Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Sitokinlerin salgılanmasından sorumlu hücre tipinin tanımlanması, böbrek hastalığının patobiyolojisini anlamak için gereklidir. Burada, bir sekresyon inhibitörü olan brefeldin A ve hücre tipine özgü belirteçler kullanılarak böbrek epitel veya interstisyel hücreler tarafından üretilen sitokinler için böbrek dokusunu kantitatif olarak boyamak için bir yöntem açıklıyoruz.
Kronik böbrek hastalığı (KBH), ABD'de önde gelen on ölüm nedeninden biridir. Akut böbrek hasarı (ABH), sıklıkla iyileşebilir olsa da, hastaları daha sonraki yaşamlarında KBH'ye yatkın hale getirir. Böbrek epitel hücreleri, hem ABH hem de KBH'de anahtar sinyal düğümleri olarak tanımlanmıştır, bu sayede hücreler sitokinlerin ve diğer proteinlerin salgılanması yoluyla hastalığın seyrini belirleyebilir. Özellikle KBH'de, çeşitli kanıtlar, uyumsuz olarak onarılmış tübüler hücrelerin, dönüştürücü büyüme faktörü-beta (TGF-β), bağ dokusu büyüme faktörü (CTGF) ve diğer profibrotik sitokinlerin salgılanması yoluyla hastalığın ilerlemesini tetiklediğini göstermiştir. Bununla birlikte, in vivo olarak farklı hücre tiplerinden salgılanan proteinlerin kaynağını ve nispi sayısını belirlemek zor olmaya devam etmektedir.
Bu yazıda, sitokinlerin salgılanmasını önlemek için brefeldin A (BFA) kullanan ve standart immünofloresan teknikleri kullanılarak böbrek dokusundaki sitokinlerin boyanmasını sağlayan bir teknik açıklanmaktadır. BFA, sitokinlerin ve diğer proteinlerin salgılanması için gerekli olan endoplazmik retikulumdan (ER) Golgi aygıtına taşınmayı inhibe eder. Fedakarlıktan 6 saat önce BFA enjeksiyonu, AKI'nin bir fare sisplatin modelinde proksimal tübül hücreleri (PTC'ler) ve bir fare aristochic asit (AA) CKD modelinde TGF-β içinde TGF-β, PDGF ve CTGF birikmesine yol açar. Analiz, BFA + sisplatin veya BFA + AA'nın, tek başına BFA + salin, sisplatin veya AA'ya kıyasla TGF-β pozitif sinyali önemli ölçüde artırdığını ortaya koydu. Bu veriler, BFA'nın spesifik sitokinler üreten hücre tipini tanımlamak ve üretilen nispi miktarları ve / veya farklı sitokin türlerini ölçmek için kullanılabileceğini düşündürmektedir.
Dünya nüfusunun %>10'unun bir tür böbrek hastalığına sahip olduğu tahmin edilmektedir1. Hızlı başlangıcı ile tanımlanan ABH, büyük ölçüde tedavi edilebilir; bununla birlikte, ABH'nin bir atağı, hastaları daha sonraki yaşamlarında KBH geliştirmeye yatkın hale getirebilir 2,3. AKI'den farklı olarak, KBH ilerleyici fibroz ve kötüleşen böbrek fonksiyonu ile işaretlenir ve böbrek replasman tedavisi gerektiren son dönem böbrek hastalığına yol açar. Böbreklerdeki yaralanmaların çoğu, nefronu oluşturan podositler veya proksimal tübül hücreleri gibi özelleşmiş epitel hücrelerini hedef alır 4,5. Yaralanmayı takiben, hayatta kalan epitel hücreleri, sitokinlerin ve diğer proteinlerin salgılanması yoluyla onarım yanıtını koordine etmeye yardımcı olur. Bu şekilde, hayatta kalan hücreler bağışıklık tepkisini modüle edebilir, hücre dışı matrisin yeniden şekillenmesini yönlendirebilir ve organ iyileşmesine yardımcı olabilir.
Sitokinler, çok hücreli organizmaların olgunlaşmasını, büyümesini ve yanıt verebilirliğini modüle etmek için gerekli olan küçük, salgılanan proteinlerdir 6,7. Bağışıklık ve epitel hücreleri8 dahil olmak üzere çeşitli hücre tipleri arasında sinyal habercileri olarak işlev görürler. Sitokinlerin esas olarak bağışıklık hücreleri tarafından salgılandığı düşünülse de, uzun süredir devam eden araştırmalar, böbrek epitel ve interstisyel hücrelerin, tübül hücreleri, interstisyel hücreler ve bağışıklık hücreleri gibi diğer yerleşik böbrek hücreleri için sinyal olarak sitokinler salgıladığını göstermiştir 9,10. Özellikle PTC'ler, ABI11 sonrası başlangıç ve iyileşme aşamasında önemli bir rol oynamaktadır. Bununla birlikte, uyumsuz olarak onarılan PTC'lerin, transforme edici büyüme faktörü-β (TGF-β), trombosit kaynaklı büyüme faktörü-D (PDGF-D) ve bağ dokusu büyüme faktörü (CTGF) gibi profibrotik sitokinler salgıladığı ve KBH ilerlemesine katkıda bulunduğu bilinmektedir12. Bu nedenle, böbrek epitel hücreleri, böbrek hasarını modüle etmek için salgılanan sitokinleri kullanır.
Böbrek epitel hücrelerinin sitokin salgıladığı bilinmekle birlikte, salgılanan proteinleri incelemenin teknik zorlukları nedeniyle her hücre tipinin kesin kaynağını ve nispi katkısını belirlemek zor olmuştur13. Sitokinleri ölçmek için kullanılan yaygın bir yaklaşım olan akış sitometrisi, özellikle yüksek fibrotik olanlarda, yaralı böbreklerde gerçekleştirmek zordur. Bir sitokin promotörü tarafından yönlendirilen Cre rekombinaz ile, sitokin raportör fareler genellikle belirli bir sitokini eksprese eden hücre tipini tanımlamak için kullanılır. Bununla birlikte, muhabir farelerin kullanımı, muhabir fareleri çeşitli nakavt geçmişlerine çaprazlama gerekliliği, uygun raportörlerin olmaması ve bir seferde yalnızca bir sitokinin analiz edilebilmesi nedeniyle sınırlıdır. Bu nedenle, sitokin salgılayan böbrek hücrelerini tespit etmek için basit, çok yönlü ve uygun fiyatlı bir teknik geliştirmek gerekir.
İn vivo olarak endoplazmik retikulum-Golgi taşınmasını bloke eden bir sekresyon inhibitörü olan BFA enjeksiyonunun, akış sitometrisi bazlı testler 14,15 ile gösterildiği gibi, böbrek dokusunda salgılanan proteinlerin boyanmasına izin vereceğini varsaydık (Şekil 1A,B). Hücre tipine özgü yapıcılarla birlikte, bu teknik, yaralı böbreklerde sitokin üreten hücrelerin kaynağını ve göreceli katkısını belirlemek için kullanılabilir. Akış sitometrisi için alınan örneklerin aksine, sabit dokular, proteinlerin ve hücresel yapıların korunmasıyla uzun süreli tutulabilir ve bu da salgı hücrelerinin daha kapsamlı bir şekilde araştırılmasına olanak tanır. Bu hipotezi test etmek için, fare böbrekleri bir ABH modeli (sisplatin) ve bir CKD modeli (aristochic asit nefropatisi (AAN)) ile yaralandı, BFA enjekte edildi ve standart immünofloresan teknikleri kullanılarak boyandı.
Tüm hayvan deneyleri, Vanderbilt Üniversitesi Tıp Merkezi Kurumsal Hayvan Bakımı ve Kullanıcı Komitesi tarafından onaylanan hayvan kullanım protokolüne uygun olarak gerçekleştirilmiştir.
1. Hayvanlar
2. Sisplatin enjeksiyonu
3. Aristoloşik asit (AA) enjeksiyonu
4. BFA çözeltisinin hazırlanması
5. BFA'nın kuyruk damarı enjeksiyonu
6. Böbreklerin kurban edilmesi ve toplanması
7. Böbreklerin perfüzyonu ve çıkarılması
8. TGF-β ve PDGF-D boyama için parafine gömülü doku
9. Deparafinizasyon ve rehidrasyon
10. CTGF boyama için donmuş dokunun hazırlanması
11. Donmuş kesit alma
12. İmmünofloresan boyama
13. Görüntü edinme
14. Görüntü analizi
15. Alternatif: Özgür yazılım ile görüntü analizi (ImageJ)
16. İsteğe bağlı: Lazer taramalı konfokal mikroskop ile görüntüleme
NOT: Yayın için daha yüksek çözünürlüklü görüntüler elde etmek için, taramalı konfokal mikroskopi, böbrek dokusunda daha net görüntüler ve azaltılmış arka plan sağlar.
17. Plazma BUN seviyesi
Sisplatin kaynaklı ABH'yi takiben sitokin üretiminde tübüler epitel hücrelerinin rolünü incelemek için, sisplatin enjeksiyonundan sonraki 3. günde 20 mg / kg'lık bir konsantrasyonda sisplatin enjekte edildi ve ardından 0.25 mg BFA intravenöz enjeksiyonu yapıldı. Böbrekler 6 saat sonra alındı. Parafine gömülü böbrekler, ABH'de doku onarımından sorumlu temsili sitokinler olan TGF-β, PDGF-D ve CTGF ile kesitlere ayrıldı ve boyandı. Şekil 2A'd...
Böbrek PTC'lerinin TGF-β, TNF-α, CTGF, PDGF, vasküler endotelyal büyüme faktörü ve diğer birçok proteinin salgılanması yoluyla ABH ve KBH'yi düzenlediği bilinmektedir 20,21,22,23. Benzer şekilde, glomerüller, distal tübüller ve diğer böbrek epitel hücreleri ile interstisyel hücreler, yaralanma sırasında bunları ve/veya diğer proteinler...
Yazarların açıklanacak herhangi bir çıkar çatışması yoktur.
Amerikan Kalp Derneği (AHA): Kensei Taguchi, 20POST35200221; HHS | NIH | Ulusal Diyabet ve Sindirim ve Böbrek Hastalıkları Enstitüsü (NIDDK): 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 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır