Bu makale, metabolik disfonksiyonla ilişkili steatotik karaciğer hastalığı için bir model olarak oleik asit kaynaklı HepG2 hücrelerinin kullanımını açıklamaktadır.
Yöntem makalesi
* These authors contributed equally
Bu makale, metabolik disfonksiyonla ilişkili steatotik karaciğer hastalığı için bir model olarak oleik asit kaynaklı HepG2 hücrelerinin kullanımını açıklamaktadır.
Metabolik disfonksiyonla ilişkili steatotik karaciğer hastalığının (MASLD) prevalansı, ekonomik ve yaşam tarzı modellerindeki değişiklikler nedeniyle artmış ve önemli sağlık sorunlarına yol açmıştır. Önceki raporlar, MASLD için hayvan ve hücresel modellerin kurulmasını incelemiş ve aralarındaki farkları vurgulamıştır. Bu çalışmada, MASLD'de yağ birikimi indüklenerek hücresel bir model oluşturulmuştur. HepG2 hücreleri, MASLD'yi taklit etmek için çeşitli konsantrasyonlarda (0.125 mM, 0.25 mM, 0.5 mM, 1 mM) doymamış yağ asidi oleik asit ile uyarıldı. Modelin etkinliği, hücre sayma kiti-8 testleri, Yağ Kırmızısı O boyaması ve lipid içerik analizi kullanılarak değerlendirildi. Bu çalışma, MASLD hücreleri için kullanımı basit bir hücresel model oluşturmayı amaçlamıştır. Hücre sayma kiti-8 testlerinden elde edilen sonuçlar, HepG2 hücrelerinin hayatta kalmasının, 1.875 mM'lik bir GI50 ile oleik asit konsantrasyonuna bağlı olduğunu gösterdi. 0.5 mM ve 1 mM gruplarındaki hücre canlılığı, kontrol grubundakilerden anlamlı derecede düşüktü (P < 0.05). Ayrıca, Yağ Kırmızısı O boyama ve lipit içerik analizi, HepG2 hücrelerinde değişen oleik asit konsantrasyonlarında (0.125 mM, 0.25 mM, 0.5 mM, 1 mM) yağ birikimini inceledi. 0.25 mM, 0.5 mM ve 1 mM gruplarının lipid içeriği kontrol grubundan anlamlı derecede yüksekti (P < 0.05). Ek olarak, OA gruplarındaki trigliserit düzeyleri kontrol grubundakilere göre anlamlı olarak yüksekti (P < 0.05).
Metabolik disfonksiyonla ilişkili steatotik karaciğer hastalığı (MASLD), basit steatoz, alkolsüz steatohepatit (NASH), siroz ve hepatosellüler karsinom 1,2,3,4,5,6 dahil olmak üzere bir dizi durumu kapsar ve bunların tümü alkol tüketimi dışındaki faktörlere atfedilir 7. MASLD, metabolik karaciğer hasarının neden olduğu en yaygın karaciğer hastalığıdır ve küresel nüfusun yaklaşık dörtte birini etkiler 8,9,10,11,12. MASLD'nin patogenezi henüz tam olarak aydınlatılamamış olsa da, çeşitli teoriler MASLD'nin gelişimini açıklamaya çalışmaktadır. Hakim olan bir kavram, klasik "iki vuruş" teorisinden "çoklu vuruş" modeline doğru bir sapma olduğunu göstermektedir1. Bu hipotezlerin merkezinde, MASLD patogenezinde çok önemli olduğuna inanılan insülin direncinin rolü yer almaktadır13. Araştırmalar, hepatositlerdeki insülin direncinin, serbest yağ asitleri seviyelerinin artmasına yol açtığını ve ardından karaciğerde depolanan trigliseritleri oluşturduğunu göstermektedir14,15.
Araştırmacılar, MASLD'de yağ birikimini simüle etmek için hem in vivo hem de in vitro modelleri kullandılar; Yine de patomekanizmasını tam olarak kopyalamak zor olmaya devam ediyor. Bu sınırlamaya rağmen, bu modeller MASLD için potansiyel terapötik hedeflerin incelenmesinde etkili olmuştur. Bununla birlikte, kararlı bir MASLD modelinin geliştirilmesi çok önemlidir. Hayvan modelleri etkili olsa da, zaman alıcı ve pahalıdır, bu nedenle in vitro hücresel modellere artan ilgiyi vurgulamaktadır. Bu modeller, diyete bağlı MASLD'yi yeniden oluşturmak için genellikle oleik asit (OA) ve palmitik asit gibi tekli veya çoklu serbest yağ asitleri kullanır. Bunlar arasında, insan hepatoblastom hücre hattı HepG2, MASLD'nin in vitro hücresel modellerini oluşturmak için sıklıkla kullanılır.
OA indüksiyonu, HepG2 hücrelerini, köklü bir geçmişe sahip bir yöntem olan MASLD'ye benzer yağ birikimini çoğaltmak için uyarır. Bu çalışmanın amacı, 0.25 mM OA ile tedavi edilen HepG2 hücrelerinin canlılığını, Yağ Kırmızı O (ORO) boyamasını, lipid içeriğini ve trigliserid (TG) düzeyini göstermektir. Bu deneyin amacı, MAFLD modelleme çalışmalarının geliştirilmesi için daha fazla kanıt sağlamaktı.
NOT: Bu protokolde kullanılan tüm malzemeler, aletler ve reaktiflerle ilgili ayrıntılar için Malzeme Tablosuna bakın.
1. Hücre kültürü
2. Oleik asidin hücre sayma kiti-8 ile ölçülen hücre canlılığı üzerindeki etkisi
3. Hücre içi lipid damlacık oluşumunu gözlemlemek için Yağ Kırmızısı O boyama
4. Farklı oleik asit konsantrasyonlarının HepG2 hücre süpernatanında toplam trigliserit üzerindeki etkileri
5. İstatistiksel analiz
Oleik asidin hücre canlılığı üzerindeki etkisi
HepG2 hücreleri, değişen OA konsantrasyonlarına (0 mM, 0.125 mM, 0.25 mM, 0.5 mM, 1 mM) maruz bırakıldı, bu da 0.125 mM, 0.25 mM, 0.5 mM ve 1 mM'de hücre sağkalım oranlarında bir azalmaya neden oldu. 0 mM ile karşılaştırıldığında 0.5 mM (P < 0.05) ve 1 mM (P < 0.05) olarak istatistiksel anlamlılık gözlendi. CCK-8 kiti tarafından değerlendirildiği gibi, OA'nın hücre canlılığı üzerindeki etkisinin sonuçları Şekil 2'de gösterilmektedir. OA ile muamele edilen HepG2 hücreleri için GI50 değeri 1.875 mM olarak hesaplandı.
Hücre içi lipid damlacık oluşumunu gözlemlemek için Yağ Kırmızısı O boyama
ORO boyama, lipid görselleştirme için yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir16,17. Sonuç olarak, 24 saat boyunca OA ile inkübe edilen HepG2 hücrelerinde lipid damlacık oluşumu, ORO boyamasını takiben mikroskop altında gözlendi. Şekil 3 ve Şekil 4'te gösterildiği gibi, OA ile tedavi edilen hücrelerdeki kırmızı lekelenmenin yoğunluğu, tedavi edilmeyen hücrelere göre daha yüksekti. OA tedavisinden sonra HepG2 hücrelerinin plazmasında kırmızı lipid damlacıkları mevcuttu ve artan OA konsantrasyonları ile lipid damlacıkları ve lipitlerin miktarları artıyordu.
Farklı oleik asit konsantrasyonlarının HepG2 hücre süpernatanında toplam trigliserit üzerindeki etkileri
Şekil 6'da gösterildiği gibi deneysel bulgular, kontrol grubuyla karşılaştırıldığında, değişen konsantrasyonlarda OA (0.125 mM, 0.25 mM, 0.5 mM, 1 mM) ile HepG2 hücrelerinin tedavisinin, OA grubunda hücre süpernatantının TG içeriğinde önemli bir artışa yol açtığını ortaya koymuştur (P < 0.05).

Şekil 1: Yağ Kırmızısı O boyama için akış şeması. Kısaltmalar: OA = oleik asit; OD = optik yoğunluk. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2: Oleik asidin hücre canlılığı üzerindeki etkisi, bir hücre sayma kiti-8 testi kullanılarak değerlendirilmiştir. Her çubuk SD (n = 6) ± ortalamayı temsil eder. *P < 0.05. Kısaltma: OA = oleik asit. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: Birden fazla zaman noktasının (saat 3, 6, 9 ve 12 yönlerinde) Yağ Kırmızısı O boyama görüntüleri. Lipid damlacık oluşumu, 40x büyütmede hücre kültürü için ters çevrilmiş bir mikroskop kullanılarak tespit edildi. Ölçek çubuğu = 500 μm. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 4: Oleik asidin hücrelerdeki lipid damlacıkları üzerindeki etkisi, Yağ Kırmızısı O boyaması ile değerlendirilmiştir. Lipid damlacık oluşumu, 40x büyütmede hücre kültürü için ters çevrilmiş bir mikroskop kullanılarak tespit edildi. Ölçek çubuğu = 250 μm. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 5: Oleik asidin hücrelerdeki lipit içeriği üzerindeki etkisi, optik yoğunluk değeri ile değerlendirilir. Bağıl kat değişiklikleri, farklı gruplarda optik yoğunluk değerlerinde sunulur. Her sütun SD ± ortalamasını temsil eder (n = 16). *P < 0.05. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 6: HepG2 hücre süpernatanında çeşitli oleik asit konsantrasyonlarının toplam trigliserit seviyeleri üzerindeki etkileri. Bağıl kat değişiklikleri, farklı gruplarda trigliserit seviyelerinin değerinde sunulur. Her sütun SD ± ortalamasını temsil eder (n = 3). *P < 0.05. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
MASLD, alkol ve diğer yerleşik karaciğere zarar veren ajanların dışındaki faktörlere bağlı olarak hepatositlerde aşırı hücre içi yağ birikimi ile karakterize klinikopatolojik bir sendromdur18. MASLD, özellikle insülin direnci ve genetik yatkınlık ile ilişkili olan edinilmiş metabolik stres karaciğer hasarı ile karmaşık bir şekilde bağlantılıdır. MASLD için ilaçları etkili bir şekilde incelemek ve taramak için uygun bir deneysel model seçmek çok önemlidir. Bir hücre modeli oluşturmak, patolojik mekanizmaların daha derin bir şekilde anlaşılmasını ve yeni ilaç etkilerinin değerlendirilmesini kolaylaştıran MASLD araştırmalarında özellikle hayati önem taşır.
Bu protokol, OA ile indüklenen HepG2 hücreleri aracılığıyla oluşturulan bir in vitro MASLD modelini tanımlar. ORO boyama ve lipid içerik analizi, bu modeli oluşturmak için kritik yöntemler olarak hizmet eder. Ek olarak, hücre süpernatantlarında hücre canlılığının ve toplam TG içeriğinin değerlendirilmesi, uygun OA konsantrasyonunun değerlendirilmesi için esastır. MASLD için tanı kriteri, karaciğer hücrelerindedepolanan% 5'in üzerinde TG'nin varlığını içerir 19,20. MASLD hücre modelleri öncelikle, çeşitli yerel ve uluslararası çalışmalarda yağlı karaciğer dejenerasyon modellerinin oluşturulmasında başarılı kullanımları ile bilinen HepG2 hücreleri 21,22,23,24,25,26,27,28'e dayanır. Hepatoma hücrelerinden köken almalarına rağmen, HepG2 hücreleri hepatositlerle birçok fenotipik özelliği paylaşır ve kolayca yetiştirilir ve çoğaltılır29,30. CCK-8 kiti, ORO boyama, lipid içeriği ve toplam TG ölçümleri gibi testler, çalışma deneklerinde hücre canlılığını, yağ birikimini ve lipid içeriğini değerlendirmek için basit, objektif ve makul yaklaşımlar sunar. Bu bağlamda, OA, enerji alımı tüketimi aştığında fazla enerjinin lipitler şeklinde depolandığı MASLD31'in patogenezi ile uyumludur.
Araştırmacılar, MASLD modelini çoğaltmak için OA 23,28,31,32,33, palmitik asit 34,35 ve oleik/palmitik asit26,36 kombinasyonlarını kullandılar. Hem palmitik asit hem de OA, karaciğer yağ dejenerasyonuna ve TG birikimine katkıda bulunur. İnsan vücudunda en bol bulunan doymuş yağ asidi olan palmitik asit, hepatositlerde lipid birikimine, hücre içi reaktif oksijen radikallerinin artmasına ve hücre ölümüne veya nekrozuna yol açan önemli lipotoksisite sergiler37. Tersine, OA daha belirgin hücre içi TG birikimine (Şekil 6) ve daha az hücresel modülasyonayol açar 38. Bu nedenle, araştırmacılar genellikle in vitro MASLD modelleri oluşturmak için OA kaynaklı HepG2 hücrelerini kullanırlar. Protokol adımı 2.2.2'de açıklandığı gibi, OA çözeltisini eklerken ısıtmak çok önemlidir. Bu çalışmada, ORO boyama ve lipid içerik analizi, HepG2 hücrelerinin lipid birikimine dayandırılmış, karmaşık mekanizmalara sahip in vitro MASLD modellerinin araştırılmasını etkin bir şekilde desteklemiş ve araştırma için gereken zaman ve maliyeti azaltmıştır.
ORO, bir damlacık şeklinde TG'ye kolayca bağlanır ve lipit konsantrasyonuna bağlı olarak renk yoğunluğu ile yağın göstergesi olan turuncu ila kırmızı lekelenme üretir. Bununla birlikte, ORO boyama çözeltisi kararsızdır ve çökelmeye eğilimlidir, bu da onu önceden hazırlık için uygun hale getirmez. Bu nedenle, ORO boyama çözeltisi, hazırlık ve inkübasyon sırasında ışığa maruz kalmayı önlemek için önlemler alınarak protokol adımı 3.2'den sonra hazırlandı (protokol adımları 3.2, 3.3). Protokol adımı 3.5'te, görüntülerin birden fazla zaman noktasında (saat 3, 6, 9 ve 12 yönlerinde) seçilmesi, sonuçların doğruluğunu artırmak için gerekli olan deneyin önemli bir modifikasyonunu temsil eder. Yüksek OA konsantrasyonları hücre sağkalımını etkilese de, bu nedenle bu yöntemin bir sınırlamasını temsil etse de, uygun bir OA konsantrasyonunun hücre canlılığını sağladığı gösterilmiştir.
Bu çalışma, MASLD modelini oluşturmak ve doğrulamak için bir CCK-8 kiti, ORO boyama, lipid içerik analizi ve toplam TG ölçümü kullanarak kapsamlı bir yaklaşım kullanmıştır. CCK-8 kiti, ilaçların hücre canlılığı üzerindeki etkisini değerlendirmek için kullanıldı ve çok önemli bir doğrulama adımı olarak hizmet etti. Gelecekte, bu model, MASLD patogenezini anlamayı ve potansiyel terapötik hedefleri belirlemeyi amaçlayan ilaç taraması ve mekanizma araştırmaları için umut vaat etmektedir. Doğrulamanın güvenilirliğinin kalitesini daha da sağlamak için, modelde yer alan hedef proteinlerin ekspresyon seviyeleri, western blotlama ve kantitatif polimeraz zincir reaksiyonu analizleri kullanılarak analiz edilecektir.
Yazarlar herhangi bir çıkar çatışması beyan etmemektedir.
Bu çalışma, İç Moğolistan Özerk Bölgesi Bilim ve Teknoloji Bölümü bilim ve teknoloji programının 2018 Destekli Projesi kapsamında "Koumiss'in Moğol tıbbının bölgesel hastalıkları üzerindeki iyileştirici etkisinin temel konuları üzerine çalışma" tarafından desteklenmiştir.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| 0.22 ve mikro; m filtre | Millex | ||
| %0.25 Tripsin-EDTA (1x) Tripsin-EDTA | Gibco | 25200-056 | |
| 0.45 & m filtre | Millex | ||
| 2 mL Crojenik Şişeler | CORNING | 430659 | |
| 25 cm2 Hücre Kültürü Şişesi | CORNING | 430639 | |
| 6 oyuklu hücre kültürü plakası | CORNING | 3516 | |
| 96 oyuklu hücre kültürü plakası | CORNING | 3599 | |
| Kan Sayım Plakası | Şanghay Jing Jing Biyokimyasal Reaktif & Enstrüman A.Ş. | ||
| Hücre Sayma Kiti-8 tahlilleri | Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd. | CA1210-1000T | |
| CO2 inkübatörü | NUAIRE | NU-5710E | |
| DMSO Dimetil sülfoksit | Pekin Solarbio Bilim & Technology Co., Ltd. | D8371 | |
| Dulbecco'nun Modifiye Kartal Orta | Gibco | 8122691 | |
| Enzim Etiketleme Ekipmanı | Tecan | Spark | |
| Fetal Sığır Serumu, Nitelikli | Gibco | 10099141 | |
| HepG2 hücre hattı | Pekin Kuzey Çin Chuanglian Biyoteknoloji Araştırma Enstitüsü (BNCC) | 221031 | |
| İnsan Trigliseridi (TG) ELISA talimat | Nanjing Jiacheng Biyomühendislik Enstitüsü | 20170301 | |
| Hücre Kültürü için Ters Mikroskop | Leica | DMi1 | |
| İzopropanol | Tianjin Zhiyuan Kimyasal Reaktif A.Ş. | ||
| Yağı Kırmızı Leke Kiti, Kültürlenmiş Hücreler İçin | Pekin Solarbio Bilim ve Technology Co., Ltd. | G1262 | |
| Oleik asit | Sangon Biyoteknoloji (Şangay) Co., Ltd. | ||
| Penisilin Streptomisin | Gibco | 15140122 | |
| SPSS 24.0 | İstatistik yazılımı |
Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste
İzin iste