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Method Article
该方案提出了一种诱导肠系膜缺血再灌注损伤和使用活体显微镜观察肠系膜小静脉中中性粒细胞细胞外陷阱 (NET) 的方法。肠系膜上动脉的血流限制 1 h,然后进行再灌注,允许直接量化白细胞粘附和 NETosis。
肠缺血再灌注 (I/R) 损伤是一种急性疾病,其特征是由于肠系膜血管血流受限导致组织损伤,导致局部和全身病变,预后不良。缺血和再灌注都会触发一系列细胞和分子反应,其中炎症细胞是病理学的关键调节因子。这些与缺血性内皮的相互作用是由多个粘附受体介导的。已经建立了几种动物模型来模拟这种病理学并研究所涉及的分子途径。在这项研究中,I/R 损伤的显微外科模型与活体显微镜相结合,以可视化白细胞滚动、粘附和中性粒细胞胞外陷阱 (NET) 形成。该模型应用于内皮 PAR1 (F2r) 缺陷的转基因小鼠,以评估 PAR1 对缺血后 1 小时和再灌注后立即白细胞滚动和 NET 形成的影响。 在体内,采用 Acridine Orange 白细胞染色,并使用核酸染色观察 NETs。有趣的是,在缺乏内皮 PAR1 受体的小鼠中观察到白细胞粘附和 NET 形成减少。该模型能够对参与 I/R 损伤的关键调节因子进行 体内 分析。
急性肠系膜缺血 (AMI) 是一种罕见的病理1 (具有很高的死亡风险2),其特征是由于腹腔轴或肠系膜上动脉或肠系膜下动脉的血栓导致肠系膜血流减少。在 60%-70% 的病例中,由于血栓形成或栓塞引起的肠系膜上动脉急性闭塞是导致急性肠缺血的原因 3。相比之下,在 5-15% 的病例中,肠系膜静脉血栓形成导致肠系膜缺血,涉及肠系膜上静脉,更罕见的是肠系膜下静脉4。缺血引起的缺氧和营养不良导致细胞水平的能量代谢紊乱5。例如,线粒体功能受损会激活多个信号转导通路,启动细胞死亡机制6。虽然快速再灌注能够恢复有氧代谢,但由于活性氧 (ROS) 产生7、钙超负荷8、内皮功能障碍9 和炎症反应10,流向缺血区域的血流恢复通常会导致广泛的组织损伤。
已经建立了许多采用肠系膜上动脉暂时性血管闭塞的实验动物模型来阐明缺血再灌注 (I/R) 损伤期间的分子机制11。将此类模型与活体显微镜 (IVM) 结合使用对于深入了解潜在的细胞相互作用和疾病进展至关重要11。缺血后不久观察到肠道屏障功能障碍12,上皮失去完整性13,导致细菌转移到肠外部位,如肠系膜淋巴结、脾脏、肝脏和肾脏12,14。再灌注进一步加重粘膜损伤15.小动脉中的炎症反应表现为白细胞在内皮细胞层上滚动和牢固的粘附,这取决于 L-选择素16、P-选择素 (CD62P)17、血小板 GPIIb/IIIa 和纤维蛋白原18 等分子。有趣的是,白细胞与肠系膜小静脉的粘附受肠道微生物群19 和 Toll 样受体 4 信号转导10 的影响。I/R 损伤也会触发中性粒细胞胞外陷阱 (NET) 形成10。源自活化的白细胞(如中性粒细胞)的细胞外 DNA 的治疗靶向可改善肠道 I/R 损伤的预后20。在肝脏中,I/R 损伤被驻留的微噬细胞点燃21,microRNA 抑制显著减轻细胞凋亡22。值得注意的是,肠系膜的 I/R 损伤会导致肠道菌群失调,这是可逆的,并在血运重建后得到解决23。
内皮也受到 I/R 损伤的破坏性影响,ROS 在此过程中起着关键作用24。观察到白细胞粘附到内皮细胞层、内皮损伤和一氧化氮 (NO) 代谢的改变9。然而,所涉及的分子途径尚未得到充分探索。
蛋白酶激活受体 1 (PAR1, F2r) 是一种由多种细胞(包括内皮细胞)表达的膜受体,在炎症条件下被激活25。当丝氨酸蛋白酶在 N 端裂解受体时,就会发生其激活,暴露出栓系配体,进而通过与分子的第二个细胞外环结合来激活受体26。内皮蛋白 C 受体 (EPCR)-PAR1 信号通路影响内皮 NO 稳态并促进外周缺血血流的恢复27。
在这项研究中,将 I/R 损伤应用于以内皮细胞特异性 PAR1 缺陷为特征的遗传小鼠模型,以可视化白细胞滚动、粘附和 NET 形成。I/R 显微手术后遗传小鼠模型和活体显微镜的结合通过突出疾病进展中涉及的特定细胞类型提供了有价值的见解。将 I/R 损伤应用于遗传小鼠模型有助于确定可用于改善疾病进程的潜在治疗靶点。此外,显示了内皮 PAR1 在 NETosis 中的显着性。
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所有涉及小鼠的程序均由当地动物立法委员会(Landesuntersuchungsamt Rheinland-Pfalz,科布伦茨,德国;G21-1-041)。6-8 周龄雄性和雌性 B6。FVB-F2rtm1a(EUCOMM) Tg/Cdh5-cre)7Mlia/Tarc 小鼠用于研究。F2r (PAR1) 的内皮细胞特异性调节通过 VE-钙粘蛋白 Cre 启动子28 发生。在这项研究中,flox-F2r x VE-钙粘蛋白 Cre+ (F2RΔEC) 在内皮细胞上表现出降低的 F2r (PAR1) 表达,flox-F2r x VE-钙粘蛋白 Cre- (WT) 表达正常的内皮 F2r (PAR1) 水平。本研究中使用的试剂和设备的详细信息列在材料表中。
1. 手术准备
2. 动物准备
3. 外科手术
4. 活体高速视频落射荧光显微镜
5. 肝内皮细胞 (LEC) 分离和定量 RT-PCR
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为了研究内皮细胞依赖性对白细胞滚动和粘附以及 NET 形成的影响,最初,在内皮细胞中检查 VE-Cadherin Cre 诱导型 F2r 缺陷的疗效。采用磁性细胞分选分离肝内皮细胞。随后,分离 RNA,然后进行定量实时 PCR (qRT-PCR)。 F2rΔEC 小鼠中不存在在 VE-钙粘蛋白启动子控制下表达的 Cre 重组酶,与 WT 对照相比, F2r (PAR1) mRNA 水平显著降低(约三分之?...
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肠系膜 I/R 损伤联合活体显微镜检查应用于内皮细胞 F2r (PAR1) 缺陷的遗传小鼠模型,用于缺血 1 小时后白细胞和 NETs 的体内分析。肠系膜 I/R 损伤模型经常用于啮齿动物,缺血和再灌注时间从几分钟到几小时不等23,31,影响炎症结果32 和死亡率33。该模型还取决于几个因素,包?...
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作者没有披露利益冲突。
C.R. 感谢 Forschungsinitiative Rheinland-Pfalz 和 ReALity(项目 MORE)、BMBF Cluster4Future CurATime(项目 MicrobAIome;03ZU1202CA)、Wilhelm Sander-Stiftung(编号 2022.131.1)和德国研究中心 (DZG) 创新基金"微生物组"(81X2210129)的资助。C.R. 是德国心血管研究中心 (DZHK) 的科学家。C.R. 是转化血管生物学中心 (CTVB)、免疫治疗研究中心 (FZI) 和美因茨约翰内斯古腾堡大学 Potentialbereich EXPOHEALTH 的成员。C.R. 是 DFG 研究单位 5644 INFINITE (RE 3450/15-1) 的成员。C.R. 获得了美因茨约翰内斯古腾堡研究学院的奖学金。K.K. 得到 DZHK"促进女科学家"卓越计划的支持,并且是 Young DZHK 的成员。Z.G 和 O.D. 是美因茨转化生物医学研究学院 (TransMed) 的博士生。
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
Acridine orange | Sigma-Aldrich | A-6014 | |
96-well plate Multiply PCR-Platten | Sarstedt | 721977202.00 | |
Anaesthesia Systems for Rodents | GROPPLER medizintechnik | Uni Vet -Porta T-8 | |
Aqua ad injectabilia IVM | B Braun Melsungen | 53402101 | |
black dough | Staedtler | modelling clay | |
CD146 Microbeads, mouse | Miltenyi Biotec | 130-092-007 | |
cellSens | Olympus | Olympus cellSense Dimension Desktop 2.3 | software |
charge-coupled device camera | Hamamatsu Photonics | ORCA-R2 | camera |
cotton swabs | Böttger | 09-119-9100 | |
Curved Hemostat 125mm/5" | Indigo Instruments | 22466 | |
Depilatory cream | Balea | not applicable | |
Dorbene Vet | zoetis | ||
Dumont Forceps | Fine Science Tools | 11251-35 | |
Ethanol p.a. 99,5 % | Roth | 5504.20 | |
Extra Narrow Scissors – Straight/Sharp-Sharp/10.5 | FST | 14088-10 | |
Fentanyl | Janssen-Cilag GmBH | ||
Forceps "Dumont #5" (Inox, tip 0.1mm, length 11 cm) | FST | 11251-20 | |
GentleMACS C Tubes | Miltenyi Biotec | 130-093-236 | |
Graphpadprism | Graphpad | Prism 10 | software |
isoflurane | Piramal | 4150097146757.00 | |
iTaq UniversalSYBR Green Supermix 10x5ml | BioRad | 1725125.00 | |
Leukofix medical tape | BSNMedical | 0213600 | |
Liver Dissociation Kit, mouse | Miltenyi Biotec | 130-105-807 | |
LS-Separation columns MACS | Miltenyi Biotec | 130-042-401 | |
MACS Smart Strainer 100 µm | Miltenyi Biotec | 130-098-463 | |
Microseal B Seal Seals | Biorad | MSB1001 | |
Midazolam | hameln | 5918501.00 | |
NaCl | Braun | 2350748 | |
Needle holder | FST | 12001-13 | |
Nonabsorbable Braided Silk Suture, Size: 7/0, 91 Meters | Fine Science Tools | 18020-70 | |
Olympus BX51WI fluorescence microscope | Olympus | microscope | |
PCR for Tube Strips | Sarstedt | 72985002.00 | |
PCR Tube Lids | Sarstedt | 65989002.00 | |
Plyethylene Catheter | Smith Medical Deutschland GmbH | 800/100/100 | |
Prolene (8648G), Polypropylen 6-0, Nahtmaterial | Johnson & Johnson Medical GmbH | 8695H | |
Relia Prep RNA Miniprep Systems | Promega | Z6112 | |
Reverse Tanscription Kit (High Capacity cDNA) | Applied Biosystems | 4368813.00 | |
School scale | KERN & SOHN GmbH | EMB 500-1 | |
Spring Scissors - Angled to Side | FST | 15006-09 | |
Stereo microscope | Leica | M50 | |
Straight Hemostats 135mm/5.5" | Indigo Instruments | 22468 | |
Syringe 1 mL | Braun | 9166017V | |
SYTOX Orange | Thermo Fisher Scientific | S11368 | |
Temperature Controller TC-1000 | FMI Föhr Medical Instruments GmbH | not applicable | |
Tissue Forceps - 1x2 Teeth | FST | 18057-14 | |
vascular clamp | Fine Science Tools | 18055-02 | |
Vetiva mini | WAHL | 1584-0480 |
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