我们提出了在原生的,完整的微血管内皮细胞可视化和操纵钙信号的准备。内皮管新鲜小鼠抗动脉供应骨骼肌保留在体内的形态和动态信令内和之间的相邻细胞分离。内皮管可从其它组织和器官的微血管来制备。
血流的阻力血管的控制调节氧的供给量和营养物质伴随着副产物去除代谢的,其实例由运动的骨骼肌。内皮细胞(ECs)行中的所有阻力血管的内膜和服务控制直径的关键作用( 如内皮依赖性血管舒张),并组织血流量,从而,大小和分布。由内皮细胞血管阻力的调节是通过细胞内Ca 2 +信号,从而导致产自体有效物质扩散( 如氧化氮和花生四烯酸代谢产物)的影响1-3和超极化4,5是引起平滑肌细胞松弛。因此,了解内皮钙离子信号的动态是理解执政血流控制机制的关键一步。隔离内皮管消除了与基本法有关的混杂变量OOD在血管腔,并与周围的平滑肌细胞和血管周围的神经,否则影响EC的结构和功能。在这里,我们提出从腹壁上动脉(SEA)使用这个容器优化的协议内皮管的隔离。
为了隔离从麻醉小鼠内皮管的,海是连接在原地 ,保持血液的血管管腔内(便于清扫过程中可视化它),以及腹肌的整个工作表被切除。爪哇被解剖不受周围骨骼肌纤维和结缔组织,血液从腔冲洗,温和的酶消化进行到使除去外膜,用温和的研磨神经和平滑肌细胞。这些新鲜分离的完整内皮的制剂保留其天然形态,与个别内皮其余功能上彼此耦合,能够传送化学和电气SI信号无法intercellularly通过间隙连接6,7。除了提供新的洞察钙信号和膜生物物理学,这些准备工作使原生内微血管内皮细胞基因表达和蛋白定位的分子生物学研究。
在这个协议中,我们描述了从小鼠SEA内皮细胞管的隔离。策略性源于胸廓内动脉和供应含氧血液到前腹部肌肉。我们与大海为模型的工作,是由于它提供了相对较长,不分枝的微血管段,非常适合用于研究细胞间的信号事件的内皮细胞的治理和协调平滑肌细胞松弛作用相关。对于那些有兴趣的组织比骨骼肌等,我们发现这种技术可以很容易地适于获得内皮管脑,肠和淋巴系统的微血管。
这种方法的主要特点是微血管内皮完整长度(1-3毫米)是孤立的,抵押在流室的玻璃盖玻片中,他们灌流PSS,以及成像的Ca 2 +信号或7-9用于刺穿电信号6,8。内的流动室中,一个管的上半部分是暴露在表面灌流液,并响应实验的干预,而下半部分(与盖玻片接触)被保护并保持静态。除了 研究内和细胞间的Ca 2 +信号的事件,内皮管可用于定量实时PCR来评估基因表达6,10,免疫组织化学研究蛋白质表达6,10,和电生理研究,以确定生物物理特性的电传导6,11。
有几个好处内皮管准备学习内皮功能。第一个问题是隔离工艺提供了两种细胞群之间的一个简单的区分:内皮细胞(其保持在管形成)和平滑肌细胞(单独分离;通常为“C”形,当放宽)。这允许选择性取样和各自的细胞的能力,血管功能的贡献相关的独特性能研究。第二,这种模式使信号事件固有的内皮,独立于血流的影响下,周围平滑肌,神经和实质的分辨率。第三,内皮细胞进行了研究,而新鲜分离的,从而避免了在基因或细胞培养相关蛋白表达的改变。
在这里,我们描述的内皮管从海上隔离和使用该制剂的形象化的Ca 2 +的构内皮细胞内信号事件。这个过程被改编从一个最初开发分离的内皮管从仓鼠提睾肌8的小动脉。利用这里提出的技术的微小变化,我们已经分离出了各种血管床内皮管,包括:仓鼠拉钩肌肉和颊的饲料袋动脉动脉10,鼠标腹壁上动脉6,7,9,小鼠肠系膜和脑动脉和微淋巴管(未发表意见;引用包括隔离肠系膜血管12和脑血管13)。隔离内皮管新血管床,可能需要修改原来的协议。如果分离是不成功的,最好是开始通过改变消化时间:增加的消化时间,如果内皮管是难以从平滑肌细胞和外膜分离和减少消化时间,如果内皮管不保持不变。如果改变消化时间是不成功的,调节消化酶的浓度或消解温度应该受到审判。另一种选择是降低研磨移液管,这增加了剪切力去除平滑肌细胞的内直径。增加液体喷射速度也可以尝试了同样的效果,但更可能是损坏的制备。应当认识到,也未必可以分离完整的内皮管从其中内皮细胞没有得到很好的相互连接通过连接蛋白血管。
最初执行使用手摇式移液器8平滑肌细胞以下酶消化分解。使用microsyr我们修订了研磨过程铰链系统,这使再内皮管一致的隔离(至3毫米),6。当使用这个系统时,移液管研碎回填与矿物油以提供所述活塞控制流体运动和含有血管区段的PSS之间的连续的流体柱。流体一起的微量活塞产生剪不断的为容器中的恒定的驱动力不可压缩是通过枪头用力。与此相反,手技术通常用于解离的细胞( 如挤压橡胶球在巴斯德吸管的端部)涉及空气的压缩,它引入变异的驱动压力,并由此剪切在枪头作用。
有多种优点管子准备在微血管内皮学习功能。第一个是隔离工艺提供了内皮细胞的独特的同质细胞原生种群和流畅亩SCLE细胞。由于内皮细胞保持物理连接成管,它们是由个体平滑肌细胞,从而保持一个“C”的结构,如果它们保持研磨过程中放宽鲜明。因此,各类型的细胞很容易区分, 如获取样本,如实时PCR和免疫组织化学10分子技术的时候。因为多个管从单个容器中(或从作为完成的海上船只双边)分离,分子数据和功能的数据可以从一个给定的动物的同一容器中获得。因此,分子的表达特征可与微血管内皮的功能行为。此外,内和细胞间的信号传导事件固有的微血管内皮可以从血流动力学的力(压力,流量),在血流中( 如激素)进行血管活性剂的影响来解决独立的,或者从周围的平滑肌细胞( 如60;通过myoendothelial耦合14-16),神经17,或组织实质18。
重要的是,由于内皮细胞是新鲜从指定的微血管孤立的,没有改动的表型在其他方面与内皮细胞培养19-21关联。例如,培养的内皮细胞失去毒蕈碱受体的表达,从而改变他们的钙信号轮廓。此外,内皮细胞的电生理特性可以在文化22改变。因为个别内皮仍通过官能的间隙连接通道相连,内皮管呈现为研究细胞6,7之间的电与Ca 2 +信号传导的理想模型。还应当认识到,分离平滑肌细胞可容易地研究了膜片钳技术的互补数据相关的微血管功能23。
一个关键限制的内皮管米ODEL是准备随温度升高的不稳定。虽然我们从海准备已经证明在环境室温(〜24℃)和32℃数小时稳定,健康,形态和功能退化发生在不到一个小时,在37℃9。的内皮管的第二个重要的限制是myoendothelial路口和其固有的信令结构域是不可或缺的未受影响的血管壁14-16 EC功能的丧失。还应当认识到,虽然更长的管使细胞间信号传导来进行研究在相对 大的距离6,制备管中是复杂的,因为它们变得更长,因为它完全解离周围的平滑肌细胞和外膜变得更加困难。我们已经发现,试管超过1-2毫米长,也更加难以定位,并在流动室固定。与此相反,而较短的管子( 如 <1毫米)ENA竹叶提取的Ca 2 +和电信号来进行研究8,它们是很难灌流在流动室中维持。最后,即使管的最优隔离两侧,没有足够的材料为使用Western印迹蛋白表达的传统的量化,尽管免疫标记提供了蛋白质表达和定位的指标。尽管有这些限制,内皮管代表提供新的洞察体内微血管内皮细胞功能的机制,新的制备。
The authors have nothing to disclose.
作者感谢Pooneh巴盖尔博士和Erika韦斯科特博士在准备稿件的编辑意见。这项工作是由国家心脏,肺和美国国立卫生研究院血液研究所在获奖号码R37-HL041026和R01-HL086483到SSS和F32-HL107050到MJS支持。此内容完全是作者的责任,并不一定代表美国国立卫生研究院的官方意见。
Sodium Chloride | Fisher | S642-212 | |
Potassium Chloride | Sigma | P9541 | |
Magnesium Sulfate | Sigma | M2643 | |
Calcium Chloride | Sigma | C1016 | |
Sodium Nitroprusside | Sigma | 431451 | |
Bovine Serum Albumin | USB Products | 9048-46-8 | |
Papain | Sigma | P-4762 | |
Collagenase | Sigma | C-8051 | |
Dithioerythritol | Sigma | D-8255 | |
Boroscilicate Glass (Cannulation and Pinning Pipettes) | Warner Instruments | G150-4 | |
Boroscilicate Glass (Trituration Pipettes) | World Precision Instruments | 4897 | |
Nanoliter Injector Microsyringe | World Precision Instruments | B203MC4 | Updated to Nanoliter 2010 from Nanoliter 2000 |
Micro4 Controller | World Precision Instruments | SYS-MICRO4 | |
12 mm x 75 mm Culture Tubes | Fisher | 14-961-26 | |
3-Axis Micromanipulator | Siskiyou Corp | DT3-100 | Holding and positioning the pinning pipettes |
Flow Chamber | Warner Instruments | RC-27N | |
100-1,000 µl Pipette | Eppendorf | 3120000062 | For transferring digested vessel segment to the flow chamber |
1 ml Pipette Tips | Fisher | 02-707-405 | For transferring digested vessel segment to the flow chamber |
Upright Microscope | Olympus | BX51W1 | The actual microscope is up to the user |
Spinning Disc Confocal System | Yokogawa | CSU-X1 | Confocal imaging is optional |
XR/TURBO EX Camera | Stanford Photonics | XR/TURBO EX | Ideal for our needs; may vary with user |
Piper Control Software | Stanford Photonics | Imaging software for TURBO EX camera | |
Stereo Microscrope | Leica | MZ8 | may vary with user |
Sylgard | Dow Corning | 184 | |
Microdissection Scissors | Fine Science Tools | 15003-08 | |
Dumont Forceps | Fine Science Tools | #5/45 | |
Minutiens Insect Pins | Austerlitz | M size 0.15 mm | |
GP Millipore Express PLUS Membrane | Millipore | SCGPT05RE | |
Pipette Scoring Device | Austin Flameworks | Small Handheld Scoring Tool | austinflameworks.com |
Compact Pet Trimmer | Wahl Clipper Corp. | Model 9966 | Clean well after each use to maintain life |