Method Article
Nous décrivons une méthode reproductible de préparation de cellules acineuses pancréatiques de souris à partir d'une souris dans le but d'examiner les signaux calciques des cellules acineuses et des lésions cellulaires avec physiologiquement et pathologiquement stimuli pertinents. Une méthode d'infection par adénovirus de ces cellules est également fournie.
Les cellules acineuses du pancréas est la principale cellule parenchymateuse du pancréas exocrine et joue un rôle primordial dans la sécrétion d'enzymes pancréatiques dans le canal pancréatique. Il est également le site pour l'initiation d'une pancréatite. Nous décrivons ici comment les cellules acineuses sont isolés de signaux intracellulaires de calcium tout le tissu du pancréas et sont mesurées. En outre, nous décrivons les techniques de transfection de ces cellules avec des constructions adénoviraux, et mesurer ensuite la fuite de lactate déshydrogénase, un marqueur de lésion des cellules, dans des conditions qui induisent des lésions des cellules acineuses in vitro. Ces techniques constituent un outil puissant pour caractériser la physiologie des cellules acineuses et la pathologie.
Changements dynamiques de calcium cytosolique sont nécessaires pour les événements de cellules acineuses la fois physiologiques et pathologiques. Ces effets divergents de calcium sont censés résulter de configurations spatiales et temporelles distinctes de la signalisation calcique 1. Par exemple, une enzyme et la sécrétion d'un fluide à partir de la cellule des cellules acineuses sont liés à des pics de calcium à partir d'une région limitée du pôle apical où la sécrétion a lieu 2. En revanche, une vague de calcium global, suivi par des signaux calciques non oscillatoires intense est associé à des événements pathologiques précoces qui conduisent à une pancréatite aiguë 3,4. Il s'agit notamment de l'activation intra-acinaire protéase, la sécrétion de l'enzyme réduite, et la lésion des cellules acineuses. Notre laboratoire utilise isolé acini pancréatiques pour étudier ces événements pathologiques précoces qui conduisent à la maladie à la fois in vivo et in vitro 5-7. Les méthodes décrites ci-dessous décrivent l'isolement des cellules acineuses primaires dans le but de mesurer cyles niveaux de calcium tosolic et lésions cellulaires. Une méthode d'infection par adénovirus de ces cellules est également fournie.
1. Préparer les cellules acineuses pancréatiques pour l'imagerie calcique
2. Mesure de calcium dans les cellules acineuses pancréatiques
3. Préparation des cellules acineuses pancréatiques pour les dosages des blessures cellulaires
4. Mesure de l'étanchéité de la lactate déshydrogénase
LDH dans les médias = (Media OD492) x (facteur de dilution médias) x (vol. des médias) * Comme il n'est généralement pas nécessaire de diluer les échantillons des médias, le facteur de dilution sera le plus souvent Equal1.
LDH totale = ((lysat OD 490) x (facteur de dilution lysat) x (vol. en suspension de cellules)) + ((Media OD 490) x (facteur de dilution) x (vol. des médias aliquotés pour l'échantillonnage))
5. Infecter les cellules acineuses pancréatiques avec un adénovirus
Un exemple de mesures de calcium des cellules acineuses en réponse à des stimuli physiologiques est fourni à la figure 3. cellules acineuses ont été chargés avec le calcium colorant Fluo-4 et perfusé avec l'acétylcholine, un analogue carbachol (CCH; 1 M)) 8. Les cellules ont réagi, sous la forme d'une onde de calcium qui déclenche dans la région apicale et se propage dans la région basolatérale 3,9. tracés représentatifs illustré à la figure 3B montrent le modèle de pointe plateau typique couramment observé avec 1 pM carbachol. Inversement, en utilisant des doses sous-maximales de la cholécystokinine analogique caeruléine (22 heures), on obtient des réponses calciques oscillatoires (figure 4) 10.
La fuite de LDH par les cellules acineuses en réponse à des agonistes induisant une pancréatite est illustré à la figure 5. Ici, nous démontrons une augmentation dose-dépendante des fuites LDH en présence de caeruléine, carbachol, ou til bile acide taurolithocholique acide-3 sulfate (TLCS). Les concentrations nécessaires pour induire une fuite maximal de la LDH sont conformes à ceux requis pour induire l'activation de la protéase intra-acineuse et signalisation calcique pathologiques, suggérant que ces événements peuvent entraîner des blessures.
Cellules acineuses ont été infectées par un adénovirus rapporteur de la luciférase, qui est entraîné par le promoteur pour un Cn effecteur, facteur nucléaire aval des lymphocytes T activés (NFAT; figure 6A). Nous fournissons des données représentatives valider notre méthode d'infection, ce qui démontre la concentration et du temps en fonction de l'augmentation de l'activité NFAT-luciférase en présence de TLCS (figures 6B et 6C).
Figure 1. Des images représentatives de cellules pancréatiques acineuses folLowing diverses préparations. (A) des cellules acineuses préparés pour le Ca 2 + mesures, comme visualisé à un grossissement de 630X. Rangée du haut représente la microscopie en champ clair, rangée du bas représente les cellules acineuses chargées avec le Ca 2 + colorant Fluo-4 et visualisées par microscopie à fluorescence. (B) des cellules acineuses préparés pour les tests de cytotoxicité, tels que révélés à un grossissement de 400x.
Figure 2. . La chambre de périfusion (A) La chambre se compose de trois couches:. Une base de métal, un joint en caoutchouc, et d'un couvercle en matière plastique (B) le joint d'étanchéité en caoutchouc est placé sur le dessus de la base métallique et d'un mm lamelle 22x22 contenant des cellules sont placées vers le haut sur le dessus du joint en caoutchouc. Le couvercle en matière plastique est vissé sur la base en métal et une lamelle couvre-objet 18x18 mm est placé sur le dessus. (C) de la chambre est ensuitesolidaire de la platine du microscope. Tubing, contenant un tampon ou un agoniste, sont introduites dans les entrées situées sur le bord de la chambre (flèche). Tubes séparée conduit à un vide (tête de flèche).
Figure 3. Un signal de calcium pic plateau typique lors d'une stimulation avec carbachol (1 M). (A) De gauche à droite, vue de champ lumineux d'un acinus marqués à l'(A) Pical et (B) régions asolateral d'intérêt à partir d'une cellule acineuse. Les cellules ont été chargés avec l'indicateur de calcium Fluo-4 (5 pM). Lors de la stimulation par le carbachol physiologique (1 pM; Ach analogiques), les images suivantes montrent le début du signal de calcium dans la région apicale suivie de la propagation de la région basale (b) chaque image de panneaux (1-4), correspond à une trame. le long d'un tracé représentatif de la variation de fluorescence au cours du temps pour chaque zone d'intérêt. Les images sontreprésenté dans pseudocouleur avec une échelle de couleurs (en bas à droite). Les flèches gauche et droite montrent moment de la première hausse de calcium dans les régions apicale et basale, respectivement. Ce chiffre a été publié dans le Journal of Biological Chemistry. (Orabi AI, Shah UA, Muili K., Luo Y., Mahmood SM, Ahmad A., A. Reed, Husain SZ éthanol augmente l'activation de la protéase carbachol et accélère les ondes de calcium dans les régions isolées rat acini pancréatiques. The Journal of Biological Chemistry , 2 86, 14090-14097 (2011)).
Figure 4. Une oscillation de calcium typique lors de la stimulation caeruléine (22 heures). (A) Changements dans toute la cellule calcium cytosolique a été mesurée une fois par seconde par microscopie confocale time-lapse en utilisant le calcium colorant Fluo-4 / h. Les images sont représentées dans pseudocouleur avec une couleur sCale (en haut à droite). (B) parcelle de Représentant de la fluorescence au cours du temps ont été enregistrés à partir d'une seule cellule traitée avec caeruléine (22 heures) à pH 7,4. Ce chiffre a été publié dans le Journal of Biological Chemistry. (Reed AM, Husain SZ, Lance E., Alexandre M., A. Shah, Gorelick FS, Low Nathanson MH pH extracellulaire induit des dommages dans le pancréas Acinaire cellulaire en améliorant la signalisation calcique The Journal of Biological Chemistry, 286, 1919-1926 ( 2011)).
Figure 5. Mesure de la lésion des cellules à partir de cellules acineuses traités avec divers agonistes pancréatite induisant. Dans les cellules acineuses isolées, déshydrogénase (LDH) fuite lactate a été utilisé comme un biindicateur ochemical de blessure. Cellules acineuses isolés ont été traitées avec des concentrations variant de (A) caeruléine (1-100 nM) (B) carbachol (1 pm -1 mm) et (C) TLCS (50-500 M), et% LDH fuite a été mesurée après 2 hr. (N = 3). #, *, P <0,05 par rapport au contrôle et à TLCS seul, respectivement.
Figure 6. Mesure de l'activité luciférase dans les cellules acineuses pancréatiques infectées par le virus adéno-NFAT-luciférase. (A) Schéma de l'infection des cellules acineuses pancréatiques de souris primaires avec adénoviral accumulation NFAT-luciférase. (B) Administration de TLCS (5-500 M) induit d'activité NFAT-luciférase. (C) Évolution dans le temps la démonstration de luminescence avec TLCS (500 um) administrées sur une 6hr période. (N = 3). *, #, P <0,05, par rapport à la commande ou TLCS seul, respectivement.
La méthode d'isolement cellulaire et des essais ultérieurs décrits ici sont des outils puissants pour étudier les caractéristiques physiologiques et physiopathologiques du pancréas exocrine. La méthode pour isoler des cellules acineuses dispersées a été décrite par Amsterdam et Jamieson en 1972 11. Les méthodes présentées ici ont été adaptés à partir de méthodes d'isolement plus récents décrits par Van Acker et ses collègues 12. Bien que ces techniques sont hautement reproductible et facile à apprendre, il ya plusieurs caractéristiques essentielles de chaque méthode qui doit être effectuée avec précision. La compréhension de ces détails techniques permettra une application plus facile de dépannage et amélioré.
Dans la préparation des cellules pour les mesures de calcium, nous avons constaté que le pancréas de jeunes rongeurs donne des résultats plus cohérents. Les acini sont plus équitablement répartis, peut-être parce qu'ils contiennent moins de tissu fibro-adipeux. Pour Ca 2 + mesures, nous préparons des petits acini pour l'imagerie cellulaire unique optimal. Cela nécessite une concentration plus élevée de la collagénase (1,1 mg / ml ou de 200 U / ml) que celui utilisé pour les mesures de LDH. Pour les mesures de la LDH, nous préparons plus acini parce que cette méthode entraîne moins de blessures au départ. La préparation, par conséquent, reçoit une concentration de collagénase inférieur (0,5 mg / ml ou de 91 U / ml).
Pour Ca 2 + mesures, il est essentiel que les cellules sont étalées sur des lamelles lavés à l'acide. Le but de l'acide de lavage est de fournir une surface propre, ainsi que des interactions électrostatiques qui permettent une adhérence maximale de acini. Cellule Tak (BD Bioscience) peut être utilisé à la place ou en plus de cette méthode. En outre, il est essentiel que le Ca 2 + colorant est chargé dans une mémoire tampon d'incubation BSA-libre dans l'ordre (1) pour empêcher le colorant de liaison à BSA et (2) pour permettre à l'acini de respecter au maximum les lamelles lavés à l'acide .
t "> La chambre de perfusion décrit a été conçu. chambres commerciales personnalisées et des systèmes d'écoulement, cependant, sont disponibles via Warner Instruments. Outre la perfusion, la mise en place d'un vide correctement régulée est un facteur essentiel dans la prévention des cellules acineuses d'être aspiré hors de la lamelle.Lors de la mesure des signaux calciques des cellules acineuses du pancréas, nous décrivons l'utilisation d'un microscope confocal. Imagerie confocale utilise un trou d'épingle en face d'un tube photomultiplicateur pour éliminer la lumière par le dessus ou au-dessous du plan focal. En revanche, l'imagerie grand champ détecte de la lumière à travers le chemin d'excitation de l'échantillon, ce qui permet à la lumière de mise au point (par exemple la lumière au-dessus et en dessous du plan de consigne de mise au point) à contaminer l'image de fluorescence de l'échantillon. L'avantage de la microscopie confocale plus grand champ est qu'elle permet de section mince imagerie d'un échantillon, ainsi que la reconstruction 3D de coupes optiques recueillies le longun axe Z. En outre, la microscopie confocale fournit des systèmes de collecte à grande vitesse qui peuvent capturer des changements rapides de fluorescence de calcium en utilisant un disque rotatif, un scanner en ligne, scanner sweptfield ou régions, même diminué, passant d'un scanner de points.
Changements spatiaux et temporels dans les habitudes de signalisation de calcium tels que les vagues et les oscillations, respectivement, peuvent être mesurés de manière fiable à l'aide du calcul 0 F / F, mais ce n'est pas un véritable indicateur de la [Ca 2 +]. Des mesures quantitatives de [Ca 2 +] peut être calculé en utilisant seule excitation de longueur d'onde et colorants de calcium des émissions telles que Fluo-4, bien que des erreurs peuvent se produire dans ces mesures en raison de photoblanchiment et colorant perte 13,14. [Ca 2 +] peut être mesuré avec plus de précision en utilisant des colorants ratiométriques, comme Fura2 ou Indo1 15, mais ce n'est pas pratique sur la plupart des microscopes confocaux à cause de l'exigence d'un laser UV pour l'excitation. D'autre part, concomitautilisation nt de Fluo-3 ou Fluo-4 et Fura-rouge peut permettre l'imagerie par rapport à l'aide de la ligne d'excitation de 488 nm qui est présente sur la plupart des microscopes confocaux 16.
Fuite LDH est un outil sensible pour mesurer la lésion des cellules acineuses 7,17. Une autre méthode complémentaire est prise d'iodure de propidium 18. Les infections à adénovirus atteindre des taux élevés d'infection en culture acini 19. La concentration de virus peut avoir besoin d'être titrée. En outre, il est utile de fournir des conditions de contrôle comparables dans laquelle une autre construction adénovirale pertinent est aussi infectée. La plupart de nos études d'infection durent moins de 12 heures. Cependant, pour des périodes plus longues, les antibiotiques peuvent être ajoutés aux milieux DMEM-F12 dès le début.
Aucun conflit d'intérêt déclaré.
Ce travail a été soutenu par un National Institutes of Health Grant DK083327 et DK093491 (à SZH).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Name | Company | Catalogue Number | Comments |
Mice | NCI | N/A | Male 20-30 grams; virtually any strain should yield comparable results. |
HEPES | American Bioanalytical | AB00892 | |
Sodium Chloride | J.T. Baker | 3624-05 | |
Potassium Chloride | J.T. Baker | 3040-01 | |
Magnesium Chloride | Sigma | M-8266 | |
Calcium Chloride | Fischer | C79 | |
Dextrose | J.T. Baker | 1916-01 | |
L-Glutamine | Sigma | G-8540 | |
1X minimum Eagle's medium non-essential amino acid mixture | Gibco | 11140-050 | |
Sodium Hydroxide | EM | SX0593 | |
Bovine Serum Albumin | Sigma | A7906 | |
Collagenase | Worthington | 4188 | |
Soybean Trypsin Inhibitor | Sigma | T-9003 | |
Carbon Dioxide | Matheson Gas | 124-38-9 | |
125 ml Erlenmeyer plastic flask | Crystalgen | 26-0005 | |
Dissection kit | Fine Science Tools | 14161-10 | |
70% Ethanol | LabChem | LC222102 | |
P1000, P100, P10 pipettes | Gilson | FA10005P | |
Weighing boat | Heathrow Scientific | HS1420A | |
Plastic transfer pipettes | USA Scientific | 1020-2500 | |
15 ml conical tubes | BD Falcon | 352095 | |
50 ml conical tubes | BD Falcon | 352070 | |
1.5 ml micro-centrifuge tube | Fisher | 05-408-129 | |
0.65 ml micro-centrifuge tube | VWR | 20170-293 | |
22 x 22 mm glass coverslips | Fisher | 032811-9 | |
Nitric Acid | Fischer | A483-212 | |
Hydrochloric Acid | Fischer | A142-212 | |
Deionized water | N/A | N/A | |
18 x 18 mm coverslips | Fischer | 021510-9 | |
Laboratory film | Parafilm | PM-996 | |
Fluo-4AM | Invitrogen | F14201 | |
Dimethylsulfoxide | Sigma | D2650 | |
Luer lock | Becton Dickinson | 932777 | |
60 ml syringe | BD Bioscience | DG567805 | |
23 ¾ gauge needle | BD Bioscience | 9328270 | |
PE50 tubing | Clay Adam | PE50-427411 | |
Flat head screwdriver | N/A | N/A | |
DMEM F-12, no Phenol Red | Gibco | 21041-025 | |
30.5 gauge needle | BD Bioscience | 305106 | |
5 CC syringe | BD Bioscience | 309603 | |
25 ml Erlenmeyer flask | Fischer | FB50025 | |
Nylon mesh filter | Nitex | 03-150/38 | 150 μm pore size |
48 well tissue culture plate | Costar | 3548 | |
96 well tissue culture plate | Costar | 3795 | |
6 well tissue culture plate | Costar | 3506 | |
Liquid nitrogen | Matheson Gas | 7727-37-9 | |
Cytotoxicity assay kit | Promega | G1782 | |
Adeno-GFP | N/A | N/A | Gift from J. Williams |
Equipment | |||
Ring stand with clamps | United Scientific | SET462 | |
Perifusion chamber | N/A | N/A | Designed by S.Z.H and colleagues at Yale University |
Vacuum line | Manostat | 72-100-000 | |
Water bath with shaker | Precision Scientific | 51220076 | |
Confocal microscope | Zeiss | LSM 710 | |
BioTek Synergy H1 plate reader | BioTek | 11-120-534 | |
Tissue culture hood | Nuaire | NU-425-600 | |
Tissue culture Incubator | Thermo | 3110 |
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