RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
tr_TR
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Ruibing Xia1,2,3, Simone Loy1, Stefan Kääb1,3, Anna Titova1, Christian Schulz1,2,3, Steffen Massberg1,2,3, Sebastian Clauss1,2,3
1University Hospital Munich, Department of Medicine I,Ludwig-Maximilian-Unversity Munich (LMU), 2Insitute of Surgical Research at the Walter Brendel Center of Experimental Medicine, University Hospital Munich,Ludwig-Maximilians-University (LMU), 3German Center for Cardiovascular Research (DZHK), Partner Site Munich, Munich Heart Alliance (MHA)
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Burada sunulan protokol, kardiyak yerleşik makrofajların fare kalplerinin sinoatriyal düğüm (SAN) ve atriyoventriküler düğüm (AVN) bölgesinden izolasyonu için adım adım bir yaklaşım sunmaktadır.
Yerleşik kardiyak makrofajların kalpteki elektriksel iletimi kolaylaştırdığı gösterilmiştir. Fizyolojik kalp ritmi, sinoatriyal düğümde (SAN) üretilen elektriksel uyarılarla başlatılır ve daha sonra atriyoventriküler düğüm (AVN) yoluyla ventriküllere iletilir. Yerleşik makrofajların kardiyak iletim sistemindeki rolünü daha fazla incelemek için, yerleşik makrofajların SAN ve AVN'den uygun bir şekilde izole edilmesi gereklidir, ancak bu zor olmaya devam etmektedir. Burada, murin kalplerde SAN ve AVN'nin güvenilir mikrodiseksiyonu ve ardından yerleşik makrofajların izolasyonu ve kültürü için bir protokol sunuyoruz.
Hem crista terminalis'in superior vena kava ile kesiştiği noktada bulunan SAN hem de Koch üçgeninin tepesinde bulunan AVN tanımlanarak mikrodiseke edilir. Doğru yer, Masson trikrom boyası ve anti-HCN4 ile yapılan dokunun histolojik analizi ile doğrulanır.
Mikrodisseke edilmiş dokular daha sonra tek hücre süspansiyonları elde etmek için enzimatik olarak sindirilir ve ardından hücre tipi spesifik yüzey belirteçlerine karşı yönlendirilmiş spesifik bir antikor paneli ile inkübasyon yapılır. Bu, floresan aktif hücre sıralama ile farklı hücre popülasyonlarını tanımlamaya, saymaya veya izole etmeye izin verir. Kardiyak yerleşik makrofajları miyokarddaki diğer bağışıklık hücrelerinden, özellikle de işe alınan monosit kaynaklı makrofajlardan ayırt etmek için, hassas bir şekilde tasarlanmış bir geçit stratejisine ihtiyaç vardır. İlk olarak, lenfoid soy hücreleri tespit edilir ve daha ileri analizlerden çıkarılır. Daha sonra, miyeloid hücreler, hem CD45 hem de CD11b'nin yüksek ekspresyonu ve Ly6C'nin düşük ekspresyonu ile belirlenen yerleşik makrofajlarla tanımlanır. Hücre sıralama ile, izole kardiyak makrofajlar daha sonra daha fazla araştırma için birkaç gün içinde in vitro olarak yetiştirilebilir. Bu nedenle, kardiyak iletim sistemi içinde bulunan kardiyak yerleşik makrofajları izole etmek için bir protokol tanımlıyoruz. SAN ve AVN'nin mikrodiseksiyonu ve sindirimindeki tuzakları tartışıyoruz ve floresan ile aktive olmuş hücre sıralama ile kardiyak makrofajları güvenilir bir şekilde tanımlamak, saymak ve sıralamak için bir geçit stratejisi sunuyoruz.
Sinoatriyal düğüm (SAN) fizyolojik olarak elektriksel dürtüyü başlatır ve bu nedenle kalbin birincil kalp pilidir. Atriyoventriküler düğüm (AVN), elektriksel impulsu atriyumdan ventriküllere iletir ve ayrıca yardımcı bir kalp pili1 görevi görür. Genel olarak, elektriksel impulsların üretimi ve iletimi, SAN / AVN bölgelerindeki yerleşik makrofaj da dahil olmak üzere çeşitli faktörler2 tarafından modüle edilebilen karmaşık bir süreçtir. Hulsmans ve ark. tarafından yapılan yeni bir çalışma, AVN'de zenginleştirilmiş ve sabit bir kalp atışı3'ü tutmada kilit oyuncular olarak işlev gören belirli bir kardiyak yerleşik makrofajlar popülasyonunu göstermektedir. Makrofajların elektriksel olarak kardiyomiyositlere bağlandığını ve kuplajlı kardiyomiyositlerin elektriksel özelliklerini değiştirebileceğini bulmuşlardır. Yazarlar ayrıca, makrofajlarla iç içe geçen bu tür iletken hücrelerin, SAN gibi kardiyak iletim sisteminin diğer bileşenlerinde de bulunduğunu belirtmektedir.
Şu anda, yerleşik kardiyak makrofajların fenotipinin kardiyak bölgeler arasında farklılık gösterip göstermediği tam olarak bilinmemektedir. Bununla birlikte, doku mikroçevresinin doku makrofajlarının transkripsiyonunu ve proliferatif yenilenmesini etkileyebileceği gösterilmiştir4. Ayrıca, kardiyomiyosit fenotipinin bölgeler arasında farklı olduğu gösterildiğinden, makrofajların kardiyomiyositler üzerindeki fonksiyonel etkileri, makrofaj fenotipinin kendisi aynı olsa bile, bölgeye özgü olabilir. Bu nedenle, belirli kardiyak bölgeler üzerinde daha ileri çalışmalara ihtiyaç vardır.
Son zamanlarda yapılan çalışmalar, kararlı durumda, dokuda yerleşik makrofajların prenatal olarak kurulduğunu, kesin hematopoezden bağımsız olarak ortaya çıktığını ve yetişkinliğe kadar devam ettiğini göstermiştir5. Bununla birlikte, makrofaj tükenmesinden sonra veya kardiyak inflamasyon sırasında, Ly6chi monositleri kardiyak makrofaj popülasyonunun yenilenmesine katkıda bulunur6. Genetik soy izleme, parabiyoz, kader haritalama ve hücre izlemeyi içeren çalışmalar, organ ve dokularda çeşitli doku yerleşik makrofaj popülasyonlarının bir arada bulunduğunu ve ayrıca ontojeni 7,8,9 ile potansiyel olarak ilişkili makrofaj alt kümelerinin farklı hücresel davranışlarını göstermiştir.
Yerleşik kardiyak makrofajların karakterizasyonu, manyetik aktif hücre sıralama (MACS) ve floresan aktif hücre sıralama kullanımından yararlanmıştır. Bu yöntemler, spesifik hücre popülasyonlarını, hücre yüzey belirteçleriyle etiketleyerek çoklu doku fraksiyonlarından izole etmek için özellikle yararlıdır. Bu sadece izole edilmiş bağışıklık hücresi tipinin daha yüksek saflığına yol açmakla kalmaz, aynı zamanda fenotipik analize de izin verir. Burada, manyetik boncuk kaplı hücreleri içeren bir protokol ve ardından SAN ve AVN bölgesinden özel olarak izole edilen kardiyak yerleşik makrofajların zenginleştirilmesi için floresan aktif hücre ayıklama ile birlikte sunulmaktadır.
İletim sistemindeki kardiyak yerleşik makrofajların özelliklerini ve kardiyak iletim ve aritmiyogenez fonksiyonlarını araştırmak için, SAN ve AVN'nin kesin lokalizasyonu ve diseksiyonu kritik öneme sahiptir. SAN ve AVN'nin mikrodiseksiyonu için, bölge tanımlaması için anatomik işaretler kullanılır10. Kısacası SAN, superior vena kava ile sağ atriyumun birleştiği noktada yer almaktadır. AVN, triküspid kapağın septal broşürü ve arkadan Todaro11'in tendonu ile ön sınırlanan Koch üçgeni içinde yer almaktadır. Ayrıca farelerde SAN ve AVN'nin histoloji ve immünofloresan boyama ile doğrulanan doğru bir mikrodiseksiyon prosedürünü de sağlıyoruz.
İzole edilmiş yerleşik makrofajlar, RNA dizilimi gibi daha ileri deneyler için kullanılabilir veya çeşitli in vitro deneylere izin vererek iki haftadan fazla bir süre boyunca geri kazanılabilir ve yetiştirilebilir. Bu nedenle, protokolümüz immüno-ritmolog için oldukça değerli bir prosedürü tanımlamaktadır. Tablo 1, ihtiyaç duyulan tüm çözümlerin bileşimini gösterir, Şekil 1 , SAN ve AVN için mikrodiseksiyon işaretlerini gösterir. Şekil 3 , SAN ve AVN'nin histolojik boyanmasını göstermektedir (Masson'un trikrom ve immünofloresan boyaması). Şekil 4 , floresan ile aktive edilmiş hücre sıralama ile kardiyak yerleşik makrofajları izole etmek için adım adım bir geçit stratejisi göstermektedir.
Hayvan bakımı ve tüm deneysel prosedürler, Münih Üniversitesi Hayvan Bakımı ve Etik Komitesi'nin yönergelerine uygun olarak yürütülmüş ve fareler üzerinde yapılan tüm prosedürler Bavyera, Münih, Almanya Hükümeti tarafından onaylanmıştır. C57BL6/J fareler ticari olarak elde edildi.
1. Hazırlıklar
2. Hayvan kurban ve kalp eksizyonu
3. SAN ve AVN'nin mikrodiseksiyonu
4. Sindirim
5. CD45'in manyetik zenginleştirilmesi ve numune boyama
NOT: Kardiyak makrofajları yüksek ayıklama etkinliği ile izole etmek için, lenfositler de dahil olmak üzere istenmeyen hücrelerin dışlanması, üreticinin protokolüne göre CD45 mikroboncukları ile gerçekleştirildi. Sıralama paneline dayanarak, kardiyak yerleşik makrofajlar CD45 yüksek CD11b yüksek CD64yüksek Ly6C düşük/int F4/80yüksekolarak tanımlandı.
6. Tazminat için örnekler
7. Hücre sıralayıcısı ve geçit stratejisi üzerinde çalışmak
8. Yerleşik makrofajlar kültürü
Kardiyak yerleşik makrofajların özellikle SAN ve AVN bölgesinden izolasyonu için pratik bir prosedür tanımladık. Doğru diseksiyonu doğrulamak için, Masson Trikrom boyama ve immünofloresan HCN4-boyama yapılır (Şekil 3)12. Bu protokolle, bütün bir kalpten yaklaşık 60.000 makrofaj toplayabiliriz. Şekil 4, kardiyak makrofajları sıralamak için geçit stratejisini göstermektedir. Canlı yerleşimli kardiyak makrofajlar CD45+CD11b+F4/80+CD64+Ly6C- olarak tanımlandı. Şekil 5'te CD45, F4/80 ve CD11b yüzey antijenleri ile tanımlanan yeni sıralanmış kardiyak makrofajlar görülmektedir. Sıralanan hücreler florofor-PE kanalı altında gözlendiğinde CD45 (CD45+) için pozitifti (Şekil 5B). Florofor-APC-Cy7 kanalı altında gözlendiğinde sıralanmış hücrelerin aynı görünümü CD11b+ fenotipini göstermiştir (Şekil 5C). Florofor-PE-Cy7 kanalı altında gözlendiğinde sıralanmış hücrelerin aynı görünümü F4/80+ fenotipini göstermiştir (Şekil 5D). Şekil 5E, sıralanmış hücreler için floresan mikroskop ile elde edilen birleştirilmiş görüntüdür. Bu üçlü pozitif hücreler kardiyak yerleşimci makrofajlar olarak tanımlandı. Şekil 6, 6 güne kadar orta düzeyde kültürlenmiş izole kardiyak makrofajları göstermektedir. Beyaz oklar makrofajları, siyah oklar yüzen yuvarlak şekilli ölü hücreleri gösterir.

Resim 1: Diseksiyon mikroskobu altında SAN ve AVN'nin anatomisi. (A) Diseksiyon mikroskobu altında SAN'ın anatomisi. SAN'ın konumu, kavaller arası bölge içindeki kırmızı kesikli çizgi (siyah kesikli çizgiler) ile gösterilir. (B) Dezenfeksiyon mikroskobu altında AVN'nin anatomisi. Bu rakam daha önce yayınlanmış10. maddeden değiştirilmiştir. AVN (kırmızı kesikli daire), membranöz septumun dibine yakın Koch üçgeninin (beyaz kesikli üçgen) tepesinde bulunur. Koch üçgeni, Todaro tendonu (TT, yeşil kesikli çizgi), triküspid kapak (TV, mavi kesikli çizgi) ve koroner sinüsün deliğinden (CS, sarı kesikli çizgi) oluşur. SVC, superior vena cava; IVC, inferior vena kava; IAS, interatriyal septum; RA, sağ atriyum; RAA, sağ atriyal apendiks; RV, sağ ventrikül; BT, Crista terminalleri; IVS, interventriküler septum; OF, oval fossa. PA, pulmoner arter; RV, sağ ventrikül; LV, sol ventrikül. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2: SAN ve AVN lokalizasyonunun şematik gösterimi. (A) SAN lokalizasyonunun şematik gösterimi. SAN, BT'nin yanı sıra kavaller arası bölgede kırmızı kesikli bir daire ile gösterilir (siyah kesikli çizgi). (B) AVN lokalizasyonunun şematik gösterimi. AVN, TV ve CS. SVC, superior vena cava'nın deliğinden oluşan Koch üçgeni (gri kesikli üçgen) içindeki kırmızı kesikli bir daire ile gösterilir; IVC, inferior vena kava; IAS, interatriyal septum; RA, sağ atriyum; RAA, sağ atriyal apendiks; BT, Crista terminalleri; IVS, interventriküler septum; OF, oval fossa; IVS, interventriküler septum. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: SAN ve AVN'nin histolojik boya ile tanımlanması. SAN (A,B) ve AVN (C,D)'nin tanımlanması. SAN (A) ve AVN'de (C) HCN4 pozitif iletim sistemi hücrelerinin immünofloresan boyanması ve Masson'un SAN (B) ve AVN'nin (D) trikrom boyaması. Kırmızı oklar sinüs düğümü arterini (SNA, B), siyah ok ve siyah kesikli çizgi kompakt AVN'yi, mavi ok merkezi fibröz gövdeyi (CFB) gösterir. BT, crista terminalleri; CFB, merkezi fibröz gövde; CN, kompakt AVN; RA, sağ atriyum; RV, sağ ventrikül; IAS, interatriyal septum; IVS, interventriküler septum; TV, triküspid valf; MV, mitral kapak. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 4: Yerleşik kardiyak makrofajların hücre sıralaması için geçit stratejisi. Mononükleer hücreler tanımlanır, FSC-W ve FSC-A tarafından çiftler dışlanır ve ölü hücreler DAPI (A-D) tarafından dışlanır. Canlı hücreler CD45 + lökositler (E) üzerinde kapılanır ve daha sonra CD11b + miyeloid hücreler (F) üzerinde kapılanır. Kardiyak makrofajlar hem F4/80 hem de CD64 (G) ekspresyonu ile tanımlandı ve son olarak Ly6C ekspresyonu (H) ile tabakalaştırıldı. Canlı yerleşimli kardiyak makrofajlar CD45+CD11b+F4/80+CD64+Ly6C- olarak tanımlanır. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 5: Yeni sıralanmış kardiyak makrofajlar ve immünofloresan boyama. (A) Yeni sıralanmış kardiyak makrofajlar. CD45 (B), CD11b (C) veya F4/80 (D) gibi spesifik yüzey antijenlerinin immünofloresan boyanması. Geçit stratejisine göre, kardiyak makrofajlar üçlü pozitif hücreler (E) olarak tanımlanır. Ölçek çubuğu 50 μm'yi temsil eder. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 6: Sıralanmış makrofajların kültürü. Kültür ortamında sıralanmış makrofajların kültürü sırasıyla 48 saat (A, B), 96 saat (C,D) ve 6 gün (E,F) boyunca. Zaman noktası başına iki ayrı kültür yemeği gösterilir (çanak 1: A, C, E; çanak 2: B, D, F). Beyaz oklar, iğ benzeri şekle ve tipik çıkıntılara sahip canlı makrofajları gösterir3. Siyah oklar yüzen yuvarlak şekilli ölü hücreleri gösterir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
| Bileşik | Son konsantrasyon | g veya ml gerekli |
| FACS tamponu | ||
| BSA | 0.50% | |
| EDTA | 2 mM | |
| PBS (1X) | 500ml | |
| Sindirim tamponu | ||
| Kollajenaz I | 450 U/mL | |
| Kollajenaz XI | 125 U/mL | |
| DNase I | 60 U/mL | |
| Hyaluronidoz | 60 U/mL | |
| HEPES tamponu | 1 ml başına 20 μl | |
| PBS (1X) | 2 numune için 1 ml'ye kadar ekleyin | |
| Kültür ortamı | ||
| cesaret | 79 ml | |
| Penisilin/streptomisin | 1% | 1 ml |
| FBS (Serbest Dolaşım | 20% | 20 ml |
| TAE (50x) | ||
| Tris-taban | 24.20% | 24.2 gr |
| 0 asetik asit | 5.71% | 5,71 ml |
| 0,5 milyon EDTA | 0.05 milyon | 10 ml |
| dH2O | 100 ml'ye kadar ekleyin |
Tablo 1: Gerekli çözeltilerin bileşimi.
Bu makaleyle ilgili herhangi bir potansiyel çıkar çatışması bildirilmemiştir.
Burada sunulan protokol, kardiyak yerleşik makrofajların fare kalplerinin sinoatriyal düğüm (SAN) ve atriyoventriküler düğüm (AVN) bölgesinden izolasyonu için adım adım bir yaklaşım sunmaktadır.
Bu çalışma Çin Burs Konseyi (CSC, R. Xia'ya), Alman Kardiyovasküler Araştırma Merkezi (DZHK; 81X2600255'ten S. Clauss'a, 81Z0600206'dan S. Kääb'a, 81Z0600204'ten C.S.'ye), Corona Vakfı (S199/10079/2019'dan S. Clauss'a), SFB 914 (Z01'den S. Massberg'e), Kardiyovasküler Hastalıklar Üzerine ERA-NET (ERA-CVD; 01KL1910'dan S. Clauss'a) ve Heinrich-and-Lotte-Mühlfenzl Stiftung (S. Clauss'a) tarafından desteklenmiştir. Fon verenlerin el yazması hazırlamada hiçbir rolü yoktu.
| İzofluran buharlaştırıcı sistemi | Hugo Sachs Elektronik | 34-0458, 34-1030, 73-4911, 34-0415, 73-4910 | Bir indüksiyon odası, bir gaz tahliye ünitesi ve karbon filtreleri içerir |
| Modifiye Bain devresi | Hugo Sachs Elektronik | 73-4860 | Fareler için bir anestezi maskesi içerir |
| Cerrahi Platform | Kent bilimsel | SURGI-M | |
| In vivo enstrümantasyon | |||
| İnce forseps | Güzel Bilim Araçları | 11295-51 | |
| İris makası | Güzel Bilim Araçları | 14084-08 | |
| Yaylı makas | Güzel Bilim Araçları | 91500-09 | |
| Doku forseps | Güzel Bilimler Araçlar | 11051-10 | |
| Doku pimleri | Güzel Bilim Araçları | 26007-01 | Yerine 27G iğneler kullanılabilir |
| < güçlü > Genel laboratuvar aletleri< / güçlü > | |||
| Orbital çalkalayıcı | Sunlab | D-8040 | |
| Pipet, hacim 10ul, 100ul, 1000ul | Eppendorf | Z683884-1EA | |
| Manyetik karıştırıcı | IKA | RH temel | |
| Diseksiyon stereo-zoom mikroskobu | vwr | 10836-004 | |
| Leica mikroskobu | Leica mikrosistemleri | Leica DM6 | |
| Beckman Coulter | Beckman coulter | MoFlo Astrios | |
| Software | |||
| FlowJo v10 | FlowJo | ||
| General Lab Material | |||
| 0.2 & M Şırınga Filtresi | Sartorius | 17597 | |
| 100 mm Petri | Kabı Falcon | 351029 | |
| 27G iğne | BD Microlance 3 | 300635 | |
| 50 ml Polipropilen konik Boru | FALCON | 352070 | |
| Kapak fişleri | Thermo scientific | 7632160 | |
| Eppendorf Tüpleri | Eppendorf | 30121872 | |
| 5ml Şırınga | Braun | 4606108V | |
| 0.5 M EDTA | Sigma | 20-158 | |
| Asetik asit | Merck | 100063 | TEA'nın Bileşeni |
| Agarose | Biozym | 850070 | |
| Sığır Serumu Albümin | Sigma | A2153-100G | |
| Kollajenaz I | Worthington Biyokimyasal | LS004196 | |
| Kollajenaz XI | Sigma | C7657 | |
| DNaz I | Sigma | D4527 | |
| Hyaluronidaz | Sigma | H3506 | |
| HEPES tamponu | Sigma | H4034 | |
| Sığır Serumu Albümin | Sigma | A2153-100G | |
| DPBS (1X) Dulbecco' s Fosfat Tamponlu Salin | Gibco | 14190-094 | |
| Fetal sığır serumu | Sigma | F2442-500ml | |
| Penisilin ve eksi; Streptomisin | Sigma | P4083 | |
| DMEM | Gibco | 41966029 | |
| Fentanil 0.5 mg/10 ml | Braun Melsungen | ||
| Isofluran 1 ml/ml | Cp-pharma | 31303 | |
| Oksijen 5L | Linde | 2020175 | Bir basınç regülatörü içerir |
| Fare karşıtı Ly6C FITC (klon HK1.4) | BioLegend | Cat # 128006 | 1:100 |
| Anti-fare F4/80 PE/Cy7(klon BM8) ile seyreltilmiş | BioLegend | Cat# 123114 | 1:100 |
| Anti-mouse CD64 APC (klon X54-5/7.1) | ile seyreltilmişBioLegend | Cat # 139306 | 1:100 |
| Anti-mouse CD11b APC / Cy7 (klon M1 / 70) | ile seyreltilmişBioLegend | Cat # 101226 | 1:100 |
| Anti-mouse CD45 PE (klon 30-F11) | ile seyreltilmişBioLegend | Cat # 103106 | 1:100 |
| Hoechst 33342, Trihidroklorür, Trihidrat ( DAPI) | Invitrogen | H3570 | ,1:1000 |
| Fare, C57BL / 6 | Charles Nehri Laboratuvarları |