代的永生化小鼠脑微血管内皮细胞株作为<em在体外</em血脑屏障型号

摘要

此方法描述了如何从小鼠脑微血管内皮细胞隔离和不朽。我们描述了一个一步一步的协议，从同质化的脑组织，消化步骤，播种和永生化的细胞。通常情况下，大约需要五周获得一个同质的，永生的微血管内皮细胞系。

摘要

上皮细胞和内皮细胞（EC）的建筑旁的壁垒保护组织的外部和内部环境。血脑屏障（BBB）的EC，星形胶质细胞最终脚，周细胞和基底膜负责保护和脑实质的动态平衡。， 在体外 BBB车型的常用工具BBB的结构和功能的研究在细胞水平上。在不同的实验室的研究有相当多的不同的体外 BBB模型已经建立。一般，将细胞从牛，猪，大鼠或小鼠的脑组织（Wilhelm 等中详细讨论的评论^1）获得的。只适用于有限数量的实验室或公司^2,3人体组织样本。虽然原代细胞的准备工作耗时和EC文化的不同的批次，建立永生EC林ES的重点是对科学的兴趣。

在这里，我们提出了建立一个永生的脑微血管EC线从新生鼠脑的方法。我们描述的步骤一步一步上市的试剂和解决方案。由我们的实验室确定的方法允许均匀的永生化的四到五个星期内的内皮细胞株的隔离。脑微血管内皮细胞株被称为CEND ^4（大脑皮层）和cerebEND ^5（从小脑皮质），根据此过程中福斯特实验室分离并已有效地用于解释不同的生理和病理过程中的BBB。使用CEND和cerebEND我们已经证明，这些细胞对糖皮质激素^4,6-9和雌激素治疗¹⁰到的亲infammatory介质，如TNFalpha ^5,8。此外，我们还研究了病理多个SClerosis的^EC-11和缺氧^12,13。的的CEND和cerebEND线可以被认为是一个很好的工具为不同的刺激，互动的EC细胞或肿瘤细胞的结构和功能研究的BBB内皮细胞，细胞的反应。

研究方案

1。分离脑微血管

1. 对于每一个准备，不论男女，用五至十年的新生小鼠（3-5天）。
2. 根据本地IACUC /兽医建议安乐死鼠标，立即取出大脑，并转移到陪替氏培养皿含有下列溶液：15毫摩尔的Hepes（pH值7.4），153 mM氯化钠，5.6 mM KCl中，2.3毫的CaCl _{2×2H 2} O，2.6毫摩尔的MgCl _{2×6H 2} O（重量/体积），1％牛血清白蛋白（以下称为缓冲液A）。
3. 除非另有说明，所有的隔离程序应当在室温（RT）（22-24℃）下在层流罩中进行。一个使用无菌手术刀切的大脑（大脑小脑和脑干无），去除脑膜和毛细管片段，在缓冲。用移液管的组织片段，向上和向下使用10毫升移液管，直到没有团块出现。的悬浮液转移到50毫升Falcon管中并离心，在250×g离心5分钟，在RT。

注：脑膜可以被确定为薄的，透明的膜的表面处的脑组织。它们可以用无菌镊子小心除去。

4. 弃上清。
5. 将沉淀溶解于4.5ml缓冲液A与1.5毫升的0.75％（w / v的）胶原酶/分散酶（Roche）和孵育45分钟，在37℃下在水浴中（偶尔摇动）。
6. 同时，准备通过涂布四个井与IV型胶原（0.1毫克/毫升，溶解在50mM的乙酸）的12孔板。允许坚持1小时。
7. 通过加入15毫升冰冷的缓冲液A中重新悬浮的颗粒彻底停止消化。
8. 离心该悬浮液在250×g离心10分钟，在RT。
9. 弃去上清液。
10. 要删除髓鞘，在4°C 1000 xg离心20分钟，加入10毫升25％（W / V）BSA（Sigma公司，纯度> 98％）和离心机25％BSA溶解于1x PBS（PAA实验室）和通过0.2微米f过滤ILTER）。
11. 小心弃去上清液，溶解沉淀于10ml缓冲液A，并转移到一个新的Falcon管。
12. 离心该悬浮液在250×g离心5分钟，在RT。将所得的颗粒中包含的血管内皮细胞。
13. 两倍，Ⅳ型胶原蛋白涂覆的12孔板，用PBS洗净。
14. 分为两个井，2毫升至各孔，在4毫升的生长培养基（DMEM中含有10％FCS，50U/ml青霉素/链霉素，1％L-谷氨酰胺）和板的细胞悬浮液中重悬沉淀。的嘌呤霉素添加最终浓度为4微克/毫升，并培育45分钟，在37℃下在细胞培养箱。此步骤允许除去迅速附着细胞。 注：24小时加入嘌呤霉素。只有大脑内皮细胞代谢，为其他类型的细胞，嘌呤霉素是有毒的^14。
15. 转移2毫升培养基含非粘附细胞的成两个新鲜的井（这些井包含的EC馏分）从步骤1.14。从科技教育的贴壁细胞，填补了井P 1.14与2ml新鲜培养基（这些井包含其他类型的细胞， 如成纤维细胞，星形胶质细胞，可以生长在平行和用于比较的形态）。
16. 改变介质的第二天。

2。名垂千古的脑微血管内皮细胞

1. 培养GP + E-86的新^{（GPENeo）15}成纤维细胞，分泌与多瘤病毒中T癌基因的复制缺陷型病毒在DMEM培养基中含有10％热灭活的FCS，50U/ml青霉素/链霉素，和2毫克/毫升的G418（ PAA实验室）在明胶涂瓶中。 注：多瘤中T癌基因转染导致的内皮细胞的生长优势，对非内皮细胞，成均匀的单层细胞与内皮细胞4〜6周的文化形态。 GPENeo不属于市面上可以得到共享的公共材料（请参阅原本发布的^4,16）。
2. 要使用的含病毒的培养基为永生化，培育GPENeo细胞在G418的无培养基中24小时。
3. 取出10毫升的GPEneo上清液并添加聚凝胺（溴化己二甲铵溴化物）（Sigma公司）至最终浓度为8微克/毫升，灭菌通过0.45微米的过滤器，以除去细胞碎片。
4. 将生长培养基从准备EC文化的第1部分中，加入2毫升的GPEneo上清液/聚凝胺的混合物入井。第二天重复它的使用新鲜GPEneo上清液/凝聚胺的混合物。 注：聚凝胺是用来使毛孔中的细胞壁，以便在感染的病毒颗粒）。
5. 卸下GPEneo上清液/聚凝胺混合物翌日，两次，用PBS洗涤细胞，并维持在生长培养基中的细胞，每3天改变它。汇合后，分裂的细胞1:2Ⅳ型胶原蛋白涂层钢板。
6. 通常情况下，稳定脑血管内皮细胞（CEND）线应4-5周后获得。

E“> 3。培养的脑微血管内皮细胞

1. 解冻的细胞从cryoaliquot在水浴中，并转移15毫升猎鹰用10ml预先温热的培养基。
2. 离心该悬浮液在250×g离心5分钟，在RT。
3. 移除介质，传输颗粒中IV型胶原涂覆T _{25 cm} ^2的细胞培养烧瓶与预先温热的生长培养基中（用于电镀的细胞密度至少应为1×10 ⁴细胞/ ml）。
4. 改变介质的第二天，达到融合后的细胞分裂细胞（通常在5天）。

4。 CEND细胞分裂（注：如果一个星期做一次分裂，避免分裂高于1:4）。

1. 取出介质，与PBS洗涤细胞。
2. 加入3毫升温暖的胰蛋白酶-EDTA溶液（PAA实验室）（T _75厘米 ²烧瓶）中，温育在37℃下，并等待，直到细胞分散层（通常为5至15分钟内）。
3. 加入5毫升邻f的生长培养基中，吸取试剂和向下，并转移到一个新的胶原蛋白的IV-涂层的烧瓶中。

5。冻结的CEND细胞

1. 获得的细胞悬浮液，如在步骤4中描述的
2. 离心该悬浮液在250×g离心5分钟，在RT。
3. 6毫升冷冻培养基中（95％的生长培养基中，5％DMSO）中重悬细胞沉淀（1 T _{75 cm} ^2的烧瓶中，从得到的）。
4. 划分到4个1.5毫升冷冻等分试样。 注：可接种于T _25厘米 ²烧瓶低温等分的细胞悬液。
5. 将冷冻的等分试样储存在液氮下的蒸汽温度。

