التركيز الرئيسي لهذا البروتوكول كفاءة عزل الثقافات glomeruli الأولية قابلة للبقاء مع الحد الأدنى من الملوثات لاستخدامها في مجموعة متنوعة من التطبيقات المتلقين للمعلومات. الاحتفاظ بعلاقات هيكلية بين أنواع الخلايا مكون glomeruli معزولة ويمكن مثقف السابقين فيفو لفترة قصيرة.
الحفاظ على بنية الكبيبي والدالة دور أساسي في الوقاية من التهاب الكلية، وفئة من أمراض الكلي تميزت بروتينية يمكن أن تؤدي في نهاية المطاف إلى المزمنة ونهاية مرحلة المرض الكلوي. الكبيبة جهاز معقد مسؤولة عن تنقية البلازما من الجسم. في المرض، يتم فقدان السلامة الهيكلية ويسمح بتسرب محتويات البلازما غير طبيعية في البول. طريقة لعزل ودراسة جلوميرولي في الثقافة أمر بالغ الأهمية لدراسة هذه الأمراض. ويرد في هذا البروتوكول، طريقة فعالة لاسترداد glomeruli سليمة من الفئران الكبار الكلي مع المحافظة على الخصائص الهيكلية والمورفولوجية. هذه العملية قادرة على توليد عالية الغلة من glomeruli الواحد الكلي مع الحد الأدنى من التلوث من سائر شرائح كليون. بهذه جلوميرولي، يمكن أن تحاكي ظروف الإصابة التي تفرخ منهم مع مجموعة متنوعة من السموم الكيميائية، بما في ذلك سلفات البروتامين، وهي أسباب القدم إغاراته العملية وبروتينيه في نماذج حيوانية. ويمكن تقييم درجة الإصابة باستخدام مجهر إلكتروني وتلطيخ الفلورة والنشاف الغربية. ويمكن أيضا تقييم نيفرين ومستويات Wilms الورم 1 (WT1) من هذه الثقافات. نظراً لسهولة ومرونة من هذا البروتوكول، يمكن أن تستخدم glomeruli معزولة كما هو موضح أو بطريقة تناسب احتياجات الباحث لمساعدة أفضل دراسة الصحة الكبيبي وهيكل في الدول المريضة.
الكبيبة درجة عالية من التخصص خصل من الشعيرات الدموية المسؤولة عن الترشيح لتعميم البلازما. وهو يشكل بداية كليون، وهي الوحدة الوظيفية الأساسية للكلى. يتم تعريف الدالة الكبيبي بطانة شعرية فريد فينيستراتيد وشق الحجاب الحاجز من بودوسيتيس وغشاء الفاصلة. وتشكل هذه الطبقات حاجز سيميبيرميابل للسماح لإفراز المواد انتقائية في فيلتراتي. الماء والايونات والجزيئات الصغيرة الأخرى عموما تمر عبر، بينما تبقى الجزيئات الكبيرة في البلازما. بودوسيتيس هي الخلايا الظهارية المتخصصة أن تنتشر على الغشاء السفلي، المحيطة بالشعيرات الدموية مع إسقاطات هيولى المعروفة باسم عمليات سيرا على الأقدام. عمليات بودوسيتيس المتاخمة إينتيرديجيتاتي القدم وعبرت بشق أغشية تتكون من البروتينات مثل نيفرين، بودسين، فكادهيرين وزوى–11. في المقطع العرضي، قدم هذه العمليات بالتساوي مرتبة على الغشاء السفلي. في glomeruli المريضة، تصبح عمليات القدم صارخ غير طبيعي أو “ديانتهم”، مما أدى إلى تسرب غير طبيعي من محتويات البلازما إلى فيلتراتي. على هذا النحو، والضرر الكبيبي عموما تتميز بوجود كميات كبيرة عادية من البروتين (بروتينيةمثلاً ) و/أو خلايا الدم الحمراء في البول (بيله دمويةمثلاً ). وبالإضافة إلى ذلك، تفقد الجرحى بودوسيتيس التعبير نيفرين، فضلا عن أن منظم Wilms الورم 1 (WT1)، بروتين رئيسية مسؤولة عن الحفاظ على التمايز2،3. جلوميرولي هي هدفا أساسيا للضرر في حدوث السكري والأخرى جلوميرولونيفريتيديس مثل المرض سوى تغيير طفيف، وحدوث الغشائي، والتنسيق القطاعي glomerulosclerosis. هذه الأمراض هي الأسباب الرئيسية للفشل الكلوي التدريجي ووضع نهاية مرحلة المرض الكلوي، وشرط الذي يعتمد بقاء الغسيل الكلوي أو زرع الكلي. ولذلك، من المهم دراسة glomeruli فهم أفضل لأمراض الكلي المزمنة مرض (كد).
نظام ثقافة خلية أمر بالغ الأهمية لدراسة البيولوجيا الكبيبي. نظراً لدورها المركزي في توليد فتحه الحجاب الحاجز، فضلا عن وجود أمراض معينة بروتينوريك بسبب شق غشاء بروتين الطفرات، استخدمت الكثير من البحوث ومن المفهوم أن بودوسيتي في عزلة. وادي ذلك إلى توليد خطوط الخلايا بودوسيتي الأولية استخدامها في المختبر. هذه الخلايا يمكن أن تكون مثقف تحت مجموعة متنوعة من الظروف، وحتى يمكن أن تزرع على نفاذية يدعم تقييم نفاذية4. ومع ذلك، عزل الخلايا المتكاثرة كثيرا ما يختار ديديفيرينتياتيد الخلايا التي فقدت بعض علامات بودوسيتي على. وهذا أدى إلى توليد مخلدة مشروط بودوسيتيس المستمدة من سلالة ماوس المحورة وراثيا تحمل متحولة حساسة للحرارة SV40 كبيرة تي الجينات (مثل إيمورتوموسي)، التي يمكن أن تزرع في الثقافة ولكن أيضا أن تكون متباينة للتعبير عن مجموعة كاملة من علامات بودوسيتي5. هذه الأساليب من الثقافة الأولية كانت محورية في فهم بيولوجيا بودوسيتي4،،من67.
ومع ذلك، الثقافات التي تحتوي على أنواع خلية مفردة تفتقر إلى العلاقات بين الخلايا التي تحدث في فيفو ، فضلا عن دعم هيكل والمصفوفات، ومونولاييرس من هذه الخلايا لا الخص بالضرورة ثلاثي الأبعاد بنية glomeruli. بودوسيتيس مخلدة أيضا يمكن أن تكون مرهقة ومليئة بالتحديات الثقافة8، وتتطلب حيازة أما إيمورتوموسي أو قاسمة انطلاق من الخلايا في المنشأة المحققين الشروع في العمل. علاوة على ذلك، يتكون في الكبيبة ليس فقط بودوسيتيس، ولكن أيضا خلايا بطانية الشعرية والغشاء، كذلك خلايا mesangial التي توفر الدعم للهيكل. ولذلك أنها مفيدة لوضع السابقين فيفو نهج متاح لجميع المحققين لدراسة سليمة جلوميرولي التي تحتفظ بها الهندسة المعمارية الأصلية، فضلا عن كافة الخلايا التي تشكل الكبيبة العادية.
ووصف كوك وبيكرينغ في عام 1958، عزل أول glomeruli من الكلي أرنب. بعد الملاحظات أن أصبح قدم انصمام الدهون في جلوميرولي، افترض أن جزيئات من نفس الحجم يمكن أن تستخدم لعزل هذه الهياكل على وجه التحديد. وفي الواقع، ضخ جسيمات أكسيد الحديد في الكلي أدى إلى محاصرة هذه الجسيمات في glomeruli. بعد الانفصال الميكانيكية والنخل الكلي، يمكن glomeruli عزل سليمة ومع نقاء عن طريق استخدام الفاصل المغناطيسي9. في عام 1971، ميسرا أظهرت أن أكسيد الحديد يمكن حذف دفعات، والعزل الكبيبي مع النخل مفروم الإنسان، الكلب، والأرانب أو الفئران أنسجة الكلي10. هذا الأسلوب قد تم تعديلها منذ ثم تبعاً لهدف المحققين ولكن أدى أساسا إلى تنقية الأعمال التحضيرية التي يمكن دراستها كذلك أو التي يمكن أن تكون الثقافات الخلية الابتدائية أنشئت11،12 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17.
هنا يمكننا وصف بروتوكول لعزل glomeruli سليمة قابلة للاستمرار من الكلي الفئران. بروتوكول كامل يستغرق ساعات قليلة فقط. على الرغم من أنها لا تتكاثر، يمكن دعم الخطط التجريبية لأي حجم ببساطة زيادة عدد الكلي كابتداء من المواد. بينما هناك بروتوكولات المنشورة لفصل المغناطيسية حبة glomeruli، أنها تتطلب حقن الوريد الخرز وهي أكثر تكلفة، وقد يغير بيولوجيا منذ الخرز يتم أما الاحتفاظ جلوميرولي في الثقافة أو تتطلب الكبيبي ” ليسينج “وإزالتها بواسطة الطرد المركزي19. مقارنة glomeruli الماوس، حجم أكبر من الفئران جلوميرولي (ما يقرب من 100 ميكرومتر في الفئران هما شهرا من العمر18) يجعلها أسهل بكثير لفصلها عن غيرها من الهياكل الكلي باستخدام تقنية سيفينج بسيطة.
وكدليل على فائدتها، اتسمت نحن glomeruli لإظهار أنواع الخلايا المختلفة. يمكن أيضا أن يتعرضوا لعوامل معروفة لتصيب glomeruli الحية، ونظهر الآثار السلبية من كبريتات البروتامين (PS) على هذه الثقافات. ملاحظة: هو بوليكيشن أن يحيد أنيونى المواقع على طول الجدار الشعرية الكبيبي20. تحييد هذا له تأثير كبير على الحاجز الترشيح الكبيبي وذلك يزيد إغاراته عملية بروتينية وسيرا على الأقدام. ويمكن تقييم هذه جلوميرولي مع إيمونوبلوتس للبروتينات الرئيسية مثل نيفرين و WT1 لتقييم الصحة العامة. وعلاوة على ذلك، يمكن تقييم هيكلها مع الضوء، الفلورة والمجهر الإلكتروني.
عموما، أن هذا البروتوكول الوصول إلى معظم المحققين (واحد فقط يحتاج إلى الوصول إلى الحيوانات وبعض المعدات البسيطة). مع الميزات المورفولوجية ترك غير التالفة، الباحث قادراً على تحليل جلوميرولي وانظر كيف سائر أنواع الخلايا الهامة والحفاظ على المصفوفة في جلوميرولي تؤثر على تطور وظيفة والمرض، عيب ثقافات بودوسيتي.
هذا وسيلة فعالة لاسترداد جلوميرولي من الكلي الفئران باستخدام معدات غير مكلفة، والقابل لإعادة الاستخدام مع بروتوكول بسيط. كما هو الحال مع جميع الإجراءات، توجد قيود على فائدته. أولاً، على الرغم من أن نحصل على نقاء > 95%، بسبب طبيعة sieving البروتوكول والمواد بدءاً من المستحيل استبعاد جميع الملوثات، وعدد قليل من خلايا الدم الحمراء وجزء أنبوبي عرضية سوف تكون موجودة في الثقافة. أننا لا نتوقع هذه الملوثات الصغيرة أن تكون مشكلة بالنسبة للغالبية العظمى من التطبيقات. ثانيا، البروتوكول sieving يعتمد على استخدام الكلي الفئران، التي جلوميرولي أكبر بكثير من الفئران. إذا كانت هناك حاجة إلى glomeruli الماوس، أسلوب استخدام الخرز المغناطيسي التجاري (مثلاً، دينابيدس) قد نشرت22. ثالثا، وقد ثبت أن مرناس محددة (البلاسمينوجين منشط المانع-1 والكولاجين أنا) في glomeruli معزولة تستمد كلياً تقريبا من كبسولة بومان الشعبية بدلاً من الخلايا إينتراجلوميرولار23. هذا يمكن أن يؤدي إلى استنتاجات غير مناسب إذا تمت محاولة عزل مرناً من هذه جلوميرولي. تجدر الإشارة إلى أن غالبية جلوميرولي في أيدينا هي ديكابسولاتيد وينبغي لذلك تفتقر إلى مساهمات كبيرة من كبسولة بومان. رابعا، يبدأ موت الخلية لتحدث بسرعة نسبيا في ظروف الثقافة.
ووجدنا أن apoptotic، كما يدل على ذلك ظهور ملصوق caspase-3، تم تنشيط البرنامج بدءاً من ح 2 للثقافة. بشكل عام هذا هو الاتفاق مع التقارير السابقة التي تبين أن المبرمج، حسب تقييم الحمض النووي التشرذم و TUNEL، وتحليل النسجية، يبدأ تحدث داخل ح 1-2 بعد عزل24. ومع ذلك، تجدر الإشارة أيضا إلى أن الملاحظات المبكرة أظهرت أنه يمكن اكتشاف النشاط الأيضي من glomeruli ينخل المعزولة عند مثقف على الأقل 3 ح، مما يشير إلى بقاء الخلوية كبيرة في هذه تيميبوينت16. ومع ذلك، واستنادا إلى النتائج، نعتقد أنه سيكون من الحكمة أن تستخدم glomeruli معزولة فورا في تجارب المقصود لأفضل النتائج. نوصي بإجراء جميع التجارب قبل ح 72 كما لاحظنا أن هيكل الكبيبي الكامل يبدأ في التدهور بعد أن تيميبوينت.
أسهل بكثير للحصول على مردود أعلى عند بدء تشغيل مع الكلي 4-8 مقابل 2 فقط لعدد معين من glomeruli تضيع بسبب التمسك بثقب سيتا مختلف، ولكن مجرد شكل أقصى المغلفة ثقب سيتا هناك لا خسائر إضافية. ولنفس السبب، من المهم أن نقع في ثقب سيتا في جيش صرب البوسنة/برنامج تلفزيوني المخزن المؤقت مسبقة لاستخدام جلوميرولي أكثر احتمالاً على التمسك بغربال جافة، والحد من تعرض الأنسجة إلى حافة واحدة لغربال. ونحن نقترح بدءاً بالكلى لا يقل عن 6 (الفئران 3) الحصول عائد معقول.
وقد عزل بعض المحققين الثقافات بودوسيتي الابتدائي من glomeruli المعزولة التي تميل إلى أن تنمو للخروج جلوميرولي خلال الثقافة17. وقد لاحظنا أن بعض glomeruli معزولة ستلتزم بالبلاستيك طبق الثقافة وأن تبدأ الخلايا إلى الهجرة خارج هيكل الكبيبي في أواخر تيميبوينتس (ح 72 بعد عزلة). دراسة هذه الخلايا خارج نطاق هذا البروتوكول العزلة، وهناك بعض الجدل حول ما إذا كانت هذه الخلايا بودوسيتيس، والخلايا الظهارية الجدارية، أو كل15،25. جدير بالذكر أن مونديل et al.، وأفادت أن قد فعل الخلايا حصاة كبيرة تحصد من glomeruli ينخل تفرق في بودوسيتيس ناضجة تحت الخاصة باستزراع ظروف26. بعض الالتباس فيما يتعلق بهوية الخلية قد يتوقف على ما إذا كان يتم تغليف glomeruli معزولة (بما في ذلك بومان كبسولة الشعبية التي يسكنها الخلايا الظهارية الجدارية) أو ديكابسولاتيد في الإجراء سيفينج. في أيدينا، باستخدام أحجام غربال المتسلسلة من 180، أدت ميكرومتر 90، و 75 إلى أغلبية glomeruli يجري ديكابسولاتيد.
معظم أشكال أمراض الكلي المزمنة بروتينوريك بسبب زيادة نفاذية الكبيبي. وقد استخدمت العديد من المؤلفين glomeruli معزولة في السابقين فيفو تجارب النفاذية. في أسلوب واحد، استخدم لتقدير نفاذية27التغيير في حجم الكبيبي بعد تغيير محتوى ناضح وسائل الإعلام المحيطة بها. في الآونة الأخيرة، ثبت أن تسرب التحقيق الفلورسنت من glomeruli معزولة يمكن تحديده كمياً لقياس النفاذية ويمكن أداؤها في القوارض المعرضين للمرض الكبيبي النماذج التجريبية28.
وقد لاحظنا أن في عملية إعداد TEM، نرى في بعض الأحيان بودوسيتي القدم رفع عمليات إيقاف الغشاء الطابق السفلي. أننا لا نرى هذا يحدث في الثقافة، وهو أكثر احتمالاً من قطعة أثرية أثناء إعداد عينة تيم. جدير بالذكر أن حتى عندما يحدث هذا، فمن الواضح ما إذا كانت عمليات القدم تبدو “عادية” أو هي تﻻشيه.
وبوجه عام، يوفر هذا البروتوكول أسلوب بموجبه أحد تقييم التغييرات مورفولوجك والخلوية استجابة للإصابة. ونحن نتوقع أن يمكن استخدامه كأسلوب مصاحب للثقافات بودوسيتي معزولة، ولا سيما عندما يجري النظر في التفاعلات مع المصفوفة خارج الخلية أو سائر أنواع الخلايا الأصلية. أنها تبشر بزيادة تفاهم كد بروتينوريك، الأمر الذي من شأنه تحسين القدرة على تطوير العلاجات المستقبلية لهذا المرض الموهن.
The authors have nothing to disclose.
هذا العمل كان يدعمها “جمعية القلب الأمريكية” منحة 16990086 تأسيسها، DK079307 P30 المعاهد الوطنية للصحة والمجتمع الأمريكي لأمراض الكلي جوتشالك جائزة، وجامعة بيتسبرغ الطبية مركز تنافسي الطبية البحوث الصندوق جائزة ومن جامعة بيتسبرغ جائزة مؤسسة أكاديمية الأطباء. ونحن نشكر Apodaca جيرار على اقتراحاته التقنية للمحافظة على الكبيبي لتحليل النسجية وسوليفان مارا ومينغ الشمس للمساعدة مع المجهر الإلكتروني، ولي يينغ والتحقيق ليو لمدخلاتها التقنية في هذا البروتوكول. ونشكر أيضا سينثيا سانت هيلير لجسم CD31.
Solutions, Chemicals, and Animals | |||
Sprague-Dawley Rats | Envigo | 207M | |
Bovine serum albumin | Fisher | BP1605100 | |
Hank's Balanced Salt Solution with Ca2+ and Mg2+ | Thermo | 14025092 | |
1x Phosphate Buffered Saline | VWR | 97063-660 | |
Protamine sulfate | MP Bio | ICN15197105 | |
Karnovsky's Fixative | |||
Gelatin | |||
Paraformaldehyde | EMD | EM-PX0055-3 | |
O.C.T. | Scigen | 23730571 | |
RIPA Buffer | |||
Halt Protease Inhibitors | Thermo | PI78442 | |
Nephrin Antibody | Fitzgerald | 2OR-NP002 | |
WT-1 Antibody | Abcam | ab89901-10ul | |
PDGFR-β Antibody | Cell Signaling | #3169S | |
CD31 Antibody | LSBio | LS-C348736 | |
Cleaved caspase-3 antibody | Cell Signaling | 9661S | |
Poly/Bed 812 (Luft) epoxy | Polysciences | 08792-1 | |
Equipment | |||
Carbon dioxide chamber | |||
Conical tubes, 15 mL | |||
Conical tubes, 50 mL | |||
Surgical scissors | |||
Surgical forceps | |||
Sterile gauze | |||
Petri dishes, 100 mm | |||
Scalpels | |||
Razor blades | |||
Sterile filter apparatus | |||
Sieve Pan | Alfa Aesar | AA39999ON | |
180um Sieve | Alfa Aesar | AA39996ON | |
90um Sieve | Alfa Aesar | AA39990ON | |
75um Sieve | Alfa Aesar | AA39991ON | |
10 mL syringes | |||
600 mL beakers | |||
Cell culture incubator | |||
Picofuge | |||
Vortex | |||
Tissue Homogenizers | Fisher Scientific | 50550226 | |
20 G needles | |||
Leica Reichart Ultracut | ultramicrotome |