תפוקה גבוהה התווית על-ידי Nitrobenzoxadiazole כולסטרול בזרימת Assay
Summary
מדידה של קיבולת בזרימת במבחנה כולסטרול סרום או פלזמה במודלים macrophage התא הוא כלי מבטיח כמו סמן עבור טרשת עורקים. במחקר הנוכחי, אנו לייעל לתקנן שיטה בזרימת להארכה-כולסטרול פלורסנט, לפתח ניתוח תפוקה גבוהה באמצעות לוחות 96-ובכן.
Abstract
טרשת עורקים מובילה למחלות קרדיווסקולריות (CVD). לא ברור עדיין אם ריכוז כולסטרול-HDL (cHDL) ממלא תפקיד סיבתי בהתפתחות טרשת עורקים. עם זאת, גורם חשוב בשלבים המוקדמים של היווצרות הפלאק atheroma הוא היכולת בזרימת כולסטרול HDL (היכולת של חלקיקי ה-HDL כולסטרול מן מקרופאגים לקבל) על מנת למנוע היווצרות תאי קצף. זהו צעד המפתח הימנעות ההצטברות של כולסטרול של אנדותל, וחלק תעבורה כולסטרול הפוכה (RCT) כדי למנוע כולסטרול דרך הכבד. קיבולת בזרימת הכולסטרול בסרום או פלזמה במודלים macrophage התא הוא כלי מבטיח זה יכול לשמש סמן עבור טרשת עורקים. באופן מסורתי, [3H]-כולסטרול כבר בשימוש מבחני בזרימת כולסטרול. במחקר זה, אנו שואפים לפתח אסטרטגיה מהירה ובטוחה באמצעות פלורסנט מתויג כולסטרול (הכולסטרול-להארכה) ב וזמינותו הסלולר לאתר את ספיגת הכולסטרול ותהליכי בזרימת ב מקרופאגים THP 1-נגזר. לבסוף, אנו לייעל, לתקנן את שיטת בזרימת להארכה-כולסטרול ולפתח ניתוח תפוקה גבוהה באמצעות לוחות 96-ובכן.
Introduction
לפי ארגון הבריאות העולמי, הגורמים העיקריים הנוכחי למוות ברחבי העולם הם מחלת לב איסכמית וקו (חשבונאות עבור סכום כולל של 15.2 מיליון מקרי מוות)1. שניהם נמצאים מחלות לב וכלי דם (CVD) זה יכול להיות קדמו טרשת עורקים, שבר atheroma הפלאק של כלי הדם2,3.
טרשת עורקים היא כלי קיר דלקתיות מחלה שבה מקרופאגים, תאי T, תאי פיטום, תאים דנדריטים לחדור את אנדותל ולצבור מהדם, בסופו של דבר ויוצרים הפלאק טרשת עורקים. שלטי טרשת עורקים מציגים ליפופרוטאין קריסטלים הליבה וכולסטרול, שמעידים ברזולוציה גבוהה B-מצב בדיקת אולטרה סאונד מדידות של4,5עובי מדיה התרדמה אינטימה. ב מקרופאגים, כולסטרול בזרימת לכיוון השומנים מקבל חלקיקים מתבצעת על ידי אמצעים של קולטני קלטת (ABC) מחייב ATP ABCA1, ATP איגוד קלטת תת G חבר 1 (ABCG1), הקולטן נבלות SR-BI. האיזון של זרם הכולסטרול ולא בזרימת ב מקרופאגים נחשב תהליך מפתח חניכה טרשת עורקים6. כולסטרול בזרימת נחשבת צעד המפתח כולסטרול חיסול של רקמות היקפיים כדי פלזמה והכבד בתהליך הנקרא תעבורה כולסטרול הפוכה (RCT). כולסטרול יועברו מ מקרופאגים בעיקר כדי אפוליפופרוטאין A1 (ApoA1) על פני השטח של חלקיקי ליפופרוטאין בצפיפות גבוהה (HDL). HDLs תחבורה ואז הכולסטרול בכבד הפרשה וסילוק מחדש7,8,9.
באופן מסורתי, נעשה שימוש טריטיום (3H) מתויג רדיו כולסטרול כולסטרול בזרימת10. האות פליטה של רדיואיזוטופים הוא מאוד רגיש10; עם זאת, כולסטרול מתויג הרדיו מציג מגבלות ברורים כגון פרוטוקולים ארוכים, סיכון של חשיפה לקרינה מייננת בצורך מיוחד רדיואקטיביות מתקנים וציוד על מנת להבטיח טיפול בטוח של פליטת רדיואקטיבי. להפך, זריחה יש בהצלחה שולבו טכניקות אבחון בשל פשטותו זיהוי אותות פלואורסצנט, מגוון רחב של fluorophores זמין, ו שלה בטיחות11. בתחום ה סטרולים מתויג פלורסנט מספר השתמשו ללמוד מטבוליזם הכולסטרול כולל dehydroergosterol (עם פלורסצנטיות מהותי), כולסטרול dansyl, 4,4-difluoro-3a, 4adiaza-s-indacene (BODIPY) – כולסטרול, ו 22-(N-(7- Nitrobenz-2-Oxa-1,3-Diazol-4-yl)Amino)-23,24-Bisnor-5-Cholen-3β-Ol (להארכה-כולסטרול). במיוחד, להארכה-כולסטרול מציג ספיגה יעילה תאים אנושיים12. שני שונים להארכה מתויג כולסטרול זמינים כעת: 22-(N-(7-nitrobenz-2-oxa-1,3-diazol-4-yl)amino)-23,24-bisnor-5-cholen-3b-ol (22-להארכה) ו 25-(N-[(7-nitrobenz-2-oxa-1,3-diazol-4-yl)-methyl]amino)-27-norcholesterol (25-להארכה; איור 1). כולסטרול בלוחיות הסבר moiety 22-להארכה ייתכן ולביצועי כולסטרול בזרימת מחקרים, בעוד 25-להארכה-כולסטרול משמש בעיקר הממברנה התאית dynamics מחקר13,14.
שורות תאים המשמש בדרך כלל כולסטרול במבחנה בזרימת מבחני הם תאים דמויי מונוציט כגון לוקמיה-derived THP-1 התאים של האדם, 264.7 גלם מאתר תאים15או J774.1. כל התאים האלה יכול להיות מובחן מקרופאגים במבחנה באמצעות 13 12-פעילים phorbol-אצטט (PMA), אך THP 1-נגזר מקרופאגים (dmTHP-1) הכי טוב לשקף לחקות את המקרופאגים האנושי16.
במחקר הנוכחי, אנו לייעל, לתקנן שיטה תפוקה גבוהה פלורסנט כדי לקבוע את הקיבולת בזרימת כולסטרול הדוגמאות סרום dmTHP-1, באמצעות 22-להארכה-כולסטרול כחלופה [3H]-כולסטרול. בנוסף, אנו משווים את הטכניקה פלורסנט ממוטבת עם אנלוגי רדיואקטיבי סטנדרטי.
Protocol
Representative Results
Discussion
מתויג פלורסנט כולסטרול היא אסטרטגיה מבטיח לנתח ולחקור את המאפיינים ואת חילוף החומרים של הפריה טבעי כולסטרול. היתרונות העיקריים שלה הם כי זה שאפשר לקחת על ידי תאים, מאפשר תאיים ולימודים ממברנה הפצה, ולא ניתן להחיל על כולסטרול בזרימת מבחני כגון פרוטוקול זה (איור 7). בתחום ה סט…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו היא נתמכה חלקית על ידי המחקר מעניקה FIS (PS12/00866) מ אינסטיטוטו דה סאלוד קרלוס השלישי, מדריד, ספרד; Fondo Europeo פארא el Desarrollo אזוריים (פדר); אדום de Investigación en סידה (RIS), ISCIII-RETIC (RD16 0025 0002) ותוכנית סרקא / Generalitat דה קטלוניה. המחברים תודה את Retrovirology ואת המעבדה Immunopathology ויראלי של d’Investigacions אינסטיטוט Biomèdiques אוגוסט Pi I Sunyer (IDIBAPS). אנו מודים Escribà ט Rovira ג, ג הורטדו סיוע, Cufí ס מ הידע ואת טכנולוגיית העברת המשרד להדרכה שלה בהגנה על ההמצאה.
Materials
| 96-well collecting plate | Corning Inc | Costar 3912 | white 96-well plate with opaque clear bottom |
| 96-well culture plate | Corning Inc | Costar 3610 | white 96-well plate with flat clear bottom |
| Cholesterol Efflux Assay Kit (Cell-based) | Abcam | ab196985 | commercial high-throughput cell-based assay kit aimed to determine the cholesterol efflux |
| colorless RPMI 1640 | Sigma-Aldrich | R7509 | RPMI 1640 with no pehnol-red |
| Gen5 Data Analysis Software | BioTek | Version 2.0 | |
| Glycine | Sigma-Aldrich | G8790-100G | Glycine, non-animal use |
| Luminometer | Biotek | SYNERGY HT | Multi-Detection Microplate Reader |
| Lysis Solution 1 | in-house | 50 mM Tris Buffer, 150 mM NaCl and H2O | |
| Lysis Solution 2 | in-house | Pure ethanol and Cell Lysis Solution 1:1 (v:v) | |
| NBD-cholesterol | Thermo-Fisher | N1148 | 22-(N-(7-Nitrobenz-2-Oxa-1,3-Diazol-4-yl)Amino)-23,24-Bisnor-5-Cholen-3β-Ol |
| PBS | Sigma-Aldrich | P3813 | Phosphate-buffered saline |
| PEG 8000 | Sigma-Aldrich | 202452-250G | polyethylene glycol |
| PMA | Sigma-Aldrich | 79346 | Phorbol 12-merystate B-acetate. |
| R10 | in-house | RPMI 1640 supplemented with 10 % fetal bovine serum and 5 % Penicillin/Streptomycin. | |
| RPMI 1640 | Sigma-Aldrich | R8758 | RPMI 1640 with 2mM L-glutamine containing 1.5 g/L sodium bicarbonate and 4.5 g/L glucose |
| THP-1 cells | Sigma-Aldrich | ATCC, #TIB-202 | monocyte-like line derived from leukemia from a one year old baby |
| Tween 80 | Sigma-Aldrich | P1754 |
References
- Hansson, G. K., Hermansson, A. The immune system in atherosclerosis. Nature Immunology. 12 (3), 204-212 (2011).
- Libby, P., Ridker, P. M., Hansson, G. K. Progress and challenges in translating the biology of atherosclerosis. Nature. 473 (7347), 317-325 (2011).
- Ilhan, F. Atherosclerosis and the role of immune cells. World Journal of Clinical Cases. 3 (4), 345 (2015).
- Greaves, D. R., Gordon, S. Immunity, atherosclerosis and cardiovascular disease. Trends Immunol. 22, (2001).
- Yamamoto, S., Narita, I., Kotani, K. The macrophage and its related cholesterol efflux as a HDL function index in atherosclerosis. Clinica Chimica Acta. 457, 117-122 (2016).
- Escolà-Gil, J. C., Rotllan, N., Julve, J., Blanco-Vaca, F. In vivo macrophage-specific RCT and antioxidant and antiinflammatory HDL activity measurements: New tools for predicting HDL atheroprotection. Atherosclerosis. 206 (2), 321-327 (2009).
- Santos-Gallego, C. G., Ibanez, B., Badimon, J. J. HDL-cholesterol: Is it really good? Differences between apoA-I and HDL. Biochemical Pharmacology. 76 (4), 443-452 (2008).
- Rothblat, G. H., Phillips, M. C. High-density lipoprotein heterogeneity and function in reverse cholesterol transport. Current Opinion in Lipidology. 21 (3), 229-238 (2010).
- Hafiane, A., Genest, J. HDL-mediated cellular cholesterol efflux assay method. Annals of Clinical and Laboratory Science. 45 (6), 659-668 (2015).
- Szalaia, R., Hadzsiev, K., Melegh, B. Cytochrome P450 Drug Metabolizing Enzymes in Roma Population Samples: Systematic Review of the Literature. Current Medicinal Chemistry. 23, 1-26 (2016).
- Mcintosh, A. L., et al. Fluorescent Sterols for the Study of Cholesterol Trafficking in Living Cells. Probes and Tags to Study Biomolecular Function: for Proteins, RNA, and Membranes. , 1-33 (2008).
- Ostašov, P., et al. FLIM studies of 22- and 25-NBD-cholesterol in living HEK293 cells: Plasma membrane change induced by cholesterol depletion. Chemistry and Physics of Lipids. 167, 62-69 (2013).
- Song, W., et al. Characterization of fluorescent NBD-cholesterol efflux in THP-1-derived macrophages. Molecular Medicine Reports. 12 (4), 5989-5996 (2015).
- Liu, N., Wu, C., Sun, L., Zheng, J., Guo, P. Sesamin enhances cholesterol efflux in RAW264.7 macrophages. Molecules. 19 (6), 7516-7527 (2014).
- Qin, Z. The use of THP-1 cells as a model for mimicking the function and regulation of monocytes and macrophages in the vasculature. Atherosclerosis. 221 (1), 2-11 (2012).
- Low, H., Hoang, A., Sviridov, D. Cholesterol Efflux Assay. Journal of Visualized Experiments. (61), 5-9 (2012).
- Gimpl, G., Gehrig-Burger, K. Cholesterol reporter molecules. Bioscience Reports. 27 (6), 335-358 (2007).
- Zhang, J., Cai, S., Peterson, B. R., Kris-Etherton, P. M., Heuvel, J. P. Vanden Development of a Cell-Based, High-Throughput Screening Assay for Cholesterol Efflux Using a Fluorescent Mimic of Cholesterol. ASSAY and Drug Development Technologies. 9 (2), 136-146 (2011).
- Rader, D. D. J. Molecular regulation of HDL metabolism and function: implications for novel therapies. Journal of Clinical Investigation. 116 (12), 3090-3100 (2006).
- Davidson, W. S., et al. The effects of apolipoprotein B depletion on HDL subspecies composition and function. Journal of Lipid Research. 57 (4), 674-686 (2016).
- Park, S. H., et al. Sage weed (Salvia plebeia) extract antagonizes foam cell formation and promotes cholesterol efflux in murine macrophages. International Journal of Molecular Medicine. 30 (5), 1105-1112 (2012).
- Litvinov, Y., Savushkin, E. V., Garaeva, E. A. D. A. Cholesterol Efflux and Reverse Cholesterol Transport: Experimental Approaches. Current Medicinal Chemistry. 371 (25), 2383-2393 (2016).
- Phillips, A., Mucksavage, M. L., Wilensky, R. L., Mohler, E. R. Cholesterol efflux capacity, high-density lipoprotein function, and atherosclerosis. N Engl J Med. 364 (2), 127-135 (2011).
- Rohatgi, A., et al. HDL Cholesterol Efflux Capacity and Incident Cardiovascular Events. New England Journal of Medicine. 371 (25), 2383-2393 (2014).
