L'indagine è conforme alla Guida per la cura e l'uso degli animali da laboratorio pubblicata dall'Istituto Nazionale di Salute degli Stati Uniti (NIH Publication No. 85-23 1985) ed è stata approvata dal comitato etico locale dell'Università di Giessen. In questo studio sono stati utilizzati ratti maschi Wistar adulti di peso da 200 a 250 g.
1. Autoclave
- Almeno un giorno prima della procedura deve essere eseguito, autoclave tutti gli strumenti chirurgici, i pipette e le pipette Pasteur da utilizzare in fase di isolamento a 121 ° C per 30 minuti.
2. Preparazione di supporti e soluzioni
NOTA: Le soluzioni ai punti 2.1-2.4 possono essere preparate fino a una settimana prima dell'isolamento e conservate a 4 ° C, ma preparare le soluzioni ai punti 2.5-2.8 il giorno dell'isolamento. Le ricette complete dei tamponi e dei supporti sono riportati nella Tabella 1 . Calda tutti i supporti e le soluzioni a 37 ° C in unPrima di iniziare la preparazione.
- Preparare il mezzo Powell sciogliendo le sostanze chimiche elencate nella tabella 1 in 4,5 L di H 2 O a temperatura ambiente (RT). Regolare il pH a 7.4 con 2.0 N NaOH e portare il volume a 5.0 L. Filtro sterile la soluzione e conservarlo a 4 ° C.
- Preparare la media della creatina, della L-carnitina e del taurina (CCT) sciogliendo il mezzo di polvere M199 in 4,5 L di H 2 O. Aggiungere la polvere di HEPES secondo la Tabella al supporto e mescolare per 15 minuti. Aggiungere la creatina, carnitina, taurina e Ara-C secondo la tabella 1 . Mescolare bene, regolare il pH con pH a 7.4 con 2,0 N NaOH e portare il volume a 5,0 L di filtro sterile e conservare a 4 ° C.
- Preparare il mezzo di coltura cellulare per i fibroblasti aggiungendo il siero di vitello fetale del 10% (FCS) e il 2% di penicillina / streptomicina (Pen / Strep) al mezzo M199. Il DMEM è altrettanto adatto come M199 e può essere utilizzato anche per la coltura di cellule fibroblastiche.
- Preparare il coltura di cellule MV2E per le cellule endoteliali aggiungendo tutti i contenuti del mix di integratore al mezzo MV2 basale secondo le istruzioni del produttore. Prendere una aliquota da 5 ml e scaldarla a 37 ° C in un bagno d'acqua.
- Preparare il tampone di isolamento delle cellule endoteliali mediante la dissoluzione di 0,05 g di albumina bovina serba (BSA) in 50 ml di soluzione salina equilibrata Hanks (HBSS) e aggiungendo 0,5 ml di soluzione di acido etilenediammina-tetraacetico (EDTA) di 200 mM. Sterilizzare questo filtro e conservarlo a 4 ° C.
- Preparare il buffer di lavaggio delle cellule endoteliali aggiungendo 0,1 ml di 200 mM a 9,9 ml di PBS e conservarlo a 4 ° C.
- Preparare la soluzione di collagenasi sciogliendo 27 mg di collagenasi in 5 ml di mezzo di Powell e aggiungendo 12,5 μL di 100 mM CaCl2. Riscaldare a 37 ° C in un bagno d'acqua.
- Preparare le soluzioni di restauro di Ca 2+ incrementali 1, 2 e 3 per i cardiomiociti aggiungendo 12,5 μL, 25 μL e 120 μL di 100 mM CaCl2Ione a 6 mL, 6 mL e 12 mL di Powell.
- Prepare i piatti di coltura cellulare per i cardiomiociti un giorno prima dell'isolamento aggiungendo 1 ml di substrato di pre-rivestimento contenente laminina a ogni piatto di coltura a cellule da 35 mm. Incubarli nell'incubatore di coltura cellulare a 37 ° C per una notte.
3. Preparazione di perline magnetiche
- Mettere 0,5 mL del tampone di isolamento delle cellule endoteliali in un tubo di campione da 1,5 mL su ghiaccio.
- Aggiungere 5 μL (2 x 10 6 ) di branelli magnetici IgG del mouse pan e mescolare bene.
- Mettere il tubo nel rack magnetico per 1 minuto. Le perle si aderiscono alla parete del tubo verso il magnete. Rimuovere con cautela il surnatante con una pipetta da 1 ml.
- Ripetere il lavaggio due volte di più e infine ri-sospendere le perle in 50 μL di tampone di isolamento delle cellule endoteliali e conservare a 4 ° C fino all'uso.
4. Preparazione del Langendorff Perfusion System
- Pulire tIl sistema Langendorff per perfusione con 2 L di acqua distillata.
- Circolare 50 ml di mezzo Powell attraverso il sistema per 5 min e scartare il mezzo.
- Aggiungere 80 ml di Powell medio fresco. Continuamente perfezionare con "carbogen" bolle con una pipetta di vetro Pasteur dal cilindro del gas. Lasciate riciclare il mezzo attraverso il sistema. Il sistema è pronto per perfezionare il cuore ( Figura 1A ).
5. Dissezione del ratto
- Posizionare il ratto in un desiccatore da 5 L sotto una cappa di fumo e aggiungere 1,5 ml di isoflurano di 4-5% attraverso l'aria e chiudere il coperchio.
NOTA: Posizionare l'animale su una piastra forata alta all'interno dell'essiccatore per evitare il contatto diretto dell'animale con l'isoflurano liquido. - Attendere che il ratto perde il suo riflesso del coperchio (di solito ~ 5 minuti) e quindi toglie il topo dall'essiccatore. Eutanizzare il ratto con la dislocazione cervicale.
- Tagliare la pelle addominale e l'orizzonte muscolare sottostanteAlleata in mezzo usando un paio di forbici affilate. Successivamente, tagliare il muscolo verticalmente allo sterno del ratto e aprire il torace. Togliere il cuore insieme ai polmoni e posizionare immediatamente gli organi in soluzione fredda di NaCl dello 0,9%.
- Rimuovere i polmoni con l'aiuto di un paio di forbici e scartarli. Pulire il cuore di qualsiasi tessuto connettivo e tagliare l'aorta caudalmente al ramo del tronco brachiocefale.
6. Perfusione del cuore e digestione con collagenasi
- Montare il cuore attraverso l'aorta nel sistema di perfusione Langendorff (sezione 4) usando due coppie di pinze sottili e curve. Per assicurare che il miocardio sia perfuso in modo retrogrado, posizionare l'estremità della cannula del sistema di perfusione tra il primo ramo aortico e la valvola aortica. Fissare l'aorta utilizzando un morsetto di coccodrillo.
- Fissare il cuore con una sutura chirurgica e rimuovere il morsetto del coccodrillo ( figura 1B ).
- Aprire la valvola della cannula per permettere al mezzo di perfusione (35 ml) di passare attraverso la goccia a goccia (60 gocce / min, 5 ml / min) per lavare qualsiasi sangue residuo. Scartare ogni flusso in questa fase.
NOTA: Evitare la formazione di bolle d'aria in qualsiasi fase della perfusione, in quanto ciò comporterà una digestione incompleta e un guasto della procedura di isolamento delle cellule. - Posizionare il cuore appeso nell'imbuto di raccolta (camera del cuore, figura 1B ) e avviare la pompa peristaltica che ricircolerà il mezzo di perfusione dall'imbuto di raccolta al serbatoio ( figura 1A ).
- Aggiungere la soluzione collagenasi (dal punto 2.8) al mezzo di perfusione. Perfuse il cuore con la soluzione di collagenasi ricircolante per 30 min.
NOTA: questo passaggio è molto importante per ottimizzare la resa cellulare. Il tempo di perfusione dipende dall'attività della collagenasi, che può variare a seconda del lotto. Prova i 3-4 lotti di collagenasi per trovare quello con optiMale attività; Allora grandi quantità di lotto più adatto possono essere acquistate che sono sufficienti per almeno un anno per i risultati riproducibili. - Al termine del tempo di digestione, fermare la perfusione, rimuovere il cuore dal sistema Langendorff usando un paio di forbici e metterlo in un piatto di vetro Petri.
- Tagliate e scartate entrambe le atrie e rimuovete i residui di tessuti grassi. Scorri con cautela il pericardio con l'aiuto di due coppie di pinze per evitare la contaminazione delle cellule epiteliali.
NOTA: il pericardio può essere ulteriormente digerito con collagenasi per ottenere le cellule epiteliali cardiache puro, se necessario. Un protocollo dettagliato non è fornito nel presente studio poiché questo è al di là del campo di applicazione del presente protocollo. - Tagliare il cuore in mezzo con un paio di forbici e metterlo nell'elettrofilo. Mescolare il cuore 2-3 volte e ri-sospendere il tessuto macinato in 12 mL del tampone di digestione dalla perfusione Langendorff.
NOTA: non tritare l'hEart eccessivamente, in quanto ciò comporterà una maggiore percentuale di cardiomiociti morti. - Trasferire il tessuto macinato in 15 ml di mezzo di dissociazione contenente collagenasi e lasciarlo digerire in un bagno d'acqua per un periodo di 5-10 min con mescolanza occasionale mediante ri-sospensione usando una pipetta di plastica monouso da 5 ml.
- Al termine del periodo di digestione, filtrare la sospensione cellulare attraverso un setaccio da 100 μm. Scartare i detriti tissutali e il materiale non immerso.
- Al termine della perfusione Langendorff, sciacquare immediatamente il sistema di perfusione con un minimo di 1 L di acqua distillata. Perfusione del sistema ricircolando 100 mL di 0,1 N NaOH per 30 minuti e infine sciacquare il sistema con 2-3 L di acqua distillata. Asciugare il sistema sciacquando l'aria e coprire l'apertura con para-film.
7. Isolamento delle cellule cardiache
- Isolamento e cultura dei cardiomiociti
- Centrifugare la sospensione cellulare a 25 xg per 1 min (senza brAcidi) a pelletare i cardiomiociti. I cardiomiociti possono anche essere lasciati saldare per 10 minuti a RT senza centrifugazione.
- Rimuovere attentamente il surnatante contenente cellule endoteliali e fibroblasti con l'aiuto di una pipetta di plastica usa e getta in un nuovo tubo da 50 ml.
- Resuspendere il pellet cardiomyocyte in Ca 2+ 6 mL soluzione 1 (fase 2.9). Lasciare 1 min per le cellule per regolare il basso livello di concentrazione Ca 2+ e centrifugare la sospensione cellulare a 25 xg per 1 min (senza freni).
- Scartare il surnatante e risospendere il pellet cellulare in 6 ml di soluzione Ca 2+ 2 (punto 2.9). Lasciare le cellule 1 min per regolare la concentrazione intermedia di Ca 2+ e infine aggiungere alle cellule 12 mL di soluzione Ca 2+ 3 (fase 2.9). Mescolare con l'aiuto di una pipetta di plastica usa e getta.
- Centrifugare la sospensione cellulare a 25 xg per 1 min.
- Scartare il surnatante e risospendere le cellule in 20 ml di pre- il mezzo CCT riscaldato. Aggiungere 1 ml della sospensione cellulare a ciascuno dei 20 piatti sterili di coltura da 35 mm pre-rivestiti con laminina (fase 2.9) e lasciare che le cellule si agganciano per 2 ore in un incubatore di coltura a cellule privo di CO 2 .
NOTA: I cardiomiociti possono anche essere coltivati in ambiente CO 2 ; Tuttavia, in questo caso dovrebbero essere utilizzati supporti con sistema di tampone bicarbonato. - Dopo 2 ore, sostituire il mezzo con nuovi 2 mL di terreno CCT per rimuovere le cellule morte.
NOTA: Le cellule sono pronte per qualsiasi sperimentazione pianificata e possono essere coltivate per un massimo di 3 giorni in un tipico incubatore di colture cellulari (senza CO 2 ) senza perdita significativa di cellule viventi. I cardiomiociti a forma di forma sana tipici sono mostrati nella Figura 2A .
- Isolamento di cellule endoteliali e fibroblasti
- Centrifugare il surnatante contenente cellule endoteliali e fibroblasti (dal punto 7.1.2) a 250 xg per 10 min.
- Scartare la steccaRantare e risospendere il pellet di cellule in 1,5 mi di tampone di isolamento delle cellule endoteliali in un tubo di campione da 2 mL.
- Aggiungere 3 μg (1: 500) di anticorpo anti-ratto CD31 al mouse alla sospensione cellulare e incubarli a 4 ° C per 30 minuti con rotazione end-to-end.
NOTA: Si raccomanda una titolazione dell'anticorpo per una diluizione ottimale. Questa fase deve essere eseguita a 4 ° C, mentre a RT una rapida internalizzazione dell'anticorpo da cellule endoteliali comporterà un basso rendimento. - Aggiungere le branche IgG anti-mouse IgG preparate in precedenza (sezione 3) alla sospensione cellulare e incubare per 20 minuti a 4 ° C con rotazione end-to-end.
NOTA: In alternativa, l'anticorpo anti-ratto CD31 del mouse può essere pre-fissato alle perline magnetiche e quindi aggiunto alla sospensione cellulare. Tuttavia, ciò aumenterà il tempo di incubazione delle perle con la sospensione cellulare e può determinare un aumento della non-specifica legame delle cellule non endoteliali e quindi una maggiore contaminazione di altri tipi di cellule. - UNT la fine del tempo di incubazione degli anticorpi, posizionare il tubo contenente la sospensione cellulare in un rack magnetico e lasciare 2 min per sistemare le perline magnetiche attaccate alle cellule endoteliali al lato del tubo.
- Rimuovere attentamente il resto della sospensione cellulare (contenente principalmente i fibroblasti) utilizzando una pipetta da 1 ml e aggiungerla a un piatto di coltura da 10 cm contenente 10 ml di terreno di coltura di cellule fibroblastici (fase 2.3). Metterlo in un tipico incubatore di colture cellulari contenente il 5% di CO 2 . La procedura continua nella fase 7.3.
- Aggiungere 1 mL di tampone di lavaggio al tubo con perline magnetiche contenenti le cellule endoteliali.
- Bloccare il tubo, rimuoverlo dalla cremagliera magnetica e riposizionare con cura i branelli scuotendo delicatamente su e giù 4 - 5 volte. Riposizionare il tubo nel rack magnetico, lasciare che le perle si deposiscano sulla parete del tubo per 1 minuto e rimuovano con cura il tampone di lavaggio.
- Ripetere i passaggi di lavaggio 5 - 7 volte per eliminare qualsiasi n contaminanteCellule endoteliali.
- Resuspendere le cellule endoteliali attaccate alle perle in 1 ml di MV2 media di cellule endoteliali, aggiungere ad un singolo pozzetto di una piastra a 12 pozzetti e incubare in un incubatore di colture di cellule CO 2 .
- Lasciare che le cellule si attaccino durante la notte e cambiare il mezzo il giorno successivo e poi ogni 2-3 giorni finché le cellule diventano semi-confluenti (solitamente 5 - 7 giorni).
NOTA: Le cellule endoteliali tipiche non confluenti dopo 3 - 4 giorni e le cellule endoteliali confluenti dopo 7-10 giorni di isolamento sono riportate rispettivamente nelle figure 3A e 3B . Le cellule possono quindi essere trypsinizzate (sezione 7.4) e seminate in un pallone di coltura cellulare T25.
- Lavaggio e coltura dei fibroblasti (proseguire dalla fase 7.2.6)
- Dopo 1 ora di incubazione, aspirare il mezzo e lavare i fibroblasti attaccati al piatto di coltura cellulare aggiungendo un volume appropriato di PBS pre-riscaldato. Aspirare il PBS e ripetere la sTappare 2-3 volte ed aggiungere infine il mezzo di coltura di cellule fibroblastiche fresche pre-riscaldate.
- Lavare le cellule collegate nuovamente il giorno successivo con PBS pre-riscaldato (come nel passaggio precedente) e aggiungere il mezzo fresco pre-riscaldato. Cambiare il supporto ogni 2-3 giorni. Un tipico fenotipo di fibroblasti del giorno 2 dell'isolamento è mostrato in Figura 4A .
NOTA: I fibroblasti diventano semi-confluenti solitamente entro 5-7 giorni e sono quindi pronti per essere trypsinizzati (sezione 7.4) e utilizzati per esperimenti pianificati. Con questa procedura, di solito otteniamo 95-99% di fibroblasti puro. Un fenotipo tipico dei fibroblasti del giorno 7 dell'isolamento è mostrato in Figura 4B .
- Trypsinizzazione delle cellule endoteliali e dei fibroblasti
- Aspirare il mezzo dal piatto di coltura cellulare e aggiungere abbastanza PBS pre-riscaldato per coprire le cellule.
- Aspirare PBS e aggiungere abbastanza la soluzione tripsina (0,05% e 0,02% rispettivamente) per coprire le cellule e collocare inE 37 ° C incubatore per 5 min.
- Risospendere le cellule pipettando le cellule su e giù con l'aiuto di una pipetta da 1 ml e fermare l'azione della tripsina aggiungendo il 10% FCS.
- Pellet la sospensione cellulare mediante centrifugazione a 250 xg per 10 minuti a RT.
- Resuspendere le cellule in un appropriato volume di mezzo di coltura cellulare pre-riscaldato.
8. Caratterizzazione delle cellule endoteliali
NOTA: La purezza delle cellule endoteliali è determinata dall'assorbimento di Dil-Ac-LDL e dall'immunostaining del fattore von Willebrand (vWF). Le cellule sono visualizzate mediante fluorescenza o microscopia confocale ( figure 3C-3E ).
- Assorbimento di Dil-Ac-LDL dalle cellule endoteliali
- Trypsinizzare le cellule endoteliali (fase 7.4) e coltivarle durante la notte su vetrini di vetro in una piastra a 12 pozzetti (circa 10 x 10 4 cellule / cm 2 ).
- Aspirare il mezzo e sciacquare le cellule con 1 ml di pre-wArmato HBSS.
- Aspirare l'HBSS e aggiungere 1 ml di terreno di coltura endoteliale contenente 10 μg / ml di Dil-Ac-LDL e lasciare le cellule in incubatore a 37 ° C per 4 ore.
- Aspirare il mezzo e risciacquare le cellule con PBS pre-riscaldato tre volte e fissarle con 1 ml di 4% di paraformaldeide (PFA, sciolta in PBS). Incubare con PFA a 37 ° C per 20 minuti.
NOTA: il PFA è corrosivo; Utilizzare sempre guanti resistenti all'acqua durante la manipolazione della soluzione PFA. - Aspirare il PFA, sciacquare le celle sul coperchio in una piastra a 12 pozzetti con 1 ml di PBS tre volte e incubarli con soluzione di colorazione nucleare TO-PRO (10 μM) per 1 h a RT.
NOTA: se il filtro appropriato è disponibile per il microscopio, può essere utilizzato anche 4 ', 6-diammino-2-fenilindolo (DAPI; 1 μg / mL). In questo caso il tempo di incubazione deve essere ridotto a 10 min. - Sciacquare le cellule sul coperchio in una piastra a 12 pozzetti con 1 ml di PBS, aspirare il PBS e ripetere il passo tre volte.
- Prendi la cSovrapporre la piastra a 12 pozzetti e montarla su una lastra di vetro con una goccia di supporto. Le cellule sono pronte per essere visualizzate sotto un microscopio fluorescente / confocale. Usare un filtro di eccitazione di 530-560 nm per Dil-Ac-LDL, 640 nm per TO-PRO e 340-380 nm per DAPI.
- Von Willebrand (vWF)
- Coltivare le cellule endoteliali come descritto nel punto 8.1.1.
- Aspirare il mezzo e sciacquare le cellule con 1 ml di HBSS pre-riscaldato; Successivamente, fissare con il 4% di PFA come descritto nel punto 8.1.4.
- Aspirare il PFA, sciacquare le celle sul coperchio in piastra a 12 pozzetti con 1 ml di PBS due volte e permeabilizzare le cellule con 1 ml di 0,1% Triton X-100 (in PBS) per 20 minuti a RT.
- Aspirare la soluzione permeabilizzante e incubare le cellule con soluzione di blocco (5% BSA / 5% FCS in PBS) per 1 h.
- Incubare le cellule con anticorpo anti-vWF coniglio (1: 100) a 4 ° C per una notte in una camera umidificata. Aggiungere una copertina senza thE anticorpo primario come controllo negativo.
- Sciacquare le celle sul coperchio in una piastra a 12 pozzetti con 1 ml di PBS tre volte e incubare le cellule con anticorpo Alexa Fluor-488 anti-coniglio (1: 500) e la soluzione di colorazione nucleare TO-PRO (10 μM) per 1 h A RT.
- Sciacquare le celle sul coperchio in una piastra a 12 pozzetti con 1 ml di PBS, aspirare il PBS e ripetere il passo tre volte.
- Prendete la copertura dalla piastra da 12 pozzetti e montatela su una lastra di vetro con una goccia di supporto di montaggio. Le cellule sono pronte per essere visualizzate sotto un microscopio fluorescente / confocale. Usare un filtro di eccitazione di 490 nm per vWF e 640 nm per la colorazione nucleare.