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Method Article
Identificar el tipo de célula responsable de secretar citocinas es necesario para comprender la patobiología de la enfermedad renal. Aquí, describimos un método para teñir cuantitativamente el tejido renal en busca de citocinas producidas por células epiteliales o intersticiales renales utilizando brefeldina A, un inhibidor de la secreción, y marcadores específicos del tipo celular.
La enfermedad renal crónica (ERC) es una de las diez principales causas de muerte en los Estados Unidos. La lesión renal aguda (LRA), aunque a menudo es recuperable, predispone a los pacientes a la ERC más adelante en la vida. Las células epiteliales renales se han identificado como nodos de señalización clave tanto en la LRA como en la ERC, por lo que las células pueden determinar el curso de la enfermedad a través de la secreción de citocinas y otras proteínas. Especialmente en la ERC, varias líneas de evidencia han demostrado que las células tubulares mal reparadas impulsan la progresión de la enfermedad a través de la secreción de factor de crecimiento transformante beta (TGF-β), factor de crecimiento del tejido conectivo (CTGF) y otras citocinas profibróticas. Sin embargo, la identificación de la fuente y el número relativo de proteínas secretadas de diferentes tipos de células in vivo sigue siendo un reto.
En este trabajo se describe una técnica que utiliza brefeldina A (BFA) para prevenir la secreción de citocinas, lo que permite la tinción de citocinas en el tejido renal mediante técnicas estándar de inmunofluorescencia. El BFA inhibe el transporte del retículo endoplásmico (RE) al aparato de Golgi, que es necesario para la secreción de citocinas y otras proteínas. La inyección de BFA 6 h antes del sacrificio conduce a una acumulación de TGF-β, PDGF y CTGF dentro de las células de los túbulos proximales (PTC) en un modelo de cisplatino de ratón de LRA y TGF-β en un modelo de ratón de ácido aristolóquico (AA) de ERC. El análisis reveló que BFA + cisplatino o BFA + AA aumentó significativamente la señal positiva de TGF-β en comparación con BFA + solución salina, cisplatino o AA solos. Estos datos sugieren que el BFA se puede utilizar para identificar el tipo de célula productora de citocinas específicas y cuantificar las cantidades relativas y/o los diferentes tipos de citocinas producidas.
Se estima que >10% de la población mundial tiene algún tipo de enfermedad renal1. Definida por su rápida aparición, la LRA es en gran medida curable; sin embargo, un episodio de LRA puede predisponer a los pacientes a desarrollar ERC más adelante en la vida 2,3. A diferencia de la LRA, la ERC se caracteriza por una fibrosis progresiva y un empeoramiento de la función renal, lo que lleva a una enfermedad renal en etapa terminal que requiere terapia de reemplazo renal. La mayoría de las lesiones renales se dirigen a las células epiteliales especializadas, como los podocitos o las células de los túbulos proximales, que forman la nefrona 4,5. Después de una lesión, las células epiteliales sobrevivientes ayudan a coordinar la respuesta de reparación a través de la secreción de citocinas y otras proteínas. De esta manera, las células supervivientes pueden modular la respuesta inmunitaria, dirigir la remodelación de la matriz extracelular y ayudar a la recuperación de los órganos.
Las citocinas son pequeñas proteínas secretadas esenciales para modular la maduración, el crecimiento y la capacidad de respuesta de los organismos multicelulares 6,7. Funcionan como mensajeros de señales entre varios tipos de células, incluidas las células inmunitarias y epiteliales8. Aunque se cree que las citocinas son secretadas principalmente por las células inmunitarias, investigaciones de larga data han demostrado que las células epiteliales e intersticiales del riñón también secretan citocinas como señales para otras células renales residentes, como las células de los túbulos, las células intersticiales y las células inmunitarias 9,10. Las PTC, en particular, desempeñan un papel importante en la fase de inicio y recuperación después de la LRA11. Sin embargo, se sabe que las PTC mal reparadas secretan citocinas profibróticas como el factor de crecimiento transformante β (TGF-β), el factor de crecimiento derivado de plaquetas-D (PDGF-D) y el factor de crecimiento del tejido conectivo (CTGF), lo que contribuye a la progresión de la ERC12. Por lo tanto, las células epiteliales del riñón utilizan citocinas secretadas para modular la lesión renal.
Si bien se sabe que las células epiteliales renales secretan citocinas, la fuente exacta y la contribución relativa de cada tipo de célula han sido difíciles de determinar debido a los desafíos técnicos delestudio de las proteínas secretadas. La citometría de flujo, un enfoque común utilizado para medir las citocinas, es difícil de realizar en los riñones lesionados, especialmente en los altamente fibróticos. Con la recombinasa Cre impulsada por un promotor de citocinas, los ratones reporteros de citocinas se utilizan a menudo para identificar el tipo de célula que expresa una citocina determinada. Sin embargo, el uso de ratones reporteros es limitado debido a la necesidad de cruzar ratones reporteros con varios fondos de knockout, la falta de reporteros adecuados y el hecho de que solo se puede analizar una citocina a la vez. Por lo tanto, es necesario desarrollar una técnica sencilla, versátil y asequible para detectar las células renales liberadoras de citocinas.
Planteamos la hipótesis de que la inyección de BFA, un inhibidor de la secreción que bloquea el transporte endoplásmico de Loggi en vivo, permitiría la tinción de las proteínas secretadas en el tejido renal (Figura 1A,B), como se muestra con ensayos basados en citometría de flujo14,15. Junto con los fabricantes de tipos de células específicas, esta técnica podría usarse para identificar la fuente y la contribución relativa de las células productoras de citocinas en los riñones lesionados. A diferencia de las muestras para citometría de flujo, los tejidos fijos se pueden mantener a largo plazo con la preservación de proteínas y estructuras celulares, lo que permite una investigación más exhaustiva de las células secretoras. Para probar esta hipótesis, se lesionaron riñones de ratón con un modelo de LRA (cisplatino) y un modelo de ERC (nefropatía por ácido aristolóquico (AAN)), inyectados con BFA y teñidos mediante técnicas inmunofluorescentes estándar.
Todos los experimentos con animales se realizaron de acuerdo con el protocolo de uso animal aprobado por el Comité Institucional de Usuarios y Cuidado de Animales del Centro Médico de la Universidad de Vanderbilt.
1. Animales
2. Inyección de cisplatino
3. Inyección de ácido aristolóquico (AA)
4. Preparación de la solución BFA
5. Inyección de BFA en la vena de cola
6. Sacrificio y cosecha de los riñones
7. Perfusión y extirpación de los riñones
8. Tejido incluido en parafina para la tinción de TGF-β y PDGF-D
9. Desparafinación y rehidratación
10. Preparación de tejido congelado para la tinción con CTGF
11. Seccionamiento congelado
12. Tinción de inmunofluorescencia
13. Adquisición de imágenes
14. Análisis de imágenes
15. Alternativa: Análisis de imágenes con software libre (ImageJ)
16. Opcional: Imágenes con microscopio confocal de barrido láser
NOTA: Para obtener imágenes de mayor resolución para su publicación, la microscopía confocal de barrido proporciona imágenes más claras y un fondo reducido en el tejido renal.
17. Nivel de pan de plasma
Para examinar el papel de las células epiteliales tubulares en la producción de citocinas después de la LRA inducida por cisplatino, se inyectó cisplatino a una concentración de 20 mg/kg seguido de una inyección intravenosa de 0,25 mg de BFA el día 3 después de la inyección de cisplatino. Los riñones se extrajeron 6 h después. Los riñones incluidos en parafina se seccionaron y se tiñeron con TGF-β, PDGF-D y CTGF, citocinas representativas responsables de la reparación de t...
Se sabe que las PTC renales regulan la LRA y la ERC a través de la secreción de TGF-β, TNF-α, CTGF, PDGF, factor de crecimiento endotelial vascular, así como muchas otras proteínas 20,21,22,23. Del mismo modo, los glomérulos, los túbulos distales y otras células epiteliales del riñón, así como las células intersticiales, secretan estas y/u otras pr...
Los autores no tienen conflictos de intereses que revelar.
Asociación Americana del Corazón (AHA): Kensei Taguchi, 20POST35200221; Departamento de Salud y Servicios Humanos (HHS) | Institutos Nacionales de Salud | Instituto Nacional de Diabetes y Enfermedades Digestivas y Renales (NIDDK, por sus siglas en inglés): Craig Brooks, DK114809-01 DK121101-01.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1 mL Insulin syringes | BD | 329654 | |
10 mL Syringe | BD | 302995 | |
2 mL tube | Fisher brand | 05-408-138 | |
20 mL Syringe | BD | 302830 | |
25 G needles | BD | 305125 | |
28 G needles | BD | 329424 | |
96-well-plate | Corning | 9017 | |
Aristolochic acid-I | Sigma-Aldrich | A9461 | |
α-SMA antibody conjugated with Cy3 | Sigma-Aldrich | C6198 | RRID:AB_476856 |
Blade for cryostat | C.L. Sturkey. Inc | DT315R50 | |
Bovine serum albumin (BSA) | Sigma-Aldrich | A7906 | |
Brefeldin A | Sigma-Aldrich | B6542 | |
Cisplatin | Sigma-Aldrich | P4394 | |
Citric acid | Sigma-Aldrich | 791725 | |
Confocal microscope | ZEISS | LSM710 | |
Confocal microscopy objectives | ZEISS | 40x / 1.10 LD C-Apochromat WATER | |
Confocal software | ZEISS | ZEN | |
Coplin jar | Fisher Scientific | 19-4 | |
Cover glass | Fisher brand | 12545F | |
Cryostat | Leica | CM1850 | |
CTGF antibody | Genetex | GTX124232 | RRID:AB_11169640 |
Cy3-AffiniPure Donkey Anti-Rabbit IgG (H+L) | Jackson immunoresearch | 711-165-152 | RRID: AB_2307443 |
Cy5-AffiniPure Donkey Anti-Goat IgG (H+L) | Jackson immunoresearch | 705-175-147 | RRID: AB_2340415 |
DAPI | Sigma-Aldrich | D9542 | |
Dimethyl sulfoxide (DMSO) | Sigma-Aldrich | D8418 | |
Disposable base molds | Fisher brand | 22-363-553 | |
donkey serum | Jackson immunoresearch | 017-000-121 | |
Ethanol | Decon Labs, Inc. | 2701 | |
Forceps | VETUS | ESD-13 | |
Glycine | Fisher brand | 12007-0050 | |
Heating pads | Kent scientific | DCT-20 | |
Heparin sodium salt | ACROS organics | 41121-0010 | 100mg/15ml of dH2O |
Humidified chamber | Invitrogen | 44040410 | A plastic box covered in foil can be used as an alternative humidified chamber. |
Insulin syringes | BD | 329461 | |
Inverted microscope | NIKON | Eclipse Ti-E2 | immunofluorescence |
KIM-1 antibody | R & D | AF1817 | RRID: AB_2116446 |
Lemozole (Histo-clear) | National diagnostics | HS-200 | |
lotus tetragonolobus lectin | Vector | FL-13212 | |
Microscope slide | Fisher scientific | 12-550-343 | |
Microtome | Reichert | Jung 820 II | |
monochrome CMOS camera | NIKON | DS-Qi-2 | |
Mouse surgical kit | Kent scientific | INSMOUSEKIT | |
NIS Elements | NIKON | ||
Objectives | NIKON | Plan Apo 20x/0.75 | image acquisition software linked to Eclipse Ti-E2 (invertd microscope) |
OCT compound | Scigen | 4586 | |
Pap pen | Vector | H-4000 | |
PBS with calcium and magnesium | Corning | 21-030-CV | |
PBS without calcium and magnesium | Corning | 21-031-CV | |
PDGF-D antibody | Thermo-Fisher scientific | 40-2100 | |
PFA | Electron Microscopy Science | 15710 | RRID: AB_2533455 |
Plate reader | Promega | GloMax® Discover Microplate Reader | 4% PFA is diluted from 16% in PBS. |
povidone-iodine (Betadine) | Avrio Health L.P. | NDC 67618-151-17 | |
Pressure cooker | Tristar 8 | Qt. Power Cooker Plus | |
ProLong Gold Antifade Reagent | Invitrogen | P36930 | |
Quantichrom Urea (BUN) assay Kit II | BioAssay Systems | DUR2-100 | |
Single-edge razor blade for kidney dissection (.009", 0.23 mm) | IDL tools | 521013 | |
Slide warmer | Lab Scientific Inc., | XH-2001 | |
Software | NIKON | NIS elements | |
Sucrose | RPI | S24060 | |
TGF-b1 anitbody | Sigma-Aldrich | SAB4502954 | |
Tris EDTA buffer | Corning | 46-009-CM | RRID: AB_10747473 |
Trisodium citrate dihydrate | Sigma-Aldrich | SLBR6660V | |
Trisodium citrate dihydrate | Sigma-Aldrich | SLBR6660V | |
Triton | Sigma-Aldrich | 9002-93-1 | |
Tween 20 | Sigma-Aldrich | P1379 | |
White Glass Charged Microscope Slide, 25 x 75 mm Size, Ground Edges, Blue Frosted | Globe Scientific | 1358D |
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