Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
Этот протокол предназначен для изучения стеатоза и молекулярных, биохимических, клеточных изменений, вызванных чрезмерным воздействием липидов in vitro нагепатоциты.
Метаболическая дисфункция,связанная с жировой болезнью печени (МАЖБП), ранее известная как неалкогольная жировая болезнь печени (НАЖБП), является наиболее распространенным заболеванием печени во всем мире из-за его связи с ожирением, диабетом 2 типа и дислипидемией. Стеатоз печени, накопление липидных капель в паренхиме печени, является ключевым признаком заболевания, предшествующего воспалению, наблюдаемому при стеатогепатите, фиброзе и конечной стадии заболевания печени. Накопление липидов в гепатоцитах может мешать правильному метаболизму ксенобиотиков и эндогенных молекул, а также индуцировать клеточные процессы, ведущие к прогрессированию заболевания. Хотя экспериментальное исследование стеатоза может быть выполнено in vivo,подходы in vitro к изучению стеатоза являются дополнительными инструментами с различными преимуществами. Культура гепатоцитов в среде, обусловленной перегрузкой липидов, является отличным воспроизводимым вариантом для изучения стеатоза печеночной области, позволяя идентифицировать клеточные процессы, связанные с накоплением липидов, такие как окислительные и ретикулярные стрессы, аутофагия, пролиферация, гибель клеток и т. Д., А также другие испытания, включая эффективность лекарств, и токсикологическое тестирование, среди многих других возможных применений. Здесь было направлено на описание методики культивирование клеток гепатоцитов в липидной среде, обусловленной перегрузкой. Клетки HepG2 культивировали в среде RMPI 1640, кондиционированной пальмитатом натрия и олеатом натрия. Важно отметить, что соотношение этих двух липидов имеет решающее значение для благоприятство накоплению липидных капель, сохраняя при этом пролиферацию клеток и умеренную смертность, как это происходит в печени во время заболевания. Показана методика приготовления запасов липидного раствора, смеси, добавления в среду и культуры гепатоцитов. С помощью этого подхода можно идентифицировать липидные капли в гепатоцитах, которые легко наблюдаются при окрашивание Oil-red O, а также кривые показателей пролиферации / смертности.
Жировая дистрофия печени, связанная с метаболической дисфункцией, широко распространена во всем мире1,2; по оценкам, до 25% населения страдает3. Это заболевание, ранее известное как неалкогольная жировая болезнь печени (НАЖБП), обновило свою номенклатуру к метаболической дисфункции, связанной с жировой болезнью печени (МАЖБП), чтобы точно отразить патогенез, связанный с ожирением, резистентностью к инсулину, диабетом 2 типа и дислипидемией, а также возможные методы лечения заболевания3,4.
Независимо от названия, заболевание включает в себя широкий спектр гистопатологических изменений, характеризующихся аномально высоким накоплением липидов в печени (>5% жира в гепатоцитах5)и может прогрессировать через накопление липидов, обычно встречающееся при простом стеатозе, до стеатогепатита, что, в свою очередь, может привести к развитию фиброза, цирроза, гепатоцеллюлярная карцинома и печеночная недостаточность5,6,7,8. Ожидается, что из-за его растущей распространенности МАЖБП станет первым признаком трансплантации печени и основной причиной гепатоцеллюлярной карциномы9.
Хотя он считается доброкачественной или легкой формой жировой болезни печени, стеатоз печени на самом деле является метаболическим ключом в MAFLD10. Различные метаболические пути зависят от накопления липидов в печени, включая, но не ограничиваясь, синтезом, экспортом и метаболизмом липидов10. Инсулинорезистентность, окислительный стресс, ретикулярный стресс и клеточная дисфункция тесно связаны с печеночной липотоксичностью11,12. С другой стороны, жировые гепатоциты являются мишенью активных форм кислорода, претворяя метаболиты в виде перекисей липидов, белковых карбонилов и аддуктов нуклеиновых кислот13. На клеточном уровне жировые гепатоциты могут подвергаться митохондриальному повреждению14,клеточному старению15,апоптозу16,пироптозу12и аутофагии17,среди других событий.
Гепатоциты высоко отвечают за метаболизм, детоксикацию и синтез широкого спектра молекул. Многие из этих функций могут быть скомпрометированы накоплением липидов, наблюдаемым при стеатозе. Поэтому очень важно иметь воспроизводимые инструменты, позволяющие точно оценить стеатоз. В этом смысле модели in vitro легко применимы и воспроизводимы. Стеатоз in vitro использовался с различными целями16,18,19. Клетки HepG2 широко используются в качестве клеточной линии гепатоцитов. Он имеет такие преимущества, как легкость в культуре и хорошая характеристика. Пожалуй, единственным недостатком клеток HepG2 является тот факт, что это канцерогенная клеточная линия, поэтому это необходимо учитывать при анализе исходов. Здесь показано применение смеси жирных кислот, широко используемых в клеточной культуре: пальмитиновой кислоты (ПА) и олеиновой кислоты (ОА). И PA, и OA предлагают разные результаты в культуре20. ПА (С 16:0) является наиболее распространенной насыщенной жирной кислотой, получаемой из рациона16. ПА рассматривается как биомаркер де-ново липогенеза,важнейшего шага в развитии НАЖБП21. Показано, что ПА высокотоксична22; поэтому может быть не рекомендуется индуцировать стеатоз in vitro. ОА (C 18:1) является мононенасыщенной жирной кислотой. В отличие от ПА, было высказано предположение, что ОА обладает противовоспалительными и антиоксидантными свойствами, будучи способным противодействовать ПА12. Как ПА, так и ОА являются основными жирными кислотами, присутствующими в триглицеридах, независимо от состояния здоровья или заболевания16. В таблице 1 приведены примеры культуры гепатоцитов с ПА, ОА и их смесью, а также результаты, о которыхсообщается12,23,24,25,26,27. Другие жирные кислоты также использовались в культуре гепатоцитов, включая стеариновую кислоту (C 18:0)28,29,30,линолевую кислоту (C18:1) 28,30,31 и ее конъюгаты (CLA)28,32,пальмитолеиновую кислоту (C 16:1)29. Тем не менее, их использование реже всего сообщается в литературе, возможно, потому, что их печеночное изобилие ниже, чем PA и OA16.
В сочетании обе жирные кислоты напоминают стеатоз in vitro,обеспечивая пролиферируя клетки, с повышенной гибелью клеток и более низкой жизнеспособностью по сравнению с контрольными условиями. Стоит отметить, что соответствующие соли этих жирных кислот доступны и могут быть использованы. Одна из основных проблем при оценке липидной перегрузки в культуре клеток гепатоцитов приведена в дифференциации токсикологических моделей и модели, наилучшим образом представляющей стеатоз. Многие модели можно отнести в первом случае. Фактически, использование только ПА можно рассматривать среди них, и высокая смертность является наиболее очевидным исходом12,16,23,24,25,26,27. Применение высоких доз даже в случае ОА также можно рассматривать как токсикологическую модель. Показанный здесь протокол находится в более высоком соответствии с развитием стеатоза, поскольку он показывает низкую смертность по сравнению с той, которая наблюдается в других моделях, и позволяет соблюдать его в течение нескольких дней с прогрессирующим накоплением липидов, как это происходит при НАЖБП. Возможность оценить легкий и тяжелый стеатоз через экспериментальные условия считается еще одним преимуществом.
Жирные кислоты | Условия | Результаты | Ссылка | ||
ПАПА | Концентрация: 200 мкМ | Накопление липидов | Ян и др., 201925. | ||
Время экспозиции: 24 ч | Повреждение гепатоцитов | ||||
Возвышение трансаминаз | |||||
ПАПА | Концентрация: 50, 100 и 200 мкМ | Накопление липидов | Xing et al, 201924. | ||
Время экспозиции: 24 ч | |||||
ПАПА | Концентрация: 250 мкМ, 500 мкМ, 750 мкМ и 1 000 мкМ | Накопление липидов | Wang et al, 202026. | ||
Время экспозиции: 24 ч | Прогрессивное снижение жизнеспособности клеток | ||||
Смесь ОА/ПА | Концентрация: 1 мМ | Накопление липидов | Xiao et al, 202027. | ||
Время экспозиции: 24 ч | Не сообщает о липотоксичности | ||||
Скорость: 2OA: 1PA | |||||
Смесь ОА/ПА | Первая стимуляция 200 мкМ и 400 мкМ ПА, а затем вторая стимуляция 200 мкМ ОА | Накопление липидов. | Цзэн и др., 202012. | ||
Концентрация:400 мкМ ПА: 200 мкМ ОА | Доказательства липотоксичности, индуцированной ПА, были уменьшены стимуляцией ОА. | ||||
Скорость: 2PA: 1OA | |||||
Время экспозиции: 24 ч | |||||
Смесь ОА/ПА | Концентрация: 400 мкМ ПА: 200 мкМ ОА | Накопление липидов | Chen et al, 201823. | ||
Скорость: 2PA: 1OA | |||||
Время экспозиции: 24 ч | |||||
Смесь ОА/ПА | Концентрация:50 и 500 мкМ | Генерация двух типов стеатоза: легкого стеатоза и тяжелый стеатоз. | Кампос и Гусман 2021 | ||
Скорость: 2PA: 1OA | Моделирует хроническую экспозицию липидной перегрузки | ||||
Время экспозиции: 24 ч, 2 дня, 3 дня и 4 дня. |
Таблица 1. Культура гепатоцитов в стеатогенных условиях. В таблице представлен тип используемой жирной кислоты, поддерживаемые условия и наблюдаемые результаты в культуре гепатоцитов. О.А.: Пальмитиновая кислота. ОА: Олеиновая кислота.
Наконец, эта модель применима не только к изучению стеатоза и жировой дистрофии печени, но и к печеночному метаболическому, синтетическому и детоксикационному пути в контексте стеатоза. Кроме того, индуцированный стеатоз in vitro может предоставить доказательства для идентификации потенциальных маркеров заболевания, а также терапевтических целей.
1. Стандартная и кондиционированная подготовка среды
2. Докультура
3. Стеатогенная культура
4. Оценка жизнеспособности и смертности
5. Липидное окрашивание маслом Red O
6. Морфометрическая оценка содержания липидов
Гепатоциты, культивируется в стеатогенной среде, демонстрируют рост по всей поверхности колодца; однако жировые гепатоциты показывают более низкую скорость роста по сравнению с клетками, культивируемыми в контрольной среде. Предлагаемое соотношение и концентрация ОА и ПА, гарантирую...
Этот протокол предназначен для обеспечения стратегии изучения стеатоза in vitro. Клеточная культура является мощным инструментом для изучения клеточных, молекулярных, биохимических и токсикологических аспектов клеток, подвергающихся воздействию различных условий. При таком подхо?...
Авторам нечего раскрывать.
Эта работа финансировалась Национальной национальной консилией науки и технологии (Conacyt, CB-221137). Адриана Кампос является докторантом в Programa de Doctorado en Ciencias Biomédicas, Universidad Nacional Autónoma de México, и была поддержана Conacyt (CVU: 1002502).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Biosafety cabinet | ESCO Airstream | AC2-452+C2:C26 | Class II Type A2 Biological Safety Cabinet |
Bottle top filter | Corning, US | 430513 | Non-pyrogenic, polystyrene, sterile. 1 filter/Bag. 0.22 μm, 500 mL. |
Bovine serum albimun (BSA) | Gold Biotechnology, US | A-421-10 | BSA Fatty Acid Free for cell culture |
Culture media RPMI 1640 | ThermoFisher-Gibco, US | 31800-022 | - |
Fetal Bovine Serum (FBS) | ThermoFisher-Gibco, US | A4766801 | - |
Hemocytometer | Marienfeld, DE | 640010 | - |
HepG2 cell line | ATCC, US | HB-8065 | Hepatocellular carcinoma human cells. |
Humidified incubator | Thermo Electronic Corporation,US | Model: 3110 | Temperature (37 °C ± 1 °C), humidity (90% ± 5%) , CO2 (5% ± 1%) |
Inverted microscope Eclipse | NIKON, JPN | Model: TE2000-S | - |
Isopropanol | Sigma-Aldrich, US | I9030-4L | - |
Oil Red O Kit | Abcam, US | ab150678 | Kit for histological visualization of neutral fat. |
Paraformaldehyde | Sigma-Aldrich, US | P6148-500G | - |
Penicillin/streptomycin | ThermoFisher-Gibco, US | 15140-122 | Antibiotics 10,000 U/mL Penicillin, 10,000 μg/mL Streptomycin |
pH meter | Beckman, US | Model: 360 PH/Temp/MV Meter | - |
Phosphate buffered saline | ThermoFisher-Gibco, US | 10010-023 | - |
Serological Pipettes | Sarstedt, AUS | 86.1253.001 | Non-pyrogenic, sterile, 5 mL |
Serological Pipettes | Sarstedt, AUS | 86.1254.001 | Non-pyrogenic, sterile, 10 mL |
Sodium bicarbonate | Sigma-Aldrich, US | S5761-1KG | Preparation of culture media |
Sodium oleate | Santa Cruz Biotechnology, US | sc-215879A | - |
Sodium palmitate | Santa Cruz Biotechnology, US | sc-215881 | - |
Syring filter | Corning, US | 431219 | Non-pyrogenic, sterile, 28 mm, 0.2 μm. |
Trypan Blue | Sigma-Aldrich, US | T6146-25G | - |
Trypsin 0.05% /EDTA 0.53 mM | Corning, US | 25-052-Cl | - |
24 well cell culture cluster | Corning, US | 3524 | Flat bottom with lid. Tissue culture treated. Nonpyrogenic, polystyrene, sterile. 1/Pack. |
96 well cell culture cluster | Corning, US | 3599 | Flat bottom with lid. Tissue culture treated. Nonpyrogenic, polystyrene, sterile. 1/Pack. |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены