Valutazione delle proprietà anticoagulanti e anti-infiammatori delle cellule endoteliali mediante coltura cellulare 3D e Non intero anticoagulato
Summary
Vi presentiamo un modello in vitro che permette lo studio e l’analisi di coagulazione in intero, anticoagulato. L’anticoagulazione nel sistema dipende l’effetto anticoagulante naturale delle cellule endoteliali sane e attivazione endoteliale delle cellule si tradurrà nella coagulazione.
Abstract
In vivo, le cellule endoteliali sono cruciali per l’anticoagulazione naturale del sangue circolante. Di conseguenza, l’attivazione delle cellule endoteliali conduce alla coagulazione del sangue. Questo fenomeno si osserva in molte situazioni cliniche, come il trapianto di organi in presenza di anticorpi anti-donatori pre-formati, tra cui lo xenotrapianto, come pure in ischemia e riperfusione. Al fine di ridurre la sperimentazione animale secondo i 3R standard (riduzione, sostituzione e raffinatezza), in vitro modelli per studiare l’effetto della cellula endoteliale attivazione sulla coagulazione del sangue sarebbe altamente auspicabile. Tuttavia, comune a base piatta sistemi della coltura delle cellule endoteliali forniscono un rapporto superficie-volume 1-5cm2 dell’endotelio per mL di sangue, che non è sufficiente per l’anticoagulazione naturale, endoteliale mediata. Coltura delle cellule endoteliali su microcarrier perline può aumentare il rapporto superficie-volume a cm 40-1602/ml. Questo aumento del rapporto è sufficiente a garantire l’anticoagulazione “naturale” di sangue intero, in modo che può essere evitato l’uso di anticoagulanti. Qui un in vitro basati su microcarrier sistema è descritto per studiare gli effetti di modificazione genetica di cellule endoteliali porcine sulla coagulazione del sangue umano totale, non anticoagulato. Nell’analisi della descritta, cellule endoteliali aortiche porcine primarie, o wild type (WT) o transgenici per umano CD46 e trombomodulina, erano coltivate su microcarrier perline e poi esposti a sangue umano appena prelevato non-anticoagulato. Questo modello permette per la misurazione e quantificazione del rilascio di citochine così come attivazione indicatori di complemento e della coagulazione nel plasma sanguigno. Inoltre, imaging di cellule endoteliali attivate e deposito delle immunoglobuline, proteine di coagulazione e complemento – sui branelli endotelizzati sono state eseguite mediante microscopia confocale. Questo test è utilizzabile anche per testare farmaci che sono supposti per impedire la coagulazione e, quindi, l’attivazione delle cellule endoteliali. Sulla cima del suo potenziale per ridurre il numero degli animali utilizzati per tali indagini, il dosaggio descritto è facile da eseguire e riproducibile in modo coerente.
Introduction
L’endotelio vascolare è costituito da un monostrato di cellule endoteliali (EC) che costeggiano il lume dei vasi sanguigni. In uno stato fisiologico, quiescente CE sono responsabili per il mantenimento di un ambiente di anti-infiammatori e anticoagulante. 1 questo è mediato dall’espressione di anticoagulante e anti-infiammatori proteine sulla superficie del CE. Ad esempio, l’attivazione di CE causato da ischemia/riperfusione lesioni o rigetto vascolare di (xeno-) trapiantati risultati di organi in un cambiamento della superficie endoteliale da un anticoagulante e anti-infiammatorio stato pro-coagulante e pro-infiammatorie stato. 1
Per studiare l’affascinante e complessa interazione tra i fattori di coagulazione e dell’endotelio, modelli in vitro che imitare come fedelmente possibile la situazione in vivo sono altamente desiderabili. Una limitazione comune che caratterizza le analisi convenzionali in vitro della coagulazione è l’uso di sangue anticoagulato che rende ardua l’analisi degli effetti di coagulazione-mediata e non può riprodurre anche ricalcificazione del sangue intero citrato risultati ottenibili con fresco non-anticoagulato. 2 inoltre, in sistemi di coltura tradizionale piatto-letto cellulare è impossibile sfruttare le proprietà dell’anticoagulante dell’endotelio come una sufficiente superficie endoteliale delle cellule per volume di sangue non può essere raggiunto. Il modello presentato qui supera queste limitazioni coltivando CE sulla superficie delle perle sferiche microcarrier, affinché un rapporto di superficie-sangue CE di > 16 cm2/ml può essere raggiunto, che è simile alla situazione in piccole arteriole o vene, e che è stata descritta per essere sufficienti per consentire l’anticoagulazione “naturale” del sangue dalla superficie del CE. 3 , 4 il sangue intero può essere utilizzato senza anticoagulanti aggiunto in questa impostazione. I campioni di sangue possono essere raccolti durante l’esperimento e citochine, fattori di coagulazione e markers di attivazione del complemento solubili possono essere rilevati e quantificati. Inoltre, perline rivestite con CE microcarrier possono essere analizzati per deposizione di complemento e dell’immunoglobulina, nonché l’espressione di markers di attivazione CE mediante microscopia confocale. Un’altra interessante applicazione comprende la sperimentazione di farmaci che sono supposti per impedire la coagulazione e, quindi, l’attivazione delle cellule endoteliali. 5 anche se questo modello non può completamente sostituire la sperimentazione animale, offre un metodo per testare ipotesi specifiche funzionali ex vivo usando le cellule e ridurre così il numero di animali utilizzati nella ricerca di base su ischemia/riperfusione trapianto di lesioni o (xeno).
