총회와 '전단 반지'의 응용 프로그램 : 궤도, 단방향 및 정기 유체 흐름 및 전단 응력에 대한 소설 내피 모델
Summary
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.
Abstract
적응뿐만 아니라 내피 표현형과 유전자 발현의 병리학 적 변화를 유도하여 정상 수준 및 혈관 생리학 및 병태 생리에 혈관 유체 전단 중요한 역할을 패턴에서 편차. 특히주기적인 단방향 흐름 유도 된 전단 응력의 영향은 여러 부적응 혈관 세포 형태, 특히 혈관 내피 세포에 대한 다양한 효과를 트리거 할 수있다. 지금까지 다양한 해부학 적 기원에서 내피 세포 배양되었지만, 깊이있는 유체 전단에 자신의 응답이 전단 모델의 상대적 복잡성에 의해 방해 한 분석 (예를 들어, 평행 판 유량 용기, 콘 플레이트 흐름 모델). 이러한 모든 훌륭한 접근 방식을 나타내는 반면, 이러한 모델은 봇에 도전을 작성, 기술적으로 복잡하고 상대적으로 길고 복잡한 설정 시간, 낮은 표면 영역, 자주 밀봉 가스켓을 필요로하는 펌프 및 가압에 대한 요구 사항을 포함하여 결점불임 여러 실험을 실행하기 위해 무능력의 시간 유지. 흐름과 전단의 높은 처리량 모델은 혈관 내피 전단 반응에 큰 진전 사용할 수 있었던 경우에는, 분자 수준에서 특히주기적인 전단 연구는보다 신속하게 고급 수 있습니다. 쉽게에 단방향,주기적인 전단 응력 연구에서 실험 복제의 높은 숫자를 허용하는 비교적 큰 표면적 소설, 간단한 – 투 조립, 저렴한 조직 문화 모델 : 여기, 우리는 건설 및 사용 전단 링을 설명 내피 세포.
Introduction
시스 – 조절 요소 (6)의 기동, 히스톤 아세틸 트랜스퍼 라제 활성 (7) 및 전단 응력에 응답 요소 (SSRE) 5-8 – 유체 전단 응력은 내피 유전자 프로그램 1을 조절하는 것으로 나타났다. 조직 인자 (9) 및 조직 플라스 미노 겐 활성제 (TPA) (10) 식을 변조함으로써 응력의 영향을 응고 향해 내피 기여 전단. 전단 응력은 PDGF-B의 합성 및 응답 (8)을 조절함으로써 혈관 신생 (11)와 선박 개조의 제어에 영향을 미친다. 내피는 엔도 텔린-1, 유로 텐신 II 및 relaxin도 전단 (12)에 의해 혈관 활성 매개체의 adrenomedullin 규제 유도. 내피 산화 질소 합성 효소의 생산 및 산화 질소 생산의 전사는 모두 전단 의존 10이다. 전단은 내피 세포의 ICAM-1의 발현 (13)를 제어한다. 따라서 powerfu 수 있습니다 흐름에 의한 전단 응력에서야 베드로 내피 응답의 큰 다양성에 영향을 미친다. 중요한 혈관 맥동 이제도 14 혈관성 치매 모두 정상 혈관 노화 형태의 병태 생리에서 중요한 역할을하는 나타나고 심지어 다발성 경화증 (15)와 같은 다른 신경 퇴행성 질환에 기여할 수있다.
동맥 및 정맥 내피 세포를 본질적으로 생체 내에서 다양한 혈류 흐름 패턴에 노출되며, 많은 다른 내피 세포 표현형 16을 발휘할 수있다. 크기 및 흐름의 주기성에 따라 내피 세포에 미치는 영향은 유전자 또는 단백질 발현 (17, 18)의 변화를 반영 할 수있다 염증성 세포의 활성화 및 아폽토시스를 포함 할 수있다. 내피 세포 반응에 대한 연구는 충분히 이러한 전단 패턴을 생성 체외 모델에서 생산 때문에 어려움에 의해 복잡하게 남아 현상을 전단합니다.
많은 다른 experimental 프로토콜 세포 단층 내피 유체 전단 응력을 적용하기 위해 개발되었다. (21) – 가장 일반적으로 사용되는 시스템들 중 하나는 상기 챔버 (19) 내에서 균일 한 층류를 생성하는 평행 평판 유동 챔버이다. 연동 펌프는 대개 일반적으로 생체 내의 많은 위치 22에서 발견되는 유동 특성 요점을 되풀이 할 수 주기적 유동을 생성하도록 접속된다. 또 다른 일반적인 셋업 유체의 전단 스트레스 콘 (23)의 회전 속도에 의해 결정되는 '콘 플레이트'모델을 사용한다. 그들과 비슷한 두 시스템 및 기타 배열은, 설정 많은 실험실에 상대적으로 비싸고 액세스 할 수 있습니다 구성 요소를 요구하는 지루한 될 수 있습니다.
이러한 전류 모델의 다른 중요한 제한은 동시에 상대적으로 낮은 표면적, 각각 행할 수 복제 연구의 상대적으로 낮은 수있다. 이것은 시간 및 공동 증가 이러한 접근 방식의 mplexity. 따라서, 단방향 및주기적인 전단을 유도하는 이상적인 모델은 상대적으로 큰 표면적 연구 복제의 높은 숫자를 쉽게 설정할 수 있습니다 하나, 각각 수 있습니다. 또한, 상기 모델은 많은 사용자를 위해 엄청난 비용이 될 수있는 상당히 복잡한 설치가 필요합니다. 기본적인 실험 재료를 사용하여 유체 전단 교란을 제조 할 수있는 모델은 여러 가지 이점을 가질 수 있습니다.
단방향 주기적 전단 응력을인가하는 간단하고 매우 경제적 인 방법은 진탕 기 (24)에 원형 접시의 배치를 포함한다. 이 프로토콜은 매우 간단하며, 필요에 따라 복제 연구의 높은 수치는 비교적 큰 표면적을 각각 달성하기 위해 확장 될 수있다. 그러나, 접시의 중심에 위치한 셀은 동일한 혼합 접시에 세포 표현형 반응을 수득 주연을 따라 셀과 다른 흐름 패턴에 노출된다.
_content ">이 현재 보고서에서 우리는 '전단 링', 단방향 및주기적인 전단 응력을 만들기위한 우리의 모델의 구성 및 사용에 대해 설명합니다. 디자인을 전단 반지를 효과적으로 제한 '혼합'휴대 전단에 의한 표현형을 흐름을 제한하여 내륜의 배치를 통해 주위에 순환 배양 접시 내의 통로. 전단 링의 구성 및 동작이 간단하고 경제적이며 쉽게 널리 사용할 조직 배양 공급하여 오비탈 쉐이커 광범위한 수용하도록 확장 할 수있다. 이러한 모델 병태 생리적 수준에서 단방향주기적인 유동 패턴을 제공하기 위해 내피 세포 실험에 적용 할 수있다.Protocol
Representative Results
Discussion
전단 내피 세포를 노출 전단 고리 시스템의 구성은 전단 응력의 연구를 수행하는 간단한 방법이다. 그럼에도 불구하고, 우수한 전단 반지와 더 나은 결과를 얻기위한 중요한 몇 가지 단계가 있습니다. 완전 밀봉 된 샘플간에 일치 전단 응력을 생성 할 수있는 미디어 누출을 방지하기 위해 내부 및 외륜 사이에 만들어 져야한다. 완벽한 밀봉이 수행되지 않은 경우, 메틸렌 클로라이드의 최소량은 ?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 크리스토퍼 씨 응우 엔, 아론 헌터와 슈 리브 포트의 Jumpstart, SMART 및 Biostart 교육 프로그램의 지원뿐만 아니라, 생물 물리학, 슈 리브 포트, LA의 100 주년 대학 루이지애나의 부서를 인정하고 싶습니다.
Materials
| 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 |
Referências
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