Summary

小鼠外周动脉疾病模型中单核细胞归巢和肿瘤相关血管生成的活体显微镜观察

Published: August 26, 2017
doi:

Summary

单核细胞是外周动脉疾病中 arteriogenesis 的重要介质。本协议采用基底膜样基质和活体显微镜, 研究单核细胞注射在股动脉结扎小鼠模型中的单核细胞归巢和肿瘤相关血管生成。

Abstract

外周动脉疾病和缺血性心脏病的治疗目的是增加血流对血液动力学狭窄引起的缺血性区域。在某些病例中, 血管手术是一个可行的选择, 但是对于没有手术适应症的病人, 如进展到休息疼痛, 严重肢体缺血, 或严重的生命或工作中断, 几乎没有可能减轻他们的疾病。通过刺激侧枝形成的单核细胞强化灌注, 是少数非侵入性选择之一。

我们的小组检查 arteriogenesis 后单核细胞移植到小鼠使用后肢缺血模型。在此之前, 我们已经证明了改进的后肢灌注使用破伤风刺激体单核细胞移植。除了对侧枝形成的影响外, 该疗法还可能影响肿瘤的生长。为了研究这些效应, 我们使用了一个基底膜样基质小鼠模型, 通过注射 Engelbreth-栎-群肉瘤的胞外基质到小鼠的侧面, 在股动脉闭塞后。

在人工肿瘤研究后, 我们使用活体显微镜来研究体内肿瘤血管生成和单核细胞在侧支动脉内的归巢。先前的研究已经描述了动物模型的组织学检查, 这是预料随后对后伪影的分析。我们的方法直观地将单核细胞归巢到抵押的实时序列, 易于执行, 并研究了 arteriogenesis 和肿瘤血管生成的过程在体内

Introduction

心血管疾病, 包括冠心病或周围动脉疾病, 是全球最常见的死亡原因1。细胞疗法是治疗心血管疾病的一种很有前途的方法, 特别是对于那些不能接受手术治疗的人。有几种方法使用细胞或其分泌物质作为治疗工具2,3, 其总体目标是改善缺血性和 underperfused 组织的灌注和维持功能。实现这一目标的一个尝试是改善 arteriogenesis, 从而提高侧枝动脉的发育。单核细胞是一种与抵押相关的重要单元类型。我们的小组专注于研究在炎症区域的单核细胞的影响4,5, 特别是使用后肢缺血模型诱导缺血和随后的炎症6。单核细胞的家到炎症的地区, 并导致复杂的系统性反应, 导致抵押的发展7

随着活体显微镜的使用, 我们可以研究这些细胞的行为在体内, 并观察被注射的单核生物归巢到炎症区域。大多数以前的研究只描述了验尸分析, 它的缺点包括组织学文物的引入和准备工作所需的大量动物。通过我们的方法, 我们可以通过实时成像在多个时间点来研究免疫过程和侧枝形成。

除了在缺血地区发展侧枝动脉外, 单核细胞还会影响肿瘤的生长。为了研究这些过程, 我们注入了一个基底膜样基质从 Engelbreth-栎-群小鼠肉瘤, 一个富含细胞外基质蛋白的肿瘤8, 并使用活体显微镜进行分析。该矩阵用于筛选血管内皮细胞网络形成或通过血管生成抑制的抗癌治疗的实验分子;在这种情况下, 我们将评估肿瘤血管生成潜能的单核细胞治疗9,10,11

本议定书的目的是证明一个简单和有效的方法来研究的免疫过程中造成的缺血在一个体内模型。我们可以产生一个更现实的测试环境与组织学检查的验尸肌肉组织。

Protocol

根据德国动物保护法8节的规定, 我们的研究是在萨克森-安哈尔特、Landesverwaltungsamt 哈雷州的许可下进行的。(和 #167; 8, 德国法律的1段为动物保护从 18.05.2016-BGBI。我的 1206, 1313, 和 #167; 31 TierSchVersV 从 13.08.2013). 注意: 在这里的实验中, 使用了8到12周的老雄性 balb/c/c 小鼠, 从献血者的人单核细胞通过活体显微镜将其用于单核细胞的可视化. 1. 单元格准?…

Representative Results

活体显微镜检查肿瘤和侧枝血管的生长触发的单核细胞可以帮助揭示新的方面, 分子机制的肿瘤血管生成和 arteriogenesis。必须使用该协议的步骤精心准备和注射细胞。差异可以导致单一实验之间的变化。单核细胞必须注入静脉系统 (图 1), 以保持系统性的影响, 避免栓子, 这可能发生, 如果注射是在动脉系统进行。 <p class="jove_content" fo:keep-together.within…

Discussion

本文所述方法揭示了侧枝动脉的发展、这些血管中单核细胞的行为以及 arteriogenesis 的过程。应用该协议的步骤很容易学习, 可以用于其他科学领域。尽管有这些优点, 但也有一些缺点。例如, 需要显微设备来执行所描述的技术。为一个实验获取设备是不可持续的, 因此与其他机构合作共享这些设备是很重要的。

与此协议相关的其他困难也可以在实践中避免。一开始, 在显微镜下…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

这项工作得到了其他 kr-基金会和 DFG (德意志 Forschungsgemeinschaft, 德国研究基金会) SFB 854 (Sonderforschungsbereich, 合作研究中心) 的支持. 特别感谢汉斯-Holger Gärtner, Audiovisuelles Medienzentrum, 奥托-冯-奥托·冯·格里克大学马格德堡, 马格德堡, 德国, 技术支持。

Materials

10% fetal calf serum (FCS) Sigma Aldrich, Hamburg, Germany
1% penicillin/streptomycin Sigma Aldrich, Hamburg, Germany
1mL Omnifix -F insuline syringe B. Braun, Melsungen AG, Melsungen, Germany
50 ml syringe  Fresenius Kabi AG, Bad Homburg, Germany Injectomat- syringe 50 ml with canule
6-well-ultra-low-attachement-plates Corning Incorporated, NY, USA
8- 12 week old, male, C57BL/6, BalbC mice  Charles River, Sulzfeld, Germany
Adhesive tape TESA SE, Hamburg, Germany
Acquisition Software Leica, Wetzlar, Deutschland  Leica Application Suite Advanced Fluorescence (LAS AF); Version: 2.7.3.9723
Canules B. Braun, Melsungen AG, Melsungen, Germany 29G, 30G
Cell culture dish Greiner Bio-One GmbH, Frickenhausen, Germany
Cell culture medium Manufactured by our group with single components Medium199, 10% Fetal calf serum, 1% Antibiotic (penicillin/streptomycin)
Centrifuge Beckman Coulter GmbH, Krefeld, Germany Allegra X-15R centrifuge
Depilatory cream Veet, Mannheim, Germany
DiO Invitrogen Eugene, Oregon, USA
Disinfection agent Schülke&Mayr GmbH, Norderstedt, Germany
Disposable scalpel No.10  Feather safety razor Co.Ltd, Osaka, Japan 
EDTA Sigma Aldrich, Hamburg, Germany
Erlenmeyer flask GVB, Herzogenrath, Germany
Ethanol 70% Otto Fischar GmbH und Co KG, Saarbrücken, Germany
Fetal Calf Serum Sigma Aldrich, Hamburg, Germany
Fine Forceps Rubis, Stabio, Switzerland
Flurophor/Rhodamindextran Thermo Fischer Scientific, Waltham, MA USA Katalognummer: D-1819
Gloves Rösner-Matby Meditrade GmbH, Kiefersfelden, Germany
Heating pad  Labotect GmbH, Göttingen, Germany  Hot Plate 062
Human macrophage-colony stimulating factor Sigma Aldrich, Hamburg, Germany SRP3110 
Humane leucocyte filters Blood preservation
Incubator Ewald Innovationstechnik GmbH, Bad Nenndorf, Germany
Isoflurane Baxter Deutschland GmbH, Unterschleißheim, Germany
Ketamine (10%) Ketavet, Pfizer Deutschland GmbH, Berlin , Germany
Leukocyte separation tubes (tubes with filter)  Bio one GmbH, Frickenhausen, Germany
Light microscope  Carl Zeiss SMT GmbH, Oberkochen, Germany Axiovert 40 C
Lymphocyte separation medium LSM1077 GE Healthcare, Pasching, Austria
Matrigel  Becton, Dickinson and Company, Franklyn Lakes, New Jersey, USA
Medium M199  PAA Laboratories GmbH, Pasching, Austria
Microbiological work bench Thermo Electron, LED GmbH, Langenselbold, Germany Hera safe
Microscope slide Carl Roth GmbH + Co. KG, Karlsruhe Art. Nr. 1879
Microscope stand with incubator and heating unit  Leica DMI 6000, Pecon, Germany
Monocyte wash buffer Manufactured by our group with single components PBS, 0,5% BSA, 2mM EDTA
Mouse restrainer Various
Multi-photon microscope  Leica, Wetzlar, Deutschland  Leica SP5 Confocal microscope, Cameleon, Coherent
NaCl (0,9%) Berlin Chemie AG, Berlin, Germany
Neubauer counting chamber  Paul Marienfeld GmbH und Co.KG, Lauda-Königshofen, Germany
Objective Leica, Wetzlar, Deutschland  Leica HC PL APO 10x/0.4 CS
PBS Life technologies GmbH, Darmstadt, Germany ph 7,4 sterile
Penicillin/Streptomycin Sigma Aldrich, Hamburg, Germany
Percoll Manufactured by our group with single components 90 % Percoll, 10% 1,5M NaCl, ρ= 1,064 g cm-3
Percoll solution GE Healthcare, Bio-Science AB, Uppsala, Sweden
Pipettes Eppendorf AG, Hamburg, Germany 10µL/100µL/200µL/1000µL
Pipettes serological Greiner Bio-One GmbH, Frickenhausen, Germany  Cellstar2ml, 5ml, 10ml
Pipetting heads Eppendorf AG, Hamburg, Germany
Pipetus Eppendorf AG, Hamburg, Germany
Polystyrol tube Cellstar, Greiner Bio-One GmbH, Frickenhausen, Germany
Scissor Word Precision Instruments, Inc., Sarasota, USA
Scale Mettler PM4800 Delta Range, Mettler-Toledo GmbH, Gießen, Germany
Suction unit Integra bioscience, Fernwald, Germany Vacusafe comfort
Surgical scissors Word Precision Instruments, Inc., Sarasota, USA
Trypan blue solution 0,4 % Sigma Aldrich, Hamburg, Germany
Tubes with cap Greiner Bio-One GmbH, Frickenhausen, Germany 15ml, 50ml Cellstar
Xylazine (2 %) Ceva Tiergesundheit GmbH, Düsseldorf, Germany

References

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Wagner, M., Baer, C., Zuschratter, W., Riek-Burchardt, M., Deffge, C., Weinert, S., Lee, J. C., Braun-Dullaeus, R. C., Herold, J. Intravital Microscopy of Monocyte Homing and Tumor-Related Angiogenesis in a Murine Model of Peripheral Arterial Disease. J. Vis. Exp. (126), e56290, doi:10.3791/56290 (2017).

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