Method Article
وتنتشر الخلايا السلائف التي تفرق لتشكيل myotubes بولينوتيد وألياف عضلية في نهاية المطاف الهيكل العظمي العضلات. هنا ، نقدم بروتوكولا للعزل الفعال وثقافة العضلات الاوليه من عضلات الماوس الكبار الشباب الهيكل العظمي. وتتيح هذه الطريقة الدراسات الجزيئية والجينية والايضيه لخلايا العضلات في الثقافة.
العضلات الاوليه هي السلائف التكاثر غير متمايزة للعضلات الهيكل العظمي. ويمكن زراعتها ودراستها كسلائف العضلات أو المستحثة للتمييز في مراحل لاحقه من تطور العضلات. البروتوكول المقدم هنا يصف طريقه قويه للعزل والثقافة من السكان التكاثري للغاية من خلايا ميوبلاست من الشباب الكبار الفار العضلات الهيكل العظمي الشرح. هذه الخلايا هي مفيده لدراسة الخصائص الايضيه للعضلات الهيكل العظمي من نماذج الماوس المختلفة ، وكذلك في التطبيقات المصب الأخرى مثل التحول مع الحمض النووي الخارجية أو محول مع ناقلات التعبير الفيروسي. مستوي التمايز والتمثيل الأيضي لهذه الخلايا يعتمد علي طول التعرض ، وتكوين وسائل الاعلام المستخدمة للحث علي التمايز ميوبلاست. توفر هذه الطرق نظام قوي لدراسة الخلية العضلية الماوس التمثيل الغذائي السابق الجسم الحيوي. الأهم من ذلك ، علي عكس النماذج المجرية ، توفر الطرق الموصوفة هنا عدد الخلايا التي يمكن توسيعها ودراستها مع مستويات عاليه من الاستنساخ.
في حين غالبا ما يستشهد كمؤشر علي الصحة الايضيه الشاملة, وقد أظهرت دراسات متعددة ان مؤشر كتله الجسم (BMI) في كبار السن لا يرتبط باستمرار مع ارتفاع خطر الوفاات. حتى الآن ، والعامل الوحيد الذي يظهر ان تكون متسقة مع انخفاض معدل الوفاات في هذه الفئة السكانية زيادة كتله العضلات1. الانسجه العضلية تمثل واحده من أكبر مصادر الخلايا الحساسة للانسولين في الجسم ، التالي حاسمه في الحفاظ علي التوازن الأيضي العام2. ويرتبط تفعيل انسجه العضلات الهيكل العظمي عن طريق ممارسه الزيادات في كل من حساسية الانسولين المحلية والصحة الايضيه العامة3. بينما في النماذج المجرية ضرورية لدراسة فسيولوجيا العضلات وتاثير وظيفة العضلات علي الأيض المتكاملة, الثقافات الاوليه من myotubes توفير نظام عريكة التي تقلل من تعقيد الدراسات الحيوانية.
يمكن استخدام العضلات المستمدة من عضلات ما بعد الولادة لدراسة تاثير العديد من ظروف العلاج والنمو بطريقه قابله للتكرار بشكل كبير. وقد تم الاعتراف بهذا منذ فتره طويلة وتم وصف عده طرق للعزل والثقافة ميوبلاست4,5,6,7,8,9. بعض هذه الطرق استخدام عضلات حديثي الولادة وتسفر عن اعداد منخفضه نسبيا من المقاطعات5,8, تتطلب العديد من الماشية للدراسات علي نطاق أوسع. أيضا ، تستخدم الطرق الأكثر استخداما لزراعه المقاطع العضلية "ما قبل الطلاء" لإثراء المقاطع العضلية ، التي هي اقل تمسكا من أنواع الخلايا الأخرى. وقد وجدنا ان طريقه الإثراء البديلة الموصوفة هنا لتكون أكثر كفاءه واستنساخا لإثراء السكان الميبلاست التكاثريين. وباختصار ، فان هذا البروتوكول يمكن عزل المقاطع العضلية التكاثرية العالية من الشباب البالغين من العضلات المفسرة ، عبر النمو في وسائل الاعلام الثقافية. يمكن حصاد المقاطع العضلية بشكل متكرر ، علي مدي عده أيام ، وتوسيعها بسرعة ، والتي تحفز علي التفريق في myotubes. هذا البروتوكول التكرار يولد عددا كبيرا من خلايا ميوبلاست صحية التي تفرق بقوة في الوخز التلقائي myotubes. وقد مكنتنا من دراسة الأيض وإيقاعات الايقاعيه في myotubes الابتدائية من الفئران من مجموعه متنوعة من الأنماط الجينية. وأخيرا ، ونحن تشمل أساليب لاعداد myotubes لدراسة الأيض التاكسدي ، وذلك باستخدام قياسات معدلات استهلاك الأوكسجين في لوحات 96-بئر.
يتبع هذا البروتوكول إرشادات الرعاية الحيوانية لأبحاث سكريبس.
1. جمع ومعالجه الانسجه العضلية الشرح
2. حصاد المحاصيل الأكثر نموا
3-توسيع وإثراء الأقاليم المنتشرة
ملاحظه: سيكون الحصاد P0 غير متجانسة (~ 60 ٪ myoblasts). التالي 2 الممرات استخدام تلفزيوني لحصاد انتقائي الأقاليم. سيتم ترك العديد من الخلايا أكثر تمسكا وراء وسوف تكون المقاطع السريعة التكاثر ≥ 95 ٪ نقيه داخل 2 الممرات. وبمجرد إنشاء الأقاليم ، ينبغي الحفاظ عليها بكثافة منخفضه لتجنب التفريق العفوي.
4-التفريق بين الأقاليم الاساسيه والmyotubes
5. قياس معدل استهلاك الأكسجين في المقاطع أو Myotubes في لوحات 96-بئر
وبعد القسم 1 من البروتوكول المقدم ينبغي ان تسفر عن الخلايا الاوليه الناشئة من الشرح التي ستكون مرئية تحت مجهر ضوء قياسي (الشكل 2). وسوف ينظر إلى الخلايا غير المتجانسة السكان المتزايد من والمحيطة كل الانسجه العضلية الشرح. ستظهر المقاطعات كمجالات صغيره مستديرة ومشرقه. سينتج عن المادة 2 من البروتوكول الحصاد المبكر للأقاليم من الانسجه المفسرة ، التي ستحتوي علي عدد قليل من الخلايا ستكون غير متجانسة (الشكل 3). ويصف القسم 3 من البروتوكول الحصاد المبكر للتقادم مع النظام التلفزيوني (بدلا من التريبسين) ، الذي سيوفر عددا صافيا نسبيا من السكان من الأقاليم لمزيد من الاستزراع. بعد القسم 4 من البروتوكول سوف تسفر عن myotubes متمايزة تماما لمزيد من التلاعب التجريبية. التمايز من المناطق العضلية عاده ما يستغرق 4-6 أيام ، وخلالها المورفولوجية من الخلايا سوف تتغير من المجالات واحده ، مستديرة إلى ممدود ، تنصهر ، ألياف نوى طويلة (الشكل 4). بعد القسم 5 من البروتوكول سوف تنتج myotubes المتمايزة في لوحات 96 البئر لتمكين مجموعه متنوعة من التوصيفات الايضيه استنادا إلى التغيرات في استهلاك الأكسجين ومعدلات تحمض خارج الخلية10 (الشكل 5).
الشكل 1: تشريح ومعالجه العضلات رباعيه الرؤوس. (ا) عضله رباعيه الرؤوس التي تم تشريحها حديثا وشطفها بالخدمات التلفزيونية قبل نقلها إلى صحن بطول 10 سم. وقد تم تراكب 1 مل من وسائل الاعلام الطلاء للمعالجة. (B) قطع الانسجه العضلية رباعيه الرؤوس بعد نقلها إلى لوحه 6 سم المغلفة مسبقا. (C) لوحات 6 سم داخل غرفه رطبه قبل وضعها في 37 درجه مئوية حاضنه. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2: النمو في الأقاليم العضلية. النمو العضلي من العضلات الرباعية. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
الشكل 3: الممرات المبكرة للمرور. P0 المقاطع العضلية بعد النقل والتعلق بقارورة T25. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
الشكل 4: الطلاء والتمايز من myotubes الابتدائية. (ا) الأقاليم بعد يوم واحد من بدء التعرض لوسائط التمايز. (ب ، ج) [ميوتوبس] يميز خمسه ([ب]) أو سته ([ج]) أيام بعد يبدا تمييز. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
الشكل 5: Myotubes جاهزه لقياس معدلات استهلاك الأكسجين. تماما يميز [ميوتوبس] خمسه أيام بعد طليه 20,000 [ميووستس] في تمييز أوساط في كل بئر من [96-ول] خليه ثقافة [ميكروبلايت]. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
الهيكل العظمي العضلات أمر حيوي لإنشاء وصيانة التوازن الأيضي11. وتعقد دراسة فسيولوجيا العضلات من خلال التباين بين الافراد, فضلا عن صعوبة في الحصول علي عينات, لا سيما في حاله الدراسات البشرية. وقد تبين myotubes الابتدائية مثقف لتلخيص العديد من الميزات من فسيولوجيا العضلات, بما في ذلك التوازن الكالسيوم12, تجديد الانسجه العضلية التالفة5, التعديلات الايضيه استجابه لممارسه13, التعديلات علي الأيض الناجمة عن امراض مثل مرض السكري14. الثقافة الاساسيه للخلايا و myotubes من الفئران تمكن التحقيق في خلايا العضلات إيواء التلاعب الوراثية المحددة جيدا ، ويوفر تكمله للدراسات myotubes المستمدة من الخزعات العضلات البشرية12،15 ،16. ولذلك ، فان أساليب العزلة والثقافة من الماوس الاساسيه myotubes والفئران هي ضرورية لتمكين استنساخه ، والتحقيق عاليه الانتاجيه من العضلات وظيفة الخلية السابقة الجسم الحيوي. البروتوكول الموصوف هنا يسمح لإنشاء ودراسة الفئران الرئيسية والماوس myotubes تحت مجموعه متنوعة من التلاعب التجريبية.
في حين وصفت البروتوكولات السابقة العزلة من الخلايا الجذعية العضلات من الثقافات المفسرة, هذا البروتوكول يوفر طريقه لعزل ناجحه من الأقاليم من أنواع مختلفه متعددة من الانسجه العضلية. الاضافه إلى ذلك ، فان هذا الأسلوب ينتج عددا أكبر بكثير من الخلايا الجذعية لمزيد من التلاعب التجريبي. وعلاوة علي ذلك ، تم التحقق من صحة هذه الطريقة كما الغلة myotubes المتمايزة التي تعبر عن علامات خلايا العضلات الناضجة17، وتظهر فسيولوجيا الطبيعية ، مثل إيقاعات الايقاعيه17 و mitogen تنشيط البروتين كيناز (mapk) اشاره المحول18.
الخطوات الحاسمة في البروتوكول هي تشريح ومعالجه الانسجه العضلات الشرح ، فضلا عن تجنب التلوث بين المحاصيل. وينبغي توخي الحذر لتجنب الإفراط في معالجه الانسجه. في حين ان الأجزاء الأصغر من العضلات تسفر عن اعداد أكبر من المقاطع العضلية ، فان القطع المفرط للعضلات يمكن ان يمنع نمو الخلايا الجذعية. في حين انه من المهم عدم أزاحه الشرح بمجرد ان يتم مطلي ، وغسل دقيق للوحات مع تلفزيوني/جنتاميسين أمر بالغ الاهميه للحد من التلوث. قد يتم تجميد الكريات المقطوعة كخلايا P2 في تخزن باستخدام خليط ميديا مياوبلاست بنسبه 10 ٪/90 ٪. وفي حين لا تحتاج المحافظات إلى الحفاظ علي كثافة عاليه لتسهيل النمو ، فانه ينصح بتجميد الخلايا عند التقاء 40-50%. عاده ، واحده T75 قارورة غله 4 تخزن من الخلايا.
اي.
ويعرب صاحبا البلاغ عن امتنانهما للدكتور ماثيو وات في جامعه ملبورن والدكتورة اناستاسيا كرالي في جامعه جونز هوبكنز للمساعدة في اعتماد هذا البروتوكول استنادا إلى عمل موبيل وآخرون6. كما نشكر الدكتورة سابين جوردان علي مساعدتها في تطوير واعتماد هذا البروتوكول في مختبرنا. تم تمويل هذا العمل من قبل المعاهد الوطنية للصحة R01s DK097164 و DK112927 إلى K.A.L.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Coating Solution: | |||
DMEM | Gibco | 10569010 | Always add gentamicin (1:1000 by volume) prior to use; 24 mL |
HAMS F12 | Lonza | 12-615F | Always add gentamicin (1:1000 by volume) prior to use; 24 mL |
Collagen | Life Technologies | A1064401 | 1.7 mL |
Matrigel | Fisher | CB40234A | 1 mL |
Plating Media: | |||
DMEM | Gibco | 10569010 | Always add gentamicin (1:1000 by volume) prior to use; 12.5 mL |
HAMS F12 | Lonza | 12-615F | Always add gentamicin (1:1000 by volume) prior to use; 12.5 mL |
Heat Inactivated FBS | Life Technologies | 16000044 | 20 mL; can be purchased as regular FBS and heat-inactivated by placing in a 40 °C water bath for 20 minutes |
Amniomax | Life Technologies | 12556023 | 5 mL |
Myoblast Media: | |||
DMEM | Gibco | 10569010 | Always add gentamicin (1:1000 by volume) prior to use; 17.5 mL |
HAMS F12 | Lonza | 12-615F | Always add gentamicin (1:1000 by volume) prior to use; 17.5 mL |
Heat Inactivated FBS | Life Technologies | 16000044 | 10 mL; can be purchased as regular FBS and heat-inactivated by placing in a 40 °C water bath for 20 minutes |
Amniomax | Life Technologies | 12556023 | 5 mL |
Differentiation Media: | |||
DMEM | Gibco | 10569010 | Always add gentamicin (1:1000 by volume) prior to use; 24 mL |
HAMS F12 | Lonza | 12-615F | Always add gentamicin (1:1000 by volume) prior to use; 24 mL |
Heat Inactivated Horse Serum | Sigma | H1138 | 1.5 mL |
Insulin-Selenium-Transferrin | Life Technologies | 41400045 | 0.5 mL |
Other Materials: | |||
PBS | Gibco | 14040133 | |
Gentamicin | Sigma | G1397 | |
TrypLE | Gibco | 12604013 | |
DMSO | Sigma | 472301 | Prepare as 10% DMSO in Myoblast Media for freezing cells |
Forceps | Any | ||
Razor Blades | Any | ||
Scissors | Any | ||
Whatman paper | VWR | 21427-648 | |
60 mm plate | VWR | 734-2318 | |
10 cm plate | VWR | 25382-428 (CS) | |
T25 Flasks | ThermoFisher | 156367 | |
T75 Flasks | ThermoFisher | 156499 | |
Centrifuge Tubes (15mL) | BioPioneer | CNT-15 | |
Oxygen Consumption Rates: | |||
Seahorse XFe96 Analyzer | Agilent | Seahorse XFe96 Analyzer | Instrument used to measure oxygen consumption rates read out by acidification of the extracellular media |
Seahorse XFe96 FluxPak | Agilent | 102416-100 | 96-well plates for use in XFe96 Analyzer |
Seahorse XF Cell Mito Stress Test Kit | Agilent | 103015-100 | components may be purchased from other suppliers once assay is established; some recommendations are listed below |
Seahorse XF Palmitate-BSA FAO substrate | Agilent | 102720-100 | components may be purchased from other suppliers once assay is established; some recommendations are listed below |
Palmitic acid | Sigma | P5585-10G | for measurement of fatty acid oxidation |
carnitine | Sigma | C0283-5G | for measurement of fatty acid oxidation |
Etomoxir | Sigma | E1905 | for measurement of fatty acid oxidation |
BSA | Sigma | A7030 | used as control or in conjugation with palmitic acid for use in measurement of fatty acid oxidation |
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