Different levels and patterns of fluid shear are known to modulate endothelial gene expression, phenotype and susceptibility to disease. We discuss the assembly and use of ‘shear rings’: a model that produces unidirectional, periodic shear stress patterns. Shear rings are simple to assemble, economical and can produce high cell yields.
סטיות רמות ודפוסים נורמלי של תפקידים חשובים לשחק גזירה נוזל וסקולרית בפיזיולוגיה וסקולרית והפתופיזיולוגיה ידי גרימת אדפטיבית וכן שינויים פתולוגיים פנוטיפ האנדותל ביטוי גנים. בפרט, תופעות הסתגלותי של מאמץ גזירה תקופתי, חד כיוון זרימה מושרה יכולות להפעיל מגוון של השפעות על תאי מסווגים מספר כלי דם, במיוחד בתאי האנדותל. בעוד ידי חברה תא אנדותל ממוצאים אנטומיים מגוונים היווה תרבותי, ניתוחים מעמיקים של תגובותיהם גזירה נוזלת כבר הקשו על ידי המורכבות היחסית של מודלי גזירה (למשל, תא זרימת צלחת במקביל, חרוט מודל תזרים צלחת). בעוד אלה מייצגים גישות מעולות, מודלים כאלה הם מסובכים מבחינה טכנית סובלים חסרונות כוללים זמן הכנה ממושך יחסית ומורכב, שטח פנים נמוך, דרישות עבור משאבות לחץ קבוע אשר לעתים קרובות דורשות איטום אטמים, יצירת אתגרים בוטתחזוקת h של עקרות וחוסר יכולת לנהל ניסויים מרובים. עם זאת, אם תימצא בה דמויות תפוקה גבוהות יותר של זרימת גזירה היו זמינות, יותר התקדמות על תגובות גזירה האנדותל של כלי דם, במיוחד מחקר גזירה תקופתי ברמה המולקולרית, עשוי להיות מתקדם במהירות רבה יותר. כאן, אנו מתארים את הבנייה ושימוש טבעות גזירה: רומן, פשוט להרכיב, ודגם בתרבית רקמה זול עם שטח פנים גדול יחסית המאפשר בקלות עבור מספר גבוה של משכפל ניסיוני חד כיווני, מחקרי מתח תקופתי גזירה על תאי האנדותל.
מאמץ גזירה נוזל הוכח לווסת תוכניות גן אנדותל 1 – 5 באמצעות הפעלת אלמנטים ציס-רגולטוריות פעילות acetyltransferase 6, היסטון 7 ואלמנטי תגובת לחץ גזירה (SSRE) 8. גזירת שפעות לחץ תרומות אנדותל כלפי קרישה על ידי ויסות רקמות גורם 9 ו activator plasminogen רקמות (tPA) ביטוי 10. גזירת לחץ משפיע גם שליטת אנגיוגנזה 11 שיפוץ כלי ידי ויסות סינתזת PDGF-B והיענות 8. אנדותל, שנגזרה adrenomedullin מתווכים vasoactive, אנדותלין -1, urotensin השנייה relaxin מוסדרים גם על ידי 12 גזירה. תמלול של ייצור synthase תחמוצת חנקן אנדותל ייצור תחמוצת חנקן הם 10 תלויות הגזירה. שאר שולט גם ביטוי ICAM-1 האנדותל 13. מאמץ גזירה נגרם זרימה יכול ולכן powerfully להשפיע מגוון רחב של תגובות האנדותל. חשוב לציין, פעימות לב וכלי דם עכשיו מופיעות גם למלא תפקידים חשובים בפתופיזיולוגיה של שני הזדקנות כלי הדם הנורמלית וצורות של דמנציה וסקולרית 14 ואף עלולה לתרום מחלות ניווניות אחרות, כגון טרשת נפוצה 15.
ורידים ותאי האנדותל עורקים נחשפים מטבעו תבניות זרימה המודינמי מגוונות in vivo, ורבי פנוטיפים תאים שונים אנדותל ניתן הציגו 16. בהתאם לעכל את גודלן ואת המחזוריות של זרימה, השפעות על תאי האנדותל עשויות לכלול הפעלת תא דלקתית אפופטוזיס, אשר עשוי לשקף שינויים בביטוי גנים או חלבון 17,18. מחקרים על תגובות תא האנדותל גזירת תופעות ולכן נשארים מסתבכים בשל הקשיים בהפקה במודלים חוץ גופייה כי כראוי לייצר דפוסי גזירה כזו.
experime רב ושונהפרוטוקולים פתיחות opening סגירות closures פותחו כדי להחיל מאמץ הגזירה נוזל אנדותל monolayers התא. אחת מהמערכות הנפוצות ביותר הוא תא זרימת צלחת במקביל, יוצרת זרימה למינרית אחידה בתוך התא 19 – 21. משאבת peristaltic מחוברת בדרך כלל ליצור זרימה תקופתית, אשר יכול לשחזר מאפייני תזרים נמצאים בדרך כלל במקומות רבים in vivo 22. עוד הגדרת משותף משתמשת במודל 'חרוט צלחת ", שבו מתח גזירה נוזל נקבע על ידי מהירות הסיבוב של החרוט 23. שני מערכות, והסדרים אחרים הדומים להם, יכולים להיות מייגעות להגדיר דורשים רכיבים שיכולים להיות יקר יחסית ולא נגיש למעבדות רבות.
מגבלה עיקרית נוספת של המודלים הנוכחיים אלה הוא מספר נמוך יחסית של מחקרים לשכפל שניתן לבצע בו זמנית, כל אחד עם שטח פנים נמוך יחסית. זו מאריכה את הזמן ושיתוף mplexity של גישות כאלה. לכן, מודל אידיאלי שגורם גזירה חד כיווני ותקופתית עשוי להיות אחד שבו מספר גבוה של משכפל מחקר ניתן להגדיר בקלות, כל אחד עם שטח פנים גדול יחסית. יתר על כן, המודלים הנ"ל דורשים התקנה מתוחכמת למדי, אשר עשוי להיות עלות אוסרני עבור משתמשים רבים. מודל שיכול לייצר הפרעות גזירת נוזל תוך שימוש בחומרי מעבדה בסיסיים עשוי להיות מספר יתרונות.
שיטה פשוטה מאוד חסכונית של החלת מתח גזירה חד כיווני, תקופתי כרוכה את המיקום של מנות חוזרות על שייקר מסלולית 24. פרוטוקול זה הוא פשוט מאוד וניתן לשנותם עד כדי להשיג מספרים גבוהים של מחקר משכפל, כל אחד עם שטח פנים גדול יחסית, בהתאם לצורך. עם זאת, תאים ממוקמים במרכז של המנה נחשפים דפוסי זרימה שונים מאשר תאים לאורך בפריפריה, מניב תגובות פנוטיפי הסלולר מעורבות באותה הצלחת.
_content "> בדו"ח הנוכחי, אנו מתארים את הבנייה והשימוש 'טבעות גזירה', המודל שלנו ליצירת מתח גזירה חד כיווני ותקופתיים. העיצוב של טבעת גזירה פנוטיפים הנגרמת גזירה הסלולר'מעורבים' גבולות באופן יעיל על ידי הגבלת זרימת מסלול בתוך צלחת תרבות עגולה לפריפריה באמצעות המיקום של טבעת פנימית. הקמה וההפעלה של הטבעת הגזירה הוא פשוט וחסכוני, וניתן לשנותם בקלות להכיל מגוון רחב של שייקר מסלולית משימוש בחומרים מתכלים בתרבית רקמה נפוצה. זה מודל יכול להיות מיושם בניסויי תא האנדותל לספק תבניות זרימה חד כיווני ותקופתיות בתוך הרמות פיסיולוגיות pathophysiological.בניית מערכת הטבעות הגזירה על חשיפת תאי אנדותל גזירה היא גישה פשוטה לביצוע מחקרי מאמץ גזירה. אף על פי כן, ישנם מספר צעדים אשר הם קריטיים עבור קבלת טבעות גזירה מעולות תוצאות טובות יותר. חותם שלם צריך להיעשות בין הטבעת הפנימית וחיצונית כדי למנוע מחומרים מ דולף אשר יכול ל?…
The authors have nothing to disclose.
המחברים מבקשים להודות בסיוע מר כריסטופר נגוין, אהרון האנטר Shreveport Jumpstart, SMART, ותוכניות הכשרה Biostart וכן מאה שנה מכללת לואיזיאנה המחלקה לביופיזיקה, Shreveport, LA.
100 x 20 mm plastic tissue culture dish | Corning | 430167 | The dishes must be polystyrene |
150 x 25 mm plastic tissue culture dish | Corning | 430599 | The dishes must be polystyrene |
150 mm glass petri dish | Fisher | 3160150BO | |
15ml polystyrene tissue culture plastic tubes | Falcon | 352099 | |
Methylene chloride | Sigma-Aldrich | D65100 | |
silicone rubber sealant | DAP | 7079808641 | |
ethanol | Decon | 2701 | |
3 mL transfer pipette | Becton-Dickinson | 357524 | |
printer paper | |||
scissors | |||
gloves | |||
rotary tool and set | Dremel | 4000-6/50 | |
rotary tool cutting head | Dremel | EZ476 | |
rotary tool drill head | |||
distilled water | |||
orbital shaker | VWR | 57018-754 | |
incubator | |||
Rat retinal microvascular endothelial cells | Cell Biologics | RA-6065 |