Summary

Medición de los efectos de anticuerpos en la función celular de cardiomiocitos aislados

Published: March 08, 2013
doi:

Summary

El método presentado ofrece una manera de detectar autoanticuerpos funcionales cardiotrópicos eficaces en el plasma de pacientes con miocardiopatía dilatada, con independencia del antígeno específico, mediante el análisis del impacto de la inmunoglobulina paciente aislado en el acortamiento celular y los transitorios de calcio intracelular en los cardiomiocitos de rata aislados.

Abstract

La cardiomiopatía dilatada (DCM) es una de las principales causas de la insuficiencia cardíaca en los adultos más jóvenes 1. Aunque la disposición genética y exposición a sustancias tóxicas se conocen las causas de esta enfermedad en aproximadamente un tercio de los pacientes, el origen de DCM sigue siendo en gran medida poco clara. En un número importante de estos pacientes, los autoanticuerpos dirigidos contra epítopos cardíacas se ha detectado y se sospecha que juegan un papel central en la aparición y progresión de la enfermedad de 2,3. La importancia de autoanticuerpos cardiacas está subrayado por una mejoría hemodinámica en pacientes DCM después de la eliminación de autoanticuerpos por inmunoadsorción 3-5. Una variedad de antígenos específicos ya se han identificado 2,3 y anticuerpos contra estos objetivos se pueden detectar mediante inmunoensayos. Sin embargo, estos ensayos no pueden discriminar entre la estimulación (y, por tanto funcionalmente eficaz) y el bloqueo de los autoanticuerpos. Existen cada vez más evidence que esta distinción es crucial 6,7. También se puede suponer que los objetivos para un número de anticuerpos cardiotrópicos están aún sin identificar y por lo tanto no se puede detectar por inmunoensayos. Por lo tanto, se estableció un método para la detección de anticuerpos funcionalmente activos cardiotrópicos, independientemente de su antígeno respectivo. El fondo para el método es la alta homología generalmente observado para las regiones funcionales de las proteínas cardiacas en mamíferos entre 8,9. Esto sugiere que los anticuerpos dirigidos contra los antígenos cardíacos humanos se reacciona de forma cruzada con las células diana no humanos, lo que permite las pruebas de IgG de pacientes con MCD en cardiomiocitos de ratas adultas. Nuestro método consta de 3 etapas: primero, la IgG es aislada del plasma del paciente utilizando sefarosa acoplados anti-IgG de anticuerpos obtenidos a partir de columnas de inmunoadsorción (PlasmaSelect, Teterow, Alemania). Segundo, los cardiomiocitos adultos son aislados por perfusión de colagenasa en un aparato de perfusión de Langendorff utilizando aprotocolo modificado a partir de trabajos previos 10,11. Los cardiomiocitos obtenidos se adjuntan a la laminina cubreobjetos recubiertos de cámara y se tiñeron con Fura-2, un tinte fluorescente de calcio selectivo que puede ser fácilmente llevado en la célula para observar el calcio intracelular (Ca 2 +) contenidos 12. En el último paso, el efecto de la paciente IgG en el acortamiento celular y Ca 2 + transitorios de cardiomiocitos de campo estimuladas se monitoriza en línea utilizando una cálcico comercial miocitos y contractilidad sistema de monitorización (IonOptix, Milton, MA, EE.UU.), conectado a un fluorescente típica inversa microscopio.

Protocol

1. IgG aislamiento de muestras de pacientes Preparar mini-inmunoadsorción columnas de relleno 3 ml de anti-IgG sepharose por 2 ml de plasma EDTA paciente en una columna vacía Econo Pac. IgG aislamiento requiere al menos 2 ml de plasma del paciente. Colocar un filtro en la parte superior de la sefarosa anti-IgG, corte la punta inferior de la columna y pulse el filtro para alcanzar una velocidad de flujo de aproximadamente 1 gota / seg. Que la solución de preservación correr fuera de la columna. <…

Representative Results

Dos ejemplos para la medición de inotropıa celular estimulada en campo cardiomiocitos adultos (Figura 2) utilizando un miocitos Ca 2 + y sistema de grabación de la contractilidad se dan a continuación. Figura 3 da una impresión de una medición de control, mientras que en la figura 4 el efecto de los anticuerpos cardiodepressive de un paciente con DCM se muestra. En ambos ejemplos, el acortamiento celular inicial y Ca 2 …

Discussion

El método que se presenta ofrece una forma adecuada para detectar autoanticuerpos funcionales cardíacos efectivos en pacientes con MCD de origen incierto. En comparación con otros métodos, por ejemplo, la detección de anticuerpos funcionales activos contra la β1-adrenoceptor por su impacto en los niveles de AMPc 6, nuestro método es independiente de un epítopo específico. Por supuesto, hay otros ensayos de epítopos independientes descritos en la literatura, es decir, la tasa de rec…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Este trabajo fue apoyado por el TransRegio Sonderforschungsbereich 19 (SFB/TR19, C2) de la Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), el Ministerio Federal de Economía y Tecnología proyecto 2727801MD0 ZIM-KF y el Centro de Competencia de Innovación – la respuesta inmune humoral en Enfermedades Cardiovasculares ( ZIK-caminata, BMBF FKZ 03Z2CN12) del Ministerio Federal de Educación e Investigación de Alemania. Vivienda y experimentos con animales se realizaron de conformidad con las recomendaciones de la Sociedad de Ciencia Animal de Laboratorio (Gesellschaft für Versuchstierkunde, GV-SOLAS) y la Federación Europea de Ciencia Animal de Laboratorio (Asociación FELASA).

Materials

Name of the reagent/equipment Company Catalogue number Comments
Immunosorba preservation solution Fresenius Medical Care 903609211
Collagenase type 2 Cell System LS004176
BSA, fatty acid free Sigma-Aldrich A6003
Laminin Sigma-Aldrich L2020
Fura-2 AM Sigma-Aldrich F0888 1 mg/ml in DMSO
Econo Pac Chromatography Columns BioRad 732-1010
Spectra/Por Biotech Cellulose Ester Dialysis Membrane Spectrumlabs 131417
4 well Chambered Coverglass Nunc 155383
Myocyte Calcium and Contractility Recording System IonOptix
IonWizard 6.0 analysis software IonOptix

References

  1. Roger, V. L., et al. Heart disease and stroke statistics–2011 update: a report from the American Heart Association. Circulation. 123 (4), e18 (2011).
  2. Caforio, A. L., Vinci, A., Iliceto, S. Anti-heart autoantibodies in familial dilated cardiomyopathy. Autoimmunity. 41 (6), 462 (2008).
  3. Yoshikawa, T., Baba, A., Nagatomo, Y. Autoimmune mechanisms underlying dilated cardiomyopathy. Circ. J. 73 (4), 602 (2009).
  4. Felix, S. B., et al. Hemodynamic effects of immunoadsorption and subsequent immunoglobulin substitution in dilated cardiomyopathy: Three-month results from a randomized study. Journal of the American College of Cardiology. 35 (6), 1590 (2000).
  5. Staudt, A., et al. Role of immunoglobulin G3 subclass in dilated cardiomyopathy: results from protein A immunoadsorption. Am. Heart J. 150 (4), 729 (2005).
  6. Nikolaev, V. O., et al. A novel fluorescence method for the rapid detection of functional beta1-adrenergic receptor autoantibodies in heart failure. J. Am. Coll. Cardiol. 50 (5), 423 (2007).
  7. Jahns, R., et al. Autoantibodies activating human beta1-adrenergic receptors are associated with reduced cardiac function in chronic heart failure. Circulation. 99 (5), 649 (1999).
  8. Gocayne, J., et al. Primary structure of rat cardiac beta-adrenergic and muscarinic cholinergic receptors obtained by automated DNA sequence analysis: further evidence for a multigene family. Proceedings of the National Academy of Sciences. 84 (23), 8296 (1987).
  9. Jaenicke, T., et al. The complete sequence of the human beta-myosin heavy chain gene and a comparative analysis of its product. Genomics. 8 (2), 194 (1990).
  10. Piper, H. M., Volz, A., Schwartz, P., Piper, H. M. . Cell Culture Techniques in Heart and Vessel Research. , (1990).
  11. Kubin, T., et al. Microvascular endothelial cells remodel cultured adult cardiomyocytes and increase their survival. Am. J. Physiol. 276 (6 Pt. 2), H2179 (1999).
  12. Grynkiewicz, G., Poenie, M., Tsien, R. Y. A new generation of Ca2+ indicators with greatly improved fluorescence properties. J. Biol. Chem. 260 (6), 3440 (1985).
  13. Magnusson, Y., et al. Autoimmunity in idiopathic dilated cardiomyopathy. Characterization of antibodies against the beta 1-adrenoceptor with positive chronotropic effect. Circulation. 89 (6), 2760 (1994).
  14. Wakefield, I. D., et al. The application of in vitro methods to safety pharmacology. Fundam. Clin. Pharmacol. 16 (3), 209 (2002).
  15. Kajzar, A., et al. Toward physiological conditions for cell analyses: forces of heart muscle cells suspended between elastic micropillars. Biophys. J. 94 (5), 1854 (2008).

Play Video

Cite This Article
Eckerle, L. G., Felix, S. B., Herda, L. R. Measurement of Antibody Effects on Cellular Function of Isolated Cardiomyocytes. J. Vis. Exp. (73), e4237, doi:10.3791/4237 (2013).

View Video