पर चिप Endothelial भड़काऊ phenotyping
Summary
Microfluidic प्रवाह photolithography द्वारा etched और PDMS से निर्मित कक्षों कार्यात्मक चुनाव आयोग शिथिलता और सूजन के साथ जुड़े परिणामों की जांच करने के लिए लागू कर रहे हैं. एक प्रतिनिधि प्रयोग में, अंतर कतरनी तनाव की क्षमता cytokine सक्रिय ईसी monolayers monocytic कोशिका आसंजन मिलाना प्रदर्शन किया है.
Abstract
मेदार्बुदजनन चयापचय असामान्यताएं कि प्रणालीगत सूजन का बढ़ राज्य endothelial रोग में जिसके परिणामस्वरूप योगदान द्वारा potentiated है. हालांकि, endothelium में जल्दी कार्यात्मक परिवर्तन है कि एक व्यक्ति के जोखिम के स्तर को दर्शाता है सीधे चिकित्सकीय मूल्यांकन नहीं कर रहे हैं के लिए गाइड रणनीति चिकित्सकीय मदद. इसके अलावा, स्थानीय hemodynamics द्वारा सूजन के विनियमन गैर यादृच्छिक atherosclerosis के स्थानिक वितरण के लिए योगदान देता है, लेकिन तंत्र vivo में चित्रित करना मुश्किल हैं. हम एक प्रयोगशाला-on-a-चिप मानव endothelial कोशिकाओं (ईसी) और सटीक प्रवाह शर्तों के तहत monocytes में सूजन की घटनाओं की मात्रात्मक परख चयापचय गड़बड़ी आधारित दृष्टिकोण का वर्णन. नरम लिथोग्राफी का मानक तरीकों संवहनी अनुकरण करनेवाला microfluidic (VMMC) कक्षों, जो सीधे सुसंस्कृत ईसी monolayers के लिए बाध्य कर रहे हैं microfabricate करने के लिए उपयोग किया जाता है 1 इन उपकरणों अभिकर्मकों की छोटी मात्रा जबकि का उपयोग करने का फायदा हैसीधे इमेजिंग एक अच्छी तरह से परिभाषित क्षेत्र कतरनी उजागर चुनाव आयोग की झिल्ली में सूजन की घटनाओं के लिए एक मंच प्रदान करते हैं. हम सफलतापूर्वक इन उपकरणों लागू है cytokine, 2 लिपिड 3 4, और क्रोध प्रेरित मानव महाधमनी चुनाव आयोग (HAEC) में 5 सूजन की जांच की. यहाँ हम परख monocytic (THP-1) सेल रोलिंग और कि अंतर कतरनी विशेषताओं के तहत वातानुकूलित हैं और भड़काऊ cytokine TNF-α द्वारा सक्रिय HAEC monolayers पर गिरफ्तारी VMMC उपयोग दस्तावेज़. इस तरह के रूप में इन अध्ययन atherosusceptibility में चयापचय जोखिम वाले कारकों के तहत यंत्रवत अंतर्दृष्टि प्रदान कर रहे हैं.
Protocol
Discussion
हम पर चिप endothelial भड़काऊ phenotype के मूल्यांकन के लिए सीएएम अभिव्यक्ति और एककेंद्रकश्वेतकोशिका आसंजन के वास्तविक समय इमेजिंग के माध्यम से microfluidic PDMS उपकरणों के उपयोग का वर्णन करता है. हमारे दृष्टिकोण का एक प्रमु…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
यह काम NIH / NHLBI अनुदान R01 HL082689 द्वारा स्कॉट मैं साइमन और एंथोनी जी Passerini समर्थित किया गया.
Materials
| Item | Company | Catalogue Number |
| 100 x 20mm Petri Dishes | BD Falcon | 353003 |
| Ethanol 95% | EMD Chemicals | EX0290-1 |
| DPBS | Cellgro | 21-031-CV |
| Type I Rat Tail Derived Collagen | Gibco | A10483-01 |
| Human Aortic Endothelial Cells | Genlantis | PH30405A |
| Antibiotic-Antimycotic Solution | Invitrogen | 15240-062 |
| Endothelial BulletKit | Lonza | CC-4176 |
| Endothelial Basal Media-2 | Lonza | CC-3156 |
| 10 ml Syringes | BD Falcon | 309604 |
| Polyurethane tubing | Tygon | ABW0001 |
| Leibovitz-15 Media | Gibco | 11415-069 |
| Sylgard 184 Silicone Elastomer Base | Dow Corning | 184 |
| Sylgard 184 Silicone Elastomer Curing Agent | Dow Corning | 184 |
| SU8 Photoresist Master Wafer | UC Davis Pan Lab | N/A |
| Eclipse TE200 Inverted Microscope | Nikon | Eclipse TE200 |
| Syringe Pump | Harvard Apparatus | PHD2000 |
| 19 gauge hypodermic needle | Kendall | 8881 |
| THP-1 Monocytic Cell Line | ATCC | TIB-202 |
| HBSS (Hanks Buffered Saline Solution) with Ca2+/Mg2+ | Gibco | 14025-092 |
| Tumor Necrosis Factor Alpha (TNF-α) | R&D Systems | 210-TA-010 |
| Stromal Derived Factor – 1 (SDF-1) | R&D Systems | 350-NS-010 |
| RPMI 1640 | Cellgro | 10-040-CV |
| Human Serum Albumin (HSA) | ZLB Behring | NDC 0053-7680-32 |
Table 2. Specific reagents and equipment.
References
- Schaff, U. Y., Xing, M. M., Lin, K. K., Pan, N., Jeon, N. L., Simon, S. I. Vascular mimetics based on microfluidics for imaging the leukocyte–endothelial inflammatory response. Lab Chip. 7, 448-456 (2007).
- Tsou, J. K., Gower, R. M., Ting, H. J., Schaff, U. Y., Insana, M. F., Passerini, A. G., Simon, S. I. Spatial regulation of inflammation by human aortic endothelial cells in a linear gradient of shear stress. Microcirculation. 15, 311-323 (2008).
- Ting, H. J., Stice, J. P., Schaff, U. Y., Hui, D. Y., Rutledge, J. C., Knowlton, A. A., Passerini, A. G., Simon, S. I. Triglyceride-rich lipoproteins prime aortic endothelium for an enhanced inflammatory response to tumor necrosis factor-alpha. Circ. Res. 100, 381-390 (2007).
- Wang, Y. I., Schulze, J., Raymond, N., Tomita, T., Tam, K., Simon, S. I., Passerini, A. G. Endothelial inflammation correlates with subject triglycerides and waist size after a high-fat meal. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 300, H784-H791 (2011).
- Deverse, J. S., Bailey, K. A., Jackson, K. N., Passerini, A. G. Shear stress modulates rage-mediated inflammation in a model of diabetes-induced metabolic stress. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. , (2012).
- Dai, G., Kaazempur-Mofrad, M. R., Natarajan, S., Zhang, Y., Vaughn, S., Blackman, B. R., Kamm, R. D., Garcia-Cardena, G., Gimbrone, M. A. Distinct endothelial phenotypes evoked by arterial waveforms derived from atherosclerosis-susceptible and -resistant regions of human vasculature. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 101, 14871-14876 (2004).
- Young, E. W., Wheeler, A. R., Simmons, C. A. Matrix-dependent adhesion of vascular and valvular endothelial cells in microfluidic channels. Lab Chip. 7, 1759-1766 (2007).
- Davies, P. F., Civelek, M., Fang, Y., Guerraty, M. A., Passerini, A. G. Endothelial heterogeneity associated with regional athero-susceptibility and adaptation to disturbed blood flow in vivo. Semin Thromb Hemost. 36, 265-275 (2008).
- Burdge, G. C., Calder, P. C. Plasma cytokine response during the postprandial period: A potential causal process in vascular disease. Br. J. Nutr. 93, 3-9 (2005).
- Hotamisligil, G. S. Inflammation and metabolic disorders. Nature. 444, 860-867 (2006).
- Libby, P. Inflammation in atherosclerosis. Nature. 420, 868-874 (2002).
- Nigro, P., Abe, J., Berk, B. C. Flow shear stress and atherosclerosis: A matter of site specificity. Antioxid Redox Signal. 15, 1405-1414 (2011).
- Chiu, J. J., Lee, P. L., Chen, C. N., Lee, C. I., Chang, S. F., Chen, L. J., Lien, S. C., Ko, Y. C., Usami, S., Chien, S. Shear stress increases icam-1 and decreases vcam-1 and e-selectin expressions induced by tumor necrosis factor-[alpha] in endothelial cells. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 24, 73-79 (2004).
- Li, Y. S., Haga, J. H., Chien, S. Molecular basis of the effects of shear stress on vascular endothelial cells. J. Biomech. 38, 1949-1971 (2005).
- Usami, S., Chen, H. H., Zhao, Y., Chien, S., Skalak, R. Design and construction of a linear shear stress flow chamber. Ann. Biomed. Eng. 21, 77-83 (1993).
- Helmke, B. P. Molecular control of cytoskeletal mechanics by hemodynamic forces. Physiology (Bethesda). 20, 43-53 (2005).
- Gower, R. M., Wu, H., Foster, G. A., Devaraj, S., Jialal, I., Ballantyne, C. M., Knowlton, A. A., Simon, S. I. Cd11c/cd18 expression is upregulated on blood monocytes during hypertriglyceridemia and enhances adhesion to vascular cell adhesion molecule-1. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 31, 160-166 (2011).
- Wu, H., Gower, R. M., Wang, H., Perrard, X. Y., Ma, R., Bullard, D. C., Burns, A. R., Paul, A., Smith, C. W., Simon, S. I., Ballantyne, C. M. Functional role of cd11c+ monocytes in atherogenesis associated with hypercholesterolemia. Circulation. 119, 2708-2717 (2009).
- Bussolari, S. R., Dewey, C. F., Gimbrone, M. A. Apparatus for subjecting living cells to fluid shear stress. The Review of scientific instruments. 53, 1851-1854 (1982).
