Sauerstoff-Glukose Deprivation und Reoxygenierung als<em> In-vitro-</em> Ischämie-Reperfusion Injury Modell zum Studium der Blut-Hirnschranke Dysfunction
Summary
Ischemia-Reperfusion (IR) injury is associated with a high rate of morbidity and mortality. The goal of the in vitro model of oxygen-glucose deprivation and reoxygenation (OGD-R) described here is to assess the effects of ischemia reperfusion injury on a variety of cells, particularly in blood-brain barrier (BBB) endothelial cells.
Abstract
Ischämie-Reperfusion (IR) Verletzung bekannt ist, wesentlich zur Morbidität und Mortalität bei ischämischen Schlaganfällen assoziiert beitragen. Ischämische Schlaganfälle machen 80% aller Schlaganfälle. Eine häufige Ursache für IR Verletzungen ist der schnelle Zustrom von Flüssigkeiten nach einer akuten / chronischen Verschluss von Blut, Nährstoffe, Sauerstoff zum Auslösen der Bildung von freien Radikalen Gewebe.
Ischämischen Schlaganfall wird durch Blut-Hirn-Schranke (BBB) Dysfunktion und vasogenic Hirnödem gefolgt. Strukturell Tight Junctions (TJs) zwischen den Endothelzellen spielen eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der Integrität der Blut-Hirn-Schranke (BHS). IR Verletzungen ist eine frühe Sekundärverletzung führt zu einer unspezifischen Entzündungsreaktion. Oxidativen und metabolischen Stress folgenden Entzündung auslöst sekundären Hirnschäden einschließlich BBB Lässigkeit und Unterbrechung der Tight Junction (TJ) Integrität.
Unser Protokoll stellt ein in vitro </ Em> Beispiel von Sauerstoff-Glukose Deprivation und Reoxygenierung (OGD-R) auf Rattenhirn Endothelzellen TJ Integrität und Stressfaserbildung. Derzeit mehreren experimentellen in vivo-Modelle werden benutzt, um die Effekte von IR Schädigung zu untersuchen; sie haben jedoch mehrere Einschränkungen auf, wie die technischen Herausforderungen bei der Durchführung von Operationen, Gens abhängige Molekular Einflüsse und Schwierigkeiten bei der Untersuchung mechanistische Beziehungen. Jedoch kann in vitro Modellen in der Überwindung vieler dieser Einschränkungen zu unterstützen. Das vorgestellte Protokoll verwendet, um die verschiedenen molekularen Mechanismen und mechanistische Beziehungen zu studieren, um potentielle therapeutische Strategien bereitzustellen. Allerdings können die Ergebnisse der in-vitro-Studien von Standard-in-vivo-Studien unterscheiden und sollten mit Vorsicht interpretiert werden.
Introduction
Ischämie-Reperfusions (IR) Verletzung festgestellt wird, das häufige Ursache verschiedener schwächende Komplikationen und Todesfälle im Zusammenhang mit Schlaganfall, Myokardinfarkt, Trauma, periphere Gefäßkrankheit und traumatischer Hirnverletzung 1,2 zugeordnet werden. IR Verletzungen in Hirngefäße ist eine frühe sekundäre Verletzungen, die zu Entzündungen und Ödeme 3. Einer der schwerwiegenden Komplikationen, die als Folge der oxidativen und metabolischen Stress folgenden Entzündung auftritt ist der Verlust der homöostatischen Gleichgewicht, was zu Bildung von freien Radikalen, Veränderungen in der Blut-Hirn-Schranke (BHS) Tight Junctions (TJs) und mikrovaskuläre Permeabilität 4,5.
Derzeit werden in-vivo-Modellen verwendet werden, um die Auswirkungen von IR Verletzung am BBB Studie sind mittleren Hirnarterie (MCAO), Mikroembolien und transgenen oder Knockout-Tieren. Jedoch hat jede ihre Nachteile und Einschränkungen durch Hossmann 6 diskutiert. MCAO-Modell verwendet die effec zu studierents von Redox-Stress, Veränderungen in der Junction-Kommunikation des BBB und die Interaktionen zwischen Gehirn und Immunzellen. Jedoch weisen sie verschiedene technische Herausforderungen, wie die Notwendigkeit für eine präzise Mikrochirurgie und die Schwierigkeiten darin. Mikroembolie sofort bricht die BBB, während die Verwendung von transgenen oder Knockout-Tieren zu zerebraler Ischämie studieren können Herausforderungen wie Gen-abhängige Molekular Einflüsse auf Infarktbildung, Veränderungen in der Gefäßanatomie und unterschiedlichen Körpergewichte 6 haben. Daher wird in vitro-Modellen von Ischämie haben gefunden zunehmendes Interesse in der letzten Zeit vor allem aufgrund ihrer Eignung bei der Durchführung mechanistische Studien für Medikamente. Allerdings können die Ergebnisse der in-vitro-Studien nicht vollständig repräsentieren eine in-vivo-Studie und müssen mit Vorsicht interpretiert werden 6.
