Bu protokol ana odak verimli bir şekilde uygun birincil glomeruli kültürlerin çeşitli aşağı akım uygulamaları kullanmak için en az kirletici maddeleri ile izole etmektir. İzole glomeruli bileşeni hücre tipleri arasındaki yapısal ilişkileri korumak ve kültürlü ex vivo kısa bir süre için olabilir.
Glomerular yapısı ve işlevi korunması çok önemli glomerülonefrit önlenmesi, hangi sonunda kronik için yol açabilir proteinüri ile karakterize olan böbrek hastalığı ve son aşama böbrek hastalığı kategorisi. Glomerulus vücuttan sorumlu plazma filtrasyon için karmaşık bir aparat var. Hastalık, yapısal bütünlük kaybolur ve plazma içeriği anormal kaçağı için idrar içine sağlar. Yalıtmak ve kültür glomeruli incelemek için bir yöntem bu hastalıklar çalışma için önemlidir. Bu protokol için yapısal ve morfolojik özellikleri korunması ise yetişkin sıçan böbrek sağlam glomeruli alma verimli bir yöntem açıklanır. Bu işlem başına en az kirlenme ile böbrek glomeruli yüksek verim–dan diğer nefron kesimleri üretme yeteneğine sahip. Bu glomeruli ile yaralanma koşulları kimyasal toksinlerin protamine sülfat, hangi nedenleri ayak işlem efasman ve proteinüri hayvan modellerinde de dahil olmak üzere, çeşitli onlarla kuluçka tarafından taklit. Yaralanma derecesi transmisyon elektron mikroskobu, ayirt boyama ve western Blot kullanarak tespit edilebilir. Nephrin ve Wilms tümörü 1 (WT1) düzeyleri de bu kültürler tespit edilebilir. Kolaylığı ve esnekliği bu protokol nedeniyle izole glomeruli açıklandığı gibi ya da daha iyi çalışma glomerular sağlık ve yapısı hastalıklı Birleşik Devletleri yardım için araştırmacı ihtiyaçlarına en uygun bir şekilde yararlı olabilir.
Glomerulus uzmanlaşmış bir tutam kapiller plazma dolaşan filtrasyon için sorumlu olduğunu. Böbrek temel fonksiyonel birimdir nefron başına oluşturur. Glomerular işlevi benzersiz delikli bir kapiller endotel, podocytes yarık diyafram ve aradan geçen bir membran tarafından tanımlanır. Bu katmanlar filtrate içine maddelerin boşaltım seçici için izin vermek için semipermeable bir bariyer oluşturmak. Büyük moleküllerin plazmada korunur ise su, iyonlar ve diğer küçük moleküller genelde, geçişi. Podocytes membran üzerinde yaymak özel epitel hücreleri kılcal sitoplazmik projeksiyonlar ayak işlemleri olarak bilinen çevreleyen vardır. Ayak bitişik podocytes interdigitate işler ve nephrin, podocin, P-cadherin ve ZO-11gibi proteinlerin oluşan yarık diyaframlar çarpı işareti vardır. Eşit olarak çapraz bölümünde bu ayak süreçleri membran üzerinde düzenlenir. Hastalıklı glomeruli içinde ayak süreçleri fena halde anormal veya “yok,” plazma İçindekiler anormal sızıntı filtrate lider olmak. Bu nedenle, glomerular hasar genellikle anormal derecede büyük miktarda protein (Örneğin, proteinüri) ve/veya idrarda kırmızı kan hücreleri (Örneğin, hematüri) varlığı ile karakterizedir. Buna ek olarak, yaralı podocytes ifade nephrin hem de onun regülatör Wilms tümörü 1 (WT1), anahtar protein farklılaşma2,3bakımı için sorumlu kaybetmek. Glomeruli birincil hedefi olan hasarı diyabetik nefropati ve minimal değişiklik hastalığı, Membranöz nefropati ve fokal segmental glomerulosclerosis gibi diğer glomerulonephritides vardır. Bu hastalık ilerleyici böbrek yetmezliği ve son aşama böbrek hastalığı gelişimi, hayatta kalma diyaliz veya böbrek nakli dayanır bir durumda önemli nedenleri. Bu nedenle, kronik böbrek hastalığı (CKD) patoloji daha iyi anlamak için glomeruli çalışma önemlidir.
Bir hücre kültür sistemi glomerular biyoloji okuyan için önemlidir. Varlığı nedeniyle yarık diyafram protein mutasyonlar belli proteinuric hastalıkların yanı sıra yarık diyafram üreten merkezi rolü nedeniyle, çok fazla araştırma anlaşılır izolasyon podocyte kullanıldığında vardır. Bu vitroyararlanmak için birincil podocyte hücre hatları üretimi için neden olmuştur. Bu hücreler çeşitli koşullar altında kültürlü olabilir ve hatta üzerinde geçirgen destekler geçirgenliği4değerlendirmek için yetiştirilen olabilir. Ancak, yalıtım Proliferasyona hücre kez bazı onların podocyte işaretleri kaybetmiş dediferansiye hücreleri seçer. Koşullu olarak ölümsüzleştirdi podocytes hangi kültür büyümüş olabilir ama aynı zamanda SV40 büyük T genin (Örneğin immortomouse), bir sıcaklığa duyarlı mutant taşıyan bir transgenik fare yük türetilmiş nesil yol açmıştır podocyte işaretleri5tam bir dizi ifade etmek için farklı. Bu yöntemler birincil kültür anlayış podocyte biyoloji4,6,7‘ çok önemli olmuştur.
Yine de, tek hücre türleri içeren kültürler içinde vivo yanı sıra destek yapısı ve matrisler oluşan hücreler arası ilişkiler eksikliği ve bu hücrelerin monolayers mutlaka üç boyutlu özetlemek değil glomeruli mimarisi. Ölümsüzleştirdi podocytes da hantal ve8kültür ve her iki immortomouse bulundurma gerektirecek şekilde zor olabilir veya bir başlangıç aliquot hücre müfettişler başlamak için kurulmuş. Ayrıca, glomerulus sadece podocytes, ama aynı zamanda kapiller endotel hücreleri ve membran yanı sıra yapısı için destek sağlayan mesangial hücreler oluşur. Bu nedenle yerel mimarileri korumak olduğu gibi glomeruli incelenmesi için bütün müfettişlerin yanı sıra normal glomerulus oluşturan tüm hücreler için bir ex vivo yaklaşım geliştirmek kullanışlıdır.
1958 yılında, aşçı ve Pickering glomeruli tavşan böbrek gelen ilk yalıtım nitelendirdi. Yağ embolisi glomeruli içinde teslim oldu gözlemler sonra onlar aynı boyutta parçacıkların özellikle bu yapıların yalıtmak için kullanılabilir olduğu varsayılmıştır. Gerçekten de, demir oksit partikülleri infüzyon böbrek içine glomeruli bu parçacıklar bindirme yol açtı. Mekanik ayrışma ve böbrek eleme sonra glomeruli sağlam ve kullanımı ile manyetik ayırma9saflık ile izole olabilir. 1971 yılında enesali infüzyon ihmal demir oksit ve glomerular yalıtım eleme kıyılmış insan, köpek, tavşan veya sıçan böbrek doku10ile elde gösterdi. Bu teknik beri sonra müfettişler hedef bağlı olarak değiştirilmiş olabilir ama aslında bu daha da okudu olabilir veya hangi-ebil var olmak birincil hücre kültürleri kurulan11,12 arıtılmış hazırlıkları sonuçlandı , 13 , 14 , 15 , 16 , 17.
Burada bir iletişim kuralı üzerinden sıçan böbrek olduğu gibi uygun glomeruli yalıtım için açıklamak. Tüm iletişim kuralı sadece birkaç saat sürer. Her ne kadar onlar prolifere değil, her boyuttaki deneysel planları sadece malzeme başlangıç olarak böbrekler sayısını artırarak desteklenebilir. Glomeruli manyetik boncuk ayrılması için yayımlanmış protokolleri olmakla birlikte, onlar, daha pahalı boncuk İntravenöz enjeksiyon gerektirir ve boncuk da kültür glomeruli tarafından korunur ya da glomerular gerektirir beri biyoloji değiştirebilir” lysing”ve kaldırma Santrifüjü19tarafından. Fare glomeruli için karşılaştırıldığında, fare glomeruli (iki aylık fareleri18yaklaşık 100 µm) daha büyük boyutu basit bir eleme tekniği kullanarak diğer böbrek yapılardan ayırmak çok daha kolay yapar.
Kullanışlılığı bir kanıtı olarak, farklı hücre tipleri göstermek için glomeruli nitelendirmiştir. Glomeruli içinde vivo zarar için bilinen acentelere gösterilebilir ve yan etkilerinin protamine sülfat (PS) bu kültürler üzerinde göstermek. PS20glomerular kapiller duvarı boyunca yer alan anyonik siteler etkisiz hale getirir bir polycation olduğunu. Bu nötralizasyon glomerular filtrasyon bariyer üzerinde dramatik bir etkisi yoktur ve bu nedenle proteinüri ve ayak işlem efasman artırır. Bu glomeruli immunoblots için nephrin ve genel sağlık değerlendirmek için WT1 gibi anahtar proteinler ile tespit edilebilir. Ayrıca, onların yapısı ışık, ayirt ve elektron mikroskobu ile değerlendirilebilir.
Genel olarak, bu iletişim kuralını (sadece hayvanlar ve basit bazı ekipman erişim ihtiyacı) çoğu müfettişler için erişilemez. Morfolojik özellikleri, hasarsız yaptı glomeruli matris korunması işlevini ve hastalık ilerleme, bir eksiklik podocyte kültürlerin etkiler ve araştırmacı glomeruli analiz ve nasıl diğer önemli hücre türlerini görmek yapabiliyor.
Bu ucuz, yeniden kullanılabilir ekipman ile basit bir protokol kullanarak sıçan böbrek glomeruli kurtarma için etkili bir yöntemdir. Tüm yordamlar gibi onun usefulness sınırlamalar vardır. > %95 saflıkta elde olmasına rağmen ilk olarak, protokol ve imkansız dışlamak Başlangıç materyali eleme yapısı nedeniyle bütün kirletici maddeleri ve bir kaç kırmızı kan hücreleri ve ara sıra borulu segment kültüründe mevcut olacak. Uygulamaların büyük çoğunluğu için bir sorun olacak bu küçük kirletici düşünmüyoruz. İkinci olarak, eleme Protokolü işlemleri sıçan böbrek, glomeruli fareler daha büyük olan kullanımına dayanır. Fare glomeruli gerekiyorsa, bir teknik ticari manyetik boncuklar (Örneğin, Dynabeads) kullanarak yayımlanmış22oldu. Üçüncü olarak, bu belirli mRNA’ların gösterilmiştir (plazminojen aktivatör inhibitörü-1 ve kollajen ben) yerine intraglomerular23hücreleri izole glomeruli neredeyse tamamen Bowman’s kapsülü türetmek. MRNA yalıtım bu glomeruli teşebbüs ise bu uygunsuz sonuçlara neden olabilir. Bu bizim ellerde glomeruli çoğunluğu decapsulated vardır ve bu nedenle Bowman’ın kapsül önemli katkıları olmaması belirtmek gerekir. Dördüncü olarak, nispeten hızlı bir şekilde kültür koşullar altında gerçekleşmesi hücre ölümü başlar.
Apoptotik program i ciddi caspase-3, görünümünü tarafından kanıtlanan kültür 2 h olarak başlayan aktif bulduk. Genel olarak o apoptosis DNA parçalanma, tünel ve histolojik analizi, tarafından değerlendirildi içinde 1-2 h yalıtım24sonra oluşmaya başlar gösteren önceki raporlar ile anlaşma bu. Ancak, ayrıca erken gözlemler metabolik aktivite izole süzülen glomeruli için en az 3 h önemli hücresel canlılık bu timepoint16düşündüren, kültürlü üzerinden tespit edilemedi gösterdiğine dikkat edilmelidir. Yine de, sonuçlarına göre en iyi sonuçlar için amaçlanan deneyleri içinde hemen izole glomeruli yararlanmak için ihtiyatlı olacağına inanıyorum. Biz tüm glomerular yapısı bu timepoint bozulmaya başlar gözlemledim gibi tüm deneylerin 72 h önce yapılması önerilir.
4-8 böbrekler aksine sadece 2 ile glomeruli belirli sayıda çeşitli elekler bağlılığı nedeniyle kaybolur, elekler sonuna kadar kaplı olan bir kez çünkü ama orada hiçbir ek kaybı başlatma sırasında daha yüksek verim elde etmek daha kolaydır. Aynı nedenle, glomeruli için kuru bir elek uymaları ve doku pozlama elek bir kenarına sınırlamak için daha muhtemel olarak kullanmadan önce BSA/PBS arabellek elekler emmek önemlidir. Biz makul bir verim elde etmek hiç az 6 böbrek (3 Rat) ile başlayan öneririz.
Bazı araştırmacılar birincil podocyte kültürleri meyletmek-e doğru glomeruli dışarı kültür17sırasında büyümek izole glomeruli izole ettim. Bazı izole glomeruli kültür çanak Plastik için uygun olacaktır ve hücreleri geç timepoints (72 h yalıtım sonra), glomerular yapısı dışında geçirmek başlayacak gözlemlemekteyiz. Bu hücreler çalışma bu yalıtım Protokolü kapsamı dışındadır ve bu hücreler podocytes, parietal epitel hücreleri veya her iki15,25olup olarak bazı tartışmalara. Özellikle, Mundel vd., Arnavut kaldırımlı hücreleri süzülen glomeruli hasat özel koşullar26kültür altında olgun podocytes içine ayırt etmek için indüklenen bildirdin. Bazı karışıklık hücre kimliğini ilgili olup olmadığı izole glomeruli (çeper epitel hücreleri tarafından doldurulur Bowman’s kapsülü de dahil olmak üzere) kapsüllü bağlı olabilir veya decapsulated eleme yordamdaki. Sıralı elek boyutları 180 kullanarak bizim ellerimizde, 90 ve 75 µm decapsulated olmak glomeruli çoğunluğu için yol açtı.
Çoğu proteinuric kronik böbrek hastalığı nedeniyle glomerular geçirgenliği artar biçimleridir. Birden çok yazar izole glomeruli ex vivo geçirgenliği deneylerde kullanılan. Bir yöntem, glomerular birim değişikliği çevreleyen ortamın ozmotik içeriğini değiştirme sonra geçirgenliği27tahmin etmek için kullanıldı. Son zamanlarda, bir floresan sonda gelen izole glomeruli kaçağı geçirgenliği ölçmek için sayısal ve glomerular hastalığı deneysel modeller28için maruz Rodents gerçekleştirilebilir kurulmuştur.
TEM hazırlık sürecinde biz bazen işlemlerin Asansör membran kapalı ayak podocyte görmek gözlemlemekteyiz. Bu kültürde oluyor ve daha büyük olasılıkla TEM numune hazırlama sırasında bir eserdir hissetmiyorum. Hatta bu durumda, özellikle, o ayak süreçleri “normal” bak ya da yok açıktır.
Genel olarak, bu iletişim kuralı tarafından bir yanıt olarak yaralanma morfolojik ve hücresel değişiklikler değerlendirebilir bir yöntem sağlar. Biz ne zaman hücre dışı matriks veya diğer yerel hücre tipleri ile etkileşimleri özellikle olarak bu izole podocyte kültürleri, bir arkadaşı Teknik olarak kullanılabileceğini tahmin. Bu zayıflatıcı hastalığı için gelecekteki tedavi geliştirmek yeteneğini artıracak proteinuric CKD anlayışı artırmak için söz sahibidir.
The authors have nothing to disclose.
Bu eser Amerikan Kalp Derneği grant FTF 16990086, NIH P30 DK079307, Amerikan Derneği Nefroloji Gottschalk Ödülü, Pittsburgh Tıp Merkezi rekabetçi tıbbi araştırma fonu Ödülü Üniversitesi ve Pittsburgh Üniversitesi tarafından desteklenmiştir Doktorlar akademik Vakfı Ödülü. Gerard Apodaca histolojik analiz, Mara Sullivan ve Ming elektron mikroskobu, hakkında yardım almak için güneş ve Yingjian Li glomerular korunması ve Youhua Liu teknik onların giriş yapması bu iletişim kuralı için onun teknik öneriler için teşekkür ediyoruz. Ayrıca Cynthia St Hilaire CD31 antikor için teşekkür ediyoruz.
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 |