Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Bu protokol, fare endotel hücrelerinin tüm pankreastan izolasyonunu tanımlar.
Pankreas, kısmen insülin ve glukagon gibi metabolik hormonların yanı sıra sindirim enzimlerinin üretilmesi nedeniyle vücuttaki metabolik dengeyi korumak için hayati bir organdır. Pankreas aynı zamanda oldukça vaskülarize bir organdır ve karmaşık pankreas kılcal damar ağı tarafından kolaylaştırılan bir özelliktir. Bu geniş kılcal damar ağı, pankreas gelişimi ve fonksiyonu için önemli olan yüksek oranda fenestre endotel hücrelerinden (EC'ler) oluşur. Buna göre, EC'lerin işlev bozukluğu, diyabet ve kanser gibi hastalıklarda pankreasın işlev bozukluğuna katkıda bulunabilir. Bu nedenle, pankreas EC'lerinin (pEC'ler) işlevini araştırmak sadece pankreas biyolojisini anlamak için değil, aynı zamanda patolojilerini geliştirmek için de önemlidir. Fare modelleri, metabolik ve kardiyovasküler hastalıkları incelemek için değerli araçlardır. Bununla birlikte, nispeten küçük EC popülasyonu ve asiner dokudan potansiyel olarak salınan ve hücre hasarına ve dolayısıyla düşük verime yol açabilen bol miktarda sindirim enzimi nedeniyle fare pEC'lerinin izolasyonu için açıklanan yeterli ayrıntıya sahip yerleşik bir protokol yoktur. Bu zorlukların üstesinden gelmek için, fare pEC'lerini zenginleştirmek ve geri kazanmak için nazik fiziksel ve kimyasal ayrışma ve antikor aracılı seçimi birleştiren bir protokol geliştirdik. Burada sunulan protokol, tüm fare pankreasından sağlam ve canlı EC'leri çıkarmak için sağlam bir yöntem sağlar. Bu protokol, birden fazla aşağı akış tahlili için uygundur ve çeşitli fare modellerine uygulanabilir.
Metabolik kontrol ve homeostazın anahtarı olan pankreas, oldukça vaskülarize bir organdır. Pankreas, sırasıyla kan şekeri ve sindirim enzimlerinin düzenlenmesini kontrol eden hem endokrin hem de ekzokrin fonksiyonlara sahiptir. Bu iki bölme, oksijen, hormon ve enzimlerin değişimini ve taşınmasını kolaylaştıran geniş pankreas kan damarları ağı ile birbirine bağlanır. Kritik olarak, bu yoğun kılcal damar ağı, pankreas içinde glukagon salgılayan alfa (α) hücreleri, insülin salgılayan beta (β) hücreleri ve somatostatin salgılayan delta (δ) hücrelerindenoluşan, endokrin işlevinden sorumlu bir hormon düzenleyici hücre kümesi olan Langerhans Adacığı'na nüfuz eder 1,2. Adacıklar pankreas kütlesinin sadece %1-2'sini oluşturmasına rağmen, toplam kan akışının %20'sini alırlar3 ve bu da adacık damar sisteminin önemini vurgulamaktadır. Pankreas kılcal damarları esas olarak mural perisitlerle çevrili yüksek oranda fenestre endotel hücrelerinden (EC'ler) oluşur. Bu kılcal EC'ler adacık gelişimi, olgunlaşması ve (dis)fonksiyonunda hayati bir rol oynar ve çeşitli endo- ve ekzokrin hücrelerle yakın çapraz ilişkiler oluşturur4 (Şekil 1).
Pankreas adacık disfonksiyonunun neden olduğu en yaygın durumlar olan Tip 1 ve Tip 2 diyabette endotel disfonksiyonu gözlenmiştir 5,6. Diyabette hem adacık mikrovasküler yoğunluğu hem de morfolojisi değiştirilebilir7. Ayrıca, diyabet olarak da ortaya çıkabilen oldukça agresif bir tümör olan pankreas kanseri, zayıf perfüzyon ile yüksek mikrovasküler yoğunluk ile karakterizedir8. EC'lerin hem normal hem de hastalıklı pankreas dokusundaki önemli yapısal ve fonksiyonel rolleri göz önüne alındığında, sağlığı veya hastalıkları yönlendiren mekanizmaları ortaya çıkarmak için pEC'lerin gelişim, fizyoloji ve patolojideki incelemelerine uygun bir ihtiyaç vardır.
EC'lerin farklı murinlerden (ör.beyin 9,10, akciğer11, kalp12, karaciğer13, iskelet kasları14 ve yağ dokuları15) ve insandan (ör.beyin16, viseral yağ dokusu17,18, periferik sinirler19, akciğer20,21,22 ve mezenterik arter23) izolasyonu için çok sayıda protokol geliştirilmiştir) dokular. Bu protokoller tipik olarak enzimatik sindirimlerin kullanımını içerir (ör., kollajenaz, tripsin24, dispas 24,25 ve liberase26), ardından antikor bazlı bir zenginleştirme aşaması gelir. Ayrıca, bu protokoller, 37 ° C'de kuvvetli ajitasyon ile yüksek konsantrasyonlarda enzimlerde uzun süreli sindirime dayanma eğilimindedir (Tablo 1). Pankreasın çok sayıda endojen sindirim enzimi barındırması da dahil olmak üzere benzersiz özellikleri nedeniyle, bu mevcut protokoller pEC'leri izole etmek için doğrudan uygulanamaz. İlk olarak, pankreasın hücre dışı matriks (ECM) bileşimi diğer dokulardan farklıdır. Kollajenaz EC izolasyonu için yaygın olarak kullanılırken, farklı dokuya özgü ayrışma yeteneklerine sahip birden fazla alt tip vardır, bu nedenle optimizasyon gerektirir. İkincisi ve pEC izolasyonu için çok önemli olan pankreas endojen enzimlerinin salınması ve aktivasyonu, izolasyon sürecini önemli ölçüde engelleyebilir. Bu amaçla, daha fazla hücre hasarına neden olabilen ve düşük hücre canlılığı ile sonuçlanabilen ve genel olarak iyileşmeyi etkileyebilecek ekzokrin asiner hücrelerin (zimojenlerin, proteazların ve RNaz27'nin birincil kaynağı) yırtılmasını en aza indirmek için dikkatli olunmalıdır 27,28,29.
Bu zorlukların üstesinden gelmek için, mevcut EC izolasyon protokollerinden yöntemler uyarladık ve fare pankreaslarından EC izolasyonu için uygun yeni bir protokol oluşturduk. Spesifik olarak, burada kollajenaz Tip I (tipik olarak akciğer EC izolasyonu için uygulanır), daha düşük sindirim sıcaklıkları ve ajitasyon olmadan (pankreas zimojenlerinin aktivasyonunu önlemek için) ve DNaz30,31,32 takviyesi (DNA kaynaklı apoptozu önlemek ve hücre canlılığını iyileştirmek için) ve CD3133 için bir antikor kullanan bir iş akışını (Şekil 2) açıklıyoruz (PECAM1, bir pan-EC işaretleyicisi). Açıklanan protokol, gen ekspresyonu profili oluşturma ve protein tahlilleri için kullanılabilen fare pankreasından izole edilen EC popülasyonları üretir.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Doku izolasyonu, City of Hope (Duarte, California, ABD) Beckman Araştırma Enstitüsü Kurumsal Hayvan Bakımı ve Kullanımı Komitesi (IACUC) tarafından onaylanmış çalışma protokolü #17010 kapsamında gerçekleştirildi. Burada Tie-2CreERT2 kullanıyoruz; 8 - 12 haftalıkken C57BL/6 arka planda Rosa26-TdTomato fare serisi. Bu satırda, EC'ler daha önce tarif edildiği gibi tamoksifen ile indüklendiğinde TdTomato ile etiketlenir34. Bununla birlikte, bu protokol, farklı genotiplere ve genetik geçmişlere sahip her yaştan yetişkin fare için uyarlanabilir.
1. Doku toplanması (tahmini süre: 1-2 saat)
NOT: Tahmini süre 15 dakika/hayvandır, ayrışma numuneleri başına en fazla 3 hayvan toplanması önerilir.
2. Kollajenaz hazırlama (tahmini süre: 15-30 dk)
3. Sindirim (tahmini süre: 40 dk-1 saat)
4. Endotel hücresi (EC) zenginleştirmesi (tahmini süre: 2-3 saat)
5. PEC'lerin kültürlenmesi
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Bu protokolü takiben, 3 fare pankreasını bir araya getirirken yaklaşık 2 x 106 canlı hücre ve tek bir fare pankreasından 750.000 hücre elde edilebilir. EC'nin zenginleştirilmesini doğrulamak için aşağıdaki analizleri gerçekleştirdik: 1) kantitatif PCR: akış (FT) örnekleriyle karşılaştırıldığında (yani, CD31 olmayan antikora bağlı fraksiyonlar), EC fraksiyonları önemli ölçüde daha yüksek Pecam1 seviyelerine sahipti (CD31'i kodlayan) ...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Bu makalede, pEC'lerin zenginleştirilmesi ve yalıtılması için bir protokol sunuyoruz. Diğer doku veya organlardan önceki EC izolasyon protokollerine benzer şekilde, bu protokol fiziksel ayrışma, enzimatik sindirim ve antikor bazlı EC zenginleştirme olmak üzere üç ana süreçten oluşur. Pankreasın işlenmesindeki benzersiz zorlukları ele almak için, protokolümüzde birkaç önemli uyarlama ve kritik adım tanıttık: 1) kısa bir kuluçka süresi ile nazik bir tek adı...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Yazarların ifşa edecek hiçbir şeyi yok.
Yazarlar, City of Hope'tan Dr. Brian Armstrong'a ve Riverside'daki California Üniversitesi'nden Mindy Rodriguez'e teknik yardım için teşekkür ediyor. Bu çalışma kısmen NIH (R01 HL145170'den ZBC'ye), Ella Fitzgerald Vakfı'ndan (ZBC'ye), City of Hope (Arthur Riggs Diyabet Metabolizma ve Araştırma Enstitüsü İnovasyon Ödülü) ve California Rejeneratif Tıp Enstitüsü hibesi EDU4-12772'den (AT'ye) alınan hibelerle finanse edilmiştir. Bu yayında bildirilen araştırmalar, NIH Ulusal Kanser Enstitüsü tarafından P30CA033572 numaralı ödül altında desteklenen Işık Mikroskobu ve Dijital Görüntüleme'de gerçekleştirilen çalışmaları içeriyordu. Şekil 1 ve Şekil 2 BioRender ile yapılmıştır.
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.
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır