Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
* Эти авторы внесли равный вклад
Сердечно-сосудистые заболевания являются основной причиной смерти во всем мире. Кальцификация сосудов вносит существенный вклад в бремя сердечно-сосудистой заболеваемости и смертности. Этот протокол описывает простой метод количественной оценки осаждения кальция in vitro с помощью флуоресцентной визуализации.
Кальцификация сосудов включает в себя ряд дегенеративных патологий, включая воспаление, изменения клеточного фенотипа, гибель клеток и отсутствие ингибиторов кальцификации, которые одновременно приводят к потере эластичности и функции сосудов. Кальцификация сосудов является важным фактором заболеваемости и смертности при многих патологиях, включая хроническое заболевание почек, сахарный диабет и атеросклероз. Современные исследовательские модели для изучения кальцификации сосудов ограничены и жизнеспособны только на поздних стадиях развития кальцификации in vivo. Инструменты in vitro для изучения кальцификации сосудов используют измерения конечных точек, повышая требования к биологическому материалу и рискуя введением изменчивости в научные исследования. Мы демонстрируем применение нового флуоресцентно меченого зонда, который связывается с развитием кальцификации in vitro на клетках гладкой мускулатуры сосудов человека и определяет развитие кальцификации in vitro в реальном времени. В этом протоколе мы описываем применение нашего недавно разработанного анализа кальцификации, нового инструмента в моделировании заболеваний, который имеет потенциальное трансляционное применение. Мы предполагаем, что этот анализ будет актуален в более широком спектре исследований минерального осаждения, включая применение в исследованиях костей, хрящей или зубов.
Кальцификация сосудов (ВК) является самостоятельным фактором риска сердечно-сосудистой заболеваемости и смертности 1,2,3. Долгое время считавшийся пассивным химическим процессом внематочного минерального отложения, теперь он представляет собой модифицируемую реакцию заживления тканей, включающую активный вклад различных клеток, включая активированные клетки гладкой мускулатуры сосудов (hVSMC) в качестве драйвера заболевания 4,5. In vivo ВК может быть измерен с помощью многоспиральной компьютерной томографии как оценка атеросклеротическойнагрузки 6,7,8. В настоящее время происходит смена парадигмы, в которой тяжесть ВК становится признанным фактором риска сердечно-сосудистых заболеваний, диабета II типа, хронического заболевания почек и старения 9,10,11,12,13,14,15.
hVSMC являются наиболее распространенным типом клеток в сердечно-сосудистой системе и основным участником в развитии VC. Кальцификация in vitro hVSMC является широко используемой моделью заболевания для изучения сердечно-сосудистых заболеваний16,17. Тем не менее, большинство протоколов для обнаружения кальцификации in vitro используют измерения конечных точек, которые могут ограничить сбор данных, требуют более широкого использования клеточного материала и могут замедлить исследования. Общие методы обнаружения кальцификации hVSMC in vitro включают анализ o-кресольфталеина, который измеряет солюбилизированное отложение кальция против общего белка и требует лизиса клеток18. Также используется окрашивание Alizarin Red, которое связывается непосредственно с отложениями кальция на фиксированных клетках или ткани19. Для изучения кальцификации hVSMC с течением времени с помощью o-кресольфталеина или Alizarin Red требуются партии реплик в каждый момент времени, увеличивая спрос на биологический материал и, в свою очередь, увеличивая вероятность изменчивости.
В этой статье мы подробно описываем метод применения нового анализа, который использует hVSMC с флуоресцентным зондом визуализации для определения прогрессирования VC in vitro , а также функционирует как сингулярный анализ кальцификации на конечной стадии. Ранее мы продемонстрировали, что этот анализ непосредственно сопоставим с методами o-cresolphthalein и Alizarin Red и может быть использован для различения различных условий культуры20. В дополнение к измерениям в режиме реального времени этот анализ может быть использован для определения склонности образцов сыворотки или плазмы в качестве суррогатного маркера для клинической разработки VC20. Это поможет в применении биологических стратегий сердечно-сосудистых наук и моделировании заболеваний. Дальнейшее применение анализа может осуществляться в виде трансляционной системы BioHybrid для оценки тяжести или прогрессирования VC из компонентов крови, таких как сыворотка или плазма.
1. Посев, поддержание и индукция кальцификации клеток
2. Обнаружение кальцификации с помощью визуализации
ПРИМЕЧАНИЕ: Следующий протокол содержит общие шаги, которые необходимо предпринять при подготовке, визуализации и анализе данных. Снимки экрана, поддерживающие инструкции для каждого шага с использованием автоматизированной платформы обработки изображений и соответствующего программного обеспечения для анализа изображений (см. Таблицу материалов для получения подробной информации ), приведены в Дополнительном файле 2 и Дополнительном файле 3. Для применения этого протокола могут использоваться другие инструменты визуализации и инструменты обработки изображений. Однако повторная визуализация в одном и том же месте в каждой скважине имеет решающее значение для значимого сбора данных. Создание протокола для кальцификации и повторного использования изображений на каждом этапе визуализации необходимо для получения воспроизводимых результатов. При первом применении метода выполните следующие действия, чтобы подготовиться к визуализации.
3. Анализ данных
ПРИМЕЧАНИЕ: Подробные снимки экрана о том, как выполнять анализ данных с помощью автоматизированной платформы визуализации и соответствующего программного обеспечения для анализа изображений (см. Таблицу материалов для получения подробной информации ), см. в Дополнительном файле 4. При использовании альтернативных инструментов визуализации или аналитического программного обеспечения изображения должны быть экспортированы и обработаны пакетно, гарантируя, что экспозиция, порог флуоресценции или интенсивность корректируются одинаково для всех изображений в сравнительном наборе данных.
Результат включает в себя оригинальные изображения ядер, окрашенных HOECHST, кальцификацию, помеченную RFP, и изображения яркого поля. Могут быть обнаружены и проанализированы различные стадии кальцификации от низкой (рисунок 2) до высокой (рисунок 3). Кальциф...
В этой рукописи мы описываем полуавтоматический метод определения кальцификации in vitro . Для этого метода необходимо оптимизировать три критических этапа кальцификации hVSMC. Во-первых, клеточная плотность имеет решающее значение для развития кальцификации hVSMC. Низкая плотность hVSMC ?...
Леон Шургерс получил институциональные гранты от Bayer, Boehringer Ingelheim, NattoPharma и IDS. Леон Шургерс владеет акциями Coagulation Profile. Вилли Янен-Дехент является соучредителем и акционером CALCISCON AG.
Это исследование финансировалось исследовательскими и инновационными программами Европейского Союза Horizon 2020 в рамках грантового соглашения Марии Склодовской-Кюри No 722609 и 764474, NWO ZonMw (MKMD 40-42600-98-13007). Это исследование было поддержано BioSPX. WJ-D получил финансирование от Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, Немецкий исследовательский фонд) TRR219 -проект ID 322900939 и проект ID 403041552
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Calcium chloride, 93%, anhydrous | Thermo Fisher Scientific | 349615000 | |
Costar 6-well Clear TC-treated well plates | Corning | 3516 | |
Cytation 3 System | BioTek, Abcoude, The Netherlands | ||
Fetal Bovine Serum | Merck | F7524-100ML | |
Fetuin-A-Alexa Fluor-546 | Prepared in-house | ||
Gen5 Software v3.10 | BioTek | ||
Gibco Medium 199 | Thermo Fisher Scientific | 11150059 | |
Hoechst 33342, Trihydrochloride | Thermo Fisher Scientific | H3570 | |
PBS (10X), pH 7.4 | Thermo Fisher Scientific | 70011044 | |
Penicillin-Streptomycin | Thermo Fisher Scientific | 15140122 | |
Trypsin-EDTA (0.05%), phenol red | Thermo Fisher Scientific | 25300062 |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеСмотреть дополнительные статьи
This article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены