Miktar monosit hicret ve köpük hücre oluşumu kronik inflamatuar koşullara sahip bireylerden
Summary
Biz hicret monosit karşısında insan endotel monolayers tarafından ve onların sonraki olgunlaşma köpük hücrelerine ölçmek için bir protokol tanımlamak. Bu farklı hastalık koşullara sahip insanlardan izole monosit aterojenik özelliklerini değerlendirmek için ve bu eğilimi geliştirmek kan faktörleri değerlendirmek için çok yönlü bir yöntem sağlar.
Abstract
Koroner arter hastalığı (CAD) morbidite ve mortalite dünya çapında önde gelen nedenidir. Ateroskleroz, önde gelen CAD neden, doğuştan gelen bağışıklık monosit için büyük arter orta atardamar duvarlarında bulunan yağlı çizgiler olarak adlandırılan yatırılan lipid inflamatuvar sitelerine hicret tarafından başlatılır. Ana patojenik lezyonlar ateroskleroz bu erken aşamada köpük hücreleri veya lipid yüklü makrofajlar oluşturmak için damar göç monosit olgunlaşma özelliğidir. Önemli kanıt romatoid artrit ve HIV yanı sıra genel yaşlanma gibi hastalıkların eşlik eden kronik inflamatuar koşulları ateroskleroz riski artar ve bu riski monosit tarafından öngörülmektedir hipotezi destekler harekete geçirmek. Fare modelleri atherogenesis in vivomonosit rolünü araştırmak için iyi bir platform sağlarken, onlar doğal kolesterol metabolizmasının genetik değişiklik ve normal fare diyetler köklü değişiklik gerektirir ve uygunluğu için sınırlı çalışma insan hastalarının hastalıkların aterojenik etkiler. Bu bize ile tanımlanan hastalık durumlarında bireyler izole monosit aterojenik potansiyelini ölçmek için bir insan vitro model geliştirmek için motive. Şu anda, onlar yalıtım monosit hicret ve köpük hücre oluşumu değerlendirmek o insan vitro modelleri sınırlı hale gelir. Burada biz bir protokol hangi tarif monosit hasta kan izole transmigrate insan endotel hücreleri arasında bir tip 1 kollajen Matrix’e ve eksojen lipid içinde köpük hücre içine olgun için onların eğilimi ölçülür. Protokol insan monosit HIV enfeksiyonu olan bireyler ve yaşlı bulaşmamış HIV bireyler saf kullanımı için doğrulandı. Bu model çok yönlü ve her iki mikroskobu kullanılarak değerlendirilecek monosit hicret ve köpük hücre oluşumu sağlar veya aterojenik faktörlerin değerlendirilmesi izin yanı sıra Akış Sitometresi serum veya plazma göstermek.
Introduction
Monosit hicret tromboz, kontur ve miyokard infarktüsü yol açabilecek aterosklerotik plak gelişiminde çok önemli bir adımdır. Yağlı çizgiler, nerede yatırılan lipid endotel harekete geçirmek katkıda bulunur ve iltihap1yerelleştirilmiş büyük arter için ortamda genellikle mevcut düşük salınım kan akımı sitelerinde üzerinden aterosklerotik plaklar gelişir. Monosit monosit kemotaktik protein (örneğin CCL2) üzerinden yağlı çizgiler bulunan endotel hücrelere işe ve intima2‘ ye transmigrate. Hicret, monosit köpük hücrede lipit alımı, lipit sentezi, aşağı-kolesterol sızma düzenlenmesi veya yukarıdaki faktörlerin birleşimi sonucu olarak adlandırılan aterojenik, lipid yüklü makrofajlar oluşabilir. Monosit da dolaşımda bulunan lipidler birikir ve muhtemelen hücre köpük hücre oluşumu3,4için predispozan bir ‘köpüklü’ fenotip var. Köpük hücreleri yağlı çizgiler ve aşamasındaki aterosklerotik plaklar belirleyici özelliği vardır ve onların oluşumu lipid ve inflamatuar aracılar5tarafından etkilenir. Alternatif olarak, monosit tersine çevirmek için yeteneğine sahip arterin intima ve damar sağlığını korumak için oyunculuk böylece lipid kaldırma kan dolaşımına6, içine transmigrate.
Monosit için eğilimi belirlemede damar endotel arasında transmigrate ve form köpük hücreleri intima veya tersine çevirmek için transmigrate, monosit harekete geçirmek artan rolünün anlaşılması için temel bir gereksinimdir ve lipid plak dışarı taşımak aterosklerotik risk. CADs fare modelleri ateroskleroz gibi yağlı çizgi/aterosklerotik plak geliştirme hakkında gerçek zamanlı vivo içinde bilgi elucidating önemlidir. Ancak, bu modeller işleme yetenekleri genellikle böylece diyet (ApoE/Batı tipi beslenme modeli gibi)7,8, köklü değişiklikler ile birleştiğinde bu hayvanların doğal kolesterol bir genetik değişiklik gerektirir, Dolaşımdaki lipid fizyolojik olmayan birikimi inducing hangi sürücü plak gelişim düzeyleri. Bu modeller alaka kolesterol ve düşük yoğunluklu lipoprotein (LDL) düzeyleri dolaşan artış ile ilişkili olmayan kronik inflamatuar insan koşullara HIV enfeksiyonu gibi sınırlı olabilir. Ayrıca, monosit Biyoloji fareler ve insanlar arasındaki farkları monosit altgrupları ilgili alaka immünolojik sorular test yapmak (ara monosit gibi (CD14++CD16+))9 zor. Bu ara monosit sayar bağımsız olarak kardiyovasküler olaylar10,11tahmin gibi kardiyovasküler hastalık sürüş mekanizmaları okurken önemlidir. Sırayla her iki monosit hicret veya köpük hücre oluşumu izolasyon ölçmek için deneyleri mevcut iken, hiçbir vitro tahlil erken atherogenesis klinik tabur aynı hücrelerden kullanarak hem yönlerini miktarının için doğrulandı. Transwell modelleri sayede hücreler üst odanın içine yüklenir ve genellikle chemoattractant12 ile ortamı içeren bir alt odasına bir gözenekli plastik bariyer veya hücre monolayer arasında transmigrate tarihinde bir Boyden iki-odası sistemi kullanmak , 13. lökosit hicret analiz etmek için yaygın olarak kullanılan iken, bu modeller genellikle transmigrated hücreleri çözümde, geçiş sonuçlanan intima temsil eden bir katman dahil değil ve köpük hücre ölçüm için izin verme oluşumu veya aynı hücre ters hicret. Bunun tersi olarak, köpük hücre oluşumu modellerinin monosit veya hücre oluşumu14köpük için katkıda bulunmak için bilinen endotel harekete geçirmek etkileri transmigratory kaynaklı değişiklikleri için hesap değil. Ayrıca, bu sistemlerin köpük neden hücre oluşumu makrofajlar üzerinden eksojen oksitlenmiş düşük yoğunluklu lipoprotein (oxLDL)15,16, bir anahtar uyarıcı konsantrasyonları doyurarak ek hücre kültür tabakaları bana yapıştırılır köpük hücre oluşumu. Bu modelleri kullanılan LDL kez CuSO4 tedavi17, fizyolojik-ilgili işlemler tarafından bu nedenle, bu modelleri kullanarak çalışmalar fizyolojik önemini sorgulamak okside.
Burada biz monosit hicret ve hangi does değil istemek eksojen oxLDL ilavesi köpük hücre oluşumu aynı hücre quantifies bir tahlil böylece daha iyi modelleme monosit köpük hücre oluşumunda rol tanımlamak. Bu model Aslında Profesör William Muller (Northwestern Üniversitesi, Chicago)18tarafından geliştirildi ve daha fazla ex vivo monosit altında sigara aktive izole atherogenicity değerlendirmek için bizim laboratuvar rafine HIV enfeksiyonu19 gibi hastalıkların eşlik yanı sıra20yaşlanma temel inflamatuar koşulları ile koşulları bireylerin bu ateroskleroz riski ile ilişkilidir. Bu model da sağlamak a peron için köpük hücreleri formu20, endotel etkinleştirme tarafından TNF gibi sitokinler köpük hücre oluşumu14 üzerinde etkisi farklı monosit alt kümeleri eğilimi ile ilgili temel biyolojik sorular cevap için ve monosit derinliği gibi göçmen özelliklerini ve Hicret jelleri19hızını. Ayrıca, monosit hicret ve köpük hücre oluşumu standart mikroskobu kullanarak sayısal, hücre görüntüleme yaşamak, monosit atherogenesis rolünü değerlendirmek için çok yönlü bir yöntem sağlayan sitometresi ve görüntüleme Akış Sitometresi, bu nedenle, akış.
Protocol
Representative Results
Discussion
Burada açıklanan protokol monosit hicret ve köpük hücre oluşumu birleştirerek monosit insan klinik tabur, üzerinden atherogenicity değerlendirmek için çok yönlü ve fizyolojik olarak uygun bir yöntem sunar. Bu monosit hicret köpük hücre oluşumu üzerine etkisi dikkate alır ve geriye doğru hicret6 ek olarak içsel ölçüm sağlar gibi bu model köpük hücre oluşumu alternatif yöntemler avantaj sunar eksojen faktörler içinde köpük hücrelerine olgunlaşmaya monosit eğilim…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar minnetle Prof. William Muller ve Dr Clare Westhorpe iş geliştirme, önceki yineleme bu modelin içindeki anahtar rolü için kabul. Yazarlar ayrıca monosit sıralama için AMREP Akış Sitometresi çekirdek teşekkür etmek istiyorum alt kümeleri ve Alfred hastane bulaşıcı hastalık birimi klinik araştırma hemşireler bireylerin HIV + bazı çalışmalar için işe alım için. Yazarlar bu çalışmaya katkı Victoria operasyonel altyapı desteği Burnet Enstitüsü tarafından alınan programın minnetle kabul etmiş oluyorsunuz. TAA bir RMIT Üniversitesi-Şansölye Yardımcısı’nın doktora sonrası bursu tarafından desteklenir. Bu eser NHMRC proje desteği AJ ve AH 1108792 tarafından desteklenmiştir. TK tarafından desteklenmektedir NIH NIH K08AI08272, NIH/NCATS Grant # UL1TR000124 verir.
Materials
| 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. |
||
| 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) |
References
- Napoli, C., et al. Fatty streak formation occurs in human fetal aortas and is greatly enhanced by maternal hypercholesterolemia. Intimal accumulation of low density lipoprotein and its oxidation precede monocyte recruitment into early atherosclerotic lesions. J Clin Invest. 100 (11), 2680-2690 (1997).
- Woollard, K. J., Geissmann, F. Monocytes in atherosclerosis: subsets and functions. Nat Rev Cardiol. 7 (2), 77-86 (2010).
- Xu, L., et al. Foamy Monocytes Form Early and Contribute to Nascent Atherosclerosis in Mice With Hypercholesterolemia. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 35 (8), 1787-1797 (2015).
- Jackson, W. D., Weinrich, T. W., Woollard, K. J. Very-low and low-density lipoproteins induce neutral lipid accumulation and impair migration in monocyte subsets. Scientific Reports. 6, 20038 (2016).
- Angelovich, T. A., Hearps, A. C., Jaworowski, A. Inflammation-induced foam cell formation in chronic inflammatory disease. Immunol. Cell. Biol. 93 (8), 683-693 (2015).
- Llodrá, J., et al. Emigration of monocyte-derived cells from atherosclerotic lesions characterizes regressive, but not progressive, plaques. Proc. Natl. Acad. Sci. 101 (32), 11779-11784 (2004).
- Getz, G. S., Reardon, C. A. Animal Models of Atherosclerosis. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 32 (5), 1104-1115 (2012).
- Meir, K. S., Leitersdorf, E. Atherosclerosis in the Apolipoprotein E-Deficient Mouse. A Decade of Progress. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 24 (6), 1006-1014 (2004).
- Hilgendorf, I., Swirski, F. K. Making a difference: Monocyte Heterogeneity in Cardiovascular Disease. Curr. Atheroscler. Rep. 14 (5), 450-459 (2012).
- Rogacev, K. S., et al. Lower Apo A-I and Lower HDL-C Levels Are Associated With Higher Intermediate CD14++CD16+ Monocyte Counts That Predict Cardiovascular Events in Chronic Kidney Disease. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 34 (9), 2120-2127 (2014).
- Rogacev, K. S., et al. CD14++CD16+ Monocytes Independently Predict Cardiovascular Events: A Cohort Study of 951 Patients Referred for Elective Coronary Angiography. J. Am. Coll. Cardiol. 60 (16), 1512-1520 (2012).
- Justus, C. R., Leffler, N., Ruiz-Echevarria, M., Yang, L. V. In vitro Cell Migration and Invasion Assays. J. Vis. Exp. (88), e51046 (2014).
- Boyden, S. The Chemotactic Effect Of Mixtures Of Antibody And Antigen On Polymorphonuclear Leucocytes. J. Exp. Med. 115 (3), 453-466 (1962).
- Westhorpe, C. L. V., et al. Endothelial cell activation promotes foam cell formation by monocytes following transendothelial migration in an in vitro model. Exp. Mol. Pathol. 93, 220-226 (2012).
- Quinn, M. T., Parthasarathy, S., Fong, L. G., Steinberg, D. Oxidatively modified low density lipoproteins: a potential role in recruitment and retention of monocyte/macrophages during atherogenesis. Proc. Natl. Acad. Sci. 84 (9), 2995-2998 (1987).
- Henriksen, T., Mahoney, E. M., Steinberg, D. Enhanced macrophage degradation of biologically modified low density lipoprotein. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 3 (2), 149-159 (1983).
- Parthasarathy, S., Raghavamenon, A., Garelnabi, M. O., Santanam, N. Oxidized Low-Density Lipoprotein. Methods Mol. Biol. 610, 403-417 (2010).
- Muller, W. A., Weigl, S. A. Monocyte-selective transendothelial migration: dissection of the binding and transmigration phases by an in vitro assay. J. Exp. Med. 176 (3), 819-828 (1992).
- Maisa, A., et al. Monocytes from HIV-infected individuals show impaired cholesterol efflux and increased foam cell formation after transendothelial migration. AIDS. 29 (12), 1445-1457 (2015).
- Angelovich, T. A., et al. Ex vivo foam cell formation is enhanced in monocytes from older individuals by both extrinsic and intrinsic mechanisms. Exp. Gerontol. 80, 17-26 (2016).
- Westhorpe, C. L. V., et al. Effects of HIV-1 infection in vitro on transendothelial migration by monocytes and monocyte-derived macrophages. J. Leukoc. Biol. 85 (6), 1027-1035 (2009).
- Furie, M. B., Cramer, E. B., Naprstek, B. L., Silverstein, S. C. Cultured endothelial cell monolayers that restrict the transendothelial passage of macromolecules and electrical current. J. Cell Biol. 98 (3), 1033-1041 (1984).
- Müller, A. M., et al. Expression of the Endothelial Markers PECAM-1, vWf, and CD34 in Vivo and in Vitro. Exp. Mol. Pathol. 72 (3), 221-229 (2002).
- Kelesidis, T., et al. Predictors of impaired HDL function in HIV-1 infected compared to uninfected individuals. J. Acquir. Immune Defic. Syndr. , (2017).
- Rogacev, K. S., et al. Monocyte heterogeneity in obesity and subclinical atherosclerosis. European Heart Journal. 31 (3), 369-376 (2010).
- Gacka, M., et al. Proinflammatory and atherogenic activity of monocytes in Type 2 diabetes. J. Diabetes Complications. 24 (1), 1-8 (2010).
- Rogacev, K. S., et al. CD14++CD16+ monocytes and cardiovascular outcome in patients with chronic kidney disease. Eur. Heart J. 32 (1), 84-92 (2011).
