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Method Article
본 프로토콜은 마우스에서 루푸스 진행을 추적하는 방법을 기술한다. 세포 침윤과 신장에서의 단백질 침착을 기반으로 루푸스 신염을 특성화하기위한 두 가지 추가 절차가 제시됩니다.
전신성 홍반성 루푸스 (SLE)는 알려진 치료법이없는 자가면역 질환이며 신장을 포함한 많은 장기에서 지속적인 염증을 특징으로합니다. 이러한 상황에서 신장은 혈액에서 노폐물을 청소하고 소금과 체액 농도를 조절하는 능력을 상실하여 결국 신부전으로 이어집니다. 여성, 특히 가임기 여성은 남성보다 아홉 배 더 자주 진단됩니다. 신장 질환은 SLE 환자에서 사망의 주요 원인입니다. 본 프로토콜은 수집된 소변에서 배설된 단백질 수준을 측정하여 시간에 따른 루푸스 진행을 추적하는 빠르고 간단한 방법을 기술합니다. 또한, 신장 단핵구를 분리하는 접근법은 백혈구의 신장 침윤을 조사하기 위해 크기 및 밀도 선택에 기초하여 제공된다. 또한, 사구체에서의 단백질 침착과 세뇨관 간질성 공간에서의 백혈구 침윤을 특성화하기 위해 면역조직화학 방법이 개발되었다. 함께, 이러한 방법은 루푸스가 발생하기 쉬운 MRL / lpr 마우스의 신장과 관련된 만성 염증의 진행을 조사하는 데 도움이 될 수 있습니다.
신장의 주요 기능은 물과 소금의 항상성을 유지하면서 소변을 통해 독성 물질을 제거하는 것입니다1. 이 기능은 전신성 홍반성 루푸스 (SLE) 환자에서 위협받으며, 소위 루푸스 신염 (LN)으로 이어집니다. LN은 면역 체계가 신장을 공격하여 지속적인 신장 염증을 유발하므로 혈액에서 노폐물을 청소하고 소금과 체액 농도를 조절하는 능력을 상실합니다. 이것은 결국 치명적일 수있는 신부전으로 이어질 것입니다. 신장 과정 동안, 순환 B 세포, T 세포 및 단핵구가 신장에 모집되어 케모카인, 사이토카인 및 면역 복합체 형성 자가항체를 분비한다. 이것은 궁극적으로 내피 세포 손상, 막상 손상, 신장 세뇨관 위축 및 섬유증을 초래합니다2.
MRL / Mp-Faslpr (MRL / lpr) 루푸스가 발생하기 쉬운 마우스는 인간 SLE3과 유사한 루푸스 유사 임상 징후를 나타내는 고전적인 마우스 모델입니다. 이 모델은 SLE 환자의 주요 사망 원인 중 하나 인 루푸스 신염 (LN)4을 이해하는 데 도움이되었습니다. 인간 및 마우스 SLE 둘 다에서, LN은 면역 복합체의 신장 침착에 의해 촉발된 점진적인 염증을 특징으로 하며, 이어서 보체 활성화, 염증 세포의 모집, 및 신장 기능의 상실5. 면역 복합체 침착은 내재적 신장 세포에 의한 케모카인 및 사이토카인 생산을 유도하는 첫 번째 단계이며, 이는 면역 세포를 모집함으로써 염증 반응을 확장시킨다6. 현재의 프로토콜은 세포 침윤 및 면역 복합체 침착을 분석하는 신장 질환 진행을 따르기 위한 몇 가지 기술을 제시한다.
매주 수집되는 소변은 루푸스 발병 전, 도중, 후의 단백뇨의 시간 경과를 탐지하고 시각화 할 수 있습니다. 바이오마커로서의 단백뇨는 LN의 생물학적 진행을 결정할 수 있다. 이 기술의 다른 장점은 비 침습적이고 비용 효율적이며 구현하기 쉽다는 것입니다7. 신장이 완벽하게 작동하면 단백뇨 수치가 지속적으로 낮습니다. 그러나 MRL / lpr 마우스에서는 8-9 주 후에 단백뇨 수치의 점진적 증가, 즉 결국 신부전을 일으킬 정도로 충분히 높음8이 관찰됩니다. 여러 시약 스트립과 비색 시약이 상업적으로 이용되어 문제를 모니터링할 수 있습니다. 그러나 Bradford 분석은 단백뇨의 발병과 루푸스 신장염의 경과를 결정하는 데 저렴하고 매우 정확합니다. 이 분석은 빠르며, 시약은 샘플9,10,11에 있을 수 있는 용매, 완충제, 환원제 및 금속 킬레이트제의 존재에 의해 영향을 받지 않는다.
고려해야 할 한 가지 중요한 측면은 신장에서의 세포 침윤입니다. 이러한 침윤물은 사이토카인과 같은 가용성 인자의 분비를 촉발시켜 염증을 악화시킴으로써 병인을 촉진한다(12). 침윤물에 어떤 세포 집단이 존재하는지 더 잘 이해하기 위해, 유용한 방법은 백혈구13을 분리하는 것이다. 여기서, B 세포의 신장 침윤의 검출이 일례로 사용된다. 이 절차는 데옥시리보뉴클레아제(DNase)와 콜라게나제를 사용한 소화 과정으로 시작하여, 파편, 적혈구 및 조밀한 과립구를 제거하는 밀도 구배 분리로 이어집니다. B 세포 (CD19+) 및 혈장 세포 (CD138+)를 분리하는 이유는 루푸스 신장이 이들 세포를 농축시킬 수 있기 때문이다14. 신장의 작은 응집체에서 B 세포의 존재가 클론 확장과 결과적으로 면역 글로불린 (Ig) 생산을 나타낼 수 있음을 시사합니다. 혈장 세포는 이들 응집체 뿐만 아니라도 15에 존재하는 것으로 잘 알려져 있다. 일단 백혈구가 단리되면, 형광-활성화 세포 분류(FACS)는 상이한 형광 접합된 항체로 염색할 때 관심있는 세포를 분석하는데 사용될 수 있다.
면역형광은 4 μm 두께의 신장 조직 샘플에서 단백질의 형광 시각화를 허용하는 면역조직화학(IHC) 검출 방법 중 하나이다. 다른 IHC 검출 방법은 분석물, 결합 화학, 및 다른 인자16의 성질에 의존한다. 면역형광은 특정 형광(또는 형광 염료)로 표지된 그의 대응물 항체에 항원을 노출시키는 신속한 동정 방법이다. 흥분하면 형광 현미경이 감지 할 수있는 빛을 생성합니다. 이 기술은 보체 C3 및IgG2a17의 침착을 관찰하는데 사용될 수 있다. 과도한 보체 캐스케이드 활성화는 조절되지 않은 면역 반응 및 기능 상실(18)과 연관될 수 있다. 신장에서 항-이중 가닥 DNA (anti-dsDNA) 자가항체의 면역 침착은 주요 관심사19이며, 여기서 IgG2a 이소형을 갖는 것들은 LN20과 연관되어 있다. 구체적으로, 항-dsDNA 항체는 핵 물질에 대해 더 많은 병원성 및 친화도를 나타내어, 면역 복합체(21)를 형성한다. IgG2a가 존재할 때, C3을 포함하는 보체 캐스케이드는 면역 복합체22를 제거하기 위해 활성화된다. C3 및 IgG2a 마커는 개별적으로 정량화되거나 이들의 상관관계를 확립하기 위해 오버레이될 수 있다.
특히, 혈청 크레아티닌 측정은 LN23을 진단하기 위해 현미경 혈뇨 및 신장 생검과 함께 사용할 수있는 또 다른 신뢰할 수있는 기술입니다. 그러나 단백뇨의 존재는 사구체 손상의 강력한 지표입니다. 그런 의미에서 루푸스 중 단백뇨 수준을 모니터링하면 질병 발병을 감지하고 루푸스를 진단하는 다른 방법을 보완 할 수 있습니다. 또한, 사구체에 침착된 면역 복합체는 염증 반응을 유도하고, 보체 시스템을 활성화시키고, 더 많은 염증 세포를 모집할 수 있다. 이 프로토콜의 또 다른 주목할만한 점은 신장에서의 B 세포 침윤입니다. 이것은 침윤 된 T 세포와 함께 장기 손상을 유발하는 국소 면역 반응을 증폭시킵니다. 중요하게도, LN의 분류는 현미경에서 볼 수 있는 사구체 형태학적 변화뿐만 아니라 면역형광으로 관찰된 면역 침착물에도 기초한다. 따라서이 프로토콜에서는 신장 기능 분석을위한 정확하고 비용 효율적인 방법이 실험실 환경에서 제공됩니다.
본 프로토콜은 Virginia Tech의 IACUC(Institutional Animal Care and Use Committee)의 승인을 받았습니다. 루푸스 병은 암컷에서 더 높은 발병률을 보이기 때문에 암컷 MRL / lpr 마우스 만 사용되었습니다. 샘플 수집은 4 주령에서 시작하여 15 주에 완료되었습니다. 마우스를 상업적 공급원으로부터 수득하였고( 물질의 표 참조), 기관 지침에 따라 특정 병원체가 없는 환경에서 사육되고 유지되었다.
1. 단백뇨 검사
2. 신장 세포의 분리
3. 면역형광염색
이 프로토콜은 루푸스 신장염에 대한 MRL / lpr 마우스를 평가하기 위해 여러 가지 방법을 사용합니다. 첫째, 시간이 지남에 따라 신장 기능 장애로 인한 단백뇨 수치 증가를 연구하는 절차가 설명됩니다. 도 1에 나타난 바와 같이, 암컷 마우스는 대조군으로 200 μL의 인산완충식염수(1x PBS)를, 프로바이오틱 락토바실러스 루테리를 처리군으로 109 cfu/mL의 농도로 1?...
LN은 SLE 환자에서 사망의 주요 원인이며, 질병을 악화시키는 요인은 불분명하다. 이 프로토콜의 적용은 단백뇨의 측정, 단리된 신장 백혈구의 FACS 분석, 냉동 신장 절편의 면역 형광 염색을 포함한 여러 방법을 사용하여 신장 기능을 특성화하는 것입니다.
소변을 수집하는 동안 고려해야 할 한 가지 중요한 점은 하루 중 시간 및 소변 수집 위치와 일치해야한다는 것입니다. 마?...
저자는 이해 상충이 없다고 선언합니다.
Flow Cytometry Core Facility, Histopathology Laboratory, Virginia Polytechnic Institute의 Fralin Imaging Center 및 State University의 기술 지원에 감사드립니다. 이 작업은 다양한 NIH 및 내부 보조금에 의해 지원됩니다.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
10x Tris-Buffered Saline (TBS) | Thermo Fisher Scientific | J60764.K2 | |
2-mercaptoethanol | Thermo Fisher Scientific | 21985-023 | |
Anti-Human/Mouse C3 | Cedarlane | CL7632F | |
Anti-Mouse CD138 BV711 | Biolegend | 142519 | |
Anti-Mouse CD45 AF700 | Biolegend | 103127 | |
Bovine Serum Albumin | Sigma-Aldrich | A9418-100G | |
Collagenase D | Sigma-Aldrich | 11088882001 | |
Confocal Microscope LSM 880 | Zeiss | LSM 880 | |
Coplin jar | Fisher Scientific | 50-212-281 | |
Cryomold | Fisher Scientific | NC9511236 | |
Density gradient medium | GE Healthcare | 17-1440-02 | Percoll |
DEPC-Treated water | Thermo Fisher Scientific | AM9906 | |
DNase I | Sigma-Aldrich | D4527 | |
dsDNA-EC | InvivoGen | tlrl-ecdna | |
Ethylenediaminetetraacetic Acid | Fisher Scientific | S311-500 | EDTA |
EVOS M5000 Microscope imaging system | Thermo Fisher Scientific | AMF5000 | |
FACS Fusion Cell sorter | BD Biosciences | FACS Fusion | |
Fetal Bovine Serum - Premium, Heat Inactivated | R&D systems | S11150H | |
Fisherbrand 96-Well Polystyrene Plates | Fisher Scientific | 12-565-501 | |
Graphpad prism | GraphPad | N/A | |
Hank’s Balanced Salt Solution | Thermo Fisher Scientific | 14175-079 | |
HEPES | Thermo Fisher Scientific | 15630-080 | |
ImageJ software | National Institutes of Health | N/A | |
Lactobacillus reuteri Kandler et al. | ATCC | 23272 | |
MEM non-essential amino acids | Thermo Fisher Scientific | 11140-050 | |
MRL/MpJ-Fas lpr /J Mice (MRL/lpr) | Jackson Lab | 485 | |
Nail enamel | N/A | N/A | Any conventional store |
O.C.T compound | Tisse-Tek | 4583 | |
PAP pen | Sigma-Aldrich | Z377821 | |
Peel-A-Way Disposable Embedding Molds | Polysciences | R-30 | |
Penicillin-Streptomycin | Thermo Fisher Scientific | 15140-122 | |
Phosphate-buffered saline (PBS) | Thermo Fisher Scientific | 70011069 | |
Pierce 20x TBS Buffer | Thermo Fisher Scientific | 28358 | |
Pierce Coomassie Plus (Bradford) Assay kit | Thermo Fisher Scientific | 23236 | Albumin standard included |
ProLon Gold Antifade Mountant | ThermoFisher | P36934 | |
Purified Rat Anti-Mouse CD16/CD32 | BD Biosciences | 553141 | FcR block |
RPMI 1640 | Thermo Fisher Scientific | 11875-093 | |
Sodium pyruvate | Thermo Fisher Scientific | 11360-070 | |
SpectraMax M5 | Molecular Devices | N/A | SoftMax Pro 6.1 software |
Sterile cell Strainers 100 µM | Fisher Scientific | 22363549 | |
Tween 20 | Fisher Scientific | BP337-500 | |
Vancomycin Hydrochloride | Goldbio | V-200-1 | |
Zombie Aqua | Biolegend | 423102 | fluorescent dye for flow cytometry analysis |
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