Wir beschreiben ein Protokoll zur Messung der Seelenwanderung von Monozyten in menschlichen Endothelzellen Monolagen und ihre anschließende Reifung in Schaumzellen. Dies stellt eine vielseitige Methode, die atherogenen Eigenschaften von Monozyten aus Menschen mit unterschiedlichen Erkrankungen isoliert zu beurteilen und Faktoren im Blut zu bewerten, die diese Neigung erhöhen können.
Koronare Herzkrankheit (KHK) ist eine der Hauptursachen für Morbidität und Mortalität weltweit. Arteriosklerose, eine führende Ursache für CAD, ist initiiert von der Seelenwanderung des angeborenen Immunsystems Monozyten zu entzündlichen Websites hinterlegten Lipid namens fetthaltige Streifen, die in Arterienwände des Mediums zu großen Arterien vorhanden sind. Die pathogenen Läsionen in diesem frühen Stadium der Arteriosklerose zeichnet sich die Reifung von Monozyten, die in Arterien zu Schaumzellen oder Lipid-beladene Makrophagen zu migrieren. Beträchtlichen Beweis stützt die Hypothese, das Risiko von Arteriosklerose wird durch chronische Entzündungszustände Begleiterkrankungen wie rheumatoide Arthritis und HIV sowie allgemeine Alterung erhöht, und das dieses Risiko wird durch Monocyte vorhergesagt Aktivierung. Während Maus-Modelle eine gute Plattform bieten, um die Rolle von Monozyten in Atherogenese in Vivozu untersuchen, sie erfordern genetische Veränderung der natürlichen Cholesterin-Stoffwechsel und drastische Veränderung der normalen Maus Diäten, und haben nur begrenzte Eignung für die Studie der atherogenen Einflüsse der menschlichen Comorbid Krankheiten. Dies hat uns motiviert, ein menschlichen in-vitro- Modell zur Messung der atherogenen Potenzials von Monozyten von Individuen mit bestimmten Krankheitszuständen isoliert zu entwickeln. Derzeit sind menschlichen in-vitro- Modelle begrenzt, insofern sie Monocyte Seelenwanderung und Schaum Zellbildung isoliert zu bewerten. Hier beschreiben wir ein Protokoll in der Monozyten aus Patientenblut isolierte transmigrate in menschlichen Endothelzellen in einem Typ-1-Kollagen-Matrix und ihre Neigung zu Schaumzellen in das Vorhandensein oder Fehlen von exogenen Lipid heranreifen wird gemessen. Das Protokoll wurde für die Verwendung von menschlichen Monozyten von Personen mit HIV-Infektion und älteren Menschen, die HIV-nicht infizierten gereinigt validiert. Dieses Modell ist vielseitig und ermöglicht Monocyte Seelenwanderung und Schaum Zellbildung zu bewertenden Verwendung entweder Mikroskopie oder Durchflusszytometrie sowie ermöglicht die Beurteilung der atherogenen Faktoren im Serum oder Plasma zu präsentieren.
Monocyte Seelenwanderung ist ein entscheidender Schritt in der Entwicklung von atherosklerotischen Plaques, die zu Thrombosen, Schlaganfall und Herzinfarkt führen kann. Arteriosklerotische Plaques entwickeln sich aus fetthaltige Streifen, in der Regel an den Standorten des geringen oszillierenden Blutflusses in Medium zu großen Arterien, wo hinterlegten Lipid trägt zur endotheliale Aktivierung und lokalisierte Entzündung1vorhanden. Monozyten rekrutiert, Endothelzellen in fetthaltige Streifen über Monocyte chemotaktische Proteine (z. B. CCL2) und transmigrate in der Intima-2. Im Anschluss an Seelenwanderung können Monozyten bilden atherogenen, Lipid-beladene Makrophagen Schaumzellen infolge Lipid-Aufnahme, Lipid-Synthese, Down-Regulierung des Cholesterins Ausfluss oder eine Kombination aus den oben genannten Faktoren genannt. Monozyten können auch Lipide in der Zirkulation zu sammeln und haben einen “schaumigen” Phänotyp, eventuell prädisponierende Zellen für Schaum Zelle Bildung3,4. Schaumzellen sind das bestimmende Merkmal der fetthaltige Streifen und frühe arteriosklerotische Plaques und ihrer Entstehung wird von Lipid und Entzündungsmediatoren5beeinflusst. Monozyten haben alternativ die Möglichkeit, umzukehren transmigrate von der Arterie in die Blutbahn6, wodurch Lipid aus der Intima und Handeln zur Erhaltung der Gesundheit der Arterie entfernt.
Bestimmung der Neigung von Monozyten, transmigrate über arteriellen Endothel und Form Schaumzellen in der Intima oder umgekehrt transmigrate und Lipid aus die Plakette zu tragen, ist eine wesentliche Voraussetzung für das Verständnis der Rolle der Monocyte-Aktivierung bei der Erhöhung arteriosklerotische Risiko. Maus-Modellen der CADs wie Atherosklerose sind in Aufklärung Informationen in Echtzeit in Vivo auf fetthaltige Streifen/atherosklerotischen Plaque Entwicklung wichtig. Diese Modelle erfordern jedoch eine genetische Veränderung der natürlichen Verarbeitung Fähigkeiten dieser Tiere in der Regel verbunden mit drastischen Veränderungen in der Ernährung (z. B. das ApoE/Western-Typ-Diät Modell)7,8, wodurch Cholesterin, Induktion unphysiologischen Anhäufung von zirkulierenden Lipid Ebenen der Antriebsentwicklung Plaque. Diese Modelle können Relevanz für chronische entzündliche menschlichen Erkrankungen wie HIV-Infektion begrenzt haben, die nicht zugeordnet sind erhöhte zirkulierende Cholesterin oder Low density Lipoprotein (LDL) Ebenen. Darüber hinaus Monocyte Biologie Unterschiede zwischen Menschen und Mäusen, die Prüfung der immunologische Fragen bezüglich der Relevanz der Subpopulationen von Monozyten (z. B. Mittelstufe Monozyten (CD14++CD16+))9 schwierig. Dies ist wichtig, bei der Untersuchung der Mechanismen, die Herz-Kreislauf-Krankheit zu fahren, wie fortgeschrittene Monocyte zählt unabhängig kardiovaskuläre Ereignisse10,11Vorhersagen. Während Tests existieren, um entweder Monocyte Seelenwanderung oder Schaum Zellbildung isoliert nacheinander zu messen, ist kein in-vitro- Test zur Quantifizierung der beide Aspekte der frühen Atherogenese verwenden die gleichen Zellen aus klinischer Kohorten validiert worden. Transwell Modelle verwenden ein modifizierte Boyden Zweikammer-System, wobei Zellen werden in die obere Kammer geladen und über eine poröse Kunststoff Barriere oder Cell Monolayer in eine untere Kammer, die in der Regel Medien mit Lockstoffgradient12 enthält transmigrate , 13. während am meisten benutzt für die Analyse von Leukozyten Seelenwanderung, diese Modelle nicht in der Regel einen Layer für die Intima, was zu transmigrated Zellen migrieren in Lösung integrieren und lassen sich nicht für die Messung von Schaum Zelle Bildung oder umgekehrte Seelenwanderung die gleichen Zellen. Modelle von Schaumbildung Zelle machen sich dagegen nicht transmigratory-induzierte Änderungen Monozyten oder Auswirkungen der endotheliale Aktivierung, die dazu beitragen, Schaum-Zelle Bildung14bekannt ist. Darüber hinaus verursachen diese Systeme Schaum Zellbildung von Makrophagen eingehalten Zellplatten Kultur durch die Zugabe von Sättigung Konzentrationen von exogenen oxidierten Low density Lipoprotein (OxLDL)15,16, eine wesentliche Induktor von Zelle Schaumbildung. LDL in diesen Modellen verwendeten ist daher oft durch nicht physiologisch relevanten Prozesse wie CuSO4 Behandlung17, oxidiert die physiologische Bedeutung der Studien mit diesen Modellen in Frage zu stellen.
Hier beschreiben wir eine Probe, die quantifiziert Monocyte Seelenwanderung und Zelle Schaumbildung der gleichen Zellen erfordern nicht die Zugabe von exogenen OxLDL, somit besser modellieren die Rolle von Monozyten in Zelle Schaumbildung. Dieses Modell wurde ursprünglich von Professor William Muller (Northwestern University, Chicago)18entwickelt und weiterentwickelt in unserem Labor ex Vivo Atherogenicity von Monozyten isoliert unter nicht-Aktivierung bewerten Bedingungen von Einzelpersonen mit zugrunde liegenden entzündlichen Erkrankungen Begleiterkrankungen wie z. B. HIV-Infektion19 sowie Alterung20, sind, die mit einem erhöhten Risiko für Arteriosklerose in Verbindung gebracht. Dieses Modell bietet auch eine Plattform für die Beantwortung der grundlegenden biologischen Fragen die Neigung der verschiedenen Monocyte Teilmengen Form Schaum Zellen20, den Einfluss der endotheliale Aktivierung von Zytokinen wie TNF auf Zelle Schaumbildung14 , und die wandernden Eigenschaften von Monozyten wie die Tiefe und Geschwindigkeit der Seelenwanderung in Gele19. Darüber hinaus Monocyte Seelenwanderung und Schaum Zellbildung mit standard-Mikroskopie quantifiziert werden kann, live Cell Imaging, flow Cytometry und Bildgebung Durchflusszytometrie, daher bietet eine vielseitige Methode zur Bewertung der Rolle von Monozyten in Atherogenese.
Das hier beschriebene Protokoll bietet eine vielseitige und physiologisch relevante Methode für die Bewertung der Atherogenicity von Monozyten aus menschlichen klinischen Kohorten durch die Kombination von Monocyte Seelenwanderung und Zelle Schaumbildung. Dieses Modell bietet Vorteile gegenüber alternativen Methoden der Zelle Schaumbildung wie es die Wirkung der Monocyte Seelenwanderung auf Zelle Schaumbildung berücksichtigt und die Messung von reverse Seelenwanderung6 neben der inhärenten erm…
The authors have nothing to disclose.
Die Autoren erkennen dankbar die Arbeit von Prof. William Müller und Dr. Clare Westhorpe für ihre Schlüsselrolle bei der Entwicklung der früheren Iterationen dieses Modells. Die Autoren auch möchte die AMREP Flow Cytometry Kern für die Sortierung der Monocyte Teilmengen und Alfred Hospital ansteckende Krankheit Referat klinische Forschung Krankenschwestern für die Rekrutierung von HIV + Einzelpersonen für einige Studien. Die Autoren erkennen dankbar den Beitrag zu dieser Arbeit des Victoria betriebliche Infrastruktur Support-Programms erhalten vom Burnet Institut. TAA ist durch eine RMIT University Vice-Chancellor Postdoctoral Fellowship unterstützt. Diese Arbeit wurde durch NHMRC Projekt Grant 1108792, AJ und AH ausgezeichnet unterstützt. TK stützt sich auf NIH gewährt NIH K08AI08272, NIH/NCATS Grant # UL1TR000124.
Gel preparation reagents | |||
NaOH | Sigma-Aldrich | 221465-500G | 0.1 M NaOH diluted in H20 |
10X M199 | Sigma-Aldrich | M0650 | |
AcCOOH | Sigma-Aldrich | 695092-100ML | 20 mM Acetic acid diluted in H20 |
Cultrex Bovine Collagen I | R&D Systems | 3442-050-01 | Type I Fibrous Collagen |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Cell culture | |||
M199 | Life Technologies | 11150-059 | M199 media containing Earle's salts, L-glutamine and 2.2 g/L Sodium Bicarbonate. Media supplemented with 100 µg/mL L-glutamine and 100 U/mL penicillin/streptomycin |
M20 | Supplemented M199 containing 20% heat-inactivated pooled or donor serum. Individual lipid species such as LDL can be added to M199. |
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HUVEC | Primary human umbilical cord endothelial cells (HUVEC) can be isolated from umbilical cords donated with informed consent and ethics approval. Isolated HUVEC may also be purchased commercially. | ||
Human coronary artery endothelial cells | Primary human coronary artery endothelial cells can be isolated from arteries donated with informed consent and ethics approval. Isolated cells may also be purchased commercially. | ||
EDTA | BDH Merck | 10093.5V | Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) – 0.5 M, pH 8.0 |
EGTA | Sigma-Aldrich | E3889-500G | Ethylene glycol-bis(β-aminoethyl ether)-N,N,N',N'-tetraacetic acid (EGTA) – 1 mM, pH 8.0 |
0.05% trypsin EDTA | Gibco | 25300-054 | 0.05% trypsin/0.53 EDTA (1X) |
L-glutamine | Gibco | 25030-081 | L-glutamine (200 mM) |
Penicillin/streptomycin | Gibco | 15140-122 | Penicillin/streptomycin (10,000 units/mL Penicillin and 10,000 µg/mL Streptomycin) |
New born calf serum | Gibco | 16010-142 | New born calf serum: New Zealand origin |
Fibronectin | Sigma-Aldrich | F1056-1MG | Fibronectin – 50 µg/mL aliquots prepared and stored |
PBS (1X) | Gibco | 14200-075 | Dulbecco's Phosphate Buffered Saline (10X): Dilute to 1X with sterile H20 |
0.1% TNF | Gibco | PHC3015 | Recombinant human TNF – Reconstituted in H20 and stored in 10 µg/mL aliquots |
Low-density lipoprotein | Merck Millipore | LP2-2MG | Low-density lipoprotein (LDL) |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Microscopy | |||
1 or 2% formaldehyde | Polysciences | 4018 | 1 or 2% formaldehyde diluted with sterile H20 |
50% and 78% methanol | Ajax Finechem | 318-2.5L GL | 50% or 78% v/v methanol, diluted with H20 |
Oil Red O stain | Sigma-Aldrich | O0625-25G | Dilute to 2 mg/mL in 22% 1M NaOH and 78% (v/v) methanol |
Microscope slides | Mikro-Glass | S41104AMK | Twin frosted 45 degree ground edge microscope slides (25 X 76 mm) |
Cover slips | Menzel-Gläser | MENCS224015GP | 22 x 40 mm #1.5 size glass cover slips |
Double-sided tape | 3M Scotch | 4011 | Super strength exterior mounting tape (25.4 mm x 1.51 m) |
Giemsa stain | Merck Millipore | 1.09204.0500 | Giemsa's azur eosin methylene blue solution (dilute stock 1:10 in H20) |
Hole punch | Hand-held single hole punch (6.35 mm punch) | ||
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Flow cytometry | |||
Collagenase D | Roche Diagnostics | 11088858001 | Collagenase D diluted in M199 media to 1 mg/mL |
35 µm nylon mesh capped polystyrene FACS tubes | BD Biosciences | 352235 | 35 µm nylon mesh capped polystyrene FACS tubes |
Live/Dead Fixable Yellow Dead Cell stain | Life Technologies | L34959 | Live/Dead Fixable Yellow Dead Cell stain |
FACS wash | Prepare by mixing 1 X PBS–, 2 mM EDTA and 1% New born calf serum | ||
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Plasticware | |||
96 well plate | Nunclon | 167008 | Delta surface flat-bottomed 96 well plate |
10 cm Petri Dish | TPP | 93100 | Sterile 10 cm Petri dish |
1.5 mL Eppendorf tubes | Eppendorf | 0030 125.150 | Eppendorf tubes |
Transfer pipette | Samco Scientific | 222-20S | Sterile transfer pipette (1 mL, large bulb) |