מחקר זה מתמקד מודל במבחנה של הפצע הריפוי (גירוד assay) בתור מנגנון לקביעת מזהמים סביבתיים איך כגון ארסן השפעה הסלולר ההעברה. התוצאות מדגימים כי assay חוץ גופית בתוך זה מספק אינדיקציות מהיר ולא מוקדם של שינויים ההעברה הסלולר לפני ניסויים ויוו .
הבנת המנגנונים הפיזיולוגיות של ריפוי הפצע היה המוקד של מחקר שוטף במשך שנים רבות. מחקר זה מיתרגם ישירות על שינויים קליניים סטנדרטים משמשת לטיפול פצעי הפחתת התחלואה והתמותה בחולים. ריפוי הפצע הוא תהליך מורכב שדורש אינטראקציה אסטרטגית תאים ורקמות, הפונקציה. אחת מהפונקציות חשובה ביותר רבים של ריפוי הפצע היא העברה הסלולר אישיים וקיבוציים. על פגיעה, תאים שונים מהדם, סביב רקמות חיבור ואפיתל במהירות העברת האתר הפצע באמצעות גירויים כימיים ו/או גופניים. תגובה זו ההעברה יכולה להכתיב במידה רבה את התוצאות ואת ההצלחה של פצע ריפוי. להבנת תפקוד התאים הספציפי הזה חשוב translational רפואה זה יכול להוביל ריפוי תוצאות משופרות הפצע. כאן, אנו מתארים את פרוטוקול המשמש כדי להבין טוב יותר את ההעברה הסלולר כפי שהוא נוגע ריפוי הפצע, איך שינויים בסביבת הסלולר יכול לשנות באופן משמעותי את התהליך הזה. במחקר זה דוגמה, עורי fibroblasts גדלו בתקשורת עם סרום שור עוברית (FBS) כמו טפט תרבויות מבחנות תרביות רקמה. התאים היו גילוח ורחיצה כירורגית הועבר תרביות רקמה יחס טוב 12 לוחות, גדל הנהרות 100%. כשמגיעים הנהרות, התאים טפט היו שרוט אנכית באמצעות טיפ pipet p200. ארסן מדולל בתקשורת תרבות בתוספת FBS נוספה בארות בודדים-לסביבה מינונים רלוונטי החל מ 0.1-10 תמונות נלכדו כל 4 שעות (ח) במשך 24 שעות ביממה באמצעות מיקרוסקופ אור הפוך להתבונן ההעברה הסלולר (פצע סגירת מעגל). תמונות בנפרד נותחו באמצעות תוכנת ניתוח התמונה, אחוז פצע הסגר חושבה. תוצאות מדגימים כי זרניך מאט ריפוי הפצע. טכניקה זו מספקת מסך הראשון מהיר וזול עבור הערכת ההשפעות של מזהמים על ריפוי הפצע.
ריפוי הפצע כוללת סדרה מורכבת של חופפים צעדים המערבות שונים סוגי תאים מולקולות איתות, מטריצה חוץ-תאית רכיבים1. יחד, רכיבים אלה לעבוד ביחד כדי להשיג רזולוציה הפצע או תיקון, מה שמוביל בסופו של דבר היווצרות צלקת שהותירה מגן תלוי בדרגת טראומה1. כדי ללכוד את התהליכים הנפרדים והפונקציות של הפצע ריפוי בניסוי אחד קשה; צעדים בודדים בתוך תהליך ריפוי הפצע שצריך להיות מזוהה, נבדק בנפרד. בין הצעדים רבים של ריפוי הפצע, התהליך של העברה הסלולר נחשב קריטית בעת הערכת שיעורי הריפוי2. ההעברה הסלולר יכול להיות שנצפו בכל השלבים של ריפוי הפצע, ולכן מחייבת עוד יותר הבנה של מה שינויים ל נדידת תאים שיכולים להשפיע סגירת הפצע. לדוגמה, הגירה הסלולר הוא ראה שני בדלקת בשלב מוקדם ומאוחר, עם צבירת קרישת הדם, טסיות דם באתר הפצע3. אירועים אלה למנוע איבוד דם מוגברת על ידי יצירת סתימה זמנית למלא אזורים פצוע ללא רקמה3. טסיות הדם במחזור לסנתז, מפרישים מגשרים vasoactive יחד עם גורמים chemotactic, איזה אות יחד להעברת ליקוציט דלקתיות (כדוריות דם לבנות) אל הרקמה הפצועים עבור תיקון4. Epithelialization מחדש מתרחשת בתוך שעות של פגיעה ברקמות, והיא כוללת כיסוי הפצע האתר באמצעות פעילות של הגירה של אפיתל keratinocytes כדי למנוע זיהום או פלישה של חלקיקים זרים כדי לאתר הפצע2. דוגמאות אלה ללכוד רק מספר נדידת תאים רבים פונקציות המשויכות ריפוי פצעים.
גירוד וזמינותו תיאר ומשמשת להבין טוב יותר את נדידת תאים ותפקידים רבים שלה ב-5,6ריפוי הפצע. Assay הזה נחשב פשטני, מספק תפוקה גבוהה ומאפשר החוקר לאסוף נתוני הגירה תא נציג. העברת מבחני בהצלחה הראו כי תרכובות מסוימות עשוי להאיץ או להאט את הקצב של ההעברה הסלולר6. יתר על כן, תוצאות אלו וזמינותו מספקים מידע הפיזיולוגיות translational יכול לשמש על מנת לגבש יעד טיפולי, מינון ריכוזים, ואת הגנים של עניין לפני ניסויים ויוו . וזמינותו מחייבת טכניקות התרבות התא הבסיסי, אספקה, קו תא לפי בחירתך, ולבחור טכנולוגיית הדמיה כדי ללכוד תנועה לאורך זמן או תנועה בתגובה לטיפולים.
הבדיקה ניתן בקלות מניפולציות או ייחודיות הנתפרות בהתאם לצרכים של החוקר. עם זאת, ישנם ארבע שאלות בסיסיות שיש לקחת בחשבון לפני הניסויים. מה ות כלליות או ספציפיות הוא/הם investigator(s) מנסה לענות? זה דבר נכון גם לגבי רוב ההשערות מונע מחקר; עם זאת, חיוני assay הזה כי זה יקבע רבות של הפרמטרים הדרושים כדי במדויק וענה לחלוטין ות. מה תא קו או תא קווים (אם מרובים) יש להשתמש כדי לייצג את מערכת הפיזיולוגיות נחקר? לדוגמה, בעורית פצע לימוד ריפוי, עורי פיברובלסט5,6,7, תאי הגזע8, או תקין עוריות9 עשוי להיחשב לייצג את אוכלוסיית תאים הנמצאים בדרך כלל שפע רקמת העור10. לחלופין, נויטרופילים, מקרופאגים או תאים דלקתיים אחרים יוכל להעריך במערכת זו לייצג את נדידת תאים של רכיבים אחרים של ריפוי הפצע בתוך רקמת העור10. בנוסף, זיהוי קו תא ספציפי חישובו תסייע לזהות נוגדנים אילו הם אופטימליים כדי לקדם פעילות חילוף החומרים של התא. איך נדידת תאים יהיה במעקב/עם תמונה? ישנן מספר טכניקות המשמשות להתבונן נדידת תאים בתוך צלחת או את הבקבוק. לדוגמה, או fluorescently תיוג תאים וצביעת באמצעות קרינה פלואורסצנטית או הדמיה קונאפוקלית כדי לעקוב אחר תאים מספקת קונטרסט חזק, המאפשר את החוקר להגדיר בבירור הסלולר לעומת הלא-סלולר מיקומים של התנועה הסלולרית11 . טכניקה נפוצה אחרת, המתוארים במחקר זה, הוא השימוש של מיקרוסקופ אור הפוך עם שלב ניגודיות6,7. חלופה זו ועד תא צבעי זריחה מאפשר למשתמש לחיות עקוב אחר תאים מבלי לתקן סופני תאים לפני הדמיה ומאפשר גם עבור לכידת תמונות של אותו בארות בודדים המכיל monolayers הפצועים של תאים על-פני זמן נקודות. מה התוצאה מודדת ישמש לניתוח? באמצעות הדימויים התאספו במהלך המחקר, נתונים יכול להיווצר בו ניתן להבין שינויים תעריפי הסלולר ההעברה. במעבדה שלנו, מיקרוסקופיים התמונות שנתפסו על מיקרוסקופ אור הפוך מועלות לתוכנה ניתוח התמונה, סגירת הפצע אחוז של שטח מסוכם. מתחת העקומה (AUC) מחושבים.
אנחנו ידגיש את השימוש הזה assay התירי שינויים פיברובלסט עורי ההעברה בנוכחות מזהם סביבתי ידוע, ארסן ספציפי. ארסן הוא מתכות למחצה המתרחשים באופן טבעי נמצא בתוך קרום כדור הארץ. במקומות שונים נמצאו עם רמות גבוהות של ארסן, אשר מהווה סיכון לאנשים המתגוררים בסמוך מיקומים אלה. כתוצאה מכך, מקורות מזון ומים הוכחו יש רמות גבוהות של ארסן זיהום, אשר יגבירו את הסיכויים לאנשים להיות חשופים ארסן. חשיפה סביבתית ארסן הוכח להיות השלכות לטווח ארוך בריאות באוכלוסיות אנושיות מעל או אפילו מתחת את הנוכחי ארצות הברית סביבתי הגנת סוכנות (USEPA) מקס מזהם רמת (MCL) של 10 ppb (10 µg/L)12, 13. למרות USEPA הגדר MCL הזה, כאילו זה בטוח לשתייה גבולות, ריכוזים ארסן זה לחרוג ממגבלה זו אינן נדירות במקורות מים ברחבי העולם. במערב ארצות הברית, תהום, במי ו מעיינות רבים תועדו להכיל בנוגע ארסן14רמות. לדוגמה, בעמק ורדה, AZ, מונטזומה טוב מכיל 210 µg/L של ארסן15. מי תהום סביב נהר ורדה, AZ מכיל 16 µg/L ארסן בממוצע, עם השיא לערכים להגיע 1.3 mg/L15,16. ראוי לציין, ארסן ריכוזים ב בארות רבות במחסן ורדה נהר מים לחרוג µg/L 5015,16. עם הידע הזה, לסביבה הרלוונטיים ריכוזים ארסן היו נבחרים הטווח מתחת MCL-0.1 מיקרומטר (7.5 ppb), ללמוד מעל MCL-10 מיקרומטר (750 ppb) הנוכחית14,15,16 , 17 , 18 , 19 , 20 .
המידע שנאסף ניסויים אלה ישמש בתור מדד מוקדם של שינויים פוטנציאל ההעברה הסלולר המחירים ויוו פצע מזוהם עם ארסן. לאחר מכן, מערכת אזעקה ניתן לבחור מולקולות בהתבסס על תפקידו בקידום ריפוי הפצע והעברה הסלולר ולאחר פולימראז כמותיים בעתיד תגובת שרשרת (qPCR) המבוסס על גנים ביטוי ניסויים ייתכן מוגדר עם סיומו של הזרם מחקרים. אם ההעברה בבתי assay הזה לשנות בנוכחות ארסן, מטרות גנים ספציפיים המעורבים בהעברה הסלולר עשוי להיות היעד עבור השפעות מזיקות של ארסן, ובכך עשוי להיות המנגנון של הפרעה.
היישום של זה וזמינותו מספק הערכה תפוקה גבוהה ומתוזמן של הגירה הסלולר, ייתכן לתרגם ישירות למערכות פיזיולוגיות מורכבות5,6,7. מסיבה זו, המודל המוצע ספסל-העליון היה מכוון, מתורגלת כדי להעריך את ההשפעות של סוכני טיפולית רעלנים סביבתיים שונים על6ריפוי הפצע. הריכוזים של ארסן משמש במחקר הנוכחי שנמצאו רלוונטיים לסביבה באמצעות חיפוש ספרות נרחבת של רמות חשיפה מוכרות, ובסיסים של סקירה רטרוספקטיבית של נתונים שונים14,15, 16,17,18,19,20,21. שימוש זה במבחנה מאפס assay הדגימו כי החשיפה ריכוז ארסן בתוך הגבוהה, אבל טווח הרלוונטיות. לסביבה, נדחתה סגירת הפצע (העברה הסלולר).
ספסל זה הטופ מודל הועסק גם לבודד וללמוד קו תא בודד (פיברובלסט) להבין יותר איך פיברובלסט ההעברה תורמת פצע תוצאות הריפוי. יתר על כן, קשה ללמוד את הפונקציות של קו תא בודד במערכות מורכבות ויוו עם רבים אחרים תאים ורקמות הנוכחי יכול להפריע הניתוח. בנוסף, וזמינותו מספק אמצעי להשגת נתונים סגירת הפצע אחוז הכמותיים למחצה יכול לשמש למטרה ספציפית המנגנונים התאיים שדרכו תרכובות עשויים להשפיע ריפוי הפצע. לדוגמה, תאים המשמשים וזמינותו גירוד יכול להיות, המאוחסן ריאגנט הרצוי ונשתמש בהם בביטוי הגנים (אות ה-mRNA) או ביטוי חלבון מבחני22. מידע זה יכול להיות שימושי לחוקר אם הם מבקשים להבין מה אותות או חלבונים עשוי ברובו תורמים לשינויים ההעברה הסלולר בנוכחות טיפולים (קרי, ארסן) משתנות22.
האדם fibroblasts עורי neonatal נבחרו לעבודה זו על בסיס תפקידם בולטים בריפוי הפצע. עם זאת, פרוטוקול assay גירוד זה יושם באמצעות סוגי תאים שונים עבור מגוון של מטרות המחקר. לדוגמה, אומץ וזמינותו מאפס לתוך השדה לאונקולוגיה ללמוד עיכוב העברה של תרופות כימותרפיה23; נדידת תאים שרירי השלד, התפשטות של דיפוזיה24; כדי לחקור את ההשפעה של תמציות צמחים על ההעברה הסלולר25; כדי להבין כיצד תקין ההגירה והתפשטות לתרום פצע ריפוי9. בנוסף, עיתון הקודם על-ידי. פינטו ואח להעריך את ההשפעות של אורניום (U), טסיות דם עשיר פלזמה (PRP) על העברה hDFn שימוש assay מאפס6. מטרת עבודה זו היתה כדי להבין את היקף אשר assay הזה יכול לבחון את ההשפעה של סוכן חשבתי כדי להאט את הסלולר ההעברה (U), כמו גם סוכן חשבתי כדי להאיץ את הסלולר ההעברה (PRP). וכפי שניתן לראות את העבודה הנ ל, מחקר על ידי חוקרים אחרים, היישום של גירוד וזמינותו יש פוטנציאל גבוה לשימוש ניסיוני מודלים שונים26. למרות הפרטים שרשמת את השיטות השונות אמור להיות צפוי בין חוקרים ניסויים. לדוגמה, תעריפי הסלולר ההעברה סביר משתנים בהתבסס על הקו תא בשימוש, בנוסף יסודות קורט הנדרשים לצורך סוגי תאים ייחודיים. רבים מן התצפיות חשוב כדי לסייע תא התשואה הכדאיות מפורטים כהערות לאורך כל פרוטוקול זה. עם זאת, מומלץ מאוד כי החוקרים ההמלצות של היצרן תנאי הגידול האופטימלית, וכדי להשתמש בשיטה זו כמו הוראה משלים עבור תא כללי תרבות עבודה.
אמנם וזמינותו מאפס רב-תכליתי במיוחד עבור חקר פעילות תאית; הטיות בלתי צפויים שעלולים להתעורר במדידת טכניקות. לדוגמה, בעת שימוש ImageJ לעקיבה ידנית תא העברה חזיתות, וריאציה יכולים להתקיים בין משתמשים, אשר יכול להגביל איסוף נתונים נציג ודיוק. יש גם לציין כי ההעברה חזיתות יש לקרוא עיוורים לטיפול כדי למזער את המשתמש הטיה. יתר על כן, זיהוי ידני העברה חזיתות עלול לגרום טעות בחישוב של המרחק הממוצע בשל היווצרות pseudopod על ידי התאים ואת היכולת שלהם להגיע adhesions מוקד טופס, אשר יכול להיות חזותי מטעה. באופן דומה, השימוש של פלורסנט “תא גשש” צבענים במשטח תא או חלבונים גרעיניים כדי לזהות ההעברה עשוי שלא במתכוון לתקן תאי וכתוצאה מכך אי דיוקים כאשר מודדים את ההעברה הסלולר לאורך זמן. מומלץ הפקדים המתאימים חיובי או שלילי להיות רשום בתוך הניסוי ועד ישבנים לגמרי ההשפעה של הטיפול על הקווים התא. המנהג הזה assay יש להשלים כהוקרה על מגבלותיו. Assay הזה אינו מבטיח תוצאות ההעברה הסלולר המתקבל חוץ גופית בתוך ניסויים יהיה לתרגם ישירות לתוצאות ויוו . פצע ריפוי וסלולריות ההעברה במערכת החיים מורכבים מערבת מספר רב של סוגי תאים, אותות מולקולריים; שלכל אחד מהם יש פוטנציאל להשפיע על תגובות ריפוי.
לסיכום, וזמינותו מאפס נמצאה לספק תפוקה גבוהה ההקרנה של הגירה הסלולר בתגובה שינוי סביבות6,25. אנו במיוחד מנוצל פרוטוקול זה בהצלחה לזהות שינויים בהעברה הסלולר בעקבות חשיפה ארסן במינונים שונים הרלוונטיים לסביבה. נתונים אלה סיפקו הצדקה לשימוש וזמינותו מאפס כדי לקדם מחקר והערכה של המסלולים מכניסטית של הגירה הסלולר assay הזה, איך המסלולים הללו שונו על ידי חשיפה ארסן.
The authors have nothing to disclose.
מחקר דיווח בפרסום זה נתמך על ידי המכון הלאומי על מיעוט בריאות פערים בשרותי בריאות של מכוני הבריאות הלאומיים תחת פרס מספר U54MD012388. התוכן הוא אך ורק באחריות המחברים, ואינם מייצגים בהכרח את הנופים הרשמי של מכוני הבריאות הלאומיים.
Class II A/B3 Biological Safety Cabinet | Forma Scientific | 15201-816 | |
Nitrile Gloves | Kimberly-Clark | 55082 | |
Water Bath | Precision | Model 182 | |
Inverted Microscope | Leica | Q080318 | |
CPR Centrifuge | Beckman | 349702 | |
Analytical Scale | Ohaus | I093 1125062111P | |
Weighting paper | VWR | H351125781212A | |
Biohazard bags | Fisherbran | 01-830A | |
Water Jacketed CO2 Incubator | Thermo Scientific | 309739-31053 | |
Hanks Balanced Salt Solution | Gibco | 14175-095 | |
Dulbecco's Modified Eagle Medium | Gibco | 10566-016 | |
Fetal Bovine Serum | Gibco | 26140-079 | |
Automatic Pipettor | Drummond | 140685 | |
p200 Pipette | Gilson | ||
p20 Pipette | Gilson | ||
Denominator | Fisher Scientific | D59707 | |
Trypan Blue Stain | Gibco | 15250-061 | |
T75 tissue flask | Corning | 430725U | |
15 mL Conical Tube | Fisherbrand | 05-539-5 | |
50 mL Conical Tube | VWR | 21008-178 | |
5 mL Pipette | Fisherbrand | 13-678-11D | |
10 mL Pipette | Fisherbrand | 13-678-11E | |
Tissue Marker | Securline | 92167 | |
Wipes | Kintech | 34155 | |
70% Ethanol | Fisher | 63-67-0 | |
Non-Filter Pipet Tips | Fisherbrand | 16160210 | |
Bleach | Great Value | 220-04 | |
96-well | Falcon | 353915 | |
Cryovial Rack | Nalgene | 5030-0505 | |
Hemacytometer | Gizmo Supply | B00SCOGY56 | |
TrypLE Express | Gibco | 12605-028 | |
Conical Tube Rack | n/a | n/a | |
12-well plate | Corning | 3598 | |
Waste Beaker | n/a | n/a | |
1 mL Pipette | Fisherbrand | 13-678-11B | |
Straight Edge Ruler | n/a | n/a | |
Human neonatal dermal fibroblasts (hDFn) | lot: 1734, 2902 | 106-05n | |
Rstudio Statistical Software | ver: 3.5.1 | ||
Image J | NIH | ver: 1.8.0_112 |