Method Article
هذا هو بروتوكول لعزل الحويصلات خارج الخلية الأنسجة (EVs) من الكبد. يصف البروتوكول عملية من خطوتين تنطوي على التسريب الكولاجيني تليها تفاضلية ultracentrifugation لعزل أنسجة الكبد EVs.
يمكن إطلاق الحويصلات خارج الخلية (EVs) من العديد من أنواع الخلايا المختلفة واكتشافه في معظم سوائل الجسم، إن لم يكن كلها. يمكن للمركبات الكهربائية المشاركة في الاتصال من خلية إلى خلية عن طريق إغلاق الجزيئات النشطة بيولوجيا مثل الحمض النووي الريبي أو البروتين من خلية إلى أخرى. وقد أجريت معظم الدراسات من المركبات الكهربائية في نماذج ثقافة الخلايا أو في المركبات الكهربائية معزولة عن سوائل الجسم. وهناك اهتمام ناشئ بعزل المركبات الكهربائية عن الأنسجة لدراسة مساهمتها في العمليات الفسيولوجية وكيفية تغييرها في الأمراض. عزل المركبات الكهربائية مع غلة كافية من الأنسجة هو التحدي من الناحية الفنية بسبب الحاجة إلى تفكك الأنسجة دون ضرر الخلوية. يصف هذا الأسلوب إجراء لعزل المركبات الكهربائية من أنسجة كبد الماوس. وتنطوي هذه الطريقة على عملية من خطوتين تبدأ بهضم الكولاجين في الموقع متبوعة بعملية تفاضلية فائقة الطرد المركزي. التسريب الأنسجة باستخدام الكولاجين يوفر ميزة على القطع الميكانيكيأو تجانس أنسجة الكبد بسبب زيادة غلة المركبات الكهربائية التي تم الحصول عليها. استخدام هذه العملية من خطوتين لعزل المركبات الكهربائية من الكبد سوف تكون مفيدة لدراسة الأنسجة EVs.
الحويصلات خارج الخلية (EVs) هي حويصلات مرتبطة بالغشاء يتم تحريرها من العديد من الأنواع المختلفة من الخلايا في الجسم. تحتوي المركبات الكهربائية على حمولة من الجزيئات التي تشمل الحمض النووي الريبي والحمض النووي والبروتين. يتم تفترض نقل هذه الشحنة من قبل المركبات الكهربائية من خلية إلى أخرى كآلية واحدة من خلالها الخلايا داخل الأنسجة التواصل مع بعضها البعض1. وقد استمدت غالبية المعلومات المتعلقة بالبضائع أو أدوار المركبات الكهربائية في الصحة العادية والأمراض من الدراسات على المركبات الكهربائية التي تم الحصول عليها من الخلايا في الثقافة أو التي تم جمعها من الدورة الدموية أو غيرها من سوائل الجسم2. من أجل فهم أدوارهم الفسيولوجية في الجسم الحي، طريقة قوية ضرورية لعزل الأنسجة EVs التي تلتقط جميع السكان من المركبات الكهربائية ويتجنب الضرر الخلوي أو التلوث3. الهدف العام للطريقة الموضحة هنا هو عزل الأنسجة EVs من كبد الماوس.
وقد ثبت أن معظم أنواع الخلايا في الكبد لإنتاج المركبات الكهربائية، ودراسة الإشارات القائمة على EV هو تعزيز المعرفة الأساسية وفهم الأمراض الكبدية. ومع ذلك، فإن التأثير المشترك للمركبات الكهربائية من أنواع الخلايا المختلفة داخل الأنسجة هو مفهوم جزئي فقط. عزل المركبات الكهربائية من أنسجة الكبد ضروري من أجل فهم المساهمات في الموقع من المركبات الكهربائية داخل بيئة الأنسجة. ويستند النهج الموضح هنا على التسريب خطوتين لتعزيز تفكك الأنسجة وتقليل تلف الخلايا. في وقت لاحق، يتم عزل المركبات الكهربائية من أنسجة الكبد المنفصلة. وقد استخدمت النهج التي تستخدم التسريب خطوتين لعزل خلايا الكبد منذ أوائل 1950s4. وقد تم تعديل هذه الأساليب لعزل خلايا الكبد وتحسينها باستمرار، وهي الآن النهج القياسية لعزل خلايا الكبد في الثقافات، في تعليق الخلايا، ومن الأنسجة5،6،7. في الخطوة الأولى، يخضع الكبد لتدفق غير تدوير مع العازلة خالية من الكالسيوم، حل الملح متوازن هانك (HBSS). في الخطوة الثانية، يتم غرس الكبد مع الكولاجين لإذابة المصفوفة خارج الخلية لمزيد من الفصل بين تقاطعات الخلايا إلى الخلايا. وقت العلاج الأمثل لحل الكولاجين هو 7 إلى 10 دقائق. ومدة أقصر من العلاج يسبب حل غير كامل والاحتفاظ باتصالات الخلية في الكبد, في حين أن مدة أطول قد يسبب تلف الكبد أو اضطراب الوريد المدخل. ثم يتم عزل المركبات الكهربائية باستخدام الطرد المركزي التفاضلي لإزالة الخلايا والحطام الخلوي. وهذا يؤدي إلى جمع EV في الغلة العالية التي يمكن استخدامها لمزيد من التحليلات النهائية أو الدراسات.
أُجريت جميع الدراسات المتعلقة بالحيوانات وفقاً لبروتوكول وافقت عليه لجنة الرعاية والاستخدام المؤسسية للحيوانية في Mayo Clinic (مايو كلينك).
1. إعداد مقاعد البدلاء
2. إعداد الحيوانات
3. التعليب والتسريب (0.5 ساعة)
4. عزل المركبات الكهربائية (5 ح)
5. تقييم نوعية وغلة العزلات
ويتألف الجهاز اللازم لهذه العزلات من معدات مختبرية قياسية، مما يجعل هذا النهج بسيطا نسبيا وفعالا من حيث التكلفة. وقد أجريت العزلات من 12-30 أسبوع الذكور والإناث بالب / ج أو FVB الفئران. واصطف صينية عقد الماوس مع رقائق الألومنيوم داخل حاوية ذات جدران صلبة التي تجمع السوائل الزائدة خلال التسريب. تُغمر القوارير التي تحتوي على HBSS أو المغفور لها بالكولاجين في حمام مائي (40 درجة مئوية) جاهزة للاستخدام. يتم استخدام طبقين ثقافة معقمة 10 سم. هناك حاجة إلى واحد لغسل السطح مع PBS، والآخر لفصل الكبد من مكونات الأنسجة الضامة.
في هذه الطريقة، يتم غرس الكبد بطريقة غير مستمرة عن طريق الوريد المدخل بدلا من التعليب من الوريد الأجوف السفلي. وهناك نهج التسريب البديل وشائع الاستخدام هو أداء التسريب الرجعي عن طريق قنية الوريد الأجوف السفلي وقطع الوريد للصرف. ومع ذلك، بوابة الوريد التعليب من السهل الوصول إليها وينطوي على مسافة قصيرة إلى الكبد، كما الوريد المدخل يغذي مباشرة في الكبد8. اختيار نقطة الإدراج لكانوبينيشن أمر بالغالأهمية للنجاح الأمثل (الشكل 2). يتم وضع قنية الماضي فروع المعدة والأوردة البنكرياس ولكن ليس وراء فرع البوابة الأولى (الأوردة المدخل الكبدي الأيمن والأيسر). بمجرد تحديد موقع الإدراج الأمثل في الوريد المدخل، يتم استخدام ملقط منحني لوضع مؤشر ترابط تحت الوريد المدخل وربط عقدة فضفاضة. يتم إصلاح إبرة قنية مع الموضوع باستخدام عقدة سدادة لوقف الإبرة من السقوط.
ويبين الشكل 3 مخطط المعالجة العام لالطرد المركزي التفاضلي لعزل المركبات الكهربائية لأنسجة الكبد. يزيل التموجات فوق المركزية الخلايا والحطام والشوائب الأخرى. تم تصميم الخطوات الأربع الأولى الطرد المركزي (50 × ز، 300 × ز، 2000 × ز، 10،000 × ز) لإزالة خلايا الكبد، والخلايا الأخرى سليمة، والخلايا الميتة، أو حطام الخلايا على التوالي. (الشكلان 4 ألف و4 باء). بعد هذه الخطوات، يتم تنفيذ ultracentrifugation مرة أخرى في 100،000 × ز لجمع بيليه (الشكل4C). يتم غسل بيليه عن طريق إعادة تعليق في PBS وتخضع لultracentrifugation النهائي في 100،000 × ز. بيليه بعد ultracentrifugation مرئية تماما وviscid في هذا الإجراء مقارنة مع المركبات الكهربائية من وسائل الإعلام الثقافة مكيفة. الأنابيب عدة مرات مطلوب حتى أي المجاميع البني هي بعيدا عن الأنظار وحلها تماما. يتم إعادة تعليق بيليه النهائي مع 1000 درجة مئوية من PBS (الشكل4D). يزيل التثئب الشوائب والملوثات الأخرى القابلة للذوبان من البلازما، والتي يمكن أن تؤثر على النتائج التجريبية الوظيفية. يتم تنفيذ الطرد المركزي عند درجة حرارة 4 درجة مئوية.
من كبد الماوس، ينتج عن هذه الطريقة تركيز EV للأنسجة يتراوح من 1.74 إلى 4.00 × 1012 مع متوسط 3.46 × 1012 جسيمات لكل مل كما يحددها تحليل تتبع الجسيمات النانوية (NTA) (الشكل 5). وكان متوسط حجم الأنسجة الكبد المعزولة EVs 157.7 نانومتر, مع حجم وضع 144.5 نانومتر وأحجام EV تتراوح بين 100-600 نانومتر من قبل NTA. سوف العائد من EV تعتمد على عوامل مثل وزن الكبد والخسائر داخل خطوات perfusate أو ultracentrifugation.
الشكل 1 إعداد مقاعد البدلاء. المواد ومواقعها هي: (أ) مضخة، (ب) تسخين قارورة 125 مل تحتوي على HBSS وميناء شفط المياه، (C) مخروط الأنف متصلة بمبخر Isoflurane، (D) ميناء العادم المياه من المضخة التي تربط مع إبرة، (E) صينية اصطف مع رقائق الألومنيوم داخل حاوية صلبة الجدران، و (F) 10 سم طبق الثقافة التي يتم سكب وسط الكولاجين مقدما. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2 موقع التعليب: يظهر تشريح بطن الماوس. باستخدام ملقط منحني، يتم وضع مؤشر ترابط تحت الوريد المدخل (PV) ويتم ربط عقدة فضفاضة. موقع الإدراج بالقرب من الكبد، 5-10 ملم تحت الرباط، ولكن ليس خارج فرع البوابة الأولى (الأوردة المدخل الكبدي الأيسر والأيمن). يتم إصلاح قنية أو تثبيتها باستخدام الموضوع مع عقدة سدادة. هذه العقدة بمثابة علامة على الموقع الكهروضوئية إذا تم خلع قنية. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 3 مخطط خطوات الطرد المركزي. والهدف هو إزالة الخلايا غير المرغوب فيها وغيرها من المكونات وعزل المركبات الكهربائية. تم تصميم الخطوات الأربع الأولى الطرد المركزي لإزالة خلايا الكبد وغيرها من الخلايا، والخلايا الميتة، أو حطام الخلايا باستخدام الطرد المركزي التفاضلي. بعد هذه الخطوات، يتم تنفيذ ultracentrifugation في 100،000 × ز لجمع بيليه من المركبات الكهربائية. يتم غسل بيليه عن طريق إعادة تعليق في PBS وتخضع لultracentrifugation النهائي في 100،000 × ز. يتم تنفيذ جميع خطوات الطرد المركزي في 4 درجة مئوية. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 4 الطرد المركزي التفاضلي. (أ) بعد الطرد المركزي عند 50 × غرام لمدة 10 دقائق، لوحظ بيليه يحتوي على خلايا الكبد. (ب) يُستخدم أنبوب مستدير القاع للطرد المركزي عند 000 10 x ز لمدة 70 دقيقة لإزالة حطام الخلايا. (C) يستخدم أنبوب البولي فائق الطرد المركزي للطرد المركزي في 100،000 × ز لمدة 70 دقيقة. يتم جمع بيليه في أنبوب واحد وغسلها عن طريق إعادة تعليق مع PBS. (د) يتم إعادة تعليق بيليه النهائي في 1000 ميكرولتر من PBS. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 5 نتيجة تمثيلية. يمكن تحديد حجم وتركيز الأنسجة الكبدية EVs عن طريق تحليل تتبع الجسيمات النانوية (NTA). الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
يصف هذا البروتوكول طريقة أمثل واستنساخ لعزل الأنسجة الكبدية EV باستخدام عملية التسريب خطوتين عبر الوريد المدخل متبوعاً بتواق تفاضلي. وتشمل الخطوات الهامة للإجراء وضع قنية، تركيز الكولاجين ووقت الهضم، وسرعة تدفق المتوسطة، والتعامل مع الأنسجة بعد الهضم، وultracentrifugation التفاضلية الكلاسيكية.
يتم فصل الخلايا عن طريق الفصل من مكونات النسيج الضام بعد الهضم باستخدام الكولاجين النوع الرابع. تركيز الكولاجين المستخدمة لضخ يمكن أن تتراوح بين 0.1 إلى 5 ملغ / مل. يمكن أن يكون هناك تباين كبير من دفعة إلى دفعة في فعالية الكولاجين لهضم الأنسجة. تم اختبار تركيزات الكولاجين من 0.5 إلى 5 ملغ / مل، ولكن التركيز المستخدم لم يكن له تأثير كبير على العائد من المركبات الكهربائية التي تم الحصول عليها. استخدام تركيز أعلى من الكولاجين سيؤدي إلى تورم أسرع وتبييض الكبد. والهدف من ذلك هو الحصول على انفصال مرض عن الخلايا دون تلوث أو ضرر مفرط. التركيز الأمثل للكولاجيناز المستخدم في هذه العزلات هو 1-2 ملغ / مل perfused لمدة 7-8 دقائق بمعدل تدفق 8 مل / دقيقة. إجراء التسريب الذي هو طويل جدا زيادة خطر تدمير النسيج الضام رقيقة داخل الكبد، فضلا عن زيادة المخاطر التقنية مثل dislodgment إبرة من الوريد المدخل أو حبس الهواء مع الوريد.
والجانب الأكثر تحديا في هذا البروتوكول هو تعليب الوريد المدخل. هذا يمكن أن يكون تحديا لأداء, لا سيما في الفئران في نطاق حجم 18-25-ز. وقد وضعت تقنيات التسريب الكولاجينفي الأصل لاستخدامها في الفئران واعتمدت في وقت لاحق لاستخدامها في الفئران بعد العديد من التعديلات والتعديلات. التعليب باستخدام مجموعة جمع الدم 23G أسهل من وضع قسطرة في الأوعية الدموية ذات القطر الإنارة الصغيرة. ومن المستحسن إصلاح قنية باستخدام الموضوع مع عقدة سدادة لتجنب خلع وعقدة أيضا بمثابة علامة على موقع الوريد المدخل في حالة قنية يخرج من السفينة.
لتحليل المصب، من المهم للغاية أن يكون الحد الأدنى من التلوث من الخلايا. هناك العديد من الاعتبارات الهامة في التعامل مع الأنسجة بعد الهضم. أولا، يتم تغيير ملقط ومقص عندما يتم استخراج الكبد لتجنب تلوث الدم. ثانيا، من الأهمية بمكان أن تتم إزالة المرارة بعناية من الكبد لتجنب التمزق والتلوث غير المرغوب فيه من الصفراء. ثالثا، بمجرد إزالة الكبد من الماوس، يتم غسل الكبد بلطف شديد باستخدام PBS لإزالة أي دم. وينبغي إعطاء التقليل إلى أدنى حد من التلوث بالخلايا أولوية أعلى من تخفيض غلة المركبات الكهربائية التي يتم الحصول عليها.
Ultracentrifugation هو الأسلوب الأكثر استخداما لعزل وتنقيةالمركبات الكهربائية 8،9،10،11. هذا النهج سوف يزيل معظم الخلايا النكمعية مثل الخلايا الكبدية أو الخلايا الأقنية الصفراوية والخلايا غير parenchymal مثل خلايا Kupffer، والخلايا البطانية البطانية البطانية، والخلايا النجمية، بالإضافة إلى ذلك، فإن حطام الخلايا، وتجمعات الخلايا، والخلايا الميتة ستكون أيضا إزالة من قبل الطرد المركزي التفاضلية. ويمكن إجراء المزيد من تنقية وعزل مجموعات سكانية محددة عن طريق تحديد حجم الكروماتوغرافيا لاستبعاد هالاوغرافيا لإزالة أي مجاميع بروتين غير حويصلي أو بروتينات دهنية.
ويتمثل أحد قيود هذا البروتوكول في أنه قد لا يلتقط جميع حويصلات الأنسجة، بالنظر إلى إمكانية إزالة بعض الحويصلات في البيرفوسات. وإذا كانت هناك حاجة إلى تقييم عالمي، ينبغي النظر في جمع الحويصلات وعزلها داخل البيرفوسات. وهناك قيد آخر هو احتمال تلف الخلايا. لرصد التأثير المحتمل للموت المفرط للخلايا، يمكن رصد صلاحية الخلايا ودمجها ضمن معايير الجودة لعزل اتّهاب الأنسجة. في الختام، يصف هذا الإجراء سير عمل محسن باستخدام تقنية التسريب بخطوتين عبر الوريد المدخل متبوعاً بـ ultracentrifugation التفاضلي للحصول على مركبات EVs أنسجة الكبد من كبد الماوس بعائد مرتفع. هذه المركبات الكهربائية الأنسجة هي مناسبة للتحليلات المصب مثل توصيف التركيب الجزيئي الحيوي وغيرها من الدراسات التي تهدف إلى وصف أدوارها الفسيولوجية أو الفسيولوجية المرضية أو التطبيقات المحتملة كعلامات المرض.
وليس لدى أصحاب البلاغ ما يكشفون عنه.
وقد تم دعم هذه الدراسة بتمويل من المعهد الوطني للسرطان منحة CA-217833.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
125 mL Erlenmeyer flask | Fisher scientific | FB500125 | |
125 mL Erlenmeyer flask | Fisher scientific | FB500125 | |
Curved non-serrated scissors | Fine Science Tools | 14069-12 | |
Curved forceps | Fine Science Tools | 13009-12 | |
Masking tape | Home supply store | ||
Aluminum foil | Home supply store | ||
Styrofoam pad | Home supply store | ||
Absorbent Bench Underpad | Scientific inc. | B1623 | |
Masterflex L/S Digital Miniflex Pump | Cole-parmer | ZX-07525-20 | |
Water bath | Thermo Electron Precision | 2837 | |
Blood collection sets | Becton Dickinson | 367292 | |
Petri dish, clear lid 100x15 | Fisher Scientific | FB0875712 | |
Falcon 70mm Nylon Cell Strainers | Fisher scientific | 352350 | |
50 mL conical tubes | Fisher Scientific | 12-565-270 | |
Cotton Tipped Applicators | Moore medical | 69622 | |
25mL Serological Pipet | Falcon | 357525 | |
Ohmeda Isotec 4 Isoflurane Vaporiser | BioSurplus | 203-2751 | |
O2 gas | |||
Isoflurane | |||
Levo Plus Motorized Pipette Filler | Scilogex | 74020002 | |
Centrifuge 5804R | Sigma-aldrich | 22628048 | |
Beckman Coulter Optima L-100 XP | Beckman | 969347 | |
Beckman Coulter Avanti JXN-26 | Beckman | B34182 | |
70 Ti Fixed-Angle Rotor | Beckman | 337922 | |
JA-25.50Fixed-Angle Rotor | Beckman | 363055 | |
Nalgene Round-bottom tube | Thermo Scientific | 3118-0028 | |
Polycarbonate ultracentrifuge tubes with cap assembly | Beckman | 355618 | |
Reagents | |||
HyClone Hank's Balanced Salt Solution (HBSS), Ca/Mg free | Fisher scientific | SH30588.01 | |
Collagenase, Type IV, powder | Fisher scientific | 17104019 | |
Phosphate Buffered Saline (PBS) | Fisher scientific | SH30256.01 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved