Sinovyumda akut iltihap, bulaşıcı ve yapısal değişiklikleri değerlendirebilen insan ex vivo transwell sistemi geliştirdik.
Yöntem makalesi
Sinovyumda akut iltihap, bulaşıcı ve yapısal değişiklikleri değerlendirebilen insan ex vivo transwell sistemi geliştirdik.
Artrit, eklemlerde kıkırdak hasarı, ağrı ve hareket kabiliyetinin kaybına yol açan iltihap bir durumdur. Artrit araştırmalarındaki son gelişmeler, eklem kapsülünün (örneğin sinovyum) bu iltihaplanmanın önemli bir kaynağı olduğunu özellikle göstermektedir, ancak temel sinovyal mimariyi kopyalayan insan modelleri yoktur. Bunu çözmek için Ortak Uzay Analiz Sistemi (JSAS) oluşturuldu. Ön sinovyum, Total Diz Artroplastisi (TKA) geçiren hastalardan ameliyat sırasında alındı. Sinovyum disseksiye edilip 3 mm biyopsi çekirdeklerine ayrıldı. Çekirdekler, %10 FBS içeren 300 μl DMEM içeren 5 μm veya 0,4 μm transwell'in üst kuyusuna yerleştirildi. Alt kuyuya 600 μL medya eklendi ve her 2-3 günde bir değiştirildi. Hiperoksik (%50), atmosferik/standart (~%21) ve fizyolojik (%5) kuluçka koşullarında canlılık 7 güne kadar değerlendirildi. Alt kuyruktaki uyaranlar arasında monositli kemoattrektan protein 1 (MCP-1/CCL2), lipopolisakkarit (LPS), N-asetil sistein, S. aureus ve B. burgdorferi bulunuyordu. ELISA için ortam depolandı ve doku formalin sabit parafin gömülü (FFPE) analizi için depolandı. Standart koşullarda sinovyum 3 gün boyunca tam olarak kullanılabilir kaldı. Uyarıcı, intimal astar ve subliner sinovyal hücrelerin yapısını ve işlevini değiştirdi; yerleşik makrofaj sınırının kaybı, alt tabaka genişlemesi, patojenik fibroblastların yukarı regulasyonu ve sitokinler IL-1β ile TNFα üretimi dahildir. Bağışıklık hücreleri ve fibroblastlar, akış sitometrisi analizinde alt odaya (5 μm gözenek) göç etti. Mobil B. burgdorferi 0,4 μm gözenek boyutunda dokuya göç ederken, hareketsiz S. aureus göç etmedi. İlgili sitokinler ELISA için yeterli miktarda ifade edilmiştir. JSAS, insan sinovyumunda yapılan akut değişiklikleri inceleyebilen modüler bir sistemdir ve pre-klinik modelde 3B yapıların karmaşıklığını sağlarken biyolojik olarak ilgili yapı ve işlevi korur.
Artrit, ABD'deki tüm yetişkinlerin %20'sinden fazlasını ve kronik sorunları olan 65 yaş üstü kişilerin %50'sinietkiler 1. Ayrıca dünya genelinde engelliliğin önde gelennedenlerinden biridir 2. Artrit, sadece kıkırdak hasarını değil, aynı zamanda eklem kapsülü veya sinovyumun iltihabını da içerir (örneğin, sinovit). Kronik sinovit, osteoartrit ve romatoid artritte kemik ve kıkırdak hasarını güçlendiren pro-inflamatuar sitokinlerin önemli kaynaklarındanbiri olabilir 3,4. Bu nedenle, sinovyum içindeki bağışıklık aracılı değişiklikleri anlamak, artritli hastalar için yeni terapötik ve muhtemelen önleyici seçenekler geliştirmek için muhtemelen gereklidir.
Sinovyum, iki ana katmandan oluşan organize bir yapıdır: hücresel intimal astar (IntL) ve alt tabaka (SubL). IntL, sinovyal sıvı (SF) ile arayüz oluşturur ve SubL SF bileşenleri oluşturur ve damaryapılarını içerir 5. Uluslararası Bölge içinde hem makrofajlar hem de fibroblast benzeri sinoviositler (FLS) bulunur. Uluslararası L'nin makrofajları, SubL6 içindeki interstisyel makrofajlar tarafından yerel olarak yenilenen yerleşik hücrelerdir. Bu yerleşik sinovial makrofajlar (RSM'ler), CD206 ve TREM2'nin ekspresyonuyla M2 eğri olmuş, epitelize olmuş ve sıkı birleşim belirteçleri ile ifade edilmiştir. IntL'nin bu alt yapısı, eklem uzayhomeostazını fonksiyonel ve fiziksel olarak korumada anahtar olabilir 5,6. Bu durum romatoid artritte (RA) gözlemlenmiştir. Örneğin, Uluslararası Hastalık bozulduğunda, romatoid artritli hastalar alevlenme belirtileri yaşar; bu semptomlar iç tabaka yeniden inşa edildiğindedüzelir 6,7. Spontan RA remisyonu, özellikle MerTK +CD206+ sinovialmakrofajlar 7 ile ilişkilidir. RSM'ler ayrıca akut eklem ağrısı olan hastaların SF'inde de tespit edildi ve enfeksiyon veya inflamatuar hastalığın şiddetinin RSM ve inflamatuar sitokinlerin miktarıyla ilişkiliolduğu bulundu 8. Ne yazık ki, IntL ve SubL yapıları, RSM ve FLS'nin fonksiyonel değişiklikleri ile kıkırdak ve/veya kemiğe zarar verebilecek inflamatuar aracıların üretimi arasındaki ilişki, özellikle insanlarda, sorgulanması zordur.
Birden fazla klinik olarak ilgili ortamda sinovitin altta yatan mekanizmalarını sorgulamak için, Joint Space Analysis System (JSAS) adı verilen insan ex vivo modeli geliştirildi. Bu sistem, inflamatuar ve enfeksif artritin geniş çaplı değerlendirilmesini sağlayan modüler elemanlarla tekrarlanabilir sonuçlar üretir. Bu makale, total eklem değişimi, JSAS tasarımı, sinovyumda akut yapısal değişiklikleri nicelik etmek için gerekli histomorfometri ve dokunun fonksiyonel yanıtları gibi yaygın açık eklem ameliyatlarından doku alım süreçlerini (örneğin immünfloresans (IF), RNA ve enzimle bağlantılı immünosorbent test (ELISA) gibi süreçleri anlatmaktadır. JSAS, yaygın insan in vitro modellerinden farklıdır; Uluslararası ve Alt El yapılarını korumakla bu da kıkırdak hasarına yol açan akut veya akut kronik sinovitlere yakın in vivo içgörüler sağlar. Sinovyumun doğal yapısını koruyarak, RSM ve FLS'nin iltihabı sindirme veya sürdürme yeteneklerini disseksiye etmek mümkündür. Ex vivo model olarak, periferik bağışıklık hücrelerinin sinovial makrofajlara ayırılmasını veya sinovyumun sadece 1-2 ayrı hücre tipine aşırı basitleştirilmesini gerektirmez. Kolajen İndüklenmiş Artrit (CIA) gibi hayvan modellerinden farklıdır; doğal hastalıklı insan dokusu kullanarak, insan ile ilgili patojene özgü değerlendirme yapılmasına olanak tanır. Son olarak, birden fazla enfeksiyon simüle edilebilir; bu da osteoartrit ve inflamatuar artritin yanı sıra septik artrit modeli oluşturulabilir. Ana sınırlama, apoptozun başlangıcından önce standart koşullarda 3 gün boyunca kültür yapılmasıdır.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Hasta onayı ve doku işleme protokolü yerel Kurumsal İnceleme Kurulu (IRB) tarafından onaylanmıştır. Reaktifler ve kullanılan ekipmanlar Malzeme Tablosu'nda listelenmiştir.
1. Doku alımı ve biyopsi
2. Ortak Uzay Analiz Sistemi (JSAS) kurulması
3. Deneysel çıkarma ve analiz
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Oksijen kültürü koşullarının optimize edilmesi
Fizyolojik doku perfüzyonu yaklaşık %6-8 oksijendir; hücre kültürü için standart kuluçka koşulları ise atmosferik oksijen seviyelerinde (~%21)16. Karşılaştırıldığında, hiperoksijenasyon hücre kültürünün canlılığını artırabilir veya toksik olabilir17. JSAS'ın yeterli kullanımı, sinovyal doku canlılığının erken belirlenmesini gerektirdi; Bu nedenle, apoptoz, 0, 1, 2, 3, 5 ve 7. günlerd...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu çalışma, özellikle canlı sinovyal dokunun sağlam ve fonksiyonel olarak duyarlı bir şekilde yanıt veren sistemyal mimariyle bakımını sağlayan JSAS yeteneklerini göstermiştir. Çoğu kuluçka koşullarında 72 saat kültüre kadar hücre ölümü minimum olmuştur. Sinovial yapının mikroskobik değişikliklerini değerlendirmek için, IntL ve SubL'nin yapısal değişikliklerini niceleyen benzersiz bir histolojik ölçüm sistemi tanımlandı. Bu tür değişiklikler, akut veya kronik sinovitin göstergesidir. Bu ...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Çıkar çatışması yoktur.
Bu protokol, dokularını bağışlayan hastaların cömertliği ve ortopedi cerrahisi meslektaşlarımızın becerisi olmadan mümkün olmazdı; çünkü bu iş için güvenli bir şekilde doku edinmeye istekli olanlar. K.I.C. NIAMS K08 AR084605 tarafından desteklenmekte, CPP ise Gaziler İşleri Kariyer Geliştirme Programı [IK2BX004532] tarafından desteklenmektedir. Bu grup, Iowa Üniversitesi Araştırma Başkan Yardımcısı ve Carver Tıp Fakültesi tarafından desteklenen temel kaynak olan Iowa Üniversitesi Merkezi Mikroskopi Araştırma Tesisi'nin kullanımını kabul etmektedir. Flow sitometri verileri, Iowa Üniversitesi'ndeki Carver Tıp Fakültesi / Holden Kapsamlı Kanser Merkezi temel araştırma tesisi olan Flow Cytometry Tesisi'nden elde edilmiştir. Tesis, kullanıcı ücretleri ve Carver Tıp Fakültesi, Holden Kapsamlı Kanser Merkezi ile Iowa City Gaziler İdaresi Tıp Merkezi'nin cömert mali desteğiyle finanse edilmektedir. Bu yayında bildirilen araştırmalar şu taraflardan desteklendi: Ulusal Sağlık Enstitüleri Ulusal Araştırma Kaynakları Merkezi Ödül Numarası 1 S10 OD034193-01 altında; ve Ulusal Sağlık Enstitüleri'nin Ulusal Kanser Enstitüsü tarafından Ödül Numarası P30CA086862 altında yer almaktadır.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
```html
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| 10 cm Petri dishes | Corning | CLS430167 | |
| 23srRNA RNAscope probe | ACD/Biotechne | 468211 | |
| 24 well plates | Life Sciences | 3524 | |
| 3 mm biopsy punches | Integra | 12460406 | |
| 50 mL conicals | N/A | ||
| 70% ethanol (for sterilization) | N/A | ||
| Borrelia burgdorferi | ATCC | 35210 | maksimum patojenite için geç eksponensyel fazda kullanılmalıdır |
| BSK-H | Sigma-Aldrich | B8291 | |
| CD68 antibody | Invitrogen | 14-0688-82 | 1:1000 |
| CO2 tank (standart koşullar) | N/A | ||
| Dulbecco's Phosphate buffered saline (Ca-/Mg-) | Thermofisher | 14190144 | |
| fetal bovine serum | Biotechne | S11150 | Isı ile inaktive Edilmiş Lot: F22100 |
| forceps (dişsiz) | N/A | ||
| hemostat | N/A | ||
| Nemli hücre inkübatörü (standart koşullar) | N/A | ||
| Hipoksi inkübatörü | N/A | ||
| hipoksi tankı (%5 O2, %5 CO2, geri kalanı N2, fizyolojik koşullar) | N/A | ||
| IL-4 antibody | Thermofisher | MA5-42470 | 1:100 |
| iNOS antibody | Thermofisher | PA1-036 | 1:100 |
| Iris makas | N/A | ||
| Lipopolisakkarit | Sigma-Aldrich | L2630 | |
| düşük glukozlu DMEM (+Sodyum pirüvat, +L-glutamin) | Life Technologies | 11885084 | |
| MMP9 antibody | Thermofisher | MA5-32705 | 1:1000 |
| Modüler inkübatör bölmesi (hiperoksik koşullar) | Emrbient, Inc | MIC-101 | |
| Monosit kemotaktik protein 1 | Peptrotech | 300-04-20UG | |
| N-asetil sistein | Sigma-Aldrich | A9165 | Her deney için taze hazırlanmalı ve eşit molar sodyum bikarbonat ile pH 7-7.4'e tamponlanmalıdır |
| OPG ELISA | Millipore | RAB0484 | 1:1 seyreltme |
| Oksijen tankı, litredeki akış regülatörü | N/A | ||
| PDPN antibody | Invitrogen | 14-9381-82 | 1:100 |
| Propidyum İyodür | Thermofisher | J66764.MC | |
| RNAscope multiplex floresan V2 tahlili | ACD/Biotechne | 323100 | |
| sRANKL ELISA | MyBioSource | MBS262624 | 1:1 seyreltme |
| Staphylococcus aureus USA 300 MRSA | ATCC | BAA-1717 | |
| SYBR Green | Thermofisher | S7563 | 10.000X stoklu |
| TNF antibody | Thermofisher | PA5-19810 | 1:100 |
| transwell insertleri - 0.4 µm boyutu | Millicell | PICM01250 | |
| transwell insertleri - 5 µm boyutu | Corning | CLS3421 |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste
İzin iste