Method Article
وهدف البروتوكول بناء نموذج التهاب لثة بشرية في المختبر. هذا نموذج الأنسجة المزروعة شارك ثلاثة أنواع من الخلايا البشرية والخلايا الكيراتينيه هاكات والليفية اللثة والضامة THP-1، تحت ظروف ثلاثي الأبعاد. يمكن تطبيق هذا النموذج على التحقيق في أمراض اللثة، مثل التهاب اللثة والتهاب اللثة.
أمراض اللثة (مثل التهاب اللثة والتهاب اللثة) هي الأسباب الرئيسية لفقدان الأسنان لدى البالغين. التهاب اللثة هو الفيزيولوجيا المرضية الأساسية لأمراض اللثة. تم إنشاء النماذج التجريبية الحالية لأمراض اللثة في أنواع مختلفة من الحيوانات. الفيزيولوجيا المرضية لنماذج حيوانية غير مختلفة عن البشر، مما يجعل من الصعب تحليل الآليات الجزيئية والخلوية، وتقييم الأدوية الجديدة لأمراض اللثة. نقدم هنا، بروتوكول مفصل لتعمير مكافئات الأنسجة البشرية التهاب اللثة (إيجتي) في المختبر. أولاً نبني مكافئات الأنسجة البشرية من لثة (GTE) باستخدام نوعين من الخلايا البشرية، بما في ذلك الخلايا الليفية اللثة البشرية (هجف) وجلد الإنسان البشرة الكيراتينيه (هاكات)، تحت ظروف ثلاثي الأبعاد. نحن خلق نموذج جرح باستخدام تثقيب أنسجة لكمه ثقب في GTE. يتم حقن وحيدات THP-1 المقبل، البشرية مختلطة مع جل الكولاجين في الحفرة في GTE. قبل أديميستراتيون من 10 نانوغرام/مل phorbol 12-ميريستاتي 13-خلات (سلطة النقد الفلسطينية) ح 72، THP-1 خلايا متباينة في الضامة للنموذج البؤر الملتهبة في GTE (إيجتي) (إيجتي كما يمكن أن يكون ستوميلاتيد مع 2 ميكروغرام/مل من ليبوبوليساكتشاريديس (LPS) عن 48 ساعة لبدء التهاب ). إيجتي هو أول نموذج في المختبر لالتهاب اللثة باستخدام الخلايا البشرية مع بنية ثلاثية الأبعاد. إيجتي يعكس التغييرات المرضية الرئيسية (اكتيفيشن إيمونوسيتيس، والتفاعلات داخل الخلايا بين فيبريوبلاستس والخلايا الظهارية ووحيدات والضامة) في أمراض اللثة. GTE و GTE الجرحى إيجتي يمكن استخدامها كأدوات متعددة لدراسة التئام الجروح وتجديد الأنسجة والتهاب، التفاعل خلية خلية وشاشة الأدوية المحتملة لأمراض اللثة.
أمراض اللثة هي السبب الرئيسي لفقدان الأسنان لدى البالغين. التهاب اللثة والتهاب اللثة هي أمراض اللثة الأكثر شيوعاً. كل هذا التغييرات الالتهابات الحادة أو المزمنة بيوفيلم بوساطة في اللثة. التهاب اللثة يتميز بالتهاب حاد، بينما التهاب اللثة ويعرض عادة كالتهاب مزمن. على المستوى النسيجي، مكونات بكتيرية تؤدي إلى تنشيط الخلايا المناعية، مثل الضامة والخلايا الليمفاوية وخلايا البلازما وخلايا ماست1،2. هذه الخلايا المناعية، وبخاصة الضامة، تتفاعل مع الخلايا المحلية (بما في ذلك الخلايا الظهارية اللثة والخلايا الليفية، وخلايا بطانية وخلايا الاوستيوبلاستس) أدى إلى آفات التهاب في أنسجة اللثة3،4. تم إنشاء نماذج تجريبية لأمراض اللثة في أنواع مختلفة من الحيوانات مثل الفئران، الهامستر والأرانب، فرت، الأنياب والرئيسات. الفيزيولوجيا المرضية لنماذج حيوانية غير مختلفة عن البشر، مما يجعل من الصعب تحليل الآليات الجزيئية والخلوية، وتقييم الأدوية الجديدة لأمراض اللثة5. وقد استخدمت المشارك زراعة اللثة البكتيريا والخلايا الظهارية الشفوي البشري أحادي الطبقة التحقيق إليه التهابات اللثة6. ومع ذلك، تفتقر ثقافات أحادي الطبقة من الخلايا عن طريق الفم هندسة الأنسجة سليمة؛ الخلوية ثلاثية الأبعاد (3D) ولذلك، أنهم لا يمكن أن تحاكي الحالة في المختبر .
وهنا تنشأ مكافئات 3D الأنسجة البشرية التهاب اللثة (إيجتي) لتمثل أمراض اللثة في المختبر. هذا نموذج ثلاثي الأبعاد من أمراض اللثة تحتل موقعا وسيطة بين الثقافات الخلية أحادي الطبقة ونماذج حيوانية. ثلاثة أنواع من الخلايا البشرية، بما في ذلك الخلايا الكيراتينيه هاكات واللثة الليفية الضامة THP-1، يزرع شارك في جل الكولاجين، وتحفزها المبادرين التحريضية لبناء إيجتي. إيجتي يحاكي عن كثب الأوضاع في فيفو الخلية التمايز والتفاعل خلية خلية التنشيط بلعم في اللثة. هذا النموذج قد العديد من التطبيقات الممكنة للمخدرات فحص واختبار النهج الجديدة الدوائي في أمراض اللثة، وكذلك لتحليل الآليات الخلوية والجزيئية في التئام الجروح والالتهابات، وتجديد الأنسجة.
تم تصميم هذا البروتوكول لإنشاء مكافئات أنسجة اللثة البشرية وجرح اللثة نماذج ونماذج التهاب اللثة. وقدمت جلد الإنسان البشرة الكيراتينيه (هاكات) يرجى من البروفيسور نوربرت هاء فوسينيج كريبسفورشونجسزينتروم الألماني (هايدلبرغ، ألمانيا)7. الليفية اللثة البشرية (هجفس) بمعزل عن أنسجة اللثة وفقا للبروتوكولات المنشورة سابقا8. تم الحصول على الموافقة المستنيرة مسبقاً، وتمت الموافقة على الدراسة وفقا للمبادئ التوجيهية التي وضعتها "لجنة الأخلاقيات"، نيبون الأسنان جامعة مدرسة الحياة طب الأسنان في طوكيو (رقم الترخيص: جامعة سيدة اللويزة-T2012-35). ينبغي القيام بالخطوات 1-3 من البروتوكول في غطاء ثقافة خلية.
1-إعداد معادلات الأنسجة البشرية 3D للثة (GTE) (الشكل 1A)
2-إعداد الجرحى GTE (الشكل 1B)
3-إعداد التحريضية GTE (إيجتي) (الشكل 1B)
4-التثبيت وكله إيمونوستينينج جبل GTE وإيجتي الثقافات
عرض هاكات الخلايا keratinocyte نموذجي مورفولوجيا تحت الملاحظة المجهرية المرحلة عالي التباين (الشكل 2A). الماسح الضوئي الإلكترون المجهرية (SEM) الصور أظهرت أن أسطح الخلية هاكات مشمولة بالعديد من زغيبات. كانت وساطة الاتصالات بين الخلايا بين الخلايا هاكات من عمليات غشاء (الشكل 2). وأعرب هاكات خلايا ظهارة اللثة علامة K8/1814، تشير إلى أن الخلايا هاكات تصلح لتعمير اللثة (الشكل 2).
ويبين الشكل 3 ألف مثالاً ناجحاً ل GTE، ويظهر الشكل 3B مثال فاشلة من GTE. بسبب محاكمة غير ناجحة (الشكل 3B) المخلوط جل الكولاجين لا يتم إضافة في وسط إدراج الثقافة. الشكل 3 أظهرت أن نموذج GTE جرح يمكن أن تقدمها إلى اللكم ثقب في الأنسجة مع تثقيب أنسجة. ح & ه تلطيخ (3D الشكل) والصور ووزارة شؤون المرأة (رقم 3E) أظهر أن 19 يوما زراعة، وحوالي 10 – 20 طبقات هاكات خلايا ظهارة النموذج، والكولاجين جزءا لا يتجزأ من جل هجف الخلايا نموذج الصفيحة بروبريا. في بروبريا الصفيحة من GTE أعيد بناؤها، خلايا هجف معارضها المميزة مورفولوجيا الخلايا الليفية (3F الشكل)، وكانت محاطة بالمعالم صفائف من ألياف الكولاجين (الشكل 3). تلوين الفلورة أظهرت أن فيمنتين والشركة المصرية للاتصالات-7 (كل منهما هي علامات تنتجها الخلايا الليفية الجلد15) يتم التعبير عنها في بروبريا الصفيحة من GTE (الشكل 4A و 4B). K19، علامة محددة ظهارة هالة وجيب في16من التهاب اللثة، ضعيفة في الظهارة GTE (الشكل 4)، وهو المعرب عنها بقوة في الظهارة إيجتي (الشكل 4). وتشير البيانات إلى أن الخلايا هاكات يمكن التفريق في الخلايا الظهارية رئيسيا في التهاب اللثة، خاصة بعد التهاب حفز بروبريا الصفيحة.
أمراض اللثة الملتهبة، مثل التهاب اللثة والتهاب اللثة، الأشيع وتتميز بوجود الخلايا الليمفاوية والضامة، ويؤدي إلى التليف والأنسجة نخر17،18. في هذا البروتوكول، استخدمت THP-1 الخلايا كخلايا التهاب إيجتي. كما هو موضح في الشكل 5، دون سلطة النقد الفلسطينية-التحفيز، وعرض الخلايا THP-1 مورفولوجيا مونوسيتيك ومعظمهم من طرحها في الأجل المتوسط (الشكل 5A). على النقيض من ذلك، بعد التعرض لسلطة النقد الفلسطينية 10 نانوغرام/مليلتر بالنسبة ح 72، أكثر من 50% خلايا THP-1 متباينة داخل الخلايا مثل بلعم والتقيد بها على سطح الثقافة (الشكل 5 (ب)). مشابهة ل الخلايا هاكات وهجف8، THP-1 الخلايا نمت جيدا داخل جل الكولاجين في الأجلين المتوسط وثقافة المشارك (قصر المتوسطة)، ومتباينة في بلعم-مثل الخلايا بعد PMA-العلاج (الشكل 5). إيمونوستينينج أظهرت أن الخلايا THP-1 الالتزام بها وأعرب عن CD68 (علامة الضامة19) (الشكل 5) و CD14 (علامة أخرى من الضامة) (الشكل 6). تشكيل إيجتي، وحيدات THP-1 كانت جزءا لا يتجزأ من جل الكولاجين وحقن في حفرة محاكاة جرح (الشكل 5E). في 72 ساعة بعد سلطة النقد الفلسطينية (10 نانوغرام/مل)--تحفيز، خلايا THP-1 متباينة في الضامة (الشكل 5F) داخل الحفرة محاكاة جرح، وأعربت عن CD68 (الشكل 5)، مشيراً إلى أنهم قادرون على شكل البؤر الملتهبة في GTE الجرحى.
كله جبل إيمونوهيستوتشيميستري (الشكل 6) أظهرت أن خلايا THP-1 في حفرة محاكاة جرحا ليس فقط أعربت عن CD14 (علامة أخرى من الضامة)، لكنها أعربت أيضا عن فيمنتين فضلا عن الليفية في حافة الحفرة. فيمنتين أعرب عن نشاط الضامة20. أكدت البيانات أن الضامة THP-1 الوظيفية.
رقم 1: تصاميم تجريبية. الإعداد التجريبية من الأنسجة البشرية 3D مكافئات من لثة (GTE) (A) والتهابات GTE (إيجتي) (ب). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
رقم 2: توصيف هاكات الكيراتينيه. (أ) المرحلة-تباين الصورة المجهرية هاكات الخلايا في الثقافة. شريط المقياس = 50 ميكرومتر. (ب) وزارة شؤون المرأة صورة هاكات الخلايا. (ج) المناعي تلطيخ الخلايا هاكات للخلايا الظهارية اللثة علامة K8/18. الأخضر، K8/18. الأزرق، DAPI. شريط المقياس = 10 ميكرون. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 3: توصيف معادلات الأنسجة البشرية 3D من لثة (GTE)- (أ) مثال GTE نجاح في الثقافة. الأنسجة في وسط إدراج الثقافة. (ب) مثال GTE الفاشلة: جزء من GTE فصلها عن الأنسجة ومنحرف إلى الجدار (السهم الأحمر). (ج) جرح GTE: السهم الأصفر يشير إلى ثقب اللكم بالتثقيب الأنسجة. (د) ح & ه تلطيخ من GTE المزروعة لمدة 19 يوما (أيام 14 الجوي التعرض). شريط المقياس = 50 ميكرومتر. (ه) وزارة شؤون المرأة صورة لمقطع عمودي من GTE المزروعة لمدة 19 يوما. (و) المرحلة-تباين الصورة المجهرية من هجف الخلايا في جل الكولاجين التي شكلت بروبريا الصفيحة من GTE. شريط المقياس = 25 ميكرومتر. (ز) وزارة شؤون المرأة صورة من ألياف الكولاجين ضخمة حول الخلايا هجف في بروبريا الصفيحة من GTE. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 4: التعبير عن فيمنتين، الشركة المصرية للاتصالات-7 و K19 في GTE- تلوين الفلورة ل GTE للصفيحة بروبريا علامات فيمنتين (أ و ب) والشركة المصرية للاتصالات-7 (ب) في GTE، وعلامة البشرة K19 في GTE (ج) و (د) إيجتي. الأحمر وفيمنتين و K19. الأخضر، الشركة المصرية للاتصالات-7. الأزرق، DAPI. ﻫ، البشرة؛ ليرة لبنانية، بروبريا الصفيحة. شريط المقياس = 50 ميكرومتر (ألف، جيم و دال)، 20 ميكرومتر (ب). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الرقم 5: تحديد خصائص الخلايا THP-1- (أ) "غير متمايزة" THP-1 الخلايا في الثقافة. شريط المقياس = 15 متباينة THP-1 الضامة ميكرومتر. (ب). شريط المقياس = 15 ميكرومتر. (ج) خلايا THP-1 كانت جزءا لا يتجزأ من جل الكولاجين في قصر المتوسطة وتعامل مع سلطة النقد الفلسطينية ل h. 24 مقياس بار = 50 ميكرومتر. (د) المناعي تلطيخ من الضامة THP-1 بلعم علامة CD68. الأحمر، CD68. الأزرق، DAPI. شريط المقياس = 5 ميكرومتر. (ﻫ) THP-1-الكولاجين خليط في حفرة الجرحى من HGE في بداية العلاج سلطة النقد الفلسطينية. شريط المقياس = 25 ميكرومتر. (و) THP-1 خلايا متباينة في الضامة (الأسهم الحمراء) في 72 ساعة بعد العلاج سلطة النقد الفلسطينية. شريط المقياس = 25 ميكرومتر. (ز) THP-1 الخلايا بلعم أعرب علامة CD68. خط متقطع الأصفر يشير إلى منطقة ثقب الجرحى في بار ح & مقياس هاء = 100 ميكرومتر. الأحمر، CD68. الأزرق، هويشت 33342. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
رقم 6: توصيف إيجتي. وأجرى كله جبل immunohistochemistry CD14 (الأخضر) وفيمنتين (أحمر) في إيجتي. سلسلة Z-الصور (ج) التي تم التقاطها عن طريق إيجتي (416 ميكرومتر في المجموع. الفريق الأول هو القسم الأول LSM الممسوحة ضوئياً، والفريق 25 الأخيرة. الفاصل الزمني هو مكم 16.64 حوالي بين الأقسام). قدم ممثل قسم (A) (رقم 17 من الصور سلسلة Z)، المتعامد وصورة ثلاثية الأبعاد من Z-المكدس (ب) توزيع 3D الضامة THP المصابات CD14 فيمنتين-1 في حفرة محاكاة جرحا في إيجتي. تتم الإشارة إلى موضع المسح LSM في إيجتي في (د) والزاوية العليا اليسرى في (A). شريط المقياس = 50 ميكرومتر. الأصفر تشير الخطوط المنقطة إلى منطقة ثقب الجرحى في إيجتي. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
ويستند هذا البروتوكول أساليب إنشاء معادلات أنسجة اللثة ومكافئات الأنسجة الدهنية تحت الجلد الموصوفة بالتقارير السابقة8،،من2122. على الرغم من أن هذا أسلوب بسيط وسهل، بعض الخطوات تتطلب اهتماما خاصا. على سبيل المثال، ينبغي أن يوضع الخليط الكولاجين على الجليد حتى استخدامها لتجنب تكوين هلام في الحل. عند إضافة خليط الكولاجين في إدراج الثقافة، تأكد من تم حقن الحل في وسط الإدراج لتجنب تشكيل هلام متحيزة (كما هو الحال في الشكل 3). أيضا اللكم حفرة في GTE يأخذ المهارة. التثقيب الأنسجة في بعض الأحيان لا تلتقط الأنسجة إذا كانت الأنسجة رطبة جداً. نظام خزعة نسيج أو زوج من الملقط سيكون مفيداً؛ ومع ذلك، سيتم تغيير أبعاد الموقع الجرحى كثير. من الممكن أيضا استخدام حقنه بإبرة حادة لحقن الخليط خلية الكولاجين THP-1 دون ثقب اللكم (تأكد من الجل لا تسد الإبرة).
الحد من هذا الأسلوب أنه غير قادر على تمثل الظواهر البيولوجية المعقدة من التهاب اللثة والتهاب اللثة، تماما لأن إيجتي يفتقر إلى الأوعية الدموية، والخلايا العصبية، والخلايا المناعية الأخرى، وليس سببه الالتهاب التفاعلات بيوفيلم المضيف. ومع ذلك، أنها فقط في المختبر التهاب اللثة الأنسجة نموذج أدلى به الخلايا البشرية جزئيا يقدم علم الأمراض التهاب اللثة. يمكن تعديل النموذج لتكون أكثر مشابهة لالتهاب اللثة الحقيقية وأمراض اللثة بواسطة 1) شارك زراعة GTE مع بيوفيلم لخلق تفاعلات بيوفيلم المضيف أو تنشيط الاستجابات الالتهابية في إيجتي باستخدام لبس (المركبات في الغشاء الخارجي ل بكتيريا سلبية الغرام وبادئ تحريضية قوية كما اقترحنا في البروتوكول)، 2) بذر الحل هجف الكولاجين في الأسنان المستخرج على شكل مجمعات لثة الأسنان ومراقبة كيف يؤثر التهاب في اللثة الأنسجة الصلبة، و 3) باستخدام الخلايا الظهارية اللثة البشرية لتشكيل البشرة GTE وإيجتي.
مع الأساليب المعروضة هنا، الثقافات GTE وإيجتي يمكن استخدامها كأدوات متعددة لدراسة التئام الجروح وتجديد الأنسجة، والتهاب والتفاعل خلية خلية، وعلى الشاشة الأدوية المحتملة لالتهاب اللثة وأمراض اللثة.
الكتاب يعلن لا تضارب في المصالح.
هذا العمل وأيد جزئيا "مجتمع اليابان" لمعونات النهوض بالعلوم (JSPS) "البحوث العلمية" (ك 26861689 و 17 11813). المؤلف يود أن يشكر السيد ناثانيل غرين لتصحيح التجارب المطبعية.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Collagen type I-A | Nitta Gelatin Inc | For making dermis of GTE | |
MEM-alpha | Thermo Fisher Scientific | 11900073 | Cell culture medium |
Cell Culture Insert (for 24-well plate), pore size 3.0 μm | Corning, Inc. | 353096 | For tissue culture |
GlutaMAX | Thermo Fisher Scientific | 35050061 | Cell culture reagent |
DMEM | Thermo Fisher Scientific | 31600034 | Cell culture medium |
KnockOut Serum Replacement | Thermo Fisher Scientific | 10828028 | Cell culture reagent |
Tissue puncher | Shibata system service co., LTD | SP-703 | For punching holes in GTE |
RPMI 1640 | Thermo Fisher Scientific | 31800022 | Cell culture medium |
BSA | Sigma-Aldrich | A3294 | For immunostaining |
Hoechst 33342 (NucBlue Live Cell stain) | Thermo Fisher Scientific | R37605 | For labeling nuclei |
Fluorescence mount medium | Dako | For mounting samples after immunostaining | |
Anti-Cytokeratin 8+18 antibody [5D3] | abcam | ab17139 | For identifying epithelium |
Scaning electron microscope | Hitachi, Ltd. | HITACHI S-4000 | For observing samples' surface topography and composition |
Confocal laser scanning microscopy | LSM 700; Carl Zeiss Microscopy Co., Ltd. | LSM 700 | For observing samples' immunofluorescence staining |
Anti-Cytokeratin 19 antibody | abcam | ab52625 | For identifying epithelium |
Anti-vimentin antibody | abcam | ab92547 | For identifying fibroblasts and activated macrophages |
Anti-TE-7 antibody | Millipore | CBL271 | For identifying fibroblasts in the dermis |
Anti-CD68 antibody | Sigma-Aldrich | SAB2700244 | For identifying macrophages |
Human CD14 Antibody | R&D Systems | MAB3832-SP | For identifying macrophages |
Alexa Fluor 594-conjugated secondary goat anti-rabbit antibody | Thermo Fisher Scientific | A11012 | For immunofluorescence staining |
Alexa Fluor 488-conjugated secondary goat anti-mouse antibody | Thermo Fisher Scientific | A11001 | For immunofluorescence staining |
EVOS FL Cell Imaging System | Thermo Fisher Scientific | For observing the sample's immunofluorescence staining | |
THP-1 cells | Riken BRC cell bank | RCB1189 | For making iGTE |
PMA(Phorbol 12-myristate 13-acetate) | Sigma-Aldrich | P8139 | For differentiatting THP-1 cells |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved