このプロトコルの主な焦点は、効率的にさまざまな下流のアプリケーションで使用するための最小限の汚染物質と実行可能な主な糸球体の文化を分離することです。孤立した糸球体コンポーネント セル型の構造の関係を維持、培養前のヴィヴォ短時間のためにすることができます。
糸球体の構造と機能の保全は、糸球体腎炎の予防、蛋白尿慢性に最終的につながることができる腎臓疾患と末期腎疾患のカテゴリで極めて重要です。糸球体は、複雑な装置本体からプラズマのろ過のための責任です。症では、構造の整合性が失われ、尿中にプラズマ内容の異常漏出は。分離し、培養腎糸球体を調べる方法は、これらの疾患の研究にとって重要です。このプロトコルでは、構造と形態学的特徴を節約しながら、ラット腎臓からそのまま糸球体を取得する効率的な方法を説明します。このプロセスは他のネフロン セグメントから雑菌腎臓あたり糸球体の高収率を生成することができます。これらの球体とにプロタミン硫酸塩、原因となる足のプロセス卑下と動物モデルにおける蛋白尿を含む化学毒素の様々 な傷害の条件をまねることができます。損傷の程度は、透過型電子顕微鏡、蛍光抗体法、および西部にしみが付くことを使用して評価できます。ネフリンとウィルムス腫瘍 1 (WT1) レベルはこれらの文化からも評価することができます。使いやすさとこの議定書の柔軟性のため前述のまたはより良い研究糸球体健康と病気にかかった状態の構造を支援する研究者のニーズに最適な方法で分離された糸球体が利用できます。
糸球体は毛細血管の血漿の循環ろ過を担当の専門性の高い房です。それは、腎臓の基本的な機能単位であるネフロンの初めを形作る。一意に有窓血管内皮、足、スリット横隔膜介在の基底膜、糸球体の機能が定義されます。これらのレイヤーは、濾液に物質の選択的排泄を許可する半透バリアを形成します。他の小さな分子やイオン、水一般に通過、プラズマでより大きい分子は保持しながら。足が特殊な上皮細胞基底膜に広がって足プロセスとして知られている細胞質突起を有する毛細血管を囲みます。足はされ隣接する足を処理し、ネフリン、podocin、P 型カドヘリン、ZO 11などのタンパク質から成るスリット ダイヤフラムで交差しています。断面図でこれらの足が均等に配置プロセス基底膜上。病気にかかった糸球体足プロセスなる肉眼的異常または「消去」濾液にプラズマの内容の異常な漏れに 。など、糸球体障害は一般的にタンパク質 (蛋白尿など) および/または尿中の赤血球 (血尿など) の異常に大きな量の存在によって特徴付けられます。さらに、負傷した足は、そのレギュレータ ウィルムス腫瘍 1 (WT1) 分化2,3の保守を担当するタンパク質と同様、ネフリンの発現を失います。糸球体は、糖尿病性腎症における損傷の主なターゲットと微小変化群、膜性腎症、巣状分節性など他の glomerulonephritides です。これらの病気は、進行性の腎不全末期腎疾患の開発、透析または腎移植に依存して生存の条件の主要な原因です。したがって、慢性腎臓病 (CKD) の病理を理解する糸球体を研究することが重要です。
細胞培養系は糸球体生物学を勉強するため重要です。スリット ダイヤフラム蛋白質の突然変異のため特定の漏出症の存在と同様、スリット絞りを生成する際に中心的な役割のために多くの研究は当然のことながら単独でポドサイトを利用します。これは体外で利用するプライマリ ポドサイト細胞ラインの生成をもたらした。これらの細胞はさまざまな条件下で培養することができも透磁率4を評価するために透過性のサポートに育てることができます。しかし、しばしば増殖細胞の単離は、そのポドサイト マーカーのいくつかを失っている脱分化型のセルを選択します。これは、SV40 大きい T 遺伝子 (例えばimmortomouse)、文化で育つことができるがまたの温度感受性変異を運ぶトランスジェニック マウスの系統から派生した条件付き不滅にされた足の世代につながっています。ポドサイト マーカー5の完全な配列を表現する区別されます。初代培養のこれらの方法は、理解ポドサイト生物学4,6,7で極めて重要なされています。
それにもかかわらず、1 つのセル型を含む文化不足発生する体内の接続と同様の支援体制やマトリックス、細胞間の関係とこれらの細胞の膜は必ずしも立体化ではない要約糸球体のアーキテクチャです。面倒で文化8、どちらかの immortomouse の所有を必要とする挑戦的な不死の足することができますかからの細胞の開始因数確立捜査を開始します。さらに、糸球体だけでなく足が、また毛細血管内皮細胞、基底膜とメサンギウム細胞構造のためのサポートを提供する構成されます。したがって、アプローチを開発する前のヴィヴォ利用通常糸球体を構成するすべての細胞と同様、彼らのネイティブ アーキテクチャを保持するそのままの糸球体の調査のためすべての捜査に有用です。
1958 年、クックとピカリングはウサギ腎糸球体の最初の分離を説明します。脂肪塞栓糸球体の提出になったことの観察の後彼らは、同じ大きさの粒子を使用してこれらの構造を具体的に特定できると仮定しました。確かに、腎臓の糸球体にこれらの粒子の捕捉につながったに酸化鉄粒子の注入。そのまま、純度の磁気分離9を使用して、機械的解離と腎臓のふるい分け後、糸球体は隔離されかねない。輸液は省略できます、酸化鉄とみじん切りにした人間、犬、ウサギやラットの腎臓組織10のふるい分けを実現される糸球体分離 1971 年、ミスラはことを示した。この手法は以降、調査官の目標に応じて変更されているが本質的に純化をさらに検討する可能性がまたは一次電池文化が確立された11,12をすることになりました,13,14,15,16,17。
ここで我々 はラット腎臓からそのまま実行可能な球体の隔離のためのプロトコルについて説明します。全体のプロトコルは、ほんの数時間をかかります。しか増殖しない、単に開始材料として腎臓の数を増やすことによって任意のサイズの実験計画をサポートできます。糸球体の磁気ビードの分離の公開プロトコル、ビーズの静脈注射を必要とするより高価し、ビーズ文化における腎糸球体によって保持されますいずれかまたは糸球体を必要とするので生物学を変更可能性があります」溶解”と遠心分離19による除去。マウスの糸球体に比べると、ラット糸球体 (生後 2 ヶ月のラット18ほぼ 100 μ m) の大型やすくシンプルなふるい分け法を用いた他の腎臓の構造とは異なる。
その有用性の証拠として、異なった細胞のタイプを示す糸球体を特徴付けた。生体内で糸球体を傷つけないように知られているエージェントを公開することも、これらの文化にプロタミン硫酸塩 (PS) の悪影響を示します。糸球体毛細血管壁20に沿って陰性荷電部位を中和するポリカチオン PS です。この中和糸球体濾過障壁は劇的な効果があり蛋白尿と足のプロセス卑下になります。これらの球体は、ネフリンと全体的な健康を評価するために WT1 など主要蛋白質のための immunoblots を評価できます。さらに、その構造は、光、蛍光抗体法、電顕と評価できます。
全体的に、このプロトコルはほとんど捜査官 (1 つだけ動物といくつかの単純な機器へのアクセスが必要) にアクセスできます。左損傷形態学的特徴、研究者は糸球体を分析し、どのように他の重要な細胞の種類を参照してくださいすることが、糸球体に行列保存機能と疾患の進行、ポドサイト文化の欠点に影響を与えます。
これは、安価な再利用可能な機器の単純なプロトコルを用いたラット腎糸球体を回復するための効率的な方法です。すべてのプロシージャと同様、その有用性に限界があります。まず、純度 > 95% を取得私たちがプロトコルと除外不可能出発原料のふるい性質によりすべての汚染物質といくつかの赤血球と時折鋼管セグメントに表示されます文化。アプリケーションの大半のための問題にこれらの小さな異物は予定していません。第二に、ふるいプロトコルは、糸球体はマウスよりも非常に大きい、ラット腎臓の使用に依存します。マウスの糸球体が必要な場合 (例えばダイナ) 商業の磁気ビーズを用いた手法は公開された22をされています。第三に、それはその特定の Mrna を示されている (プラスミノーゲン活性化因子阻害剤 1 とコラーゲン私) ボーマン嚢からほぼ完全派生分離糸球体で、糸球体内細胞23ではなく。これは mRNA 分離しようとするとこれらの腎糸球体から不適切な結論につながる可能性があります。それは、私たちの手で糸球体の大半がカプセル化解除される、したがって弓術家のカプセルからの大きな貢献がない必要があります注意してください。第四に、細胞死は、比較的迅速に培養条件の下で発生を開始します。
