A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
يقدم هذا البحث منهجية الحصول على تكلس الأوعية الدموية وتقييمه عن طريق عزل أورتا الفئران متبوعا باستخراج الحويصلات خارج الخلية المتكلسة لمراقبة إمكانات التمعدن.
أمراض القلب والأوعية الدموية هي السبب الرئيسي للوفاة في العالم ، وتكلس الأوعية الدموية هو أهم مؤشر على أحداث القلب والأوعية الدموية. ومع ذلك ، لا يوجد حاليا أي علاج أو خيارات علاجية لتكلس الأوعية الدموية. يبدأ التكلس داخل الحويصلات المتخصصة خارج الخلية (EVs) ، والتي تعمل كبؤر نواة عن طريق تجميع أيونات الكالسيوم والفوسفات. يصف هذا البروتوكول طرق الحصول على التكلس وتقييمه في أورتا الفئران وتحليل المركبات الكهربائية المستخرجة المرتبطة بها. أولا ، يتم إجراء تشريح إجمالي للفأر لجمع أي أعضاء ذات صلة ، مثل الكلى والكبد والرئتين. بعد ذلك ، يتم عزل الشريان الأورطي للفأر واستئصاله من جذر الأبهر إلى الشريان الفخذي. ثم يتم تجميع اثنين إلى ثلاثة من الأورتا وتحضينها في محلول هضمي قبل الخضوع للطرد المركزي الفائق لعزل المركبات الكهربائية ذات الأهمية. بعد ذلك ، يتم تحديد إمكانات التمعدن للمركبات الكهربائية من خلال الحضانة في محلول عالي الفوسفات وقياس امتصاص الضوء بطول موجي يبلغ 340 نانومتر. أخيرا ، يتم استخدام الهلاميات المائية الكولاجين لمراقبة تكوين المعادن المتكلسة والنضج الناتج عن المركبات الكهربائية في المختبر.
التكلس هو أهم مؤشر على الوفيات والمراضة الناجمة عن أمراض القلب والأوعية الدموية1. يغير التكلس ميكانيكا جدار الشرايين بسبب تراكم معادن الكالسيوم والفوسفات2. في تصلب الشرايين ، يمكن أن يؤدي التكلس إلى تفاقم الإجهاد المحلي ويؤدي إلى تمزق البلاك ، وهو السبب الرئيسي للنوبات القلبية. التكلس الإنسي - الناتج غالبا عن مرض الكلى المزمن - أكثر انتشارا ويؤدي إلى تصلب الشرايين بشكل كبير ، واختلال وظيفي ، والحمل الزائد للقلب 2,3. حاليا ، لا توجد خيارات علاجية لعلاج أو الوقاية من تكلس الأوعية الدموية.
تتبنى خلايا العضلات الملساء الوعائية (VSMCs) نمطا ظاهريا يشبه بانيات العظم وتطلق حويصلات خارج الخلية متكلسة (EVs) تعمل على نواة المعادن الوليدة ، مما يؤدي إلى تكلس4،5،6. تشبه هذه العملية التمعدن الفسيولوجي لبانيات العظم في العظام7. على الرغم من أن نقطة نهاية التمعدن متشابهة في جدار الأوعية الدموية ومصفوفة العظام ، إلا أن الآليات التي تنشأ بها EVs المتكلسة تختلف في النسجين8. هناك العديد من أنواع النماذج التي تستخدم لدراسة تكلس الأوعية الدموية. في المختبر ، تحاكي نماذج زراعة الخلايا الانتقال العظمي ل VSMCs والتكوين المعدني اللاحق مع وسائط متخصصة.
عند دراسة التكلس في الجسم الحي ، يعتمد النموذج المستخدم على نوع التكلس الذي تتم دراسته. غالبا ما تستخدم نماذج الفئران المفرطة شحميات الدم لدراسة تكلس تصلب الشرايين ، والذي يبدو أكثر تركيزا داخل اللويحات الغنية بالدهون9. في المقابل ، يكون التكلس الإنسي أكثر انتشارا في جميع أنحاء الأوعية الدموية وغالبا ما تتم دراسته باستخدام نماذج أمراض الكلى المزمنة التي تستخدم نظام غذائي غني بالأدينين للحث على الفشل الكلوي أو التقنيات الجراحية لإزالة أجزاء كبيرة من الكلى10,11. استخدمت النماذج العدوانية لتكلس الأوعية الدموية مزيجا من نماذج أمراض الكلى المفرطة في شحميات الدموالمزمنة 12. يوفر هذا البروتوكول طريقة لتقييم تكلس الأوعية الدموية في أورتا الفئران لكل من التكلس الإنسي وتصلب الشرايين ، واستخراج EVs من جدار الأبهر ، ومراقبة إمكانات التمعدن في EVs التي تم الحصول عليها من نماذج زراعة الخلايا في المختبر. يمكن للدراسات المستقبلية استخدام هذه الإجراءات في التحليلات الميكانيكية لتكلس الأوعية الدموية وتقييم التدخلات العلاجية المحتملة.
تمت الموافقة على العمل في الجسم الحي والإشراف عليه من قبل اللجنة المؤسسية لرعاية واستخدام الحيوان (IACUC) في جامعة فلوريدا الدولية ويتوافق مع إرشادات المعاهد الوطنية للصحة (NIH) الحالية. بالنسبة لهذا البروتوكول ، لا يختلف الإجراء اعتمادا على سلالة الماوس ووزنه وعمره وجنسه. قد يغير نوع التكلس الذي تتم دراسته والوجبات الغذائية والعلاجات من طول الدراسة ووزن الفأر المستخدم وقد يعتمد على سلالة وجنس معين من الفأر المستخدم في الدراسة. بالنسبة لهذا البروتوكول ، تم استخدام كل من ذكور وإناث الفئران C57BL / 6J ، وتم إطعامهم نظاما غذائيا للتكلس. تم التضحية بالفئران بين 20 أسبوعا و 24 أسبوعا من العمر.
1. عزل واستئصال الشريان الأورطي
2. عزل واستخراج المركبات الكهربائية من الأورتاس
ملاحظة: بمجرد عزل الأبهر وإزالته ، يمكن استخراج EVs من الأنسجة. باستخدام محلول هضمي ودورات طرد مركزي متعددة ، يمكن جمع المركبات الكهربائية واستخدامها للعديد من التقنيات المختلفة ، بما في ذلك مقايسات التكلس ، والرحلان الكهربائي للهلام ، والنشاف المناعي13. بروتوكول عزل واستخراج المركبات الكهربائية هو كما يلي:
3. تقييم إمكانات التكلس للحويصلات خارج الخلية مع امتصاص تشتت الضوء
ملاحظة: لقياس التكوين المعدني في الوقت الفعلي للمركبات الكهربائية ، استخدمنا مقايسة تم تطويرها في الأصل لدراسة تكوين المعادن من EVs الغضروفية للوحة النمو من زراعة الخلايا14. نظرا لأن ترسب فوسفات الكالسيوم هو السمة المميزة للتكلس ، فإن الزيادة في امتصاص تشتت الضوء نتيجة تكوين مركب فوسفات الكالسيوم تدل على إمكانية التكلس14. في المختبر نماذج VSMC ملائمة لقياس إمكانات التكلس للمركبات الكهربائية. في هذه التقنية ، يمكن لقارئ الألواح المزود بمرشح طول موجي قصير تحديد تكلس المركبات الكهربائية في المختبر . يتم تسجيل قراءة الامتصاص عند 340 نانومتر ، ويشير الامتصاص الأعلى إلى تكوين المزيد من فوسفات الكالسيوم المعدني. بروتوكول مقايسة امتصاص تشتت الضوء هو كما يلي:
4. تقييم تكوين المعادن التكلس للحويصلات خارج الخلية مع الهلاميات المائية الكولاجين
ملاحظة: لوحظ تجميع EVs وتشكيل التكلسات الدقيقة من خلال الهلاميات المائية الكولاجين. تعمل هذه الهلاميات المائية كسقالة تحاكي كثافة الكولاجين التي لوحظت في الجسم الحي15. هذا يدل على تأثير الكولاجين على نمو التكلس. بروتوكول تقييم التكوين المعدني للمركبات الكهربائية في الهلاميات المائية هو كما يلي:
بمجرد استخراج الأبهر ، يظهر التصوير باستخدام ماسح ضوئي قريب من الأشعة تحت الحمراء تمثيلا مرئيا للشريان الأورطي بالإضافة إلى تكلس الأوعية الدموية (الشكل 1). تمثل قيم كثافة البكسل داخل الصورة الفلورية الممسوحة ضوئيا توزيع التكلس وتظهر هنا باستخدام خريطة حرارية ملونة. تتضمن ...
عند تنفيذ البروتوكول ، من المهم ملاحظة الخطوات الحاسمة للحصول على نتائج ناجحة. أثناء عزل الشريان الأورطي للفأر ، من الضروري إجراء التروية بشكل صحيح. عند حقن برنامج تلفزيوني ، يجب الحرص على عدم ثقب البطين الأيمن. هذا من شأنه أن يتسبب في تسرب السائل مباشرة من البطين ويفشل في الدوران عبر الرئ?...
ليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للكشف عنه.
تم دعم هذا العمل بمنح من المعهد الوطني للقلب والرئة والدم التابع للمعاهد الوطنية للصحة (NIH) (1R01HL160740 و 5 T32GM132054-04) ومؤسسة فلوريدا لأبحاث القلب. نود أن نشكر كاساندرا غوميز على مساعدتها في تصنيع وتصوير الهلاميات المائية.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
8-well chambered coverglass | Thermo Scientific | 155409PK | |
10 mL Syringe | BD | 302995 | |
20 G 1 inch Needle | BD | 305175 | |
Collagen, High Concentraion, Rat Tail | Corning | 354249 | |
Collagenase | Worthington Biochemical | LS004174 | |
Curved Forceps | Roboz Surgical Instrument | RS-8254 | |
Dissection Dish | Living Systems Instrumentation | DD-90-S | |
Dissection Pan and Wax | United Scientific Supplies | DSPA01-W | |
DMEM | Cytiva | SH30022.FS | |
Isoflurane | Sigma-Aldrich | 26675-46-7 | |
LI-COR Odyssey | LI-COR | DLx | |
Micro Dissecting Curved Scissors (24 mm Blade) | Roboz Surgical Instrument | RS-5913 | |
Micro Dissecting Spring Scissors (13 mm Blade) | Roboz Surgical Instrument | RS-5677 | |
Micro Dissecting Spring Scissors (5 mm Blade) | Roboz Surgical Instrument | RS-5600 | |
Micro Dissecting Tweezers (0.10 x 0.06 mm Tip) | Roboz Surgical Instrument | RS-4976 | |
Optima MAX-TL Ultracentrifuge | Beckman Coulter | B11229 | |
OsteoSense 680EX | Perkin Elmer | NEV10020EX | |
Pierce Protease Inhibitor | Thermo Scientific | A32963 | |
Potassium Chloride | Fischer Chemical | P217 | |
RIPA Lysis and Extraction Buffer | G Biosciences | 786-489 | |
Sodium Chloride | Fischer Chemical | BP358 | |
Sodium Hydroxide | Thermo Scientific | A4782602 | |
Sodium phosphate monobasic | Sigma-Aldrich | S0751 | |
Sucrose | Sigma | S7903 | |
Synergy HTX Multimode Reader | Agilent | ||
Tissue culture plate, 96-well | Thermo Fisher | 167008 | |
T-Pins | United Scientific Supplies | TPIN02-PK/100 | |
Tris Hydrochloride | Fischer Chemical | BP153 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionExplore More Articles
This article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved