Kwantitatieve analyse van cellulaire samenstelling in geavanceerde atherosclerotische laesies van de gladde spieren cel Lineage-Tracing muizen

Medicine

Your institution must subscribe to JoVE's Medicine section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

Wij stellen voor een gestandaardiseerde protocol karakteriseren de cellulaire samenstelling van laat-stadium lymfkliertest atherosclerotische laesies met inbegrip van systematische methoden voor dierlijke dissectie, weefsel insluiten, afdelen, kleuring en analyse van brachiocephalic slagaders van atheroprone gladde spieren cel lineage tracering muizen.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

Mahan, S., Liu, M., Baylis, R. A., Gomez, D. Quantitative Analysis of Cellular Composition in Advanced Atherosclerotic Lesions of Smooth Muscle Cell Lineage-Tracing Mice. J. Vis. Exp. (144), e59139, doi:10.3791/59139 (2019).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Atherosclerose blijft de belangrijkste oorzaak van overlijden wereldwijd en, ondanks talloze Preklinische studies beschrijven van veelbelovende therapeutische doelen, gebleven roman interventies ongrijpbaar. Dit is waarschijnlijk, gedeeltelijk vanwege tot een afhankelijkheid van preklinische preventie modellen onderzoekt de gevolgen van genetische manipulaties of farmacologische behandelingen op atherosclerose ontwikkeling in plaats van de gevestigde ziekte. Ook zijn resultaten van deze studies vaak storende vanwege het gebruik van oppervlakkige laesie analyses en een gebrek aan karakterisering van laesie cel populaties. Om te helpen deze translationeel hindernissen overwinnen, stellen wij voor een verhoogde afhankelijkheid van interventie modellen die onderzoek naar veranderingen in cellulaire samenstelling op het niveau van een eencellige in door immunefluorescentie kleuring en confocale microscopie dienst. Te dien einde beschrijven we een protocol voor het testen van een vermeende therapeutische agent in een model van de lymfkliertest interventie met inbegrip van een systematische aanpak voor dierlijke dissectie, insluiten, afdelen, kleuring en kwantificering van brachiocephalic slagader laesies. Bovendien, als gevolg van de fenotypische verscheidenheid van cellen binnen de laat-stadium atherosclerotische laesies beschrijven we het belang van het gebruik van cel-specifieke, afleidbare bloedlijn tracering muis systemen en hoe dit kan worden benut voor onbevooroordeelde karakterisering van atherosclerotische laesies cel populaties. Samen, deze strategieën kunnen bijstaan vasculaire biologen nauwkeuriger model van therapeutische interventies en analyseren van atherosclerotische ziekten en hopelijk zal vertalen in een hoger tarief van succes in klinische proeven.

Introduction

Atherosclerose is de belangrijke oorzaak van morbiditeit en mortaliteit wereldwijd ten grondslag liggen aan de meerderheid van coronaire hartziekte, perifere slagader ziekten en beroerte. Alsnog coronaire atherosclerose kan leiden tot ernstige complicaties inclusief myocardiale overtreding boekhouding voor bijna 16% van de wereld bevolking sterfte1,2. Als gevolg van de verwoestende gevolgen voor de volksgezondheid, aanzienlijke inspanning geboekt te ontcijferen van de mechanismen van atherosclerose progressie, evenals rijden over het ontwikkelen van nieuwe therapeutische strategieën. Toch is het tarief van de waarschijnlijkheid van goedkeuring (LOA) van klinische proeven voor hart-en vaatziekten tot de laagste in vergelijking met andere klinische velden (slechts 8,7% voor fase I)3. Dit kan verklaard worden gedeeltelijk door vele obstakels die atherosclerose vormt voor efficiënte Geneesmiddelenontwikkeling, met inbegrip van haar bijna alomtegenwoordige aard, klinisch-stille progressie en belangrijke ziekte heterogeniteit. Bovendien, het suboptimaal ontwerp van preklinische dierstudies kan ook worden verklaard voor het gebrek aan succes in klinische vertaling. Wij vinden het in het bijzonder nodig voor de uitvoering van interventiestudies mogelijk te onderzoeken van de werkzaamheid van de therapeutische strategieën. Ook is er dringend behoefte aan gestandaardiseerde procedures uitvoeren voor laesie analyses, met inbegrip van geavanceerde karakterisering van laat-stadium atherosclerotische laesies cellulaire samenstelling door lot toewijzing en fenotypering.

De overgrote meerderheid van atherosclerose studies richten zich op modellen van atherosclerose preventie bestaande uit drug behandeling of genetische manipulatie (knock-out of knock-in) bij gezonde jonge muizen, voorafgaand aan de inleiding van de ziekte en de progressie. Deze studies hebben ontdekt een groot aantal genen en signalering moleculen die een rol in de ontwikkeling van atherosclerose spelen. Echter het merendeel van deze doelstellingen niet te vertalen naar efficiënte therapieën in de mens. Inderdaad, het is moeilijk te extrapoleren het effect dat een therapie op gezonde jonge muizen aan oudere patiënten met geavanceerde atherosclerotische laesies heeft. Als zodanig, zorgt de implementatie van interventiestudies in de preklinische experimentele pijpleiding waarschijnlijk voor een meer nauwkeurige voorstelling van de relevantie en doeltreffendheid van een nieuwe therapeutische. Het idee wordt ondersteund door de opvallend uiteenlopende effecten van remming van de pro-inflammatoire cytokine Interleukine-1β (IL-1β) als een preventie4,5,6 of interventie strategie7in dienst. Verschillen tussen preventie en interventiestudies suggereren dat verschillende cellulaire processen zich voordoen in verschillende fasen van de ontwikkeling van atherosclerose en wijst op het feit dat preventie studies waarschijnlijk zijn onvoldoende om het model van de klinische scenario voldoende.

De American Heart Association publiceerde onlangs een wetenschappelijke verklaring aanbevelingen voor goede proefopzet, procedurele normalisatie, analyse en rapportage van dierlijke atherosclerose studies8detaillering. Zij wijst op de voordelen en beperkingen van overheersende technieken die worden gebruikt in het veld. Nl gezicht Soedan IV kleuring van de aorta wordt bijvoorbeeld vaak uitgevoerd als een eerste uitlezing. Hoewel nl gezicht Soedan IV kleuring van lipide afzetting een geschikte methode voor de beoordeling van globale plaque last is, is het niet in staat om te onderscheiden van beginnende vette streep laesies van meer geavanceerde alsnog laesies. Als zodanig is de interpretatie van nl gezicht kleuring vaak dubbelzinnig en oppervlakkige9. Zorgvuldige analyse van weefsel doorsneden met behulp van de morfologische parameters vaartuig, laesie en lumen grootte en kwantificering van de indexcijfers van de laesie stabiliteit biedt een nauwkeuriger inzicht in het effect van een experiment.

Ten slotte, menselijke histopathologie studies hebben gesuggereerd dat cellulaire samenstelling een betere voorspeller van breuk dan de laesie grootte zelf, met laesies in de zachte spiercellen (SMC) armen en rijken in macrofagen wordt gevoeliger is voor scheuren10, 11. Deze opmerkingen waren gebaseerd op de kleuring voor markeringen klassiek gebruikt voor de identificatie van de cel (dat wil zeggen, ACTA2 voor SMC en LGALS3 of CD68 voor macrofagen). De uitdrukking van deze markeringen echter niet strikt beperkt tot een enkele celtype in atherosclerotische laesies als gevolg van de plasticiteit van meerdere lineages inclusief SMC, endotheliale cellen en myeloïde cellen12. In het bijzonder was de ondubbelzinnige identificatie van SMC binnen atherosclerotische laesies vrijwel onmogelijk tot de afgelopen tien jaar vanwege het eigendom van deze cellen te dedifferentiate en te bestraffen van hun geslacht-specifieke markers (een proces genoemd fenotypische schakelen) in13van de gewonde of zieke vaartuigen. Deze beperking in SMC identificatie heeft omzeild door de ontwikkeling van lineage tracering7,14,15,16,17,18, 19 , 20 , 21 , 22 , 23 , 24. het bestaat uit het permanent etikettering SMC en hun nageslacht voor het bijhouden van hun lot en fenotypische evolutie tijdens atherosclerose progressie met behulp van een combinatie van de uitdrukking van Cre recombinase gedreven door SMC-specifieke initiatiefnemers (dat wil zeggen, Myh117,15,17,18,19,20,21,22,23 , 24,26 25, Acta2en, SM22α14,16) en de activering van verslaggevers (bijv. fluorescente proteïnen, β-galactosidase) [gerecenseerd in Bentzon en Majesky 201827]. In één van de eerste studies dienst SMC lineage tracering buiten embryogenese instelling, Speer et al.14 aangetoond dat SMC moduleren hun fenotype en transdifferentiate in chondrogenic cellen tijdens vasculaire verkalking met behulp van kunt een SM22α Cre R26R LacZ lineage tracering model. Hoewel deze studies pionier SMC lineage tracering, waren zij gedeeltelijk dubbelzinnig in die zin dat een bepaald niet-SMC waarin SM22α in het kader van de ziekte zou worden aangeduid door de verslaggever. Deze beperking is gepasseerd door de ontwikkeling en het gebruik van tamoxifen-afleidbare Cre ERT/LoxP toelaat een temporele controle van cel labeling. Cel labeling gebeurt uitsluitend tijdens tamoxifen levering en zal worden beperkt tot de uiting van de cel type-specifieke promotor rijden Cre ERT expressie op het moment van tamoxifen blootstelling, het vermijden van tracering van alternatieve celtypes activeren Cre in cel de instelling van progressie van de ziekte. Voor tracering van de bloedlijn van SMC in atherosclerose, de tamoxifen-afleidbare Myh11- Cre/ERT2 transgenic gekoppeld aan fluorescerende verslaggevers (eYFP7,15,17,18 , 21, mTmG19,25, Confetti20,22,23 voor klonen uitbreiding studies) heeft aangetoond een opmerkelijke efficiëntie en specificiteit in SMC labeling en heeft gebruikt om lot kaart SMC populaties in atherosclerotische laesies in recente studies. Nog belangrijker is, deze studies is gebleken dat: 1) 80% van de SMC binnen geavanceerde atherosclerotische laesies ken niet uitdrukkelijk elke conventionele SMC markeringen (ACTA2, MYH11) in immunohistological analyse gebruikt en daarom zou hebben is onrechte zonder afstamming tracering 17; 2) deelverzamelingen van SMC express markers van alternatieve celtypen, met inbegrip van macrofaag markeringen of mesenchymale stamcellen markeringen16,17,19; en 3) SMC investeren en vullen de atherosclerotische laesie door oligoclonale expansie en SMC klonen behouden plasticiteit overgang naar fenotypische verschillende bevolkingsgroepen20,23. Om samen te vatten, is het nu duidelijk dat de zachte spiercellen een opmerkelijke fenotypische verscheidenheid in atherosclerotische laesies presenteren en voordelig of nadelig rollen op laesie pathogenese afhankelijk van de aard van hun fenotypische overgangen hebben kunnen. Deze ontdekkingen vertegenwoordigen een opmerkelijke nieuwe therapeutische laan voor het targeten van SMC athero-bevordering van fenotypische overgangen in laat-stadium atherosclerose.

Hierin stellen wij een gestandaardiseerd protocol voor het analyseren van de late-stadium lymfkliertest atherosclerotische laesies waaronder systematische methoden voor dierlijke dissectie, insluiten, afdelen, kleuring en kwantificering van brachiocephalic slagader laesies. Hebben we gebruikt om te bepalen van het effect van Interleukine-1β remming op SMC lot en fenotype, SMC lineage traceren ApoE- / - muizen gevoed een westerse dieet gedurende 18 weken vóór de ontvangst van de wekelijkse injecties van een anti-IL1β antistof of isotype-matched IgG besturingselement.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Het fokken van dieren, de behandeling en de procedures werden goedgekeurd door de Universiteit van Virginia en de Universiteit van Pittsburgh institutionele dierenverzorgers en gebruik Comité.

1. generatie van SMC lineage tracering muizen

  1. Myh11- Cre/ERT2 mannen28 fokken (Jackson Laboratory; #019079) met R26R-EYFP vrouwtjes (Jackson Laboratory; #006148) te verkrijgen Myh11- Cre/ERT2+ R26R-EYFP+/ + mannen.
  2. Fokken van de Myh11- Cre/ERT2+ R26R-EYFP+/ + mannen met ApoE- / - vrouwelijke muizen (Jackson laboratorium; #002052). Kruis de nakomelingen en selecteer door genotypering Myh11- Cre/ERT2+ R26R-EYFP+/ + ApoE- / - man en R26R-EYFP+/ + ApoE- / - vrouwelijke muizen als definitieve fokkers. Knippen van staarten en het uitvoeren van genotypering op nestgenoten. Alle mannelijke muizen moeten Myh11- Cre/ERT2+ R26R-EYFP+/ + ApoE- / - en kan worden gebruikt als experimentele muizen(Figuur 1).
    Opmerking: Genotypering protocollen kunnen worden gevonden op de website van het Jackson Laboratory. De Myh11 Cre/ERT2 transgenic ligt aan het Y-chromosoom, zich verzet tegen het gebruik van de vrouwtjes. Andere geslacht tracering systemen kunnen worden gebruikt, maar dit systeem is tot nu toe de meest betrouwbare afstamming tracering strategie naar lot kaart SMC in atherosclerose.

2. glad spierweefsel cel lineage-tracing muis dieet en behandelingen

  1. Hebben mannelijke Myh11- Cre/ERT2+ R26R-EYFP+/ + ApoE- / - muizen ontvangen een reeks 1 mg tamoxifen injecties van zes tot acht weken van leeftijd om te etiketteren permanent Myh11+ SMC met YFP en het bijhouden van hun lot (Figuur 1 A).
    1. Verhit de olie van de pinda bij 55 ° C.
    2. Tamoxifen in voorverwarmde arachideolie voor te bereiden van een oplossing bij 10 mg/mL en Incubeer bij 55 ° C tot volledige ontbinding van tamoxifen toevoegen.
    3. Meer dan twee weken een intraperitoneale injectie met 0,1 mL van 10 mg/mL tamoxifen oplossing voor een reeks van tien injecties uitvoeren.
      Opmerking: Tamoxifen is een biohazard en moet met zorg worden behandeld.
  2. Vijf tot zeven dagen na de laatste injectie met tamoxifen, vervangen chow dieet met hoog-vet dieet (bijvoorbeeld westerse dieet 42% kcal uit vet; 0.2% totaal cholesterol) voor een duur van 18 weken te voorzien in de ontwikkeling van geavanceerde atherosclerotische laesies, die consequent ontwikkelt in meerdere vasculaire bedden, met inbegrip van de aortaboog, aorta wortel, brachiocephalic slagader en de abdominale aorta.
  3. Beginnen op 18 weken van vetrijke dieet voeding, therapeutische interventie voor de gewenste duur (Figuur 1B).
    Opmerking: Als een voorbeeld, trad we per intraperitoneaal injecties met een anti-IL1β-antilichaam of een besturingselement van de IgG isotype-matched tussen 18 en 26 weken van hoog vet dieet.
  4. Voedsel om snel muizen gedurende 8 tot 16 uur voorafgaand aan de oogst voor het uitvoeren van nauwkeurige lezingen voor plasma cholesterol en triglyceriden weefsel te verwijderen.

3. het verzamelen van de Brachiocephalic-slagader (BCA)

  1. Dierlijke euthanasie dient Animal Care en gebruik Comité (ACUC) eisen en voorschriften te volgen. De experimentele muizen euthanaseren door CO2 verstikking voor ongeveer 5 minuten en controleer of dood door teen snuifje.
  2. Weeg de muis en het verzamelen van bloed.
    1. Wegen van de muis
    2. Spray de ventrale zijde van de muis met 70% Ethanol
    3. Cardiale punctie uitvoeren door het invoegen van een naald van de 25G verbonden met een spuit van 1 mL in het ventrikel van de linker kant van de borstholte. 0,1 tot 1 mL bloed kunnen worden verzameld.
    4. Het bloed overbrengen in een EDTA vacuüm buis door te spoelen van de spuit en plaats de buis op een rocker of rotator gedurende 10-15 minuten.
    5. Bloed overbrengen in een tube 1,5 mL en Centrifugeer gedurende 10 minuten 250 x g bij 4 ° C. Zorgvuldig trekken de bovenste plasma fase met een pipet en voldoende tips en overbrengen naar een nieuwe buis. Bewaren bij-20 ° C vóór het meten van cholesterol en triglyceriden.
      Opmerking: volbloed kan worden gebruikt voor aanvullend onderzoek met inbegrip van de graven van de bloedcellen en andere bloedbestanddelen, met inbegrip van cytokines of immuun cel profilering.
  3. Maak een insnede van ongeveer 2 cm in de huid op het midden van de buik met behulp van schaar en trek de huid om de buikholte bloot te stellen. Snij het buikvlies tot het borstbeen zonder schadelijke weefsels. Twee bezuinigen op de lijn halverwege axillary door middel van de thorax, dat evenwel niet tot het hart en de longen beschadigen.
  4. Til het borstbeen met een pincet en snijd het middenrif om gedeeltelijk het hart bloot te stellen. Als het hart niet gemakkelijk toegankelijk is, knippen weg de ribbenkast genoeg te bereiken van het juiste atrium.
  5. Perfuse de muis met een zwaartekracht perfusie systeem(Figuur 2). Installeer de zwaartekracht perfusie systeem zodanig zijn dat de druk van de vloeistof perfusie gelijk aan de gemiddelde lymfkliertest bloeddruk (Figuur 2B is). Dit systeem zorgt voor consistentie in perfusie en beide onderhoudt het vaartuig morfologie en flushes rode bloedcellen.
    Opmerking: Als referentie, C57Bl6 muizen hebben een fysiologische bloeddruk tussen 120 mmHg (gemiddelde systolische bloeddruk) en 70 mmHg (gemiddelde diastolische bloeddruk)29,30. Gemiddelde systolische en diastolische bloeddruk kan variëren met muis genetische achtergrond.
    1. Sluit een 23 of 25G butterfly naald aan de zwaartekracht perfusie-systeem en -fosfaatgebufferde zoutoplossing (PBS) doorlopen de naald tot uitzetting van de lucht door de buizen. De naald in het linkerventrikel invoegen en beveiligen van de naald op zijn plaats. Maak een kleine incisie (< 2 mm) met iris schaar in de juiste atrium of de oplopende aorta.
    2. Perfuse met 5 mL PBS, vervolgens 10 mL van de oplossing van de Paraformaldehyde (PFA) van 4%, vervolgens 5 mL PBS. Gebruik zowel PBS en 4% PFA oplossing bij kamertemperatuur.
    3. Verzamelen van de weefsels van belang (bijv. lever, longen, milt) en plaats hen in de 4% PFA-oplossing.
  6. De BCA bloot
    1. Reinig de halsgebied door het verwijderen van de huid en de speekselklieren.
    2. Het uitvoeren van één manier bespaart de middellijn van het borstbeen nog via het manubrium met behulp van schaar. Wees voorzichtig dat de schaar ligt dicht bij de achterkant van het sternum genomen om te voorkomen beschadiging van de therapieën die nauw onder het borstbeen. Trek aan beide zijden van de ribbenkast met een tang om volledig open de borstholte. Carotids moeten gedeeltelijk zichtbaar zijn.
    3. Schoon te maken door te trekken van de spieren en bindweefsel en verwijderen van vet met een fijne pincet totdat de juiste halsslagader, de slagader van de brachiocephalic de subclavian bifurcatie en de aortaboog zijn gereinigd en geïsoleerd van de omliggende bindweefsel en vet (figuur 2C).
  7. Verwijderen van de BCA
    1. Met behulp van Tang, pak de juiste halsslagader hieronder zijn bifurcatie en maken een eerste snede boven de verlostang (Figuur 2D).
    2. Bedrijf nog steeds de halsslagader, maken een tweede cut via de slagader van de subclavian. De laatste twee sneden zijn via de aortaboog, aan weerszijden van de slagader van het brachiocephalic (Figuur 2D).
    3. Verzamelen van andere vascular weefsels van belang (bijvoorbeeld abdominale aorta, superieure deel van het hart met de aorta wortel).
    4. Plaats de BCA en andere weefsels in 4% PFA oplossing overnachting bij kamertemperatuur.
      Opmerking: De tijd van de fixatie moeten consequent door de studie.

4. de weefsels verwerking en segmenteren

  1. Verwijder het weefsel uit 4% PFA en breng dit in een gelabelde weefsel cassette (Figuur 3A). Gebruik schuim pads in de cassette om ervoor te zorgen het weefsel behouden zijn geaardheid en blijft in de cassette door de verwerking stap (Figuur 3B). Sluit de cassettes en onderdompelen in 70% ethanol tot weefsel verwerking (24 tot 72 h).
    1. Proces BCA en andere weefsels verzameld voor histologisch en immunefluorescentie kleuring als volgt (voorbeeld van overnachting routineprocedure met behulp van een processor met vacuüm penetratie): 10% neutraal gebufferd formaline gedurende 30 minuten bij kamertemperatuur (2 x), 75% ethanol voor 60 min bij 30 ° C (1 x), 90% ethanol voor 60 min bij 30 ° C (1 x), 95% ethanol voor 60 min bij 30 ° C (1 x), 100% ethanol voor 60 min bij 30 ° C (3 x), xyleen gedurende 60 minuten staan bij 30 ° C (3 x) en paraffine voor 80 min bij 62 ° C (3 x).
  2. Embed BCA verticaal, met de aortaboog dichtst bij het blok gezicht (Figuur 3C).
  3. Doorsnijden de paraffine-blok op rotary microtome (10 µm dikte) tot het bereiken van het ingesloten weefsel.
  4. Zodra het weefsel zichtbaar is, onderzoeken een gedeelte onder een microscoop om positie te bepalen. Als de aortaboog nog steeds zichtbaar is, maximaal tien 10 µm secties tegelijk verwijderen, behandeling van een sectie op elk interval.
  5. Wanneer de aortaboog heeft via zijn gesegmenteerd en de slagader van de brachiocephalic zichtbaar is, passen de oriëntatie van het blok te plaatsen van het weefsel volledig loodrecht naar de microtoom blade.
  6. Snijd de BCA bij een dikte van de sectie van 10 µm. Op dat moment worden alle secties serieel met drie secties per dia worden verzameld. Verzamelen tot het bereiken van de subclavian bifurcatie (Figuur 3D).
    Opmerking: Het is belangrijk om te snijden de BCA bij een dikte van de sectie van 10 µm voor latere z-stack confocal Beeldacquisitie en eencellige tellen. Deze dikte kan de beoordeling van het strenge en niet-cofounding van de associatie tussen een één kern en cytoplasmatische of membraan kleuring hoewel de diepte van de doorsnede.

5. immunefluorescentie kleuring

Opmerking: Een volledige karakterisering van atherosclerotische laesies omvat beoordeling van morfologische parameters en indexcijfers van de plaque stabiliteit of instabiliteit en cellulaire compositie die niet zal de focus van dit protocol. Laesie morfologie, collageen inhoud en intraplaque bloeding kunnen worden geanalyseerd door Movat7,17, PicroSirius Red 7,31, Ter119 kleuring 7,18, respectievelijk. Hier beschrijven we het protocol voor het analyseren van de cellulaire samenstelling van laesies.

  1. Incubeer de dia's in de volgende oplossingen bij kamertemperatuur onder een chemische motorkap: xyleen voor 5 min (2 x), 100% ethanol voor 5 min (2 x), 95% ethanol voor 5 min (2 x), 70% ethanol voor 5 min (2 x) en gedeïoniseerd H2O (diH2van O) gedurende 5 minuten (2 x).
  2. Incubeer dia's in de oplossing van de gegevensherwinning van antigeen volgens instructie van de fabrikant.
    1. Met citroenzuur gebaseerde antigeen ontmaskeren oplossing (Zie Tabel of Materials), Verdun 3 mL van oplossing in 320 mL diH2O. plaats de dia's in een kleuring reservoir en vulling naar de top met de oplossing van de gegevensherwinning bereid antigeen.
    2. Vul eventuele lege "slots" in de dia-rek met lege dia om zelfs Verwarming. Betrekking hebben op de container met een deksel dat de oplossing van de gegevensherwinning antigeen aan de kook zonder verdamping.
    3. Verwarm de dia's in een magnetron voor 20 min op ongeveer 675-700 watt. Controleer ondergedompeld de dia's regelmatig en vervang verdampt vloeistof met diH2O zodanig dat secties blijven in ontmaskeren oplossing te allen tijde.
    4. Laat dia's om af te koelen in de oplossing gedurende 1 uur bij kamertemperatuur.
  3. Los 6 g vis huid gelatine (FSG) in 1 L van PBS. PBS/FSG wordt gebruikt als het wassen van de buffer. Bereid een blokkerende oplossing van 10% normale serum in PBS/FSG.
    Opmerking: Vis huid gelatine wordt gebruikt bij de voorbereiding van de buffer met blokkerend. FSG bevat geen serum eiwitten die kunnen cross-react met zoogdieren antilichamen, minimaliseren van achtergrondgeluiden. Echter, andere blokkerende optie de voorkeur verdient met biotine detectiesystemen zoals FSG endogene Biotine bevat. Het type voor normale serum gebruikt is gebaseerd op het secundaire antilichaam gebruikt. Wanneer ezel secundaire antilichamen worden gebruikt, moet de normale paard serum voor blokkeren en antilichaam verdunningen worden geselecteerd.
  4. Laat dia's in PBS gedurende 5 minuten bij kamertemperatuur inwerken. Cirkel weefselsecties met een hydrofobe pen. Dekking van de secties met de buffer met blokkerend PBS/FSG/normal serum gedurende 1 uur bij kamertemperatuur. Bereid de oplossing van de primair antilichaam in PBS/FSG/normal serum tijdens deze stap, terwijl het blokkeren van de weefsels.
  5. Incubeer met primaire antilichamen verdund in PBS/FSG/normal serum's nachts bij 4 ° C in een kamer vochtigheid. Één sectie per dia moet worden geïncubeerd met een mix van IgG antilichamen van de controle op dezelfde concentratie als de primaire antilichamen aan besturingselement voor primaire antilichamenspecificiteit.
  6. Wassen van de dia's als volgt bij kamertemperatuur: PBS/FSG gedurende 5 min. (3 x), vervolgens PBS voor 5 min (1 x).
  7. Incubeer met fluorophore-geconjugeerde secundaire antilichamen (Zie Tabel van materialen) en diamidino-2-phenylindole (DAPI) voor de nucleus counterstaining verdund in PBS/FSG/normal serum gedurende 1 uur bij kamertemperatuur. Dia's beschermen tegen licht.
  8. Wassen dia's zoals beschreven in stap 5.6.
  9. Dia's met behulp van montage media geschikt voor fluorescentie mount (Zie Tabel van materialen).

6. confocale microscopie

Opmerking: Het gebruik van een confocal microscoop en z-stack verwerving is van cruciaal belang voor het tellen van eencellige.

  1. Overname parameters worden gebruikt in de studie instellen: beeld resolutie (1024 x 1024 of 2048 x 2048 pixels); Optische weglengte van en aantal kanalen, die een functie van de combinatie van secundaire antilichamen geselecteerd; Scansnelheid (aanbevolen scansnelheid: 7-8); en differentiële interferentie contrast (DIC) kanaal.
  2. Gebruik secties gekleurd met de primaire antilichamen en IgG controle en laat de gevoeligheid van de detector, laser kracht en verschuiving voor elk individueel kanaal. De IgG-besturingselement wordt gebruikt om het signaal van de achtergrond te minimaliseren.
  3. De bovenste en onderste posities voor z-stack overname instellen. Vooraf bepalen de dikte en het aantal stacks aan te schaffen. Deze parameters moeten blijven consistent van de studie.
    Opmerking: We raden imaging 8 tot en met 10 stapels 1 µm dikte. Blijf consequent in het aantal stacks beeld tijdens de studie.
  4. Afbeelding weefselsecties gekleurd met primaire antilichamen en IgG controle voor alle kanalen waaronder DIC.
  5. Label ten minste één afbeelding met een bar van de schaal voor de kalibratie van de afbeelding tijdens het eencellige tellen.

7. eencellige tellen

  1. Installeer en open ImageJ. Indien nodig, het downloaden van Plugins in de sectie downloaden > Input/Output voor de ImageJ website te openen het afbeeldingsbestand gegenereerd, afhankelijk van het formaat van de afbeeldingen gegenereerd door de confocal microscoop.
  2. Open het afbeeldingsbestand in ImageJ.
  3. Kalibreren van de afbeelding met een referentie-schaal bar met behulp van de afbeelding gegenereerd in 6.6.
  4. Bakenen de regio van belang waarin eencellige tellen zal worden uitgevoerd met behulp van het kanaal van DIC (Figuur 4).
    Opmerking: Een regio kan worden afgebakend op een moment. Afhankelijk van de experimentele vragen, eencellige tellen kan worden uitgevoerd op het gebied van volledige laesie (Zie 7.3.1) en/of in een sublocation van de laesie. Bijvoorbeeld, is onderzoek van het gevezelde GLB-gebied (Zie 7.3.2) bijzonder relevant, aangezien de cellulaire samenstelling een belangrijke index van laesie neiging is te scheuren.
    1. De laesie gebied af te bakenen door het volgen van de rand van de lumen (Figuur 4A; witte pijlen) en de interne elastische lamina (Figuur 4A; gele pijlen) zichtbaar op de DIC-afbeelding.
    2. Voor analyse van het gevezelde cap gebied, bepalen de grens verre van 30 µm van de lumen en traceren van de grens ( Figuur 4B-D).
      Opmerking: Het gebied vezelig GLB is klassiek gedefinieerd als de regio verrijkt in ACTA2 + cellen en collageen underlaying de lumen (Figuur 4B). De verrijking in ACTA2 + cell en collageen speelt een cruciale rol in de stabiliteit van de laesie. Eerdere studies hebben vastgesteld dat de ACTA2 + cel rijke vezelig GLB-gebied gemiddeld een dikte van 30 µm van het lumen in SMC-geslacht traceren ApoE- / - muizen gevoed een vetrijke dieet voor 18 tot en met 26 weken (Figuur 4C). Zorgvuldige karakterisering van de gevolgen van genetische manipulatie of farmacologische behandeling op het gebied van de cellulaire samenstelling van vezelig GLB is dus opmerkelijk relevante.
  5. Open het deelvenster Kanalen gereedschappen (Afbeelding > Kleur > kanaal Tools) en de andere pseudo-kleur kleuring kanalen (Figuur 5A; kader 1).
  6. Samenvoegen van de kleurkanalen (Afbeelding > Kleur > samenvoegen kleuren) (Figuur 5A; vak 2). Alle kanalen moeten zichtbaar zijn op het zelfde beeld (Figuur 5B). En van afzonderlijke kleurkanalen met behulp van het deelvenster van het Kanaal gereedschappen (Figuur 5A; vak 1) aanzetten.
  7. De tellen tool instellen.
    1. Klik met de rechtermuisknop op het pictogram van de Counting in de werkbalk (Figuur 5C; vak 1) en selecteer Multi-Point gereedschap.
    2. Dubbelklik op het pictogram gelijk om het Gereedschap Ankerpunt deelvenster (Figuur 5C; vak 2) te openen.
    3. Selecteer het type en de grootte van de items gebruikt om de cellen tellen.
    4. Controleer Alles weergeven.
  8. Schakel op de DAPI kanaal alleen in het deelvenster Gereedschappen van het kanaal en selecteer de teller kanaal 0 (Figuur 5C; vak 3). Klik op afzonderlijke kernen die zal worden gelabeld (bijvoorbeeld gele stippen in Figuur 5C-D). Scroll z-stacks te tellen alle kernen gekleurd in de regio van belang. Het aantal gebeurtenissen wordt aangegeven onder het kanaal van de teller in Gereedschap Ankerpunt deelvenster (Figuur 5C; in vak 4).
  9. Inschakelen van een andere kleuring kanaal (bijv eYFP kleuring). Selecteer de teller kanaal 1. Klik op cellen waarin er een colocalization tussen de DAPI en kleuring is. Voor cytoplasmatische kleuring, selecteer de cellen voor met vlekken rondom de kern op de gehele diepte van de kern (check verschillende z-stacks).
  10. Herhaal door aanpassing van de kleuring van combinaties en selecteren nieuwe teller kanalen om te tellen de cel populaties van belang. Elke stip kleur vertegenwoordigt de bevolking van een andere cel (Figuur 5D). Resultaten kunnen worden uitgedrukt als het aantal cellen tot totale aantal DAPI of aantal cellen naar regio gebied.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Myh11- Cre/ERT2 R26R-EYFP Apoe- / - muizen werden ingespoten met tamoxifen tussen zes en acht weken oud voordat gevoed een hoog vet dieet. Op 18 weken hoog vet dieet, voeding, werden twee groepen van acht muizen per week behandeld met ofwel een monoklonaal anti-IL-1β-antilichaam van muis of een besturingselement van de IgG isotype-matched bij 10 mg/kg voor 8 weken (Figuur 1)7. Muizen werden opgeofferd en geperfundeerd met een 4% PFA-PBS-oplossing. Brachiocephalic slagaders werden ontleed, verwerkt en gesegmenteerd zoals eerder beschreven (Figuur 2 en Figuur 3).

Na immunefluorescentie kleuring met antilichamen gericht op de bloedlijn tracering verslaggever (YFP) en de fenotypische markeringen (ACTA2, LGALS3, RUNX2), een dikte van 8-10 µm van de BCA werd doorsneden beeld met behulp van een confocal microscoop. Afbeeldingen van elke individuele kleuring DAPI (nucleaire kleuring) en DIC werden verworven. Afbakening van regio's van belang voor eencellige tellen (laesie, vezelig GLB) werd uitgevoerd met behulp van DIC beelden (Figuur 4). Eencellige tellen om te bepalen van de overvloed van de verschillende bevolkingsgroepen van de SMC-afgeleide werd uitgevoerd met behulp van ImageJ (Figuur 5).

Wij presenteren twee representatieve immunefluorescentie kleuring en enkele tellen beoordeling van het effect van IL-1β inhibitie op cellulaire samenstelling in geavanceerde atherosclerotische laesies. Ten eerste kleuring werd gedaan voor de SMC lineage tracering verslaggever YFP, de markering van de SMC ACTA2 en de macrofaag markering LGALS3 in kruissecties op twee verschillende locaties van de BCA (480 µm en 780 µm vanaf de aortaboog) (Figuur 6). Eencellige tellen analyse vezelig GLB regio van deze doorsnede werden uitgevoerd, en opmerkelijke verschillen werden gevonden in de cellulaire samenstelling van het gevezelde GLB gebied tussen muizen behandeld met het anti-IL-1β-antilichaam en muizen behandeld met de Isotype-matched IgG controle (Figuur 6A). Remming van de IL-1β werd geassocieerd met een afname van de YFP + SMC en een toename van de LGALS3 + cellen (Figuur 6B). Met betrekking tot de fenotypen van SMC populaties, een daling van het aantal YFP + ACTA2 + SMC werd waargenomen, overwegende dat het relatieve aantal SMC afkomstige macrofagen (YFP + LGALS3 +) werd aanzienlijk verhoogd op beide locaties van BCA (Figuur 6C).

Tot slot, we onderzochten het effect van remming van de IL-1β op de fenotypische overgang van SMC in chondrogenic cellen. Deze fenotypische overgang is een belangrijke drijvende kracht achter vasculaire verkalking, een belangrijk kenmerk van laat-stadium atherosclerose14,32,33. BCA dwarsdoorsneden werden gekleurd voor de SMC lineage tracering verslaggever YFP, de osteochondrogenic markering RUNX2 en de macrofaag markering LGALS3 (Figuur 7A). De overvloed en de oorsprong van de RUNX2 + chondrogenic cellen werden gekenmerkt in het gebied van de laesie in onze twee experimentele groepen. We vonden dat remming van IL-1β geen op het totale aantal RUNX2 + cellen binnen de laesie, noch het aandeel van de SMC-afgeleide impact heeft (YFP + RUNX2 +) en macrofaag-afgeleide (YFP-LGALS3 + RUNX2 +) chondrogenic cellen (Figuur 7B).

Figure 1
Figuur 1 : Interventiestudies in gladde spieren cel lineage tracering muizen. (A) Schematische weergave van de Myh11- Cre/ERT2 R26R-EYFP Apoe- / - tamoxifen-afleidbare SMC specifieke lineage tracering muismodel. Behandeling met tamoxifen induceert recombinatie van de R26R-YFP-locus en de besnijdenis van een STOP codon en permanente meningsuiting van YFP door SMC. (B) Schematische voorstelling van interventie bestudeert in welke Myh11- Cre/ERT2 R26R-EYFP Apoe- / - muizen gevoed een westerse dieet voor 18 weken wekelijks werden ingespoten met de IL-1β-antilichaam of een isotype-matched IgG controle antilichaam bij een concentratie van 10 mg / kg gedurende 8 weken. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 2
Figuur 2 : Brachiocephalic slagader dissectie. (A) schema van een zwaartekracht aangedreven perfusie systeem. Het systeem is ingesteld op een exacte hoogte waardoor perfusie bij een druk dicht bij de gemiddelde systolische bloeddruk in muizen. De druk varieert enigszins met volume hoogte zoals vloeistof wordt gebruikt tijdens de perfusie tussen hoogte h1 en h2. (B) vergelijking voor de berekening van de druk van statische vloeistoffen en bepaling van de hoogte tot een druk van perfusie gelijk is aan de C57Bl6 muis gemiddelde systolische bloeddruk. (C) afbeeldingen van de proximale aorta en vertakkende slagaders in C57Bl6 mouse gevoed een chow dieet (linker foto) en Apoe- / - mouse gevoed een hoog vet dieet gedurende 26 weken (rechter foto). Het sterretje duidt op de aanwezigheid van atherosclerotische laesies. (D) Schematische voorstelling van de proximale aorta en vertakkende slagaders. Rode pijlen vertegenwoordigen bezuinigingen voor isolatie van de juiste halsslagader en brachiocephalic slagader isolatie en cijfers geven de volgorde van de bezuinigingen. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 3
Figuur 3 : Weefsel verwerking, insluiten en segmenteren. (A) foto van een insluiten cassette met BCA weefsel. De BCA is gepositioneerd op een pad van schuim. (B) Zoom-in van de BCA gepositioneerd op het pad van het schuim. De BCA is gericht met de aortaboog dicht bij het label deel van de cassette en de halsslagader verticaal rechtgetrokken. Schaal bar: 1 cm. (C) Schematische voorstelling van paraffine blokkeren na de inbedding van de slagader van de brachiocephalic. (D) Schematische voorstelling van seriële dia's met 10 µm dik seriële secties met vermelding van de afstand vanaf de aortaboog. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 4
Figuur 4 : Afbakening van de atherosclerotische laesies en vezelig cap ruimte. (A) vertegenwoordiger microfoto van DIC beeld atherosclerotische laesies in brachiocephalic slagader dwarsdoorsneden van de Myh11- Cre/ERT2 R26R-EYFP Apoe- / -. De luminal en de interne elastische lamina grenzen zijn gelokaliseerd door witte en gele pijlen, respectievelijk (linkerdeel). De laesie gebied wordt afgebakend door een stippellijn (rechtervenster) schaal bar: 100 µm. (B) vertegenwoordiger microfoto van DIC en ACTA2 kleuring. Dubbel-hoofd pijlen wijzen naar de dikte van de ACTA2 vlekken in het gebied underlaying de lumen definiëren de vezelige GLB-gebied. (C) kwantificering van de subluminal ACTA2+ dikte in Myh11- Cre/ERT2 R26R-EYFP Apoe- / - gevoed een vetrijke dieet voor 18, 21 en 26 weken. Met behulp van deze stam van muizen, heeft de vezelige cap een gemiddelde dikte van 25 tot 30 µm in advance atherosclerotische laesies. Resultaten worden uitgedrukt als gemiddelde ± SEM. (D) afbakening van een vaste 30 µm dik vezelig cap ruimte voor één cel tellen. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 5
Figuur 5 : Één cel tellen met behulp van ImageJ. Scherm vangt ter illustratie van de belangrijkste stappen van eencellige tellen met ImageJ op beelden overgenomen door confocale microscopie. (A) elke individuele kleuring kanaal en individuele z-stack zichtbaar zijn door te scrollen c: en z: bars aan de onderkant van de afbeelding. Staining kanalen zijn pseudo-gekleurde via het deelvenster kanaal (1) Staining kanalen (YFP, LGALS3, ACTA2, DAPI voor nucleaire kleuring en DIC) worden samengevoegd met het deelvenster samenvoegen kanaal (2). (B) resultaten van kanaal samenvoegen voor YFP, LGALS3, ACTA2, DAPI en DIC. (C) de kern tellen op basis van de DAPI kleuring met de Counting pictogram (1) en het gereedschap Ankerpunt paneel (2). Een andere teller-kanaal wordt gebruikt voor elke celpopulatie (3). Het aantal gebeurtenissen dat geteld wordt aangegeven onder de teller kanaal (4). Witte rechthoek: regio uitgebreid aan de rechterkant. (D) representatieve foto van eencellige tellen binnen het gebied van vezelig GLB (gestippelde lijn) voor meerdere cel bevolking met inbegrip van de DAPI (gele stippen), YFP+ cellen (magenta dots), YFP-LGALS3+ cellen (cyaan dots), YFP+LGALS3+ cellen (oranje stippen), YFP+ACTA2+ cellen (groene stippen) en YFP-ACTA2+ cellen (donker blauwe stippen). Witte rechthoek: regio uitgebreid aan de rechterkant. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 6
Figuur 6 : Karakterisering van de effecten van IL-1β remming op de cellulaire samenstelling van de vezelige cap ruimte op twee verschillende locaties van de BCA van SMC overdrachtslijn traceren Apoe-/-muizen. (A) BCA cross secties op 480 µm en 780 µm vanaf de aortaboog van muizen behandeld van het IL-1β-antilichaam of het IgG-besturingselement zoals in afbeelding 1 werden gekleurd voor YFP, LGALS3, en DAPI (nucleaire kleuring) en de sectie Image werd gemaakt door DIC. Immunefluorescentie kanalen werden samengevoegd (onderste juiste panelen). De onderbroken lijnen bakenen de vezelige GLB-regio's. Schaal bars: 100 µm. (B) eencellige tellen onthult dat remming van IL-1β gekoppeld aan een significante afname in YFP+ cellen en een toename van de LGALS3 is+ cellen binnen het gebied van vezelig GLB. C) binnen de YFP+ cel bevolking, een daling van de YFP+ACTA2+ en een toename YFP+LGALS3+ populaties in acht worden genomen. Resultaten worden uitgedrukt als gemiddelde ± SEM. statistische analyse: ongepaarde meerdere t-test. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 7
Figuur 7 : Effect van remming van de IL-1β op het aantal RUNX2 + chondrogenic cellen met geavanceerde atherosclerotische laesies. A) BCA kruissecties zijn gekleurd voor YFP, LGALS3, RUNX2 en DAPI (nucleaire kleuring), en alle kanalen werden samengevoegd (onderste panelen). De onderbroken lijnen bakenen de laesie gebied. Schaal bars: 100 µm. B) eencellige tellen toont dat remming van IL-1β geen voor het totale aantal RUNX2 gevolgen heeft+ cellen binnen de laesie noch het aandeel van de RUNX2+ cellen van SMC oorsprong (YFP+RUNX2+; YFP+LGALS3+RUNX2+) en myeloïde oorsprong (YFP-LGALS3+RUNX2+). Resultaten worden uitgedrukt als gemiddelde SEM. statistische analyse: ongepaarde meerdere t-test. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Ondanks decennia van onderzoek en technische vooruitgang bij het bestuderen van atherosclerose, heeft de veld een teleurstellend geschiedenis van voor het vertalen van wetenschappelijke bevindingen aan klinische therapieën34,35. Dit verschijnsel kan gedeeltelijk worden verklaard door verschillen in diermodellen, experimentele designs en analyses van de laesie. Hierin beschrijven we een experimentele pijpleiding die we gebruikt om te analyseren de cellulaire samenstelling in geavanceerde atherosclerotische laesies lineage tracering muizen7gebruikt. Deze methode zorgt voor een nauwgezet onderzoek van de cel lot toewijzing en fenotypering, die zijn sleutelparameters gecontroleerd door potentiële mechanismen spelen in geavanceerde atherosclerotische laesies.

De SMC-bloedlijn tracering muismodel is een krachtig hulpmiddel voor het nauwkeurig bijhouden van de lot en de fenotypische modulaties van deze bloedlijn en hun bijdrage tot atherosclerose pathogenese. Het tamoxifen-afleidbare Cre-loxP -systeem kunnen labelen voor volwassen vasculaire SMC uiting van MYH11 vóór de inleiding van atherosclerose. Overtuigend bewijs met behulp van dit systeem heeft aangetoond dat atherosclerotische plaques zeer plastic zijn en vasculaire SMC kan ondergaan fenotypische over te schakelen, verliezen hun contractiele fenotype en SMC-specifieke markers, delende, migreren en zelfs transdifferentiating in de macrofaag-achtige cellen17,18. In het huidige protocol, laten we zien hoe lineage-tracing detectie en immunefluorescentie kleuring voor tellers van belang kan worden geïntegreerd om te precies bepalen fenotypische overgangen uitgevoerd door SMC en hun relatieve frequentie onder andere populaties van SMC.

Deze methodologie is uiterst complementair met andere tests in het veld haar loopbaan vaak optrad. Beoordeling van atherosclerotische laesies last van aorta voorbereiding nl gezicht gecombineerd met lipide kleuring door Soedan IV is ten eerste veel gebruikt vanwege zijn gemak en snelheid. Dit is echter een ontoereikende maatregel van morfologische sleutelparameters zoals laesie grootte lumen grootte en het remodelleren van het vaartuig. Kleuring van nl gezicht aorta voorbereiding door Soedan IV te visualiseren lipide afzetting kan worden gebruikt om de relatieve laesie gebied binnen de aorta te kwantificeren, maar het kan bieden inconsistente kleuring van letsels, als alleen de neutrale lipide-component is gevisualiseerd terwijl regio's bezet door andere bestanddelen, zoals de extracellulaire matrix, zijn meestal verwaarloosde8. Nl gezicht kleuring is bovendien niet in staat om te informeren over de morfologie van de laesie en geen onderscheid tussen vettige strepen en geavanceerde laesies. Vaartuig morfologie is een belangrijke parameter die wordt gebruikt voor het evalueren van atherosclerose fase en breuk risico, met inbegrip van de grootte van de laesie, lumen, diameter, vaartuig remodelleren7,36,,37. Deze analyses vereist de instandhouding van de morfologie van het schip voor goede kwantificering. Bovenal overlappen protocollen voor onderzoek naar morfologische parameters sterk met het protocol dat gedetailleerde hier. Met name vertrouwen zij op het gebruik van een vasculaire perfusie zwaartekracht-gedreven systeem voor PBS en kleefpoeders perfusie om meer samenhang in de uitgeoefende druk. De zwaartekracht-gedreven infiltratie-systeem garandeert een constante stroom snelheid en druk tussen elke onafhankelijke muis en voorkomt dat de inconsistentie van handmatige kracht-gedreven perfusie tussen onafhankelijke experimenten of onderzoekers. De zwaartekracht perfusie systeem moet worden opgezet voor het opwekken van perfusie bij een druk in de buurt van de gemiddelde lymfkliertest bloeddruk (70-120 mmHg). Ten tweede, wij verstrekt een gestandaardiseerde en systematische methode van inbedding en segmenteren voor de slagader van de brachiocephalic. Door het definiëren van de start-site voor segmenteren en kwantificeren van de laesie gebied op meerdere locaties in de slagader van de brachiocephalic, kunnen we beperken de willekeurige variatie die wordt geleverd met beperkte steekproeven.

Stroom cytometry is een andere techniek uiterst complementair met immunefluorescentie kleuring samen met eencellige tellen dat wijd verbeid gebruikt is in cel populaties binnen atherosclerotische laesies38te kwantificeren. Het bestaat uit de vertering van muis aorta en labelling van de vrijgegeven cellen met fluorescerende antilichamen. Stroom cytometry biedt een kwantitatieve analyse van de cellulaire populaties aanwezig zijn in de aorta. Echter zoals alle technologieën heeft stroom cytometry beperkingen. Ondanks het duidelijke voordeel van montage van een groot aantal gelijktijdige markeringen, er is een volledig verlies van ruimtelijke resolutie, en wordt het onduidelijk of een celpopulatie wordt verrijkt in het vezelig GLB of het necrotische core. Daarnaast is er een risico van verwateringseffect aangezien stroom cytometry een groot aantal cellen vereist en vaak niet alleen op atherosclerotische gebieden richten doet. Om deze reden, kunnen immunofluorescentie en stroom cytometry worden gebruikt in een complementaire wijze te voorzien in zowel de hoge dimensionale profilering en de localisatie van de laesie.

Tot slot, het protocol is gericht op het kwantificeren van SMC populaties in BCA geavanceerde laesie met behulp van paraformaldehyde-fixed en paraffine-ingebedde weefselsecties. Dit protocol kan echter worden gebruikt om te onderzoeken van andere vasculaire bedden met inbegrip van de aorta wortel of de abdominale aorta, twee vasculaire gebieden onder voorbehoud van de ontwikkeling van atherosclerose. Systematische verwerking en segmenteren van de aorta wortel geweest vroeger goed beschreven8,39. Zoals atherosclerose op verschillende locaties ontwikkelt en dat genetische manipulatie of therapeutische interventie niet-homogeen invloed op deze sites21 hebben kan, is het belangrijk te onderzoeken zoveel vasculaire bedden mogelijk om correcte conclusies te trekken. Immunefluorescentie kleuring en eencellige tellen kunnen ook worden uitgevoerd met behulp van bevroren secties. Dit mogelijk moet zijn als gevolg van de incompatibiliteit van antilichamen met paraffine secties. Hoewel de dierlijke perfusie en insluiten van weefsel van dit protocol verschillen zal, kunnen onderzoekers de rest van de hier beschreven experimentele procedures volgen.

Kortom, beschreven de technieken hier overzicht een systematische aanpak bij de analyse van de laesie cel populaties en fenotypen in laat-stadium lymfkliertest atherosclerose. Dit protocol kan dienen als een sjabloon die u wilt onderzoeken laesie populaties door immunefluorescentie kleuring in alle soorten experimenteel design, met inbegrip van vroege en late-stadium atherosclerose, alsmede preventie- en interventiestrategieën studies.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

De auteurs hebben niets te onthullen.

Acknowledgments

Wij danken het centrum voor biologische Imaging (ondersteund door NIH 1S10OD019973-01) aan de Universiteit van Pittsburgh voor hun hulp. Dit werk werd gesteund door wordt ondersteund door wetenschappelijke ontwikkeling Grant 15SDG25860021 van de American Heart Association aan D.G. R.A.B. werd gesteund door NIH grant F30 HL136188.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
16% Paraformaldehyde aqueous solution Electron Microscopy Sciences RT 15710 Tissue perfusion and fixation
23G butterfly needle Fisher BD367342
25G needle Fisher 14-821-13D 
A1 Confocal microscope Nikon Confocal microscope
ACTA2-FITC antibody (mouse) Sigma Aldrich F3777 Primary Antibody
Alexa-647 anti goat Invitrogen A-21447 Secondary antibody
Antigen Unmasking solution, Citric acid based Vector Labs H-3300 Antigen retrieval solution
Chow Diet Harlan Teklad TD.7012
Coverslip Fisher 12-544-14 Any 50 x 24 mm cover glass
DAPI (4',6-Diamidino-2-Phenylindole, Dihydrochloride) Invitrogen D1306 Nucleus fluorescent counterstaining
Donkey Alexa-488 anti-rabbit Invitrogen A-21206 Secondary antibody
Donkey Alexa-555 anti-rat Abcam ab150154 Secondary antibody
DPBS 10X without Calcium and Magnesium Gibco 14200166 PBS for solution dilutions and washes. Dilute to 1x in deionized water
Embedding cassette Fisher 15-182-701D
ETDA vacuum tube Fisher 02-685-2B
Ethanol 200 proof Decon 2701
Foam pad Fisher 22-222-012
Gelatin from cold water fish skin Sigma Aldrich G7765
GFP antibody (goat) abcam ab6673 Primary antibody
goat IgG control Vector Labs I-5000 IgG control
High Fat Diet Harlan Teklad TD.88137
ImageJ NIH Computer program https://imagej.nih.gov/ij/ 
LGALS3 antibody (rat) Cedarlane CL8942AP Primary antibody
LSM700 confocal microscope Zeiss Confocal microscope
Microscope Slides, Superfrost Plus Fisher 12-550-15
Microtome blades Fisher 30-538-35
Mouse IgG control Vector Labs I-2000 IgG control
NIS element imaging software Nikon Imaging software for z-stack image acquisition
Normal Horse serum Sigma Aldrich H1270
Pap Pen Fisher 50-550-221
Peanut oil Sigma P2144
Prolong gold Antifade mountant Invitrogen P36930 Mounting medium 
Rabbit IgG control Vector Labs I-1000 IgG control
Rat IgG control Vector Labs I-4000 IgG control
RUNX2 antibody (rabbit) Abcam ab192256 Primary Antibody
Syringe BD 309628 1 ml syringe
Tamoxifen Sigma T5648
Xylene Fisher X55K-4
Zen imaging software Zeiss Imaging software for z-stack image acquisition

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. GBD DALYs and HALE Collaborators. Global, regional, and national disability-adjusted life-years (DALYs) for 315 diseases and injuries and healthy life expectancy (HALE), 1990-2015: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2015. Lancet. 388, (10053), 1603-1658 (2016).
  2. Benjamin, E. J., et al. Heart Disease and Stroke Statistics-2018 Update: A Report From the American Heart Association. Circulation. 137, (12), 67-92 (2018).
  3. Hay, M., Thomas, D. W., Craighead, J. L., Economides, C., Rosenthal, J. Clinical development success rates for investigational drugs. Nature Biotechnology. 32, (1), 40-51 (2014).
  4. Bhaskar, V., et al. Monoclonal antibodies targeting IL-1 beta reduce biomarkers of atherosclerosis in vitro and inhibit atherosclerotic plaque formation in Apolipoprotein E-deficient mice. Atherosclerosis. 216, (2), 313-320 (2011).
  5. Isoda, K., et al. Lack of interleukin-1 receptor antagonist modulates plaque composition in apolipoprotein E-deficient mice. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 24, (6), 1068-1073 (2004).
  6. Kirii, H., et al. Lack of interleukin-1beta decreases the severity of atherosclerosis in ApoE-deficient mice. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 23, (4), 656-660 (2003).
  7. Gomez, D., et al. Interleukin-1β has atheroprotective effects in advanced atherosclerotic lesions of mice. Nature Medicine. 24, 1418-1429 (2018).
  8. Daugherty, A., et al. Recommendation on Design, Execution, and Reporting of Animal Atherosclerosis Studies: A Scientific Statement From the American Heart Association. Circulation Research. 121, (6), 53-79 (2017).
  9. Baylis, R. A., Gomez, D., Owens, G. K. Shifting the Focus of Preclinical, Murine Atherosclerosis Studies From Prevention to Late-Stage Intervention. Circulation Research. 120, (5), 775-777 (2017).
  10. Kolodgie, F. D., et al. Pathologic assessment of the vulnerable human coronary plaque. Heart. 90, (12), 1385-1391 (2004).
  11. Virmani, R., Kolodgie, F. D., Burke, A. P., Farb, A., Schwartz, S. M. Lessons from sudden coronary death: a comprehensive morphological classification scheme for atherosclerotic lesions. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 20, (5), 1262-1275 (2000).
  12. Gomez, D., Owens, G. K. Smooth muscle cell phenotypic switching in atherosclerosis. Cardiovascular Research. 95, (2), 156-164 (2012).
  13. Owens, G. K., Kumar, M. S., Wamhoff, B. R. Molecular regulation of vascular smooth muscle cell differentiation in development and disease. Physiological Reviews. 84, (3), 767-801 (2004).
  14. Speer, M. Y., et al. Smooth muscle cells give rise to osteochondrogenic precursors and chondrocytes in calcifying arteries. Circulation Research. 104, (6), 733-741 (2009).
  15. Gomez, D., Shankman, L. S., Nguyen, A. T., Owens, G. K. Detection of histone modifications at specific gene loci in single cells in histological sections. Nature Methods. 10, (2), 171-177 (2013).
  16. Feil, S., et al. Transdifferentiation of vascular smooth muscle cells to macrophage-like cells during atherogenesis. Circulation Research. 115, (7), 662-667 (2014).
  17. Shankman, L. S., et al. KLF4-dependent phenotypic modulation of smooth muscle cells has a key role in atherosclerotic plaque pathogenesis. Nature Medicine. 21, 628 (2015).
  18. Cherepanova, O. A., et al. Activation of the pluripotency factor OCT4 in smooth muscle cells is atheroprotective. Nature Medicine. 22, 657 (2016).
  19. Albarran-Juarez, J., Kaur, H., Grimm, M., Offermanns, S., Wettschureck, N. Lineage tracing of cells involved in atherosclerosis. Atherosclerosis. 251, 445-453 (2016).
  20. Chappell, J., et al. Extensive Proliferation of a Subset of Differentiated, yet Plastic, Medial Vascular Smooth Muscle Cells Contributes to Neointimal Formation in Mouse Injury and Atherosclerosis Models. Circulation Research. 119, (12), 1313-1323 (2016).
  21. Newman, A. A., et al. Irradiation abolishes smooth muscle investment into vascular lesions in specific vascular beds. JCI Insight. 3, (15), (2018).
  22. Dobnikar, L., et al. Disease-relevant transcriptional signatures identified in individual smooth muscle cells from healthy mouse vessels. Nature Communications. 9, (1), 4567 (2018).
  23. Misra, A., et al. Integrin beta3 regulates clonality and fate of smooth muscle-derived atherosclerotic plaque cells. Nature Communications. 9, (1), 2073 (2018).
  24. Majesky, M. W., et al. Differentiated Smooth Muscle Cells Generate a Subpopulation of Resident Vascular Progenitor Cells in the Adventitia Regulated by Klf4. Circulation Research. 120, (2), 296-311 (2017).
  25. Herring, B. P., Hoggatt, A. M., Burlak, C., Offermanns, S. Previously differentiated medial vascular smooth muscle cells contribute to neointima formation following vascular injury. Vascular Cell. 6, 21 (2014).
  26. Sheikh, A. Q., Misra, A., Rosas, I. O., Adams, R. H., Greif, D. M. Smooth muscle cell progenitors are primed to muscularize in pulmonary hypertension. Science Translational Medicine. 7, (308), (2015).
  27. Bentzon, J. F., Majesky, M. W. Lineage tracking of origin and fate of smooth muscle cells in atherosclerosis. Cardiovascular Research. 114, (4), 492-500 (2018).
  28. Wirth, A., et al. G12-G13-LARG-mediated signaling in vascular smooth muscle is required for salt-induced hypertension. Nature Medicine. 14, (1), 64-68 (2008).
  29. Mattson, D. L. Comparison of arterial blood pressure in different strains of mice. American Journal of Hypertension. 14, (5), Pt 1 405-408 (2001).
  30. Whitesall, S. E., Hoff, J. B., Vollmer, A. P., D'Alecy, L. G. Comparison of simultaneous measurement of mouse systolic arterial blood pressure by radiotelemetry and tail-cuff methods. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 286, (6), 2408-2415 (2004).
  31. Durgin, B. G., et al. Smooth muscle cell-specific deletion of Col15a1 unexpectedly leads to impaired development of advanced atherosclerotic lesions. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 312, (5), 943-958 (2017).
  32. Durham, A. L., Speer, M. Y., Scatena, M., Giachelli, C. M., Shanahan, C. M. Role of smooth muscle cells in vascular calcification: implications in atherosclerosis and arterial stiffness. Cardiovascular Research. 114, (4), 590-600 (2018).
  33. Lin, M. E., et al. Runx2 Deletion in Smooth muscle Cells Inhibits Vascular Osteochondrogenesis and Calcification but not Atherosclerotic Lesion Formation. Cardiovascular Research. (2016).
  34. Kilkenny, C., Browne, W. J., Cuthill, I. C., Emerson, M., Altman, D. G. Improving Bioscience Research Reporting: The ARRIVE Guidelines for Reporting Animal Research. PLoS Biology. 8, (6), 1000412 (2010).
  35. Landis, S. C., et al. A call for transparent reporting to optimize the predictive value of preclinical research. Nature. 490, (7419), 187-191 (2012).
  36. Nishioka, T., et al. Contribution of inadequate compensatory enlargement to development of human coronary artery stenosis: An in vivo intravascular ultrasound study. Journal of the American College of Cardiology. 27, (7), 1571-1576 (1996).
  37. Pasterkamp, G., et al. Paradoxical Arterial-Wall Shrinkage May Contribute to Luminal Narrowing of Human Atherosclerotic Femoral Arteries. Circulation. 91, (5), 1444-1449 (1995).
  38. Galkina, E., et al. Lymphocyte recruitment into the aortic wall before and during development of atherosclerosis is partially L-selectin dependent. The Journal of Experimental Medicine. 203, (5), 1273-1282 (2006).
  39. Venegas-Pino, D. E., Banko, N., Khan, M. I., Shi, Y., Werstuck, G. H. Quantitative analysis and characterization of atherosclerotic lesions in the murine aortic sinus. Journal of Visual Experiments. (82), 50933 (2013).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics