Method Article
Tutaj przedstawiamy i demonstrujemy protokół izolacji pierwotnych komórek śródbłonka sinusoidalnego wątroby myszy (LSEC). Protokół opiera się na perfuzji kolagenazy wątrobowej, oczyszczaniu komórek niemiąższowych przez wirowanie z niską prędkością oraz selekcji kulek magnetycznych CD146. Zajmujemy się również fenotypowaniem i charakteryzacją tych izolowanych LSEC za pomocą cytometrii przepływowej i skaningowej mikroskopii elektronowej.
Sinusoidalne komórki śródbłonka wątroby (LSEC) to wyspecjalizowane komórki śródbłonka znajdujące się na granicy między krążeniem a miąższem wątroby. LSEC mają wyraźną morfologię charakteryzującą się obecnością okien i brakiem błony podstawnej. LSEC odgrywają istotną rolę w wielu zaburzeniach patologicznych w wątrobie, w tym w rozregulowaniu metabolizmu, zapaleniu, zwłóknieniu, angiogenezie i kancerogenezie. Jednak niewiele opublikowano na temat izolacji i charakterystyki LSEC. W tym miejscu protokół ten omawia izolację LSEC zarówno od zdrowych, jak i niealkoholowych myszy z stłuszczeniową chorobą wątroby (NAFLD). Protokół opiera się na perfuzji kolagenazy w wątrobie myszy i pozytywnej selekcji kulek magnetycznych komórek niemiąższowych w celu oczyszczenia LSEC. W badaniu tym scharakteryzowano LSEC przy użyciu specyficznych markerów za pomocą cytometrii przepływowej i zidentyfikowano charakterystyczne cechy fenotypowe za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej. LSEC wyizolowane zgodnie z tym protokołem mogą być wykorzystywane do badań funkcjonalnych, w tym testów adhezji i przepuszczalności, a także do dalszych badań dla określonej ścieżki będącej przedmiotem zainteresowania. Ponadto te LSEC mogą być łączone lub używane indywidualnie, co pozwala między innymi na generowanie danych multiomicznych, w tym masowego lub pojedynczego komórkowego RNA, proteomiki lub fosfo-proteomiki oraz oznaczania chromatyny dostępnej dla transposazy przy użyciu sekwencjonowania (ATAC-seq). Protokół ten będzie przydatny dla badaczy badających komunikację LSEC z innymi komórkami wątroby w zdrowiu i chorobie oraz pozwoli na dogłębne zrozumienie roli LSEC w patogennych mechanizmach ostrego i przewlekłego uszkodzenia wątroby.
Sinusoidalne komórki śródbłonka wątroby (LSECs) wyściełają ściany sinusoidalne wątroby i są najliczniejszymi komórkami niemiąższowymi w wątrobie 1. LSEC odróżniają się od innych komórek śródbłonka naczyń włosowatych w innych częściach ciała obecnością okien i brakiem klasycznej błony podstawnej lub membrany2,3. W związku z tym LSEC posiadają charakterystyczne cechy fenotypowe i strukturalne, które zwiększają ich przepuszczalność i zdolność endocytarną do eliminowania różnych krążących makrocząsteczek, w tym lipidów i lipoprotein. LSEC odgrywają kluczową rolę w wzajemnym oddziaływaniu między komórkami miąższowymi i niemiąższowymi, takimi jak komórki gwiaździste i komórki odpornościowe. LSEC odgrywają kluczową rolę w utrzymaniu homeostazy wątroby poprzez utrzymywanie komórek gwiaździstych i komórek Kupffera w stanie spoczynku4. LSEC modulują skład populacji komórek odpornościowych wątroby, pośrednicząc w adhezji i migracji przezśródbłonkowej krążących leukocytów5,6. Podczas ostrego i przewlekłego uszkodzenia wątroby7, w tym uszkodzenia niedokrwienno-reperfuzyjnego (IRI)8, niealkoholowego stłuszczeniowego zapalenia wątroby (NASH)9 i raka wątrobowokomórkowego (HCC), LSEC ulegają zmianom fenotypowym znanym jako kapilaryzacja charakteryzująca się defenestracją i tworzeniem błony podstawnej10. Te zmiany fenotypowe w LSEC są związane z dysfunkcją LSEC i nabywaniem właściwości prozakrzepowych, prozapalnych i profibrogennych.
Opracowano kilka metod izolacji LSEC z wątroby myszy11. Niektóre techniki polegają na oddzieleniu komórek niemiąższowych i miąższowych, a następnie wirowaniu w gradiencie gęstości w celu oczyszczenia LSEC z frakcji niemiąższowych. Ograniczeniem tej metody jest obecność zanieczyszczających makrofagów w końcowych etapach izolacji LSEC, co może mieć wpływ na czystość izolowanych LSECs12. Protokół ten opiera się na perfuzji kolagenazy w wątrobie myszy i kulkach magnetycznych CD146 + pozytywnej selekcji komórek niemiąższowych w celu oczyszczenia LSEC. LSEC wyizolowane tą metodą wykazują wysoką czystość oraz zachowaną morfologię i żywotność. Te LSEC są optymalne do badań funkcjonalnych, w tym testów przepuszczalności i adhezji, a także do dalszych badań dla interesujących ścieżek. Co więcej, wraz z rosnącym zainteresowaniem generowaniem dużych zbiorów danych zarówno w badaniach klinicznych, jak i odkryciach, te wysokiej jakości LSEC wyizolowane zarówno ze zdrowych, jak i chorych wątrob z niealkoholowym stłuszczeniowym zapaleniem wątroby (NASH) lub innymi schorzeniami mogą być łączone lub używane indywidualnie, umożliwiając generowanie danych multiomicznych i porównywanie zdrowia i choroby13,14. Ponadto wyizolowane LSEC można wykorzystać do opracowania dwuwymiarowych i trójwymiarowych modeli in vitro, takich jak organoidy, w celu rozszyfrowania aktywowanego szlaku sygnałowego w LSEC i ich komunikacji międzykomórkowej z innymi komórkami wątroby pod wpływem różnych szkodliwych bodźców i w odpowiedzi na różne interwencje terapeutyczne.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Protokoły dla zwierząt zostały przeprowadzone zgodnie z zatwierdzeniem przez Instytucjonalny Komitet ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt (IACUC) Kliniki Mayo. Ośmiotygodniowe samce myszy C57BL/6J zakupiono w Jackson Laboratory. Myszy trzymano w obiekcie o kontrolowanej temperaturze 12:12 godzin cyklu światło-ciemność z bezpłatnym dostępem do diety.
1. Przygotowanie naczynia lub talerza do hodowli pokrytej kolagenem
2. Konfiguracja sprzętu
3. Zabieg chirurgiczny
4. Separacja niemiąższowych komórek wątroby i oczyszczanie LSEC
UWAGA: Oczyść LSEC CD146+ za pomocą kulek immunomagnetycznych, postępując zgodnie z instrukcjami producenta.
5. Immunofenotypowanie LSEC i ocena czystości za pomocą cytometrii przepływowej
6. Kultura i egzaminy LSEC
7. Morfologia LSEC i badanie okien za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Schematy eksperymentalne i konfiguracja sprzętu:
W tym protokole wątroba myszy była trawiona przy użyciu zamkniętego obwodu perfuzyjnego, a następnie komórki niemiąższowe i hepatocyty rozdzielano przez wirowanie z niską prędkością przy 50 x g przez 2 min. Pierwotne LSEC wyizolowano za pomocą selekcji kulek magnetycznych CD146 z frakcji niemiąższowej. Schematy eksperymentalne są pokazane w Rysunek 1A. Kaniulę umieszczono przez PV, podczas gdy ...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
W niniejszym manuskrypcie opisujemy protokół izolacji LSEC z wątroby myszy składający się z dwuetapowej perfuzji kolagenazy i późniejszego sortowania komórek aktywowanych magnetycznie (MACS). Protokół ten składa się z następujących trzech etapów: (1) Perfuzja przez PV z buforem wolnym od wapnia, a następnie buforem zawierającym kolagenazę w celu uzyskania dyspersji komórek wątroby; (2) Wykluczenie hepatocytów z wirowaniem z niską prędkością; oraz (3) pozytywna selekcja LSEC oparta na MAC z komó...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Wszyscy autorzy nie mają żadnych konfliktów do ujawnienia.
Ta praca była wspierana przez National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases of the NIH (1RO1DK122948 do SHI) oraz NIH Silvio O. Conte Digestive Diseases Research Core Centers P30 (DK084567). Wsparcia dla KF udzieliły również zagraniczne stypendia badawcze Japońskiego Towarzystwa Promocji Nauki (JSPS). Chcielibyśmy również podziękować dr Gregory'emu J. Goresowi i Stevenowi Bronkowi za ich oryginalny projekt i optymalizację aparatu do perfuzji kolagenazy.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| 2,0-calowy cewnik dożylny (IV) 20 G | Terumo, SOmerset, NJ, USA | SR-OX2051CA | |
| 2– 3-calowa taca perfuionowa z otworem w środku | dostosowana; wyprodukowano we własnym zakresie | ||
| 405/520 barwnik żywotności | Miltenyi, Bergisch Gladbach, Niemcy | 130-110-205 | |
| 4-calowe regularne zakrzywione kleszcze opatrunkowe | Fisher Brand | FS16-100-110 | |
| 5-0 Jedwabny szew Perma-Hand | Ethicon, Raritan, NJ, USA | A182H | |
| Anti-stabilin-2 (mysz) mAb-Alexa Fluorà 488 | MBL International, Woburn, MA, Stany Zjednoczone | D317-A48 | |
| Kolba BSA | Miltenyi, Bergisch Gladbach, Niemcy | 130-091-376 | |
| Anti-CD146 (LSEC)-PE, anty-myszy | Miltenyi, Bergisch Gladbach, Niemcy | 130-118-407 | |
| CD146 (LSEC) MicroBeads, mysz | Miltenyi, Bergisch Gladbach, Niemcy | 130-092-007 | |
| Anti-CD45-Viogreen, anty-myszy | Miltenyi, Bergisch Gladbach, Niemcy | 130-110-803 | |
| Kolagen typu I | Corning, Corning, NY, USA | 354236 | |
| Kolagenaza II | Gibco, Waltham, MA, USA | 17101-015 | |
| Pożywka do wzrostu komórek śródbłonka | ScienCell Research Laboratories, Carlsbad, CA, USA | 211-500 | |
| Odczynnik blokujący FcR, mysz | Miltenyi, Bergisch Gladbach, Niemcy | 130-092-575 | |
| Oprogramowanie FlowJo, wersja 10.6 | Becton, Dickinson and Company | ||
| Hardened Fine Nożyczki | FST, Foster city, CA, USA | 14091-11 | |
| Podgrzewane (37 & deg; C) i nawilżony aparat perfuzyjny z recyrkulacją wyposażony w wtrysk tlenu z szybkością 10 psi. | dostosowane; wyprodukowany we własnym zakresie | ||
| skaningowy mikroskop elektronowy Hitachi S 4700 | Hitachi Inc, Pleasanton, CA, USA | SEM096 | |
| LS kolumny | Miltenyi, Bergisch Gladbach, Niemcy | 130-042-401 | |
| Filtry wstępnej separacji MACS (70 μ m) | Miltenyi, Bergisch Gladbach, Niemcy | 130-095-823 | |
| Bufor płuczący MACS | Miltenyi, Bergisch Gladbach, Niemcy | 130-091-222 | |
| Inteligentny filtr siatkowy MACS (70 μ m) | Miltenyi, Bergisch Gladbach, Niemcy | 130-098-462 | |
| Cytometr przepływowy MACSQunt | Miltenyi, Bergisch Gladbach, Niemcy | ||
| Wkładka do hodowli komórek milikomórkowych | Millipore Sigma, Burlington, MA, USA | PITP01250 | |
| Licznik komórek Nexcelom | Bioscience, Lawrence, MA, USA | Celometr Auto T4 Plus | |
| Percoll | GE Healthcare, Chicago, IL, USA | 17-0891-01 | |
| Nożyczki chirurgiczne | F.S.T, Foster city, CA, USA | 14001-12 | |
| Bardzo małe zakrzywione kleszcze opatrunkowe | F.S.T, Foster city, CA, USA | 11063-07 |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission