Исследование соответствует Руководству по уходу и использованию лабораторных животных, опубликованному Национальными институтами здравоохранения США (публикация NIH № 85-23 1985) и была одобрена местным комитетом по этике Университета Гиссена. В этом исследовании использовали взрослых самцов крыс Wistar массой 200 - 250 г.
1. Автоклавирование
- По меньшей мере за один день до процедуры необходимо автоклавировать все хирургические инструменты, наконечники пипеток и пипетки Пастера для использования в процедуре изоляции при 121 ° C в течение 30 минут.
2. Подготовка носителей и решений
ПРИМЕЧАНИЕ. Решения, полученные на этапах 2.1-2.4, могут быть подготовлены за неделю до изоляции и сохранены при температуре 4 ° C, но готовят растворы на этапах 2.5-2.8 в день изоляции. Полные рецепты буферов и носителей приведены в таблице 1 . Нагрейте все среды и растворы до 37 ° C вВодяной бане перед началом приготовления.
- Подготовьте среду Пауэлла, растворяя химикаты, перечисленные в таблице 1, в 4,5 л H 2 O при комнатной температуре (RT). Отрегулируйте рН до 7,4 с помощью 2,0 N NaOH и доведите объем до 5,0 л. Стерильный фильтр отфильтруйте и сохраните при 4 ° С.
- Приготовить среду для креатина, L-карнитина и таурина (CCT) путем растворения порошкообразной среды M199 в 4,5 л H 2 O. Добавить порошок HEPES в соответствии с таблицей в среду и перемешивать в течение 15 мин. Добавьте креатин, карнитин, таурин и Ara-C согласно таблице 1 . Хорошо перемешайте, доведите pH с помощью pH-метра до 7,4 с помощью 2,0 N NaOH и доведите объем до 5,0 л. Стерильный фильтр и храните при 4 ° С.
- Подготовьте клеточную культуральную среду для фибробластов, добавив 10% фетальной телячьей сыворотки (FCS) и 2% пенициллина / стрептомицина (Pen / Strep) в среду M199. DMEM в равной степени подходит как M199 и может также использоваться для культивирования клеток фибробластов.
- Подготовить культуру клеток MV2Е среду для эндотелиальных клеток путем добавления всего содержимого добавки в основную среду MV2 в соответствии с инструкциями производителя. Возьмите аликвоту по 5 мл и согреть ее до 37 ° С на водяной бане.
- Готовят буфер для выделения эндотелиальных клеток путем растворения 0,05 г бычьего сывороточного альбумина (BSA) в 50 мл сбалансированного солевого раствора Хенкса (HBSS) и добавления к нему 0,5 мл 200 мМ раствора этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА). Стерильный фильтр это и хранить его при температуре 4 ° C.
- Подготовьте буфер для промывания эндотелиальных клеток, добавив 0,1 мл 200 мМ к 9,9 мл PBS и сохраните его при 4 ° С.
- Готовят раствор коллагеназы, растворяя 27 мг коллагеназы в 5 мл среды Пауэлла и добавляя к ней 12,5 мкл раствора 100 мМ CaCl 2 . Нагревают до 37 ° С на водяной бане.
- Подготовьте инкрементные растворы для восстановления Ca 2+ 1, 2 и 3 для кардиомиоцитов, добавив 12,5 мкл, 25 мкл и 120 мкл 100 мМ раствора CaCl 2Иона до 6 мл, 6 мл и 12 мл среды Пауэлла соответственно.
- Предварительно покрыть чашки для культивирования клеток для кардиомиоцитов за день до выделения, добавив 1 мл среды для предварительного покрытия, содержащей ламинин, в каждую чашку для культивирования клеток 35 мм. Инкубируйте их в инкубаторе с клеточной культурой при 37 ° С в течение ночи.
3. Подготовка магнитных шариков
- Поместите 0,5 мл буфера для выделения эндотелиальных клеток в пробирку для образца 1,5 мл на льду.
- Добавить 5 мкл (2 × 10 6 ) магнитных шариков мыши IgG для сковороды и хорошо перемешать.
- Поместите трубку в магнитную стойку на 1 мин. Бусины прилипают к стенке трубки к магниту. Тщательно удалите супернатант с 1 мл пипетки.
- Повторите промывку еще дважды и, наконец, повторно суспендируйте шарики в 50 мкл буфера для выделения эндотелиальных клеток и сохраняйте при 4 ° C до использования.
4. Подготовка системы перфузии Лангендорфа
- Чистый тСистеме Лангендорфа путем перфузии с 2 л дистиллированной воды.
- Проведите 50 мл среды Пауэлла через систему в течение 5 мин и выбросьте среду.
- Добавить 80 мл свежей среды Пауэлла. Непрерывно перфузируйте его «карбогеном», пузыря с помощью стеклянной пипетки Пастера из газового баллона. Позвольте среде рециркулировать через систему. Теперь система готова перфузировать сердце ( рис. 1А ).
5. Вскрытие крысы
- Поместите крысу в эксикатор емкостью 5 л под вытяжной колпак и добавьте 1,5 мл 4-5% изофлурана через вентиляционное отверстие и закройте крышку.
ПРИМЕЧАНИЕ: Поместите животное на повышенную перфорированную пластину внутри эксикатора, чтобы избежать непосредственного контакта животного с жидким изофлураном. - Подождите, пока крыса не потеряет свой рефлекс на крышку (обычно ~ 5 мин), а затем выведите крысу из эксикатора. Усыпите крысу шейным вывихом.
- Сократите брюшную кожу и нижний горизонтальный мускулВ середине с помощью пары острых ножниц. После этого разрежьте мышцу вертикально на грудную клетку крысы и откройте грудную клетку. Удалите сердце вместе с легкими и немедленно поместите органы в охлажденный льдом 0.9% раствор NaCl.
- Удалите легкие с помощью ножниц и выбросьте их. Очистите сердце любой соединительной ткани и разрежьте аорту каудально на ветви брахиоцефального ствола.
6. Перфузия сердца и пищеварение с помощью коллагеназы
- Смонтируйте сердце через аорту в перфузионной системе Лангендорфа (раздел 4), используя две пары тонких изогнутых щипцов. Чтобы обеспечить перфузию миокарда ретроградным способом, поместите конец канюли перфузионной системы между первой ветвью аорты и аортальным клапаном. Закрепите аорту с помощью зажима крокодила.
- Закрепите сердце хирургическим швом и снимите зажим крокодила ( Рисунок 1B ).
- Откройте клапан канюли, чтобы позволить перфузионной среде (35 мл) пройти через сердце по капле (60 капель / мин, 5 мл / мин), чтобы вымыть остаточную кровь. Отмените любые проходы на данном этапе.
ПРИМЕЧАНИЕ. Избегайте образования пузырьков воздуха на любой стадии перфузии, так как это приведет к неполному перевариванию и отказу процедуры выделения клеток. - Поместите висячее сердце в собирательную воронку (камера сердца, рис. 1В ) и запустите перистальтический насос, который будет рециркулировать перфузионную среду из воронки-коллектора в резервуар ( рис. 1А ).
- Добавить раствор коллагеназы (с этапа 2.8) в перфузионную среду. Perfuse сердца с рециркуляции коллагеназы решение в течение 30 мин.
ПРИМЕЧАНИЕ. Этот шаг очень важен для оптимизации выхода клеток. Время перфузии зависит от активности коллагеназы, которая может варьироваться в зависимости от партии. Испытайте 3-4 партии коллагеназы, чтобы найти ту, у которой optiМалая активность; То могут быть приобретены большие партии наилучшей подходящей партии, достаточные по меньшей мере для одного года для воспроизводимых результатов. - В конце периода пищеварения прекратите перфузию, удалите сердце из системы Лангендорфа, используя ножницы, и поместите его в стеклянную чашку Петри.
- Отрежьте и выбросьте оба предсердия, и удалите все оставшиеся жировые ткани. Тщательно слезьте перикард с помощью двух пар щипцов, чтобы избежать загрязнения эпителиальных клеток.
ПРИМЕЧАНИЕ. Перикард может быть дополнительно обработан коллагеназой для получения чистых кардиальных эпителиальных клеток, если это необходимо. Подробный протокол не приводится в настоящем исследовании, поскольку это выходит за рамки настоящего протокола. - Сократите сердце вниз серединой с ножницами и поместите это в измельчитель ткани. Минс сердце 2-3 раза и повторно приостановить рубленого ткани в 12 мл буфера для пищеварения от перфузии Langendorff.
ПРИМЕЧАНИЕ. Не обрезайте hEart чрезмерно, поскольку это приведет к увеличению доли мертвых кардиомиоцитов. - Перенесите измельченную ткань в 15 мл среды, содержащей коллагеназу, и дайте ей перевариваться на водяной бане в течение 5-10 минут с периодическим перемешиванием путем повторной суспензии, используя 5 мл одноразовой пластиковой пипетки.
- В конце периода пищеварения отфильтруйте суспензию клеток через сито 100 мкм. Удалите остатки тканей и непереваренный материал.
- В конце перфузии Лангендорфа немедленно промойте систему перфузии минимальным количеством 1 л дистиллированной воды. Перфуза системы путем рециркуляции 100 мл 0,1 N NaOH в течение 30 мин и, наконец, промыть систему 2-3 л дистиллированной воды. Высушите систему продувкой воздуха и закройте отверстие пара-пленкой.
7. Крысиная изоляция сердечной клетки
- Выделение и культивирование кардиомиоцитов
- Центрифугация клеточной суспензии при 25 xg в течение 1 мин (без BrAkes) для осаждения кардиомиоцитов. Кардиомиоциты можно также разрешить оседать в течение 10 мин при RT без центрифугирования.
- Тщательно удалите супернатант, содержащий эндотелиальные клетки и фибробласты, с помощью одноразовой пластиковой пипетки в новой 50 мл пробирке.
- Ресуспендируют гранулу кардиомиоцитов в растворе Ca 2+ 6 мл 1 (стадия 2.9). Разрешить 1 мин для клеток, чтобы приспособиться к низкой концентрации Ca 2+ окружающей среды, и центрифугировать суспензию клеток снова при 25 xg в течение 1 минуты (без тормозов).
- Отбрасывают супернатант и ресуспендируют осадок клеток в 6 мл раствора Ca 2+ 2 (стадия 2.9). Дайте клеткам 1 мин довести до промежуточной концентрации Ca 2+ и, наконец, добавьте 12 мл раствора Ca 2+ 3 (стадия 2.9) в клетки. Смешать с помощью одноразовой пластиковой пипетки.
- Центрифуга клеточной суспензии при 25 мкг в течение 1 мин.
- Отбросьте супернатант и ресуспендируйте клетки в 20 мл предварительноНагретая среда ЧМТ. Добавьте 1 мл клеточной суспензии к каждой из 20 стерильных 35-миллиметровых чашек для культивирования клеток, предварительно покрытых ламинином (стадия 2.9), и дайте клеткам прикрепиться в течение 2 ч в инкубаторе без CO 2 для культивирования клеток.
ПРИМЕЧАНИЕ. Кардиомиоциты можно также культивировать в среде CO 2 ; Однако в этом случае следует использовать среды с бикарбонатной буферной системой. - Через 2 часа замените среду новыми 2 мл среды ССТ для удаления мертвых клеток.
ПРИМЕЧАНИЕ. Клетки готовы для любых запланированных экспериментов и могут культивироваться в течение 3 дней в типичном инкубаторе для клеточной культуры (без CO 2 ) без значительной потери живых клеток. Типичные здоровые стержневидные кардиомиоциты показаны на рисунке 2А .
- Выделение эндотелиальных клеток и фибробластов
- Центрифуга супернатант, содержащий эндотелиальных клеток и фибробластов (из шага 7.1.2) при 250 xg в течение 10 мин.
- ОтменитьRnatant и ресуспендируют клеточный осадок в 1,5 мл буфера для выделения эндотелиальных клеток в пробирке для образцов объемом 2 мл.
- Добавить 3 мкг (1: 500) мышиного анти-крысиного CD31-антитела к клеточной суспензии и инкубировать его при 4 ° С в течение 30 мин с вращением от конца до конца.
ПРИМЕЧАНИЕ. Рекомендуется титрование антитела для оптимального разбавления. Эта стадия должна быть проведена при 4 ° C, так как при RT быстрое усвоение антител эндотелиальными клетками приведет к низкому урожаю. - Добавьте заранее приготовленные (раздел 3) пан-антимышиные IgG-шарики к суспензии клеток и инкубируйте в течение 20 мин при 4 ° С с вращением от конца до конца.
ПРИМЕЧАНИЕ. В качестве альтернативы мышиное антитело против CD31 мыши может быть предварительно прикреплено к магнитным гранулам и затем добавлено в клеточную суспензию. Однако это увеличит время инкубации шариков с клеточной суспензией и может привести к увеличению неспецифического связывания неэндотелиальных клеток и, следовательно, к более высокому загрязнению других типов клеток. - В конце времени инкубации антитела помещают пробирку, содержащую суспензию клеток, в магнитную стойку и дают 2 мин для осаждения магнитных шариков, прикрепленных к эндотелиальным клеткам, на сторону трубки.
- Осторожно удалите остальную суспензию клеток (содержащую в основном фибробласты), используя 1 мл пипетку и добавьте ее в 10-см клеточную культуральную чашку, содержащую 10 мл среды для культивирования клеток фибробластов (шаг 2.3). Поместите его в типичный инкубатор культуры клеток, содержащий 5% CO 2 . Процедура продолжается на шаге 7.3.
- Добавить 1 мл промывочного буфера в пробирку с магнитными шариками, содержащими эндотелиальные клетки.
- Закройте пробирку, снимите ее с магнитной стойки и осторожно перемасштабируйте бисер, слегка встряхивая вверх и вниз 4 - 5 раз. Поместите трубку снова в магнитную стойку, дайте бусинам оседать на стенке трубки в течение 1 минуты и осторожно снимите промывочный буфер.
- Повторите шаги промывки 5 - 7 раз, чтобы избавиться от загрязнений nНа-эндотелиальных клетках.
- Ресуспендируют эндотелиальные клетки, прикрепленные к шарикам, в 1 мл культуральной среды эндотелиальных клеток MV2, добавляют в одну лунку 12-луночного планшета и инкубируют в культуральном инкубаторе с CO 2 .
- Разрешить клетки для прикрепления на ночь и изменить среду на следующий день, а затем каждые 2-3 дня, пока клетки становятся полуконфлюэнтными (как правило, 5-7 дней).
ПРИМЕЧАНИЕ. Типичные неконфлюэнтные эндотелиальные клетки через 3 - 4 дня и сливные эндотелиальные клетки после 7-10 дней изоляции показаны на фиг.3А и 3В соответственно. Затем клетки могут быть трипсинизированы (раздел 7.4) и засеяны в колбу для культуры клеток Т25.
- Промывка и культивирование фибробластов (продолжение с шага 7.2.6)
- После 1 ч инкубации аспирируют среду и промывают фибробласты, прикрепленные к чашке для культивирования клеток, добавляя соответствующий объем предварительно нагретого PBS. Аспирируйте PBS и повторите процедуруТЭП 2-3 раза и, наконец, добавить предварительно подогретую среду для культивирования клеток фибробластов.
- Смытые клетки снова на следующий день снова подогревают PBS (как на предыдущем этапе) и добавляют предварительно нагретую свежую среду. Меняйте среду каждые 2-3 дня. Типичный фенотип фибробластов на 2-й день изоляции показан на фиг. 4А .
ПРИМЕЧАНИЕ. Фибробласты становятся полуконфлюэнтными обычно в течение 5-7 дней и затем готовы к трипсинизации (раздел 7.4) и используются для запланированных экспериментов. При этой процедуре мы обычно получаем чистые фибробласты на 95-99%. Типичный фенотип фибробластов на 7-й день изоляции показан на рисунке 4B .
- Трипсинизация эндотелиальных клеток и фибробластов
- Аспирируйте среду из чашки для культивирования клеток и добавьте достаточное количество предварительно подогретого PBS для покрытия клеток.
- Аспирируют PBS и добавляют достаточное количество раствора трипсина-ЭДТА (0,05% и 0,02%, соответственно), чтобы покрыть клетки и поместить в thИнкубатор 37 ° C в течение 5 мин.
- Ресуспендируйте клетки, пипетируя клетки вверх и вниз с помощью 1 мл пипетки и прекратите действие трипсина, добавляя 10% FCS.
- Гранулировали суспензию клеток центрифугированием при 250 xg в течение 10 мин при комнатной температуре.
- Ресуспендируют клетки в соответствующем объеме предварительно нагретой клеточной культуральной среды.
8. Характеристика эндотелиальных клеток
ПРИМЕЧАНИЕ: Чистота эндотелиальных клеток определяется поглощением Dil-Ac-LDL и иммуноокрашиванием фактора фон Виллебранда (vWF). Клетки визуализируют с помощью флуоресцентной или конфокальной микроскопии ( фигуры 3C-3E ).
- Прием Dil-Ac-LDL эндотелиальными клетками
- Трипсинизируют эндотелиальные клетки (шаг 7.4) и культивируют их в течение ночи на покровных стеклах в 12-луночном планшете (приблизительно 10 × 10 4 клеток / см 2 ).
- Аспирируйте среду и промойте клетки с 1 мл предварительно-wВооруженный HBSS.
- Аспирируйте HBSS и добавьте 1 мл культуральной среды для эндотелиальных клеток, содержащей 10 мкг / мл Dil-Ac-LDL, и оставьте клетки в инкубаторе при 37 ° C в течение 4 часов.
- Аспирируют среду и ополаскивают клетки предварительно подогретым PBS три раза и фиксируют их 1 мл 4% параформальдегида (PFA, растворенного в PBS). Инкубируйте их с PFA при 37 ° C в течение 20 минут.
ПРИМЕЧАНИЕ: PFA является коррозионным; Всегда используйте кислотостойкие перчатки при работе с раствором PFA. - Аспирируйте PFA, промывайте клетки покровным в 12-луночном планшете 1 мл PBS трижды и инкубируйте их с окрашивающим ядерным раствором TO-PRO (10 мкМ) в течение 1 часа при комнатной температуре.
ПРИМЕЧАНИЕ. Если для микроскопа доступен подходящий фильтр, можно также использовать 4 ', 6-диамидино-2-фенилиндол (DAPI, 1 мкг / мл). В этом случае время инкубации должно быть уменьшено до 10 мин. - Промойте клетки на покровном в 12-луночный планшет с 1 мл PBS, аспирации PBS, и повторите шаг в три раза.
- Возьмите cВыскользните из 12-луночного планшета и установите его на предметное стекло с каплей монтажной среды. Клетки готовы визуализироваться под флуоресцентным / конфокальным микроскопом. Используйте фильтр возбуждения 530-560 нм для Dil-Ac-LDL, 640 нм для TO-PRO и 340-380 нм для DAPI.
- Окрашивание фон Виллебрандом (vWF)
- Культурируйте эндотелиальные клетки, как описано на этапе 8.1.1.
- Аспирируют среду и промывают клетки 1 мл предварительно нагретого HBSS; После этого фиксируют 4% PFA, как описано на шаге 8.1.4.
- Аспирируйте PFA, промойте клетки на покровном стекле 12-луночного планшета 1 мл PBS дважды и пропертибите клетки 1 мл 0,1% Triton X-100 (в PBS) в течение 20 минут при комнатной температуре.
- Аспирируйте проницаемый раствор и инкубируйте клетки с блокирующим раствором (5% BSA / 5% FCS в PBS) в течение 1 часа.
- Инкубируйте клетки с кроличьим анти-vWF антителом (1: 100) при 4 ° С в течение ночи во влажной камере. Добавить покровное стекло безПервичное антитело как отрицательный контроль.
- Промывайте клетки на покровном стекле 12-луночного планшета 1 мл PBS три раза и инкубируйте клетки с антителом Alexa Fluor-488 осла антитела против кролика (1: 500) и окрашивающим раствором TO-PRO (10 мкМ) в течение 1 часа При RT.
- Промойте клетки на покровном в 12-луночный планшет с 1 мл PBS, аспирации PBS, и повторите шаг три раза.
- Выньте покровное стекло из 12-луночного планшета и установите его на предметное стекло с каплей монтажной среды. Клетки готовы визуализироваться под флуоресцентным / конфокальным микроскопом. Используйте фильтр возбуждения 490 нм для vWF и 640 нм для ядерного окрашивания.