Method Article
Das Studium der Leber sinusförmige Endothelzellen (SECS) muss mit primären Zellen aus dem Tier erhalten, da keine Zelllinien existieren durchgeführt werden. Diese Methode basiert auf Leber Verdauung und differentielle Zentrifugation für SEC Reinigung für nachfolgende Kultivierung und Experimentieren.
Die Leber ist das metabolische Zentrum der Körper von Säugetieren und dient als Filter für das Blut. Die grundlegende Architektur der Leber ist in Abbildung 1, in denen mehr als 85% der Leber Masse der Hepatozyten besteht und die restlichen 15% der Zellmasse wird von Kupffer-Zellen (KCS), Sternzellen (HSC) zusammen dargestellt und Sinus-Endothelzellen (Sekunden). SECs bilden die Wände der Blutgefäße in der Leber und enthalten spezielle Morphologie genannt fenestrae in in das Zytoplasma. Fenestration des Cytoplasmas ist das Auftreten von Bohrungen (~ 100 Mikrometer) innerhalb der Zellen, so dass die SECs wirken wie ein Sieb, in dem die meisten Chylomikronen, Chylomikronen Reste und Makromolekülen, nicht aber Zellen, bis hin zu den Hepatozyten und HSCs 1 (Abb. Pass 1). Durch das Fehlen einer Basalmembran, bilden die Lücke zwischen den SECs und Hepatozyten the Space of Disse. HSCs besetzen diesen Platz und spielen eine herausragende Rolle bei der Regulierung und der Reaktion auf injury, Lagerung von Retinsäure und Immunregulation in der Leber 2.
SECs gehören zu den endocytically aktiven Zellen des Körpers die Anzeige einer Reihe von Scavenger-Rezeptoren auf ihrer Zelloberfläche Oberfläche 3. Dazu gehören SR-A, Stabilin-1 und Stabilin-2. Generell sind kleine Kolloidteilchen weniger als 230 nm und Makromolekülen in Puffer-Phase von SECs genommen, während große Partikel und Zelltrümmer durch Endozytose (phagozytiert) von KC 4. So wird der Großteil Clearance von extrazellulären Material wie die Glykosaminoglykane aus dem Blut weitgehend abhängig von der Gesundheit und endocytischen Funktionen SECs 5,6. Zum Beispiel ist ein Anstieg im Blut Hyaluronsäure Ebenen Anzeichen für Lebererkrankungen leichten bis schweren Klassen 7.
Mit Ausnahme von einem Bericht 8, gibt es keine verewigt SEC-Zelllinien in der Existenz. Auch dieser immortalisierten Zelllinie ist de-differenziertenEINZELNEN SEKTOREN in, dass es nicht ausdrücken Scavenger-Rezeptoren, die derzeit auf primären SECs (unsere Daten nicht gezeigt). Alle zellbiologischen Studien müssen auf Primärzellen frisch vom Tier stammen, durchgeführt werden. Leider dedifferenzieren SECs unter Standard-Kulturbedingungen und muss innerhalb von 1 oder 2 Tage nach Isolierung aus dem Tier eingesetzt werden. Differenzierung von SECs ist durch die Expression von Stabilin-2 oder Hasen-Rezeptor 9, CD31, und das Vorhandensein von zytoplasmatischen fenestration 1 gekennzeichnet. Differenzierung von SECs kann durch die Zugabe von VEGF in Kulturmedien oder durch Kultivierung von Zellen in Hepatozyten konditionierten Medium 10,11 ausgedehnt werden.
In diesem Bericht werden wir die Endozytose-Aktivität von SECs im intakten Organ demonstrieren mit radioaktiv markiertem Heparin für Hyaluronan für die SEC-spezifischen Stabilin-2-Rezeptor. Wir werden dann zu reinigen Hepatozyten und Sekunden aus dem perfundierten Leber Endozytose zu messen.
1. Excision der Leber (übernommen von PO Seglen 12 und R. Blomhoff 13 mit Modifikationen 14,15)
2. Die Internalisierung von 125 I-SA-b-Hep (oder einem anderen geeigneten markierten Liganden)
3. Die Verdauung der Leber durch Kollagenaseverdau
4. Hepatozyten und SEC Reinigung
5. Repräsentative Ergebnisse:
Hepatocyte Reinigung ist ≥ 97% und SEC Reinigung TypikVerbündeter ≥ 95% mit dieser Methode. Excision der Bauchhöhle, Kanülierung der Pfortader und Blanchieren der Leber alle sollten innerhalb einer Minute für die besten Ergebnisse auftreten. HARE/Stabilin-2 ist ein spezifischer Rezeptor auf Leber SECs und nicht in andere Leber Zelltypen exprimiert. In diesem Beispiel wurden Zelllysate beider Hepatozyten und SECs um 5% SDS-PAGE getrennt und sondiert mit einem monoklonalen Antikörper gegen beide Isoformen von Stabilin-2 (Abb. 3).
Unfraktioniertem Heparin in die Blutbahn injiziert wird von der Leber 16 gelöscht. Die Clearance ist in erster Linie von der Leber SECs im Gegensatz zu Hepatozyten und KC 17 durchgeführt. Die Stabilin-2/HARE Rezeptor ist die wichtigste Spiel-Rezeptor bindet und internalisiert in SECs 18 Heparin. In unserem Beispiel hier, beschriftet wir Heparin mit einer Biotin-Tag auf der Carboxylatgruppe von GlcNAc / NS. Die Biotin konjugiert mit jodhaltigen Streptavidin zum Nachweis von Heparin verinnerlicht proteoglycan. Injektion des markierten Heparin gefolgt von Ausbluten 30 Minuten nach der Injektion ermöglicht es uns, zu überwachen, welche Organe diese Form von Heparin zu verinnerlichen. In dieser kurzen Zeitspanne ist die Leber das primäre Organ-Clearance (Abb. 4).
Um besser zu verstehen, welcher Zelltyp verantwortlich für die Freigabe ist, haben wir 125 I-SA-b-Hep zu RPMI-Medium mit 0,05% BSA ergänzt und erlaubt es durch die Leber für 20 min zirkulieren. Nach Kollagenaseverdau und zellulären Reinigung wird die überwiegende Mehrheit der markierten Heparin durch SECs im Gegensatz zu Hepatozyten (Abb. 5) verinnerlicht.
Abbildung 1. Grundlegende Leber-Architektur. SECs bilden die Wände der Sinusoide und sind in der Regel gefenstert (kleine Cluster von Kreisen). Sternzellen (HSC) sind im Raum der Disse im Gegensatz zu Kupffer c gefundenEllen (KCS), die normalerweise in der Mikrovaskulatur der Sinusoide vorhanden sind. Hepatozyten besetzen die andere Seite des Raums der Disse.
Abbildung 2. Schematische Darstellung des Perfusionsapparatur. A) Set-up des Geräts während der Spülung / Waschen der Sinusoide der Leber. TBS ist in einer 1 L Flasche. B) Ein 125 ml Kolben mit ~ 60 ml Puffer 2 mit Kollagenase ist für die Verdauung der Leber in einem geschlossenen Kreislauf verwendet. Das Abwasser Leitung ist auch aus dem Abfallbehälter zu Kolben B durch eine Kerbe in den Gummistopfen geändert. Der Sauerstoff-Leitung ist nicht in den Puffer mit Kollagenase (Kolben B) Schaumbildung zu vermeiden untergetaucht. Die Anschläge auf jeder Flasche sind eingekerbt, um eine effiziente Übertragung der Abwasser Linie zu ermöglichen und zu einem erhöhten Druck aus dem Sauerstoff zu verhindern.
Abbildung 3. Hepatocyte Präparate sind nicht mit SECs kontaminiert. Gleiche Mengen von Zelllysaten aus gereinigten Chargen von Hepatozyten (Spur 1) und Sekunden (Spur 2) wurden um 5% SDS-PAGE aufgetrennt und auf Nitrocellulose geblottet. Monoklonale Antikörper # 30, das spezifisch gegen beide Isoformen (315 kDa und 190 kDa) von HARE/Stabilin-2 wurde verwendet, um die Lysate Sonde.
Abbildung 4. Vertrieb von markiertem Heparin in Organen. Die Ratten wurden über die laterale Schwanzvene mit 125 I-SA-b-hep warten Sie 30 Minuten injiziert und dann verblutet. Das Blut wurde aufgefangen, so dass nicht alle Organe künstlich hoch Lesungen geben. Counts pro Minute (CPM) von jedem Organ gegen das Gewicht der Orgel in g normalisiert.
Abbildung 5. Menge an markiertem Heparin in Hepatozyten und Sekunden. RPMIch Medien mit 125 I-SA-b-Hep durfte durch eine intakte Leber für 20 min durch Kollagenaseverdau und zellulären Reinigung gefolgt zirkulieren. Gleiche Mengen von Hepatozyten und SEC Zellproteins Lysate wurden mit dem Bradford-Assay quantifiziert und zählte mit einem Gamma-Counter.
Abbildung 6. Kupffer-Zellen werden aus SECs durch Adhäsion auf Glas getrennt. Die Zellen wurden in einer Säure-gewaschene Glas Kristallisierschale gegeben und man ließ sie für 15 min bei 37 ° C einzuhalten, 5% CO 2. Der Überstand mit nicht eingehalten Zellen wurde sanft geschwenkt und in ein Zentrifugenröhrchen. Lysate von beiden eingehalten Zellen auf Glas (Spur 1) und aus nicht-anhaftenden Zellen (Spur 2) wurden von 8% SDS-PAGE aufgetrennt, geblottet und sondiert mit einem Antikörper gegen CD163, die spezifisch für den Kupffer-Zellen ist.
Abbildung 7. SECs auf Fibronektin beschichteten Kunststoff verchromt 6-Well-Schalen wurden über Nacht in RPMI inkubiert ergänzt mit 0,1% BSA. Phasenkontrast-Bilder wurden bei (A) 100x und (B) 200x Vergrößerung.
Anästhesie der Ratte durch die hängenden Tropfen Methode, bei der Isofluran-Dampf verursacht Bewusstlosigkeit ist die bevorzugte Methode für unsere Studien. Ein Verdampfer kann auch anstelle einer Spritze mit Baumwolle, das Tier außerhalb der Kammer zu halten verwendet werden, aber die chirurgischen Eingriffe sind so schnell, es ist nicht erforderlich. Polyethylenglykol ist es, die Isofluran hinzugefügt, um den Dampfdruck und Verdunstung zu verringern. Zu viel Isofluran Dampf wird der Tod zu schnell zu induzieren. Wenn das Tier stirbt, bevor die Leber durchbohrt und blanchiert mit TBS, die Bündelung Blut Gerinnsel in der Leber und verhindern eine effiziente Reinigung der Sinusoide und Verdauung mit Kollagenase. Die Zugabe von Heparin kann nützlich sein, als Antikoagulans ist aber nicht in diesen Studien verwendet werden, da wir beschriftet Heparin als unsere Sonde verwenden.
Gey-Salzlösung (GBSS) wird oft von anderen Laboratorien für die Reinigung von SECs ersetzt. Zwar ist es für SEC Reinigung, hep nützlichatocytes tolerieren keine GBSS sowie Puffer 1-3 und Bewohnbarkeit sind nicht annähernd so hoch. Bei der Messung der Endozytose, ist es ratsam, Hintergrundwerte in der Orgel und in gereinigtem Hepatozyten zu messen.
Diese Methode ist eine von zwei für die effiziente Reinigung von SECs nach der Leberperfusion mit Collagenase. Die andere Methode trennt die Nicht-Parenchymzellen durch Auswaschen Zentrifugation 19 statt Percoll-Gradienten. Die Vorteile für die Verwendung von Schlämmen über Percoll Gradienten sind etwas höher Zellvitalitäten und Zahlen. Der Nachteil ist, dass Elutriation Zentrifugation eine spezielle Rotor, gewidmet Zentrifuge und Schlauchpumpe zusammen, die Zehntausende von Dollar kostet erfordert. Diese Methode erfordert nur die Verwendung einer Tischzentrifuge und Schlauchpumpe, die Standard in vielen Labors ist.
Trennung von SECs und KCS durch selektive Adhäsion ist eine Standardmethode20-22. Es ist zwar richtig, dass SECs wird auf das Glas und Kunststoff haften, ist der entscheidende Punkt, um acid-washed sauberes Glas mit nicht mehr als eine 15-minütige Inkubation Verwendung bei 37 ° C bei 5% CO 2. KC wird immer haften schneller als SECs und es ist ratsam, vorsichtig waschen die KCS mit den Medien, um alle verbleibenden SECs, dass sich lose extrahieren. Pronase und andere Proteasen sind auch im Kollagenaseverdau Schritte in diesem Protokoll weggelassen, um Bewohnbarkeit der Zellen zu erhöhen. Proteasen verdauen extrazellulären Rezeptoren und kann zelluläre Adhäsion in den letzten Reinigungsschritte zu hemmen.
Die hier vorgestellte Methode hat eine Vielzahl von Anwendungen. Obwohl wir das Endergebnis in dem Heparin zunächst up ist für die Abfertigung, die Durchblutung der Leber für den Erhalt von primären Hepatozyten aufgenommen wurden, zeigen, kann KC, SECS, und HSCs werden für eine Reihe von Studien, bei denen Stoffwechselwege, Immunregulation, Scavenger-Aktivitäten und andere nützliche physiologischen studies. Der schwierigste Teil dieses Verfahrens ist eine gute Zugänge, die Verdauung der Leber, und die Handhabung der Leber, ohne den Katheter gleiten aus der Pfortader.
Keine Interessenskonflikte erklärt.
Wir möchten Dr. Paul Weigel an der Univ danken. of Oklahoma für den Einsatz des monoklonalen Antikörpers 30 für Erkennung der HARE/Stabilin-2 Rezeptor und Janet Weigel für ihre technische Unterstützung. Diese Forschung wird von University of Nebraska-Forschungsgelder finanziert.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
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All salts are from Sigma-Aldrich | |||
20L water bath | ThermoFisher | 2231 | Water is about 45 °C to compensate for cooling within the tubing. |
Peristaltic Pump | Cole-Parmer | 7553-70 | Masterflex series |
Refrigerated Centrifuge | Sorvall | Legend XTR | |
Catheter | BD Biosciences | 381444 | |
Dessicator chamber | Fisher | 08595E | Use internal plate |
Percoll | Sigma | P4937 | |
Bovine Serum Albumin | SeraCare | AP-4510-01 | |
100 μm mesh | Spectrum labs | 146488 | |
30 μm mesh | Spectrum labs | 146506 | |
RPMI 1640 | Invitrogen | 21870 | |
Polyethylene glycol | Spectrum labs | PO107 |
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