わかった、アポトーシス プログラム切断カスパーゼ 3 の外観によって証明されるようがアクティブ化された文化の 2 h で始まります。これは一般にそのアポトーシス DNA の断片化、トンネル、および組織学的解析により評価した分離24後 1-2 時間以内に開始を示す以前のレポートとの契約です。しかし、初期の観察がこの timepoint16でかなり細胞生存を示唆している、少なくとも 3 時間培養分離のふるわれた腎糸球体から代謝活性を検出できることを示したことに注意もする必要があります。しかし、結果に基づいて、最良の結果を意図した実験ですぐに隔離された糸球体を利用するが賢明であろうと考えます。72 h の前にすべての実験を実行我々 は糸球体構造全体がその timepoint を超えて悪化し始めることを観察するいるとお勧めします。
それは唯一の 2 ではなく 4-8 腎臓から始まるので糸球体数は追加損失はありません、ふるいが最大限にコーティングが様々 なふるいへの付着のために失わとき高い利回りを入手しやすく。同じ理由で、糸球体では乾式ふるいに準拠するため、ふるいの 1 つの端に組織の露出を制限する可能性が高いので使用する BSA/PBS バッファー前にふるいを浸漬することが重要です。合理的な収率を取得するより少ない 6 腎臓 (3 ラット) で始まるをお勧めします。
一部の調査者は、文化17時に糸球体のうち成長する傾向がある分離の腎糸球体からプライマリ ポドサイト文化を分離しています。我々 は、いくつかの孤立した糸球体が培養皿プラスチックに付着すること、細胞が後半縦長 (分離後 72 h) で糸球体の構造から移行する開始されるを指摘しています。これらの細胞の研究はこの隔離のプロトコルの範囲を超えて、これらの細胞が足細胞、上皮細胞、または両方15,25かどうかいくつかの論争があります。特に、マンデルら、ふるわれた球体から収穫される石畳細胞が培養条件26特定の下に成熟した足細胞に区別するために誘導することを報告しています。細胞の識別に関する混乱の一部は分離の糸球体、(ボーマン嚢上皮細胞によって住まれるを含む) カプセル化されるかどうか異なりますかふるい手順で互換。180、順次ふるいサイズを使用して私たちの手で、90 と 75 μ m は互換をされている球体の大半をもたらした。
漏出の慢性腎臓病のほとんどの形態は、糸球体の透過性の増加によるものです。何人かの著者は、孤立した糸球体透過性実験前のヴィヴォを活用しています。1 つのメソッドで周囲のメディアの浸透のコンテンツを変更した後糸球体の体積の変化は透磁率27を推定する使用されました。最近では、蛍光プローブ分離腎糸球体からの漏れが透磁率を測定する定量化することができるし、糸球体疾患の実験モデル28にさらされる齧歯動物で実行できる設立。
我々 は、TEM の準備プロセスで私たちは時々 足を基底膜リフトオフ プロセス ポドサイトを見るを指摘しています。この文化で起こっていると TEM のサンプル準備の間に可能性が高いアイテムを私たちは感じていません。特に、これが発生した場合でも明らかだ足プロセスが「普通」に見える減じであるか。
全体的に、このプロトコルは、1 つが損傷に応答の形態学的および細胞の変化を評価できますメソッドを提供します。細胞外マトリックスや他のネイティブの細胞型との相互作用を検討している場合に特に分離ポドサイト文化にコンパニオン手法として使用する可能性がありますが期待しています。この衰弱させる病気の将来の治療法を開発する能力を改善する漏出 CKD に関する理解の増進のための約束を保持しています。
The authors have nothing to disclose.
この作品は、アメリカ心臓協会助成金 FTF 16990086、NIH P30 DK079307、腎臓ゴットシャルク賞のアメリカの社会、ピッツバーグ医療センター競争力のある医療研究基金賞、大学、ピッツバーグ大学に支えられ医師学術財団賞を受賞。ジェラール ・ アポダカに組織学的解析、マラ サリバンと明電子顕微鏡による援助のための太陽 Yingjian 李に糸球体の保全・の技術的な入力をこのプロトコルで Youhua 劉彼の技術的な提案ありがちましょう。また、シンシア サン ティレールは CD31 抗体に感謝我々。
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 |