Gegenläufig wirkte der geringe Sauerstoffkonzentrationen auf die endotheliale Zellmonoschichten und mikrovaskuläre Permeabilität wurdenstudierte von Ogawa 7. Rattenhirn-mikrovaskulären Endothelzellen (RBMECs) wurden verwendet, um die in vitro BBB entwickeln. Die Sauerstoff-Glukose Deprivation und Reoxygenierung (OGD-R-Technik) in diesem Protokoll vorgestellt wurde von Studien, die von Zulueta et al und Zhu et al 8,9 angepasst. Wir exponierten Hirnendothelzellen auf OGD-R, indem sie in einer Hypoxie / Anoxie Raum mit 0% O 2, 5% CO 2 und 95% N 2. Die Zellen wurden später für die Veränderungen in TJ Integrität und Stressfaserbildung mittels Immunfluoreszenz-Lokalisierung und Rhodamin-Phalloidin Kennzeichnung bzw. beurteilt. Immunfluoreszenzfärbung für das Zonula-occludens-1 (ZO-1) durchgeführt, um festzustellen, TJ Integrität als ZO-1 eine wichtige Gerüst Membran gebunden TJ Protein. Rhodamin-Phalloidin Kennzeichnung bestimmt die filamentöse Aktin (F-Actin) in der Zelle Zytoskeletts und ist ein deutliches Zeichen von Aktin-Stressfaserbildung in Endothelzellen.
<p class = "jove_content"> Das Ziel dieses Verfahrens ist, um einen Einblick in die Entwicklung OGD-R als in vitro-Modell zum Studium IR BBB Endothelzellen TJ Integrität und F-Actin Spannungsfaserbildung bereitzustellen. Die Ergebnisse werden Informationen über das Schicksal der TJ-Protein liefern, ZO-1 und Stressfaserbildung nach OGD-R. Das Verständnis dieser Zusammenhänge wird die Möglichkeit, die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen, die ausgelöst folgenden OGD-R sind zu ermitteln und entwickeln mögliche therapeutische Strategien, um die Störung BBB folgenden OGD-R Behandlung zu verbessern.Protocol
Representative Results
Discussion
OGD-R als ein in vitro Modell für Ischämie-Reperfusion wurde auch für die Untersuchung Neuronen 10,11 hergestellt. Es gibt auch Studien, die die Wirkung auf OGD Hirnendothelzellen und Veränderungen der Permeabilität und TJ Integrität 9. Unsere Studie zeigt jedoch, die Wirkung von OGD und Reoxygenierung, die eine nähere Darstellung des ischämischen Reperfusionsschaden in In-vivo-Bedingungen, die folgende ischämischen Schlaganfalls auftreten.
Hy…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wir erkennen an, Scott and White Hospital Research Grants Program für die finanzielle Unterstützung und die Texas A & M Health Science Center College of Medicine Integrated Imaging Laboratory für die Verwendung des konfokalen Lasermikroskop. Wir erkennen an, Mr. Glen Cryer für die Hilfe bei Manuskriptbearbeitung.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| Proox model 110 | Biospherix | Model 110 | |
| DMEM, no glucose | Gibco, Life technologies | 11966-025 | |
| Rhodamine Phalloidin | Life technologies | R415 | |
| ZO-1 Rabbit Polyclonal Antibody | Life technologies | 617300 | |
| Nunc Lab Tek II-CC 8 well sterile, glass slides | Thermo scientific | 177402 | |
| FITC-tagged anti-rabbit secondary antibody | Santa cruz | sc-2090 | |
| DPBS 1X | Thermo scientific | SH 30028.03 | Any other PBS available can be used |
References
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