamic forces. Physiology (Bethesda). 20, 43-53 (2005).
- Gower, R. M., Wu, H., Foster, G. A., Devaraj, S., Jialal, I., Ballantyne, C. M., Knowlton, A. A., Simon, S. I. Cd11c/cd18 expression is upregulated on blood monocytes during hypertriglyceridemia and enhances adhesion to vascular cell adhesion molecule-1. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 31, 160-166 (2011).
- Wu, H., Gower, R. M., Wang, H., Perrard, X. Y., Ma, R., Bullard, D. C., Burns, A. R., Paul, A., Smith, C. W., Simon, S. I., Ballantyne, C. M. Functional role of cd11c+ monocytes in atherogenesis associated with hypercholesterolemia. Circulation. 119, 2708-2717 (2009).
- Bussolari, S. R., Dewey, C. F., Gimbrone, M. A. Apparatus for subjecting living cells to fluid shear stress. The Review of scientific instruments. 53, 1851-1854 (1982).
