Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
Этот протокол описывает выделение эндотелиальных клеток мыши из целой поджелудочной железы.
Поджелудочная железа является жизненно важным органом для поддержания метаболического баланса в организме, отчасти благодаря производству метаболических гормонов, таких как инсулин и глюкагон, а также пищеварительных ферментов. Поджелудочная железа также является сильно васкуляризированным органом, чему способствует сложная сеть капилляров поджелудочной железы. Эта обширная капиллярная сеть состоит из высокофенестрированных эндотелиальных клеток (ЭК), важных для развития и функционирования поджелудочной железы. Соответственно, дисфункция ЭК может способствовать дисфункции поджелудочной железы при таких заболеваниях, как диабет и рак. Таким образом, исследование функции ЭК поджелудочной железы (pECs) важно не только для понимания биологии поджелудочной железы, но и для развития ее патологий. Мышиные модели являются ценным инструментом для изучения метаболических и сердечно-сосудистых заболеваний. Тем не менее, не существует установленного протокола с достаточным подробным описанием для выделения ЭК мышей из-за относительно небольшой популяции ЭК и большого количества пищеварительных ферментов, потенциально высвобождаемых из ацинарной ткани, что может привести к повреждению клеток и, следовательно, к низкому выходу. Чтобы решить эти проблемы, мы разработали протокол обогащения и восстановления pEC мышей, сочетающий мягкую физическую и химическую диссоциацию и отбор, опосредованный антителами. Представленный здесь протокол обеспечивает надежный метод извлечения неповрежденных и жизнеспособных ЭК из всей поджелудочной железы мыши. Этот протокол подходит для нескольких последующих анализов и может быть применен к различным моделям мышей.
Поджелудочная железа, играющая ключевую роль в метаболическом контроле и гомеостазе, является сильно васкуляризированным органом. Поджелудочная железа выполняет как эндокринную, так и экзокринную функции, контролируя регуляцию уровня глюкозы в крови и пищеварительных ферментов соответственно. Эти два компартмента связаны между собой обширной сетью кровеносных сосудов поджелудочной железы, облегчающих обмен и транспортировку кислорода, гормонов и ферментов. Важно отметить, что эта плотная капиллярная сеть проникает в островок Лангерганса, скопление гормонорегулирующих клеток в поджелудочной железе, отвечающих за ее эндокринную функцию, состоящее из глюкагон-секретирующих альфа-клеток (α), инсулин-секретирующих бета-клеток (β) и соматостатин-секретирующих дельта-клеток (δ) 1,2. Хотя островки составляют всего 1-2% от массы поджелудочной железы, они получают 20% отобщего кровотока3, что подчеркивает важность сосудистой сети островков. Капилляры поджелудочной железы в основном состоят из высокофенестрированных эндотелиальных клеток (ЭК), которые окружены пристеночными перицитами. Эти капиллярные ЭК играют жизненно важную роль в развитии, созревании и (дис)функции островков и образуют тесные перекрестные связи с различными эндо- и экзокринными клетками4 (Рисунок 1).
Эндотелиальная дисфункция наблюдалась как при диабете 1, так и при диабете 2 типа, наиболее распространенных состояниях, вызванных дисфункцией островков поджелудочной железы 5,6. Плотность и морфология микрососудов островков могут быть изменены при сахарном диабете7. Кроме того, рак поджелудочной железы, высокоагрессивная опухоль, которая также может проявляться в виде сахарного диабета, характеризуется высокой микрососудистой плотностью при плохой перфузии8. Учитывая ключевую структурную и функциональную роль ЭК как в нормальной, так и в больной ткани поджелудочной железы, существует актуальная необходимость в изучении ЭК в развитии, физиологии и патологии, чтобы раскрыть механизмы, которые управляют здоровьем или болезнями.
Разработаны многочисленные протоколы для выделения ЭК у различных мышей (например, мозга 9,10, легких11, сердца12, печени13, скелетных мышц14 и жировых тканей15) и человека (например, мозга16, висцеральной жировой ткани17,18, периферических нервов19, легких 20,21,22 и брыжеечной артерии 23) тканей. Эти протоколы обычно включают использование ферментативных расщеплений (например, коллагеназой, трипсином24, диспазой 24,25 и либеразой26) с последующей стадией обогащения на основе антител. Кроме того, эти протоколы, как правило, основываются на длительной продолжительности переваривания в высоких концентрациях ферментов с энергичным перемешиванием при 37 °C (табл. 1). Из-за уникальных особенностей поджелудочной железы, в том числе из-за того, что она содержит множество эндогенных пищеварительных ферментов, эти существующие протоколы не могут быть непосредственно применены для выделения pEC. Во-первых, состав внеклеточного матрикса (ВКМ) поджелудочной железы отличается от других тканей. В то время как коллагеназа обычно используется для выделения ЭК, существует несколько подтипов с различными тканеспецифическими возможностями диссоциации, что требует оптимизации. Во-вторых, и это имеет решающее значение для выделения pEC, высвобождение и активация эндогенных ферментов поджелудочной железы может значительно замедлить процесс выделения. С этой целью необходимо соблюдать осторожность, чтобы свести к минимуму разрыв экзокринных ацинарных клеток (основного источника зимогенов, протеаз и РНКазы27), которые могут вызвать дальнейшее повреждение клеток и привести к низкой жизнеспособности клеток и общему эффекту восстановления 27,28,29.
Чтобы решить эти проблемы, мы адаптировали методы существующих протоколов изоляции КЭ и разработали новый протокол, подходящий для выделения КЭ из поджелудочной железы мыши. В частности, мы описываем здесь рабочий процесс (рис. 2) с использованием коллагеназы типа I (обычно применяемой для выделения ЭК легких), более низкой температуры пищеварения и отсутствия перемешивания (для предотвращения активации ферментов поджелудочной железы), а также добавок ДНКазы 30,31,32 (для предотвращения ДНК-индуцированного апоптоза и улучшения жизнеспособности клеток), а также антител к CD3133 (PECAM1, пан-EC маркер). В соответствии с описанным протоколом создаются популяции ЭК, выделенные из поджелудочной железы мышей, которые могут быть использованы для профилирования экспрессии генов и анализа белков.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Выделение тканей проводилось в соответствии с утвержденным протоколом исследования #17010 Институциональным комитетом по уходу и использованию животных (IACUC) Научно-исследовательского института Бекмана, Город надежды (Дуарте, Калифорния, США). Здесь мы используем Tie-2CreERT2; Линия мышей Rosa26-TdTomato в фоновом классе C57BL/6 в возрасте от 8 до 12 недель. В этой линии ЭК мечаются TdTomato при индуцировании тамоксифеном, как описано ранее34. Тем не менее, этот протокол может быть адаптирован для всех возрастов взрослых мышей с различными генотипами и генетическим фоном.
1. Забор тканей (ориентировочное время: 1-2 часа)
ПРИМЕЧАНИЕ: Ориентировочное время составляет 15 минут на животное, рекомендуется максимум 3 животных в одном образце диссоциации.
2. Препарат коллагеназы (ориентировочное время: 15-30 мин)
3. Пищеварение (ориентировочное время: 40 мин-1 час)
4. Обогащение эндотелиальными клетками (ЭК) (ориентировочное время: 2-3 часа)
5. Культивирование pEC
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Следуя этому протоколу, можно получить примерно 2 x 106 живых клеток при объединении 3 поджелудочных желез мышей и 750 000 клеток из одной поджелудочной железы мыши. Чтобы подтвердить обогащение EC, мы провели следующие анализы: 1) количественная ПЦР: по сравнению с прот...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
В этой статье мы представляем протокол обогащения и изоляции pEC. Подобно предыдущим протоколам выделения КЭ из других тканей или органов, этот протокол состоит из трех основных процессов, а именно: физической диссоциации, ферментативного переваривания и обогащения Э?...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Авторам нечего раскрывать.
Авторы благодарят доктора Брайана Армстронга из «Города надежды» и Минди Родригес из Калифорнийского университета в Риверсайде за техническую помощь. Это исследование было частично профинансировано грантами от NIH (R01 HL145170 к ZBC), Фонда Эллы Фицджеральд (к ZBC), City of Hope (премия Артура Риггса за инновации в области метаболизма диабета и исследований) и гранта Калифорнийского института регенеративной медицины EDU4-12772 (к AT). Исследования, представленные в этой публикации, включали работу, выполненную в области световой микроскопии и цифровой визуализации при поддержке Национального института рака NIH под номером P30CA033572. Рисунок 1 и Рисунок 2 были сделаны с помощью BioRender.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1.5 mL eppendorf | USA Scientific | 1615-5500 | |
10 cm dish | Genesee Scientific | 25-202 | |
25G needles | BD | 305145 | |
2X Taq Pro Universal SYBR qPCR Master Mix | Vazyme | Q712-03-AA | |
5 mL eppendorf | Thermo Fisher | 14282300 | |
6-well plate | Greiner Bio-One | 07-000-208 | |
70 µm strainer | Fisher | 22-363-548 | |
Anti-CD31-biotin | Miltenyi Biotech | REA784 | |
Bovine serum albumin heat shock treated | Fisher | BP1600-100 | |
CaCl2 | Fisher | BP510 | |
Centrifuge | Eppendorf | ||
Collagen Type 1, from calf skin | Sigma Aldrich | C9791 | Attachment reagent in the protocol |
Collagenase Type 1 | Worthington Bio | LS004197 | |
Countess Automatic Cell Counter | Thermo Fisher | ||
DAPI | Thermo Fisher | D1306 | immunofluorescence |
Disposable Safety Scalpels | Myco Instrumentation | 6008TR-10 | |
DNAse I | Roche | 260913 | |
D-PBS (Ca2+,Mg2+) | Thermo Fisher | 14080055 | |
Ethanol | Fisher | BP2818-4 | |
Fetal bovine serum | Fisher | 10437028 | |
Incubator | Kept at 37 °C 5% CO2 | ||
LS Columns | Miltenyi Biotech | 130-042-401 | |
M199 | Sigma | M2520-1L | |
MACS MultiStand with the QuadroMACS Separator | Miltenyi Biotech | 130-042-303 | |
Medium 199 | Sigma Aldrich | M2520-10X | |
Microbeads anti-biotin | Miltenyi Biotech | 130-090-485 | |
Microscope | Leica | To assess cell morphology | |
Molecular Grade Water | Corning | 46-000-CM | |
NaCl | Fisher | S271-1 | |
New Brunswick Innova 44/44R Orbital shaker | Eppendorf | ||
PECAM1 (CD31) Antibody | Abcam | ab56299 | immunofluorescence |
PECAM1 (CD31) Antibody | R&D Systems | AF3628 | |
Phosphate Buffered Saline (10X) (no Ca2+,no Mg2+) | Genesee Scientific | 25-507-XB | |
Primer 36B4 Forward mouse | IDT | AGATTCGGGATATGCTGTTGGC | |
Primer 36B4 Revese mouse | IDT | TCGGGTCCTAGACCAGTGTTC | |
Primer Kdr Forward mouse | IDT | TCCAGAATCCTCTTCCATGC | |
Primer Kdr Reverse mouse | IDT | AAACCTCCTGCAAGCAAATG | |
Primer Nkx6.1 Reverse mouse | IDT | CACGGCGGACTCTGCATCACTC | |
Primer Nxk6.1 Forward mouse | IDT | CTCTACTTTAGCCCCAGCG | |
Primer PECAM1 Forward mouse | IDT | ACGCTGGTGCTCTATGCAAG | |
Primer PECAM1 Reverse mouse | IDT | TCAGTTGCTGCCCATTCATCA | |
RNase ZAP | Thermo Fisher | AM9780 | |
RNase-free water | Takara | RR036B | |
Sterile 12" long forceps | F.S.T | 91100-16 | |
Sterile fine forceps | F.S.T | 11050-10 | |
Sterile fine scissors | F.S.T | 14061-11 | |
Tissue Culture Dishes 2cm | Genesee Scientific | 25-260 | |
TRIzol reagent | Fisher | 15596018 | |
Trypan Blue | Corning | MT25900CI | |
Trypsin Inhibitor | Roche | 10109886001 | |
Tween-20 | |||
VE-Cadherin Antibody | Abcam | ab33168 | immunofluorescence |
Waterbath |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
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