Method Article
이 프로토콜 절연, 문화, 및 석 회화의 쥐 파생 밸브 중간 셀의 calcific 대동맥 밸브 질환 (CAVD)의 높은 생리 적 체 외에서 모델에 설명합니다. 이 쥐 모델의 착취 셀 및 분자 메커니즘이 복잡 한 병 적인 과정을 기초에 CAVD 연구를 촉진 한다.
Calcific 대동맥 밸브 질환 (CAVD) 대동맥 밸브 전단의 진보적인 두껍게 특징 이다. 그것은 노인 및 끝 단계 신장 질병 (ESRD) 환자, 일반적으로 hyperphosphatemia와 아 고통에서 자주 발견 하는 조건이 다. 현재,의 진행을 막을 수 없습니다 약물 요법이 있다. 이 병 적인 과정의 기반이 되는 메커니즘은 불분명 남아 있다. 대동맥 밸브 전단 밸브 중간 셀 (피해자)는 VECs 사이 대동맥 cusps의 외부 표면에 얇은 층의 밸브 내 피 세포 (VECs)로 구성 된다. 쥐 모델의 사용에는 vivo에서 physiopathological 혈 청 인산 (Pi) 및 hyperphosphatemia와 아에서 고통 받는 환자의 칼슘 (Ca) 수준에 따라 소성 석 회화의 생체 외에서 연구를 수 있습니다. 설명된 프로토콜 세부 순수한 쥐 빅 인구의 빅 표시자의 식에 의해 표시 된 대로: 알파-부드러운 근육 걸 (α-SMA) vimentin 및 조직 성장 인자 베타 (TGFβ) 1과 2, 그리고 차별화 (CD) 31, 한 VEC의 클러스터의 부재 표식입니다. 이러한 피해자를 확대 하 여 연구 하 고 해명 CAVD underpinning 키 중재자 생화학, 유전, 및 이미징 연구를 수행할 수 있습니다.
건강 한 관상동맥 밸브는 밸브의 개폐 중 기계적 스트레스의 분포는 똑같이 apportioned 세 전단지의 구성 됩니다. 밸브 전단은 3 개의 명료한 층의 정의 구조: fibrosa, spongiosa, 및 ventricularis, 어떤 집 우위 한 세포 유형으로 중간 셀 (피해 자들은) 밸브. 이러한 3 개의 계층 밸브 내 피 세포 (VECs)1의 두 침대 사이 끼워 넣으면 됩니다.
피해자의 Calcific 대동맥 밸브 석 회화 (CAVD), 서방 세계에서 가장 일반적인 심장 밸브 질병 진행에서 중요 한 역할을 한다. CAVD은 적극적으로 판 막 병 조직과 그 주변 microenvironment에 의해 규제 진보적인 조건으로 설명 되어 있습니다. 세포질 변화는 처음 거리 두껍게, 그리고 결국 대동맥 밸브 전단의 광범위 한 석 회화 발생할. 이 다음 중요 한 관상동맥 밸브 협 착 증에 지도 하 고 궁극적으로, 왼쪽 심 실 유출 방해2, 떠나는 유일한 치료로 수술 밸브 교체.
CAVD의 이상 복잡 하지만 생리 뼈 강화 작용3비슷한 메커니즘을 공유 합니다. 연구의 숫자 osteogenic 트랜스-차별화 및 석 회화4,5을 피해자의 능력을 보여 준, 하는 동안이 과정을 underpinning 메커니즘은 아직 완전히 해명 될 강조는 모델을 실현 하 고 관련 생체 외에서 CAVD의 중요 한 요구 사항입니다.
실험실 수로 이전 작업, 돼지와 소 모델에서 피해자를 고립 된 성공적으로 있으며 조건6,,78석 회화에서이 세포 배양. 이러한 모델에 관상동맥 밸브의 큰 크기로 인해 효소 소화를 통해 세포의 고립 세포의 순수한 인구 생성에 매우 효과적인 되었습니다. 그러나,이 모델은 대형 동물 종에 대 한 분자 도구의 한정 된 가용성으로 인해 제한 수 있습니다. 대조적으로, 설치류 모델 상대적으로 낮은 비용, 유전자 조작에 대 한 잠재력 및 분자 도구를 쉽게 사용할 수의 광범위 한 배열 유리한 유지. 그러나, 작은 동물 모델에서 피해자의 격리 하지 널리 채택 된다, 작은 조직 샘플을 작업할 때 발생 하는 어려움의 가능성이 결과입니다.
이 상세한 프로토콜 쥐 피해자의 직접 격리에 대 한 포괄적인 방법을 보고합니다. 밸브, 일련의 효소 소화 다음의 주의 해 부에 의해 피해자는 절연 고 실험 기법, 셀 문화, 석 회화, 및 진 식 등의 다양 한 고용 될 수 있습니다. CAVD의 모델 관련성이 높은 생체 외에서 이 의심할 여 지 없이이 병 적인 과정의 우리의 지식을 증가에 필수적인 기여를 하게된다.
모든 동물 실험 위원회 사용자는로 슬 린 연구소의 동물에 의해 승인 했다 및 동물 치료 동물의 사용에 대 한 홈 오피스 (영국) 지침에 따라 유지 되었다. 아래에 설명 된 프로토콜에 대 한 5 주 오래 된, 남성 Sprague Dawley 쥐 사용 되었다.
1. 시 약 조리법
2입니다. 절 개 후드의 준비
3입니다. 기본 쥐 피해자의 추출
참고: 아래에서 설명 하는 프로토콜에 대 한 5 주 오래 된, 남성 Sprague Dawley 쥐 사용 되었다.
4입니다. 쥐 피해자의 석 회화의 유도
참고: 모든 실험, 세포는 hemocytometer 포함.
5. 쥐 빅 특성화
6. 쥐 빅 석 회화 연구
이 프로토콜의 목표 기본 쥐 피해자의 격리를 설명 하 고 석 회화 실험 체 외에 문화를 했다. 위에서 설명한 방법을 사용 하 여 쥐 피해 자들은 성공적으로 고립 되 고 CAVD에 대 한 책임 메커니즘의 연구에 대 한 확장.
쥐 주 피해자 공동 설립된 빅 마커 지역화:
격리 된 셀 빅 형 빅 표식에 대 한 면역 형광 검사를 통해 확인 했다: vimentin와 α-SMA (빨간색과 녹색, 각각 그림 1A), 이전 보고서11,12계약입니다. 비 활용 된 마우스와 토끼 IgG 사용 하 여 대표 부정적인 컨트롤 그림 1B에서 표시 됩니다. 또한, 빅-성장 레 귤 레이 터 TGFβ-1 TGFβ-2의 식 PCR 분석 (그림 1C)을 사용 하 여 확인 되었다. 서쪽 오 점 분석 그 쥐를 확인 하기 위해 수행 되었다, 고립 된 쥐 주 피해자 했다 내 피 오염에서 무료로 확인 피해 자들은 부정 했다 CD31, 내 피 세포 표식에 대 한 긍정적인 제어 ( 로 개 mitral VECs를 사용 하 여 그림 1D).
Ca와 Pi 쥐 빅 석 회화 유도:
높은 조직의 Ca 또는 Pi 농도 일반적으로 피해자 체 외의 석 회화를 드라이브. 피해 자들은 격리 된 쥐의 석 회화 가능성, 감사 셀 ESRD 환자에서 병 적인 아 및 hyperphosphatemia 조건 모방 Ca와 Pi의 높은 수준에 노출 되었다. 2.7 m m Ca/2.5 m m 파이와 피해자의 치료 유도 석 회화, 알리자린 레드 S Ca 증 착 (그림 2A)와 HCl (81 배; leaching 다음 Ca 레벨의 색도계 결정에 대 한 얼룩에 의해 결정 되 학생의 t를 사용 하 여 p < 0.05-테스트; 그림 2B)입니다.
진 식 변경 빅 석 회화와 관련 된:
생체 외에서 혈관 세포의 석 회화 별개 분자 프로 파일에 연결 됩니다. 현재 연구에서 2.7 m m Ca/2.5 m m 파이와 피해자의 치료 osteogenic 마커의 mRNA 식에 상당한 증가 유발: Msh homeobox 2, Msx2 (2.04 배 변화; p < 0.01; 그림 3A), 알칼리 성 인산 가수분해 효소, Alpl (1.49 배 변화; p < 0.001; 그림 3B), 및 phosphoethanolamine/phosphocholine 인산 가수분해 효소, Phospho1 (4.7 배 변화; p < 0.01 일방통행 ANOVA;를 사용 하 여 그림 3C)입니다. 그러나, osteogenic 표식, Runx2및 석 회화 억제 물 ectonucleotide pyrophasphatase, Enpp1의 식을 그대로 (그림 3D-E) 남아 있었다.
그림 1입니다. 빅 마커의 식. (A) 면역 형광 밸브 중간 셀 (피해자)에 더블 얼룩, 알파-부드러운 근육 말라 (α-SMA; 녹색)와 vimentin의 colocalization를 보여주는. (B) 마우스와 토끼 IgG 사용 하 여 부정적인 컨트롤의 대표 이미지. 핵은 블루 4', 6-diamidino-2-phenylindole를 사용 하 여 (DAPI)에 물 들 다. 눈금 막대 = 50 µ m. (C) 변형 시키는 성장 인자 beta 1 (TGFβ-1)의 존재와 피해자에 TGFβ-2 (차선 1-3) PCR 분석에 의해 표시 된 대로. 레인 4 물 컨트롤입니다. 사용 하는 참조 유전자 Gapdh이었다입니다. (D) 서쪽 오 점 분석 CD31의 풍부한 식 식이 없는 피해자에 비해 개 승 모 판 내 피 세포 (VECs)에서 보여주는. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 2입니다. 쥐 피해 자들은의 석 회화 생체 외에서 . 피해 자들은 증 착 Ca 치료 2.7 m m Ca/2.5 m m Pi에 따라: (A) 사진 보여주는 알리자린 레드 S 잘, 그리고 (B) HCl leaching 다음 Ca 레벨의 색도계 결정에 전체 셀 monolayers의 얼룩. 학생의 t-테스트 두 데이터 그룹 간의 의미 분석을 수행 했다. 결과 ± S.E.M.를 의미 하는 대로 표시 됩니다 *p < 0.5 제어;와 비교 (n = 4).
그림 3입니다. 빅 석 회화와 관련 된 유전자 표현 변경. Msx2(A), (B) Alpl, (C) Phospho1, (D) Runx2, 배 osteogenic 마커의 mRNA 식에서 변경 하 고 (E) Enpp1 피해자에서 Ca/2.5 m m에 대 한 Pi 2.7 m m로 치료 48 h. mRNA 식 생 참조 유전자에 비해 배 변화로 표시 됩니다 Gadph. 쌍 단위 비교를 통합 하는 일반 선형 모델을 사용 하 여 단방향 ANOVA 여러 그룹 간의 의미 분석을 수행 했습니다. 결과 ± S.E.M.를 의미 하는 대로 표시 됩니다 * *p < 0.01; p < 0.001 제어;에 비해 (n = 6). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
밸브 전단의 수 | 문화 접시/플라스 크 |
9 ~ 15 | 1 12-잘 접시에 잘 |
15 ~ 30 | 6 잘 플레이트에서 1 |
30 + | T25 |
표 1. 초기 시드에 필요한 전단지의 번호에 대 한 일반적인 지침.
이 상세한 프로토콜 기본 쥐 피해 자들은, 효소 소화를 통해 쥐 심장 밸브에서 이러한 셀의 사용의 수집에 대 한 실제적인 방법을 설명 합니다. 우리의 방법은 더 지원 하 고 관상동맥 밸브 석 회화13연구 모델 생체 외에서 이전에 보고 된 쥐의 사용을 확장 합니다. 대동맥 밸브에서 피해자의 격리 이웃 VECs에서 오염에 대 한 가능성을 소개합니다. 그러나, 우리의 면역 형광 검사 데이터 초기 소화 단계 고립 된 세포를 내 피 세포 마커, CD31 부정적인 렌더링 VECs 제거 충분 한지 확인 합니다. 또한, α-SMA 얼룩 확인는 피해자의 활성화 형은 석 회화12필요 합니다.
빅 격리 이전에 보고 된 큰 동물 모델6,,78. 그러나, 이러한 종 다운스트림 연구로 전 세계 실험실에서 그들의 제한 된 액세스에 사용할 수 있는 제한 된 유전 및 분자 도구에 의해 제약 됩니다. 반면, 이러한 도구를 쉽게 사용할 수 있는 설치류에 따라서 능력을 분리 쥐 파생 된 피해자 수는 큰 실험 설계 용량 잘 설립 있습니다. 젊은 쥐에서 피해자의 사용 또한 세포는 상대적으로 더 오래 된 쥐, 따라서 더 많은 세포를 더 적은 동물이 요구 보다 증식을 의미 합니다. 마우스는 쉽게 액세스할 수, 하지만 쥐 때문 특히 작은 마음, 격리 하는 데 기본 마우스의 피해자 더 많은 시간이 소요 될 것 이라고 하 고 상당히 많은 동물 쥐 모델 셀의 동일한 수익률을 격리 하는 데 필요한 것입니다.
이 기술된 접근의 중요 한 이점은 피해 자들은 야생 종류와 유전자 변형 쥐 뿐만 아니라 심혈 관 질환과 밸브 상해의 쥐 모델에서 일시적으로 고립 될 수 있다 이다. 쥐 모델을 사용 하 여 필요 동물의 더 큰 수 대규모 실험, 따라서 동물 사용을 줄이기 위해, 그것을 잘 특징은 일단 셀 라인 생산 주 쥐 피해 자들은 변형 될 수 있다.
CAVD의 심각한 임상 의미 널리 인식 하 고, 하는 동안 근본적인 원인이 메커니즘은 아직 확인할 수 있다. 또한, 효과적인 약물 치료를 방지 하 고 잠재적으로 관상동맥 밸브 석 회화 치료 수 있습니다에서 사용할 수 있습니다 선물. 석 회화 조건 아래 피해자의 문화는 그러므로 CAVD의 관련성이 높은 생체 외에서 모델을 제공 합니다. 우리는 높은 Ca 및 Pi 수준 osteogenic 유전자 마커 Msx2, Alpl및 Phospho1의 표현에 수 반하는 증가 가진 고립 된 쥐 피해자의 체 외에 석 회화 유도 보여. 그것은 널리 이러한 마커 혈관 석 회화14,,1516의 병 적인 프로세스와 관련 된 설립. 우리의 데이터는 따라서 쥐 피해 자들은 중간 석 회화에 문화는 관상동맥 밸브 석 회화 시험관을 공부 하는 적절 한 모델을 보여준다. 실제로, 우리의 실험실에서 최근 연구는 캘리포니아 빅 파생 매트릭스 소포17의 Annexin VI 농축을 통해 관상동맥 밸브 석 회화 촉진 입증이 모델을 활용 하 고 있다.
쥐 피해 자들은 그들의 효율적인 특성을 사용 하 여의 혜택에도 불구 하 고 몇 가지 제한이 여전히 존재 한다. 첫째, 쥐 밸브 내 빅 인구의 크기는 매우 작습니다, 그리고 따라서 많은 동물 광범위 한 생체 외에서 연구에 대 한 충분 한 셀 번호를 생성 하기 위해 필요. 그러나, 그것은 불멸 하 게 밸브 중간 셀 라인, 최근에18, 우리가 보고 하 고 이후 주 문화를 고용 확인 하 고 이러한 연구 결과 확장 사업 예비 연구 하 여이 제한을 극복 하기 위해 가능 하다.
요약, 설명된 방법 성공적인 절연, 문화, 및 기본 쥐 수 있습니다 이후에 평가 분석을 포함 한 생 화 확 적인 분석 실험 단백질 및 RNA 분석의 다양 한을 사용 하 여 피해자의 석 회화를 설명 합니다. 이 모델 CAVD에서 생체 외에서조사 하는 안정적이 고 편리한 시스템 고이 파괴적인 질병에 대 한 책임 분자 메커니즘을 조사에 대 한 유용한 도구를 제공 합니다.
저자는 공개 없다.
CD31 항 체 사용 박사 카 렌 탄, 에든버러 대학에서에서 관대 한 선물 했다. 이 연구는 생명 공학 및 생물 과학 연구 위원회 (BBSRC)는 연구소 전략적 프로그램 그랜트 (BB/J004316/1;의 형태로 자금에 의해 지원 되었다 BBS/E/D/20221657) (누구와 CF)는 연구소 경력 경로 친목 BB/F023928/1 (누구), 그리고 재학 BBSRC 경우 재학 BB/K011618/1 (LC)를 통해 자금.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Dissection scissors | World Precision Instruments | 14393 | Autoclave before use. |
Spring straight (8 mm blade) | World Precision Instruments | 15905 | Autoclave before use. |
SuperFine Vannas scissors (5 mm blade, 8 cm) | World Precision Instruments | 14003 | Autoclave before use. |
Dumont #5 tweezers (11 cm) | World Precision Instruments | 500342 | Autoclave before use. |
DMEM-F12 | Thermo Fisher Scientific | 11320074 | |
Foetal bovine serum | Thermo Fisher Scientific | 10500064 | Filter before adding to culture medium. |
Gentamicin | Thermo Fisher Scientific | 15710049 | |
Absolute ethanol | Thermo Fisher Scientific | E/0650DF/17 | Dilute to 70% v/v in distilled water. |
Hydrochloric acid (HCl) | Thermo Fisher Scientific | H1150PB17 | Dilute to 0.6M with distilled water. |
Sodium hydroxide (NaOH) | Thermo Fisher Scientific | UN1823 | Dilute to 0.1M with distilled water. |
DAPI | Thermo Fisher Scientific | P36931 | |
Alexa Fluor 594 goat anti-mouse antibody | Thermo Fisher Scientific | A11005 | 1/250 dilution in antibody dilution buffer. |
Alexa Fluor 488 donkey anti-rabbit antibody | Thermo Fisher Scientific | A21206 | 1/250 dilution in antibody dilution buffer. |
Superscript II kit | Thermo Fisher Scientific | 18064014 | |
dNTP | Thermo Fisher Scientific | 18427013 | |
Random primers | Thermo Fisher Scientific | P/N58875 | |
Taq Polymerase kit | Thermo Fisher Scientific | 18038026 | |
Tris/Borate/EDTA (TBE) | Thermo Fisher Scientific | AM9863 | Dilute to 1x with distlled water, before use. |
Agarose | Thermo Fisher Scientific | 16500 | 2% in 1x Tris/Borate/EDTA(TBE). |
Lysis buffer (RIPA) | Thermo Fisher Scientific | 89900 | |
T75 flask | Thermo Fisher Scientific | 156472 | |
T175 flask | Thermo Fisher Scientific | 159920 | |
qPCR plates | Thermo Fisher Scientific | AB0990 | |
Rat Msx2 primer | Qiagen | QT01084090 | |
Rat Alpl primer | Qiagen | QT00190680 | |
Rat Enpp1 primer | Qiagen | QT00181426 | |
RNeasy minikit | Qiagen | 74104 | |
6-well plates | Sigma | CLS3516 | |
T25 flask | Sigma | CLS430639 | |
Monobasic phosphate | Sigma | S5011 | |
Dibasic phosphate | Sigma | S5136 | |
Calcium chloride | Sigma | C1016 | |
Sodium dodecyl sulphate (SDS) | Sigma | 5030 | Dilute to 0.1% with 0.1M NaOH. |
Paraformaldehyde | Sigma | P6148 | Dilute to 4% with PBS. |
Triton X100 | Sigma | X100 | |
Bovine serum albumin (BSA) | Sigma | A3059 | |
Alizarin red S | Sigma | A5533 | Make up to 2% with distilled water, and adjust to pH 4.2. |
TGFβ-1 primer pair: f: GCTACCATGCCAACTTCTGT r: TGTGTTGGTTGTAGAGGGCA | Sigma | Concentration used: 10 μM | |
TGFβ-2 primer pair: f: GAAGGCAGAGTTCAGGGTCT r: CGCTGGGTTGGAGATGTTAG | Sigma | Concentration used: 10 μM | |
Monoclonal Anti-β-Actin−Peroxidase antibody produced in mouse | Sigma | A3854 | 1/50000 dilution in 5% BSA in tris-buffered saline + 0.1% Tween (TBS/T). |
Mouse anti-vimentin antibody | Sigma | v6389 | 1/900 dilution in antibody dilution buffer (1x phosphate buffered saline (PBS), 1% bovine serum albumin (BSA), 0.3% Triton X-100). |
Mouse IgG | Sigma | I5381 | Diluted to the same stock concentration as mouse anti-vimentin antibody prior to dilution in antibody dilution buffer. |
Rabbit IgG | GeneTex | GTX35035 | Diluted to the same stock concentration as rabbit anti-α-smooth muscle actin antibody prior to dilution in antibody dilution buffer. |
Rabbit anti-α-smooth muscle actin antibody | Abcam | ab5694 | 1/200 dilution in antibody dilution buffer. |
Rabbit anti-CD31 | Abcam | ab28364 | 1/50 dilution in 5% BSA inTBS/T. |
HRP-conjugated goat anti-rabbit antibody | Dako | P0448 | 1/3000 dilution in in 5% BSA in TBS/T. |
Collagenase II | Worthington | 41512862 | Adjust to 425 U/mL with distilled water, and then filter. |
SYBR green mastermix | Primerdesign | PrecisionPLUS-MX-SY | |
Calcium assay kit | Randox | CA590 | |
DC protein assay kit | Bio-Rad | 5000111 | |
ECL reagent | GE Healthcare | RPN2109 | |
Hyperfilm ECL | GE Healthcare | 28906837 | |
Nitrocellulose membrane | GE Healthcare | 10600007 | |
PCR ladder | Bioline | BIO-33057 | |
Loading dye for gel electrophoresis | New England Biolabs | B7025S | |
Syringe filters (0.22 μm) | Merck Millipore | SLGP033RS | |
Coverslips | Scientific Laboratory Supplies LTD | MIC3100 | |
Hematocytometer | Marienfeld Superior | 640030 | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Camera set up for Alizarin red images: | |||
Camera | Nikon D800 | ||
Lens | Nikon AF_s Micro, Nikko 105 mm, 1:2.8 GED | ||
Dissection forceps 10 cm, curved ends | World Precision Instruments | 15915 | Autoclave before use. |
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