Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
Идентификация типа клеток, ответственных за секрецию цитокинов, необходима для понимания патобиологии заболевания почек. Здесь мы описываем метод количественного окрашивания почечной ткани на цитокины, продуцируемые эпителиальными или интерстициальными клетками почек, с использованием брефельдина А, ингибитора секреции, и маркеров, специфичных для клеточного типа.
Хроническая болезнь почек (ХБП) входит в десятку основных причин смерти в США. Острое повреждение почек (ОПП), хотя и часто излечимое, предрасполагает пациентов к ХБП в более позднем возрасте. Эпителиальные клетки почек были определены в качестве ключевых сигнальных узлов как при ОПП, так и при ХБП, благодаря чему клетки могут определять течение заболевания посредством секреции цитокинов и других белков. В частности, при ХБП несколько линий доказательств продемонстрировали, что неадаптивно восстановленные канальцевые клетки стимулируют прогрессирование заболевания за счет секреции трансформирующего фактора роста-бета (TGF-β), фактора роста соединительной ткани (CTGF) и других профибротических цитокинов. Тем не менее, идентификация источника и относительного количества секретируемых белков из различных типов клеток in vivo остается сложной задачей.
В данной статье описана методика использования брефельдина А (БФА) для предотвращения секреции цитокинов, что позволяет окрашивать цитокины в почечной ткани с использованием стандартных иммунофлуоресцентных методов. БЖК ингибирует транспортировку эндоплазматического ретикулума (ЭР) к аппарату Гольджи, который необходим для секреции цитокинов и других белков. Инъекция БФА за 6 ч до жертвоприношения приводит к накоплению TGF-β, PDGF и CTGF внутри клеток проксимальных канальцев (ПТК) в мышиной модели цисплатина ОПП и TGF-β в мышиной модели ХБП на основе аристолоховой кислоты (АА). Анализ показал, что БФА + цисплатин или БФА + АА значительно увеличивают TGF-β положительный сигнал по сравнению с БФА + физиологическим раствором, цисплатином или только АА. Эти данные свидетельствуют о том, что БФА может быть использована для идентификации типа клеток, продуцирующих конкретные цитокины, и количественной оценки относительных количеств и/или различных типов производимых цитокинов.
По оценкам, >10% населения мира имеют ту или иную форму заболевания почек1. Определяемый быстрым началом, ОПП в значительной степени излечим; однако эпизод ОПП может предрасполагать пациентов к развитию ХБП в более позднем возрасте 2,3. В отличие от ОПП, ХБП характеризуется прогрессирующим фиброзом и ухудшением функции почек, что приводит к терминальной стадии почечной недостаточности, требующей заместительной почечной терапии. Большинство повреждений почек нацелены на специализированные эпителиальные клетки, такие как подоциты или клетки проксимальных канальцев, которые составляют нефрон 4,5. После повреждения выжившие эпителиальные клетки помогают координировать реакцию восстановления за счет секреции цитокинов и других белков. Таким образом, выжившие клетки могут модулировать иммунный ответ, направлять ремоделирование внеклеточного матрикса и способствовать восстановлению органов.
Цитокины представляют собой небольшие секретируемые белки, необходимые для модуляции созревания, роста и реакции многоклеточных организмов 6,7. Они функционируют как посланники сигналов между различными типами клеток, включая иммунные и эпителиальные клетки8. Хотя считается, что цитокины секретируются в основном иммунными клетками, долгосрочные исследования показали, что эпителиальные и интерстициальные клетки почек также секретируют цитокины в качестве сигналов для других резидентных клеток почек, таких как клетки канальцев, интерстициальные клетки и иммунныеклетки. ПТК, в частности, играют важную роль в начале и на этапе восстановления после ОПП11. Тем не менее, известно, что неадаптивно репарируемые ПТК секретируют профибротические цитокины, такие как трансформирующий фактор роста-β (TGF-β), тромбоцитарный фактор роста-D (PDGF-D) и фактор роста соединительной ткани (CTGF), способствуя прогрессированию ХБП12. Таким образом, эпителиальные клетки почек используют секретируемые цитокины для модуляции повреждения почек.
Хотя известно, что эпителиальные клетки почек секретируют цитокины, точный источник и относительный вклад каждого типа клеток было трудно определить из-за технических сложностей изучениясекретируемых белков. Проточная цитометрия, распространенный подход, используемый для измерения цитокинов, является сложной задачей для лечения поврежденных почек, особенно в сильно фиброзных. С помощью Cre-рекомбиназы, управляемой промотором цитокинов, мышей-репортеров цитокинов часто используют для идентификации типа клеток, экспрессирующих данный цитокин. Тем не менее, использование репортерных мышей ограничено из-за необходимости скрещивания репортерных мышей с различными нокаутными фонами, отсутствия подходящих репортеров и того факта, что одновременно может быть проанализирован только один цитокин. Таким образом, необходимо разработать простую, универсальную и доступную методику обнаружения цитокин-высвобождающих клеток почек.
Мы предположили, что инъекция BFA, ингибитора секреции, который блокирует транспорт эндоплазматического ретикулума-Гольджи in vivo, позволит окрашивать секретируемые белки в почечной ткани (рис. 1A,B), как показано с помощью анализов на основе проточной цитометрии14,15. Наряду с клеточно-специфическими производителями, этот метод может быть использован для определения источника и относительного вклада цитокин-продуцирующих клеток в поврежденных почках. В отличие от образцов для проточной цитометрии, неподвижные ткани могут сохраняться в течение длительного времени с сохранением белков и клеточных структур, что позволяет проводить более тщательное исследование секреторных клеток. Чтобы проверить эту гипотезу, почки мышей повреждали с помощью модели ОПП (цисплатин) и модели ХБП (нефропатии аристолоховых кислот (ААН)), вводили БФА и окрашивали с помощью стандартных иммунофлуоресцентных методов.
Все эксперименты на животных проводились в соответствии с протоколом использования животных, утвержденным Институциональным комитетом по уходу за животными и пользователям Медицинского центра Университета Вандербильта.
1. Животные
2. Инъекция цисплатина
3. Введение аристолоховой кислоты (ААК)
4. Приготовление раствора БФА
5. Инъекция БФА в хвостовую вену
6. Жертвоприношение и сбор урожая почек
7. Перфузия и удаление почек
8. Залитая парафином ткань для окрашивания TGF-β и PDGF-D
9. Депарафинизация и регидратация
10. Подготовка замороженной ткани к окрашиванию CTGF
11. Замороженная секция
12. Иммунофлуоресцентное окрашивание
13. Получение изображения
14. Анализ изображений
15. Альтернатива: Анализ изображений с помощью бесплатного программного обеспечения (ImageJ)
16. Опционально: визуализация с помощью лазерного сканирующего конфокального микроскопа
ПРИМЕЧАНИЕ: Для получения изображений с более высоким разрешением для публикации сканирующая конфокальная микроскопия обеспечивает более четкие изображения и уменьшение фона в почечной ткани.
17. Уровень амбициозности в плазме
Для изучения роли канальцевых эпителиальных клеток в продукции цитокинов после цисплатин-индуцированного ОПП цисплатин вводили цисплатин в концентрации 20 мг/кг с последующей внутривенной инъекцией 0,25 мг БЖК на 3-й день после инъекции цисплатина. Почки были собраны ч...
Известно, что почечные ПТК регулируют ОПП и ХБП посредством секреции TGF-β, TNF-α, CTGF, PDGF, фактора роста эндотелия сосудов, а также многих других белков 20,21,22,23. Аналогичным образом, клубочки, дистальные к?...
У авторов нет конфликта интересов, который можно было бы раскрыть.
Американская кардиологическая ассоциация (AHA): Кенсей Тагути, 20POST35200221; HHS | НИЗ | Национальный институт диабета, болезней пищеварительной системы и почек (NIDDK): Крейг Брукс, 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 |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены