È necessario avere un abbonamento a JoVE per visualizzare questo. Accedi o inizia la tua prova gratuita.
Method Article
Le microvescicole rilasciate dalla membrana plasmatica agiscono come effettori cellulari. Le microvescicole della milza (SMV) sono marcatori surrogati di condizioni fisiopatologiche. Nei ratti e nei topi, il contenuto e le proprietà di SMV caratterizzano l'invecchiamento o l'infiammazione e sono alterati dai trattamenti citoprotettivi, rendendoli uno strumento di monitoraggio prezioso ma abbondante per la ricerca preclinica.
Le microvescicole (MV) sono frammenti submicronici rilasciati dalla membrana plasmatica delle cellule attivate che agiscono come effettori cellulari proinfiammatori e procoagulanti. Nei ratti, le MV della milza (SMV) sono marcatori surrogati di condizioni fisiopatologiche. Precedenti studi in vitro hanno dimostrato che il Porphyromonas gingivalis (P. gingivalis), un importante patogeno parodontale, consente la perdita endoteliale e l'apoptosi, mentre il lipopolisaccaride (LPS) favorisce la perdita di microvescicole derivate dagli splenociti (SMV). Studi in vivo hanno dimostrato la fattibilità del controllo farmacologico della diffusione dell'SMV. Il presente protocollo stabilisce una procedura standardizzata per l'isolamento degli SMV splenici dal modello di infezione murina acuta da P. gingivalis . L'infezione da P. gingivalis è stata indotta in giovani topi C57BL/6 mediante iniezione intraperitoneale (tre iniezioni di 5 x 107 batteri/settimana). Dopo due settimane, le milze sono state raccolte, pesate e contati gli splenociti. Gli SMV sono stati isolati e quantificati mediante saggi di proteine, RNA e protrombinasi. La vitalità cellulare è stata valutata mediante ioduro di propidio o coloranti di esclusione blu di tripano. Dopo l'estrazione degli splenociti, la conta dei neutrofili è stata ottenuta mediante citometria a flusso dopo 24 ore di coltura degli splenociti. Nei topi iniettati con P. gingivalis, sono stati osservati un aumento di 2,5 volte del peso della milza e un aumento di 2,3 volte della conta degli splenociti, mentre la conta dei neutrofili è aumentata di 40 volte. La vitalità cellulare degli splenociti dei topi iniettati con P. gingivalis variava dal 75% al 96% ed è diminuita del 50% dopo 24 ore di coltura senza alcuna differenza significativa rispetto ai controlli non esposti. Tuttavia, gli splenociti dei topi iniettati perdono quantità maggiori di MV mediante il saggio della protrombinasi o le misurazioni delle proteine. I dati dimostrano che gli SMV procoagulanti sono strumenti affidabili per valutare una risposta precoce della milza all'infezione intraperitoneale da P. gingivalis .
Le microvescicole (MV), chiamate anche microparticelle o ectosomi, sono frammenti di membrana plasmatica con un diametro di 0,1-1,0 μm rilasciati nei fluidi corporei e nello spazio extracellulare in risposta a vari stimoli cellulari. Identificate per la prima volta come polvere piastrinica che espone fosfolipidi procoagulanti, principalmente fosfatidilserina (PSer), le MV costituiscono una superficie aggiuntiva per l'assemblaggio dei complessi della coagulazione del sangue 1,2. Il ruolo chiave delle MV circolanti come effettori procoagulanti è stato dimostrato in pazienti con sindrome di Scott2, una rara malattia genetica che porta a un'esposizione disfunzionale a PSer e sanguinamento (Figura 1 supplementare). Le MV sono state ampiamente studiate come biomarcatori circolanti del rischio trombotico nelle malattie croniche associate a disturbi cardiovascolari come il diabete, la malattia renale cronica, la preeclampsia e l'ipertensione 3,4. Attualmente sono riconosciuti come veri effettori cellulari in fluidi o tessuti di organi come il miocardio1. Poiché trasportano proteine attive, lipidi e miRNA, modulano in remoto le risposte vascolari come l'emostasi, l'infiammazione, l'angiogenesi vascolare e la crescita vascolare o il rimodellamento dei tessuti5.
Mentre gli studi clinici esaminano il valore prognostico delle MV per quanto riguarda i fattori di rischio, le MV isolate dai fluidi o dai tessuti del paziente consentono la valutazione ex vivo delle loro proprietà effettrici6. La decifrazione dei meccanismi che regolano la biogenesi delle MV e le capacità di cross-talk sono generalmente ottenute in modelli di coltura cellulare per identificare molecole attive esposte o incapsulate all'interno delle MV e la loro segnalazione a valle. Le interazioni MV con le cellule bersaglio dipenderanno dal legame proteina/proteina di membrana, quando sono disponibili contro-ligandi appropriati, e/o dalla fusione lipidica7.
In condizioni fisiologiche, le MV circolanti nel plasma originano principalmente da cellule vascolari, come identificato dai marcatori di differenziazione del cluster di lineage (CD)8,9. Tuttavia, in patologia, in particolare nel cancro10 e nel rigetto del trapianto11,12, le MV vengono eliminate dal tessuto danneggiato e presentano caratteristiche procoagulanti e proinfiammatorie nocive. Questi vengono rilevati nella circolazione sistemica, rendendoli sonde utili per il monitoraggio di terapie protettive o di ringiovanimento e possibili bersagli farmacologici13. Poiché le MV circolano come un pool di stoccaggio dinamico che riflette l'omeostasi delle cellule vascolari e tissutali in salute e malattia, è necessario studiare una migliore comprensione della loro azione remota anche in vivo, dopo l'iniezione endovenosa o l'instillazione nasale in piccoli animali14,15. In effetti, le MV sono state considerate i principali contributori alle intricate vie che accoppiano l'infiammazione esagerata e la trombosi16.
La parodontite è una malattia infiammatoria di origine infettiva che colpisce i tessuti di sostegno dei denti17,18 ed è associata a rischio trombotico. È caratterizzata da sanguinamento gengivale, distruzione dell'osso alveolare, mobilità dei denti e può infine portare alla perdita dei denti. La parodontite è molto diffusa in tutto il mondo e colpisce oltre il 50% della popolazione, con l'11% che presenta una forma grave19. La parodontite è indotta dalla disbiosi batterica dei biofilm sottogengivali, che sostengono una risposta infiammatoria esacerbata che innesca la distruzione dei tessuti20. Nell'ultimo decennio, la parodontite è stata collegata a malattie sistemiche come disturbi cardiovascolari, diabete e artrite reumatoide. Le possibili spiegazioni sono l'azione dei patogeni parodontali a distanza e/o l'aumento dell'infiammazione sistemica mediata da citochine proinfiammatorie come l'interleuchina (IL-1, IL-6) e il TNF-α21,22.
Tra i patogeni associati all'insorgenza e allo sviluppo della parodontite, Porphyromonas gingivalis (P. gingivalis)23 si trova nella maggior parte delle lesioni gravi che raccolgono diversi fattori di virulenza, tra cui il lipopolisaccaride (LPS)24 che induce risposte infiammatorie mediate dal recettore Toll-like (TLR)25 e il reclutamento di neutrofili e leucociti polimorfonucleati (PMN) nel sito dell'infezione iniziale26. L'LPS di P. gingivalis attiva TLR-4 o TLR-2, facilitando il rilevamento immunitario e l'evasione della sopravvivenza batterica27. A livello vascolare, l'attivazione di TLR2 da parte di LPS è associata all'immunotrombosi. La capacità unica di P. gingivalis di indurre la segnalazione di TLR-2, mentre il riconoscimento TLR-4-dipendente è significativamente compromesso, favorisce un'infezione persistente di basso grado28,29.
Le procedure in vivo per studiare le risposte MV all'infezione cronica e prolungata di patogeni di basso grado sono scarse. Gli approcci metodologici per l'estrazione di MV tissutali sono scarsamente descritti in letteratura e generalmente riguardano il prelievo di MV da tessuti patologici come tumori solidi, steatosi epatica, placche aterotrombotiche o innesti 11,29,30, mentre la milza rileva batteri e virus nel flusso sanguigno. Immagazzina anche eritrociti, piastrine, linfociti, monociti, basofili ed eosinofili coinvolti nella risposta immunitaria. I granulociti come i neutrofili della polpa rossa generano anche specie reattive dell'ossigeno (ROS) e proteasi che distruggono gli agenti patogeni e prevengono la diffusione dell'infezione31,32. Sorprendentemente, e per quanto ne sappiamo, le MV della milza non vengono studiate nel contesto degli insulti tissutali indotti da agenti patogeni. C'è un bisogno globale insoddisfatto di studiare le variazioni delle MV tissuari in fisiopatologia.
I dati in vitro del nostro laboratorio hanno dimostrato che l'LPS induce la fuoriuscita di MV procoagulanti dagli splenociti di ratto, che a sua volta provoca la senescenza di cellule endoteliali coronariche in coltura e un fenotipo endoteliale proinfiammatorio e proinfiammatorio proinfiammatorio11. La fattibilità del controllo farmacologico delle MV della milza è stata ulteriormente dimostrata dopo aver trattato l'animale con una formula ottimizzata di omega-3. La sonda orale di ratti di mezza età e di età avanzata è risultata protettiva sia contro l'emissione di MV procoagulanti dagli splenociti sia contro le loro proprietà nocive prosenescenti verso l'endotelio coronarico33.
Rispetto al sangue, la milza offre il vantaggio di essere un'importante fonte di leucociti in un individuo. Inoltre, è stato recentemente proposto un asse splenico-cardiaco 3,34, rendendo la milza un possibile contributore al rischio cardiovascolare correlato all'infezione di interesse benefico per il controllo farmacologico. La valutazione delle proprietà o del rilascio degli SMV è fondamentale per comprendere le risposte infiammatorie o indotte da agenti patogeni. È interessante notare che può essere raggiunto negli animali trattati e in diversi modelli fisiopatologici (età, ipertensione, diabete). Infatti, confrontando ratti di mezza età e dietà 33 anni, le differenze nelle proprietà e nel rilascio di MV della milza possono essere evidenziate dopo una semplice coltura di splenociti di 24 ore.
Date le evidenze di cui sopra dell'alterazione delle proprietà effettrici delle MV della milza con la condizione fisiopatologica e la fattibilità del loro controllo farmacologico nei ratti, viene descritto un protocollo standardizzato per l'isolamento delle MV della milza murina. La procedura si adatterebbe meglio a indagini approfondite sui meccanismi in vivo che supportano gli effetti mediati da SMV, eventualmente in topi ingegnerizzati. La procedura è stata stabilita in topi C57BL/6 utilizzando un'infezione intraperitoneale locale da P. gingivalis, per stabilire la prova di un'azione remota del patogeno sulle proprietà effettrici della milza MV (SMV).
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Tutti i protocolli sperimentali sono stati approvati e seguiti dalle relative linee guida del Comitato Etico locale (APAFIS#28745-2020121815051557) e della cura degli animali dell'Università di provenienza e dell'INSERM. Per gli esperimenti sono stati utilizzati giovani topi maschi C57BL/6, di 6-8 settimane di età. I topi sono stati regolarmente esaminati per valutare il dolore e lo stress e il loro peso è stato monitorato quotidianamente. Salvo diversa indicazione, tutti i tamponi e le soluzioni di estrazione devono essere sterili e a temperatura ambiente.
1. Preparazione degli animali
2. Estrazione di splenociti
3. Rimozione di eritrociti tramite shock osmotico
4. Regolazione della concentrazione di splenociti isolati
5. Isolamento delle microvescicole degli splenociti
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
I dati forniti forniscono una rappresentazione completa dell'intera procedura, utilizzando due principali condizioni animali: giovani topi C57BL/6 di controllo non trattati e i loro compagni di cucciolata sottoposti a sei iniezioni intraperitoneali (IP) di PG ogni 2 giorni, per 2 settimane. Mostrano anche l'azione remota di un'iniezione intraperitoneale di PG sulla risposta della milza dopo 2 settimane. Le microvescicole degli splenociti sono state quantificate mediante saggio enzimatico...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Il presente studio conferma che la milza è una fonte importante e affidabile di MV con rilevanza fisiopatologica rispetto ad altre fonti come il sangue, di volume limitato nei topi. A condizione che vengano prese precauzioni, il metodo è facile da configurare e non richiede attrezzature costose. Poiché non è disponibile un metodo alternativo diverso dalla valutazione in vivo , l'attuale modello sembra essere un metodo prezioso per studiare l'impatto dei pro-farmaci sulla dif...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Gli autori sono in debito con Claudine Ebel del Service commun de cytométrie en flux (Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire, Strasburgo) per l'assistenza esperta e la formazione per l'analisi complessa della citometria a flusso della milza e Ali El Habhab per la formazione iniziale sulla marcatura delle cellule della milza di ratto. Deniz Karagyoz aiutò a scavare nella raccolta di letteratura. Questo lavoro è stato in parte sostenuto da due sovvenzioni ANR: COCERP (N°A17R417B), ENDOPAROMP (N°ANR-17-CE17-0024-01).
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
2 mL tubes type Eppendorf | Dutscher | 54816 | Conical bottom stériel microtubes |
Allegra 64 R Centrifuge | Beckman Coulter | ||
Automatic cell counter | Biorad | ||
Bovine serum albumin | Euromedex | 04-100-812-E | Prepared, filtered with 0.22 µm sieve and stored at 4 °C under sterile conditions by using the following formulas: 2 mM EDTA, 0,5% BSA and sterile PBS |
CD11 (Mac-1) | e-Biosciences | 45-00112-80 | Conjugated to eFluor 450; λmax excitation 405 nm λmax emission 445 nm |
CD16/32 | BD Biosciences | 553142 | unconjugated |
EDTA | Calbiochem | Calbiochem | S 6381-92-6 |
Falcon tube | Cell star | 227261 | 50 mL |
Fetal Bovine serum | Dutscher | S1810-500 | Batch number = S14028S1810 |
Fortessa Aria | BD Biosciences | for cell sorting | |
Fortessa flow cytometer | Becton-Dickinson. | ||
Fungizone | PAN biotech | P06-01050 | |
HBSS | Gibco | 14175-053 | Without phenol red, without Ca+2 and Mg+2 |
ICAM-1 | abcam | ab171123 | |
LYG-6 (Gr-1) | BD Biosciences | 566218 | Conjugated to BUV395; λmax excitation 348 nm, λmax emission 395 nm |
Lysis buffer erythrocytes (ACK) | Sigma | Prepared, filtered with 0.22 µm sieve and stored at 4°C under sterile conditions by using the following formulas: NH4Cl, 0.15 M (molarity), 53.491 (mw) 4 g KHCO3 1 mM (molarity) 100.115 (mw), 50 mg EDTA 0.1 mM (molarity), 292.24 (mw), 14.6 g pH: 7.2–7.4 | |
NanoDrop 1000 spectrophotometer | Thermoscientific | ||
PBS | Lonza | 17-516F | Without Ca+2 and Mg+2 |
Plastic petri dish | 100 mm | ||
Polystyren tube | Falcon | 352070 | |
q-Nano Gold | iZON science | ||
RPMI 1640 culture medium: 2 g/L glucose | PAN biotech | p04-18047 | Supplemented withsupplemented with Streptomycin (100 U/mL) /Penicillin (100 U/mL), Fungizone (250 mg/mL), L-glutamine (2 mM) and FBS 10%. |
Scalpels | |||
Sieve Nylon | Falcon USA | 352360 | 100 µm |
Streptomycin/Penicillin | PAN biotech | P06-07100 | |
Syringe | 2 mL | ||
Trypan Blue | Biorad | 1450013 | |
VCAM1 | abcam | ab215380 |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Richiedi autorizzazione per utilizzare il testo o le figure di questo articolo JoVE
Richiedi AutorizzazioneThis article has been published
Video Coming Soon