Il modello descritto è stato utilizzato per simulare un xenotrapianto impostazione in quali cellule endoteliali aortiche porcine (CEPA) sono coltivate sulle perle microcarrier e incubate con sangue umano totale, non anticoagulato. Diversi PAEC transgenici, portando diversi geni umani quali CD46 per la regolazione del sistema del complemento e/o thrombomodulin (hTBM) per la regolazione del sistema di coagulazione, sono stati analizzati per le loro proprietà dell’anticoagulante. Sistemi di attivazione, complemento e coagulazione delle cellule endoteliali sono strettamente controllati e collegati tra loro. 6 di conseguenza è importante capire come le diverse cellule transgeniche si comportano dopo l’esposizione al sangue umano per quanto riguarda l’espressione della molecola di adesione e rilascio di citochine, spargimento del glicocalice e la perdita delle proteine dell’anticoagulante. 7
Protocol
Representative Results
Discussion
Il modello qui presentato è adatto per coagulazione correlate a studi che consente l’analisi dei diversi aspetti della coagulazione e della sua interazione con la CE. 8 nella ricerca di xenotrapianto, è un sistema utile per testare le proprietà dell’anticoagulante di ECs porcina geneticamente differenti dopo incubazione con sangue umano 9.
Le fasi più critiche del protocollo sono quelli garantendo la cellula completa copertura (confluency) de…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo studio è stato sostenuto dal fondo nazionale svizzero (FNS, Grant No. 320030_156193). Gli autori ringraziano il Dr. Benoît Werlen per fornire le perline di microcarrier di Biosilon. Ringraziamo anche la Prof. ssa Hans Peter Kohler e Prof. ssa André Haeberli per aiuto con la creazione del modello del branello di microcarrier.
Materials
| PAEC | Isolated from pig aorta in our Lab | ||
| Microcarrier beads (Biosilon) | Thermo Fisher Scientific | 160-250 | |
| Collagen I, Bovine | Gibco | A10644-01 | |
| DMEM | Gibco | 21885-025 | |
| Medium 199 | Sigma | M7528 | |
| RPMI | Gibco | 32404-014 | |
| Neutral tubes | Sarstedt | 02.1726.001 | |
| Polypropylene tubes | Simport | T406-2A | |
| Stirrer flasks | Tecnomara | ||
| Biological stirrer | Brouwer | MCS-104S | |
| Rat anti CD31 | R&D Systems | MAB33871 | Dilution 1:100 |
| Goat anti-rat IgG-Cy3 | Jackson Immuno Research | 112-166-003 | Dilution 1:500 |
| Goat anti VE-cadherin | Santa Cruz | sc-6458 | Dilution 1:100 |
| Rabbit anti vWF | DAKO | A0082 | Dilution 1:100 |
| Dk anti Gt IgG – Alexa 488 | Molecular Probes | A11055 | Dilution 1:500 |
| Goat anti Rabbit – FITC | Southern Biotech | 4050-02 | Dilution 1:500 |
| DAPI | Sigma | 32670-25MG-F | Dilution 1 µg/mL |
| 0.05% Trypsin-EDTA | Gibco | 25300-054 | |
| FBS | Gibco | 10270-106 | Concentration: 10% in cell culture medium |
| Needle | Becton Dickinson | 367286 | Size: 0.8×19 mm (21ɢ 3/4") |
| Adapter | Sarstedt | 14.1205 | |
| Confocal microscope | Carl Zeiss | LSM 710 | |
| Image analysis software | Image J | Available for free at: https://imagej.net | |
| Endothelial Cell Growth Medium SupplementMix | PromoCell | C-39216 | 2mL in 500mL of DMEM |
| Penicillin Streptomycin | Gibco | 15140-122 | Concentration: 1% in cell culture medium |
| L-Glutamine | Gibco | 25030-024 | Concentration: 1% in cell culture medium |
| Heparinun natricum | Drossa Pharm AG | Stock concentration: 5000 U.I./ mL | |
| Chamberslides | Bioswisstec AG | 30108 | |
| CaCl2 x 2H2O | Merck | 2382.0500 | |
| MgCl2 x6 H2O | Merck | 1.5833.1000 | |
| Tween 20 | Axon Lab AG | 9005-64-5 | |
| Bovine Serum Albumin (BSA) | Sigma | A7030 | |
| Glycergel mounting medium | Dako | C0563 |
References
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