CEND生长培养基：450毫升DMEM，10％FCS，10毫升L-谷氨酰胺，2％MEM套件，2％NEAA，10毫升钠丙酮酸，50 U / ml青霉素/链霉素

6。代表性的成果

的CEND和cerebEND细胞血管内皮一个特点immunostainings届BBB标记以及由跨内皮电阻（TEER）和渗透性的测量。的CEND和cerebEND，脑内皮细胞，原代培养的紧凑细长的细胞的生长抑制汇合单层的形态相似。细胞表达紧密连接蛋白-5，occludin和VE-钙粘蛋白的蛋白质，分别定位在细胞-细胞结以及可检测水平的，由免疫荧光（ 图^3）4,5所示。减少血清的培养基中的培养CEND细胞导致增加TEER的（从150欧姆厘米²到第500Ωcm的²存在下，10％血清的存在下，2％血清），这是增强通过加入氢化可的松（800Ωcm的^2），或胰岛素（千欧姆厘米^2）4。 CEND在减小的血清培养基中培养21天的膜的有TEER的900欧姆厘米^2（ 图4）。 TEER使用汇编包含通过电流和电压测量电极（世界精密仪器）。为了进行比较，主微血管脑内皮已报道具有TEER的值的200-600Ωcm的²和市售的小鼠细胞系bEnd.3 TEER的值^{2（100-140Ωcm}的最近的评论见住持2005和Toth 等 2011 人^{，17,18）。}此外，通过降低超过4小时的大分子，如不带电的FITC-葡聚糖的分子量4，10，70和500 kDa的，或荧光素（300沓）跨在2％FCS的分化培养基中的单层CEND相比，与对照细胞保持在含有10％FCS的生长培养基：旁磁通减少对照细胞的30​​％荧光素，至26％，FITC-葡聚糖的10和70 kDa，和磁通被减少到4.5％的对照细胞的FITC标记-dextrtan 500 kDa的。 TEER值相似，渗透率为在GLUC的存在下培养的细胞中的最低水平^{ocorticoids（GC）4。}在进一步的研究中，我们确定了糖皮质激素的靶基因，occludin的，紧密连接蛋白-5和VE-钙粘蛋白在脑血管内皮细胞^4,7,9。 GC治疗导致这些蛋白质的表达增加，VE-钙粘蛋白的细胞骨架的重排。直接GC-介导的调控紧密连接蛋白occludin的和claudin-5出现在其启动子区域的^4,7,19通过GC反应元件。此外，紧密连接蛋白-5被确定的血管内皮细胞¹⁰作为一种新型的雌激素靶。

内皮功能障碍许多不同的疾病的基础。我们氧/葡萄糖剥夺（OGD）条件下培养，CEND。 OGD导致的破坏血脑屏障的功能，这可能会进行重组，综合治疗后与GC和蛋白酶体抑制剂硼替佐米^12。 OGD条件导致葡萄糖摄取的强劲增长，货物运输由葡萄糖的表达TERS在cerebEND，这可能是由此外MK801，非竞争性NMDA-受体抑制剂¹³衰减。

图1。 （A）的6倍和15倍（B）的放大倍率下脑微血管内皮细胞（CEND）隔离一个星期后。光镜图像的形态 。岛上血管内皮细胞形成的菌落是可见的。

图2。形态的脑微血管内皮细胞（CEND）1个月后，隔离和永生。光镜图片放大15倍。可以观察到一个融合的，均匀的内皮细胞单层。

图3。永生大脑microvasculAR内皮细胞表达紧密连接蛋白-5，occludin和VE-cadherin的表达。Ⅳ型胶原涂层盖玻片上CEND细胞生长和抗体的紧密连接蛋白-5（A）（B），紧密连接蛋白和VE-钙粘蛋白（C）染色。影像拍摄使用蔡司Axioscop2的40倍放大的显微镜下。

图4。 Ⅳ型胶原涂层Transwell小的过滤器（孔径为0.4微米） 测量跨内皮电阻（TEER）CEND单层。CEND的的生长。达到汇合后，将细胞保持在含2％FCS的培养基中。 TEER测量后，7日，14日和21日，使用一个程序集包含通过电流和电压测量电极。

讨论

所描述的程序可用于隔离的微血管内皮细胞从不同的小鼠品系，以及从不同的基因敲除小鼠品系，研究具体的血管内皮功能的变化。 作为永生的方法，我们采用了与癌基因的小鼠多瘤病毒，多瘤中T抗原转变。迅速转化未成熟的血管内皮细胞， 在体内和体外 ^20,21,22。在文献中描述的内皮细胞的永生化的其它方法包括，例如，丝棉空泡病毒SV40大T抗原40 ^23，腺病毒基因产物E1A ²⁴或过度的催化亚基端粒酶³的永生化。的永生与PymT是特异于小鼠未成熟的内皮细胞，这可以从新生小鼠在很短的时间内获得均匀的EC文化。永生化的改变的细胞的性质和th与原代细胞或小鼠体内的实验中得到永生细胞株的E结果应该是比较。 PymT永生已被形容为EC表达高水平的纤维蛋白溶解活性，导致尿激酶型纤溶酶原激活物增加生产，降低生产型纤溶酶原激活物抑制剂^25。直接比较PymT永生bEND5与初级内皮细胞系表明血脑屏障体外模型非常适用于T细胞的粘附研究^26。

建立的细胞系，根据所描述的过程，可以使用在低通道数保持阻隔性能通过BBB和EC交界蛋白质的高表达的，例如细胞衰老过程中失去了这些属性。因此阻隔性能的损失后，应考虑编制一个新的细胞系。应该是高内皮细胞接种密度，因为这是细胞增殖的关键。在分离过程中，必须考虑以及维护的永生化内皮细胞。应测试每一个新的细胞系，其阻隔性和与其他类型的细胞的可能的污染物。 EC单层可与作为第一抗体的抗-半乳糖脑苷，抗神经胶质原纤维酸性蛋白和抗平滑肌抗原染色排除污染的少突胶质细胞，星形胶质细胞和周细胞^4,27。为了排除污染meningal脉管，血栓调节蛋白的表达，可以进行测试，这是表示在所有血管床的与异常的脑^28。

有趣的是，永生微血管内皮细胞系中分离出不同的大脑区域不同，其阻隔性和敏感性，有利于炎症的刺激。脑CEND和小脑cerebEND的细胞系作为一个例子，可以举出^4,5。 CerebEND表明，在比较CEND，主要紧密连接的部件紧密连接蛋白1和occludin的表达水平较低。不过，该水平的claudin-3和-12在cerebEND高。的屏障功能cerebEND细胞遭受更与炎症介体的处理下，TNFα比的阻隔性能CEND细胞做了^5。高等小脑炎症刺激的脆弱性，可以观察到在体内在多发性硬化症患者和动物模型的实验性自身免疫性脑脊髓炎^29。这些有趣的发现表明，在为了改善未来的靶向药物进入大脑产生和表征个人的体外模型不同脑区的必要性。

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
的试剂的名称	公司	目录编号	评论
牛血清白蛋白（BSA）	Sigma-Aldrich公司	A7906	纯度> 98％
Ⅳ型胶原	Sigma-Aldrich公司	C5533	在50mM的乙酸的50微克/毫升
胶原酶/ Dispase酶蛋白酶	罗氏公司	10269638001
Dulbecco改良的Eagle培养基（DMEM）	Sigma-Aldrich公司	D5796
二甲亚砜（DMSO）	Sigma-Aldrich公司	D2650
小牛血清（FCS）	PAA实验室	A15110-1333	终浓度10％，热失活（30分钟，在56℃下）
L-谷氨酰胺	Biochrom AG	K0282	存储：≤-15°C
MEM维生素	Biochrom AG	K0373	存储：≤-15°C
丙酮酸钠	Biochrom AG	L0473
新霉素（G418）	PAA实验室	P11-012
非必需氨基酸（NEA）	Biochrom AG	K0293	储存在4°C
青霉素/链霉素	Biochrom AG	A2212	存储：≤-15°C
磷酸盐缓冲盐水（PBS）	Biochrom AG	L1825
聚凝胺（溴化己二甲铵溴）	Sigma-Aldrich公司	107689	0.8毫克/毫升在PBS中，在-20℃下贮存
嘌呤	Sigma-Aldrich公司	P8833
胰蛋白酶/ EDTA	Biochrom AG	L1825	0.05％，0.02％EDTA在PBS中