Method Article
אנו מתארים שיטה אמינה לבידוד של שריר לב עכבר בוגר. פרוטוקול זה מניב תוצאה עקבית לתרבות של שריר לב בוגר מתפקד ממגוון רחב של עכברים מהונדסים גנטי.
התקדמות טכנולוגית הפכו את העכברים מהונדסים גנטי, בם מהונדס ועכברים בנוקאאוט הגן, כלי חיוני בתחומי מחקר רבים. cardiomyocytes מבוגרים מקובלים מאוד כמודל טוב לפיזיולוגיה הסלולר לב ופתופיזיולוגיה, כמו גם להתערבות תרופתית. עכברים מהונדסים גנטי מונעים את הצורך בתהליכי זיהום cardiomyocyte מסובכים כדי ליצור את הגנוטיפ הרצוי, שאינם יעילים בשל בידול המסוף 'שריר הלב. בידוד והתרבות של שריר לב פונקציונלי גבוהה כמות ובאיכות באופן דרמטי ייהנו מחקר לב וכלי דם ולספק כלי חשוב למחקר התמרה תא איתות ופיתוח תרופות. כאן, אנו מתארים שיטה מבוססת היטב לבידוד של שריר לב עכבר בוגר שיכול להיות מיושם עם קצת אימון. לב העכבר הוא נכרת וcannulated למערכת לב מבודדת, אז perfused עם p-סידן חופשי וגבוהotassium חיץ ואחריו סוג II עיכול collagenase במצב זלוף המדרדר Langendorff. פרוטוקול זה מניב תוצאה עקבית עבור האוסף של שריר לב עכבר בוגר מתפקד ממגוון רחב של עכברים מהונדסים גנטי.
שריר לב הוא לא שגשוג. יש כמה שורות תאי cardiomyocyte פרוזדורים, כמו HL-1 ו-AT-1 תאים שמקורם בגידולי פרוזדורי עכבר; עם זאת, אין קווים סלולריים cardiomyocyte חדרית המבוגר זמינים למחקר. תרביות תאים ראשוניות של שריר לב עכבר מבוגר לספק מודל רב עוצמה למחקר לב ברמה התאית ומולקולרית. עד כה, הם היו בשימוש נרחב למחקר ביוכימי, פיסיולוגי, ותרופתי 1. בנוסף, השימוש התכוף בעכברים מהונדסים גנטי יש חייבת שיטות יעילות של בידוד cardiomyocyte. תרבות טהורה מאפשרת לתנאים חופשיים מאינטראקציה עם איברים אחרים ומחזור המערכתי, כגון באמצעות גורמי neurohormonal ודמוי הורמון אנדוגני 2,3. עם זאת, בידוד מוצלח של שריר לב יכול להיות מאתגר.
הפרוטוקול אנחנו מציגים כאן מבוסס על החוויות שלנו עם cardiomyocyt חולדה הבוגרתes ואת השיטה שתוארה על ידי או 'קונל ואח' 4,5. במיוחד ב2007 5, הם תיארו טכניקות מפורטות מהכנות חיץ לתרבית תאים וassay הפונקציונלי. מאז myocytes העכבר רגישים מאוד להתכווצות שריר הלב בהשוואה לעכברים, המאגרים או מדיה המשמשים לזלוף, עיכול, Ca 2 + סובלנות, ציפוי והתרבות בפרוטוקול העכבר הם השלימו עם מעכב ספציפי עירור התכווצות צימוד, 2, monoxime 3-Butanedione (BDM) לעכב ההתכווצות הספונטנית שלהם, ומכאן את יכולת הקיום והתשואה של myocytes בצורת המוט לשפר באופן משמעותי. בפרוטוקול הציג כאן, myocytes מופרד בחיץ אשלגן גבוה מהלב המבודד על ידי זלוף Langendorff שונה עם הסוג II collagenase. Collagenase השני שובר בצורה יעילה את המטריצה הבינה תאית ותאים משחרר. פתרון זלוף גם שומר חילוף חומרים תאיים ברמה נמוכה 6. בadditiב, מערכת הלב המבודדת מהרווארד Apparatus אנחנו משמשים כאן היא מעוצבים היטב לטמפרטורה מדויקת ושליטה בלחץ קבועה 7. גישה זו מספקת הכנות לשחזור מאוד ואוכלוסיות אחידות מסוג התא בודד, שניתן להשתמש בם בתרבות הלילה למדידת חלבוני איתות או תרבות 2-3 יום למבחני hypertrophic לב.
כל המחקר על עכברים שנעשה על פי נהלים והנחיות של המכון הלאומי לבריאות, והפרוטוקולים שאושרו על ידי הוועדה המוסדית טיפול בבעלי חיים ושימוש באוניברסיטת טולדו, המכללה לרפואה ומדעי חיים.
1. הכנת מערכת זלוף
2. הכנת חוצץ, תרבות מדיה, וצלחות
3. ההסרה מאוס לב וCannulation
4. לב זלוף ועיכול
5. ניתוק תאים והשבת סידן
6. תרבית תאים
1. כימות בידוד מוצלחת
שני קריטריונים משמשים לכמת את ההצלחה של הבידוד: ראשון, המספר הכולל של שריר לב מבודד, ושנית, היחס של myocytes שאינו סובלני בסידן סובלני לעגל בצורת המוט. באופן כללי פרוטוקול זה לוקח בערך 75-90 דקות מהסרת לב לציפוי myocyte ותשואות סביב 1 מ'cardiomyocytes בצורת מוט (70-90% מmyocytes הכולל שנקטפו) מלב עכבר בוגר אחד. זה עשוי להשתנות עם משקל גוף עכבר ומתח. בדרך כלל, ניתן לאסוף .7-1.0 מיליון myocytes בצורת מוט מעכבר ~ 25 גרם C57BL/6J, 1.2-1,600,000 myocytes בצורת מוט מעכבר שוויצרי שחור 35 גרם ~, ו0.7-1,200,000 myocytes בצורת המוט יכול ייגבה מהטרוזיגוטיים ~ 30 גרם Na / K-ATPase (S α1 / R) 10 או ~ 22 גרם ספציפי NCX-KO 11 עכבר לב. בדרך כלל יש לי myocytes המבודד מוט צורה ברורה עם קצוות מלבניים ופסים צולבים ברורים,מוצג באיור 1.
2. זיהוי תפקוד תא
נתונים הקודמים שלנו הראו בבירור כי בשריר לב עכברוש בילוד בתרבית, 100 ouabain מיקרומטר יכול להפעיל PI 3 זירחון Akt K תלוי ולגרום להיפרטרופיה 12. כדי לאשר את התוצאות של אלה בשריר לב עכבר בוגר, cardiomyocytes עכבר C57BL/6J המבוגר היו בתרבית וטופל בouabain. איורים 2 ו 3 מראים בבירור כי ouabain יכול להגדיל זירחון Akt באופן תלוי מינון ולגרום לשילוב [3 H]-לאוצין במהלך סינתזת חלבון.
איור 1. שריר לב בצורת מוט רגיל מעכבר שוויצרי שחור אחרי הלילהתרבות. myocytes צולמו תחת מיקרוסקופ לעומת שלב באמצעות תוכנת צילום.
איור 2. הפעלה של AKT ידי ouabain בשריר לב עכבר C57BL/6J מבוגר מתורבת. Myocytes נחשפו לouabain מיקרומטר 0-50 במשך 5 דקות, וlysates היה assayed לפוספורילציה (סר 473) AKT (p-Akt) וAkt ידי מערבי כתמים. הפעלה הייתה לכמת כיחס בין פוספורילציה לAkt הכולל (n = 5-10). * P <0.05 לעומת שליטה, ** P <0.01 לעומת שליטה.
איור 3. Ouabain ממריץ את סינתזת חלבון בשריר לב עכבר C57BL/6J המבוגר בתרבית לאחר חסך סרום 4 שעות, טופלו myocytes עם התנאים מצויינים בנוכחות או עדר של ouabain או 100 ננומטר ET-1 (בקרה חיובית) יחד עם [3 H]. - לאוצין (1 μCi / מיליליטר) במשך שעה 12. lysates הסלולרי היו זירז עם TCA 5% וresuspended ב0.2 M NaOH/0.1% SDS, והרדיואקטיביות נספרה במונה נצנץ. סינתזת החלבון לדגימה הייתה מחושבת CPM / חלבון ומנורמל בהשוואה לשליטת מ"ג.
פתרון / הצפת | זלוף הצפת | עיכול הצפת | תפסיק חיץ | Ca 2 + פתרון אני | Ca 2 + הפתרון השני | Ca 2 + פתרון III | Ca 2 + פתרון IV |
113 | 113 | 113 | 113 | 113 | 113 | 113 | |
KCl, מ"מ | 4.7 | 4.7 | 4.7 | 4.7 | 4.7 | 4.7 | 4.7 |
KH 2 PO 4, מ"מ | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 |
Na 2 HPO 4, מ"מ | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 |
MgSO4, מ"מ | 1.2 | 1.2 | 1.2 | 1.2 | 1.2 | 1.2 | 1.2 |
Na-HEPES, מ"מ | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
3 NaHCO, מ"מ | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 |
3 KHCO, מ"מ | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
פנול אדום, מיקרומטר | 32 | 32 | 32 | 32 | 32 | 32 | 32 |
טאורין, מ"מ | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 |
BDM, מ"מ | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
גלוקוז, מ"מ | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 |
FBS,% (v / v) | 0 | 0 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
Collagenase השני, מ"ג / מיליליטר | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
CaCl 2, מיקרומטר | 0 | 50 | 0 | 12.5 | 100 | 400 | 900 |
טבלת 1. פתרונות / מאגרים לבידוד שריר לב עכבר בוגר.
שם | חברה | # קטלוג | הכנה | אחסון |
בסרום שור עוברי (FBS) | אטלנטה Biolgoicals | S11550 | N / | 25 מיליליטר aliquots ב50 צינורות מיליליטר סטרילי ב -20 ° C. |
אלבומין בסרום שור (BSA) 100 מ"ג / מיליליטר, 100x | סיגמא | A7906 | 5 גרם ב50 מיליליטר diH 2 O, סינון סטרילי דרך 0.22 מיקרומטר ו מזרק סטריליilter | 5 מיליליטר aliquots ב15 צינורות מיליליטר סטרילי ב -20 ° C. |
CaCl 2 100 מ"מ, 100x | סיגמא | C4901 | 0.555 גרם ב50 מיליליטר diH 2 O, וסינון סטרילי דרך 0.22 מיקרומטר מסנן מזרק סטרילי | 10 מיליליטר aliquots ב15 צינורות מיליליטר סטרילי בטמפרטורת חדר. |
1 מ"ג laminin / מיליליטר, 100x | טכנולוגיות חיים | 23017-015 | N / | 200 aliquots μl ב0.5 מיליליטר microcentrifuge צינורות סטרילי ב -20 ° C. |
monoxime 2,3-Butanedione (BDM) 500 מ"מ, 50x | סיגמא | B0753 | 1.01 BDM גרם ב20 מיליליטר diH 2 O, לעקר את הפתרון על ידי סינון דרך 0.22 מיקרומטר מסנן במכסת מנוע. | לאחסן ב 4 ° C. |
מלח disodium אדנוזין-5'-טריפוספט (Na 2-ATP) 200 מ"מ, 100x | סיגמא | A6419 | הוסף 5 מיליליטר diH 2 Oלפזר 1 גרם Na 2-ATP ב50 צינור צנטריפוגות מיליליטר, ואז להשתמש 2 NaOH mol / l לכדי להתאים את pH 7.2 ולהביא את הנפח הסופי עד 9 מיליליטר עם diH 2 O. לעקר את הפתרון באמצעות 0.22 מסנן מזרק מיקרומטר. | 0.5 מיליליטר aliquots ב1.5 מיליליטר microcentrifuge צינורות סטרילי ב -20 ° C. |
3.77 NaCl M, 33.3x | סיגמא | S7653 | 66 גרם ב300 מיליליטר diH 2 O | לאחסן ב 4 ° C. |
KCl 470 מ"מ, 100x | פישר סיינטיפיק | P217 | 3.5 גרם ב100 מיליליטר diH 2 O | לאחסן ב 4 ° C. |
KH 2 PO 4 60 מ"מ, 100x | סיגמא | P5379 | 0.82 גרם ב100 מיליליטר diH 2 O | לאחסן ב 4 ° C. |
Na 2 HPO 4 60 מ"מ, 100x | סיגמא | S0876 | 0.85 גרם ב100 מיליליטר diH 2 O | לאחסן ב 4 ° C. |
MgSO 4 120 מ"מ, 100x | סיגמא | M-1880 | 3 גרם ב100 מיליליטר diH 2 O | לאחסן ב 4 ° C. |
1 HEPES M, 100x | טכנולוגיות חיים | 15630-080 | N / | לאחסן ב 4 ° C. |
NaHCO 3 600 מ"מ, 50x | סיגמא | S6014 | 10.1 גרם ב200 מיליליטר diH 2 O | לאחסן ב 4 ° C. |
KHCO 3 M 1, 100x | פישר סיינטיפיק | P235 | 10.1 גרם ב100 מיליליטר diH 2 O | לאחסן ב 4 ° C. |
מ"מ 3.2 פנול אדום, 100x | סיגמא | P5530 | 0.12 גרם ב100 מיליליטר diH 2 O | לאחסן בטמפרטורת חדר. |
טבלה 2. הכנת מלאי פתרון ואחסון עבור בידוד ותרבות cardiomyocytes עכבר מבוגר.
לעריכה הטובה ביותר, השלבים הקריטיים ביותר הם: 1) מייד משדלת את לב העכבר לצינורית לאחר כריתה; 2) זלוף לב המתאים. כמו כן, שימו לב כי איכות מים, טמפרטורת זלוף, ה-pH של חיץ, עיקור, טוהר כימי, וצינורות נקיים, שאינו מזוהם ותאים הם גם גורמים חשובים. 18.2 mΩ H כיתה ביולוגיה המולקולרי 2 O מומלץ ביותר להכנת מאגר. ה-pH של 200 פתרון מניות מ"מ ATP צריכה להיות מותאם ל7.2, צעד שהוא החמיץ בקלות.
זה חיוני כדי לזהות במהירות את אב העורקים ולחתוך ממש מתחת הסניף הראשון שלה, כפי שמוצג על ידי 13 פלין. למערכת מרכזית יעילה, צינורית נירוסטה מתאימה בגודל עם חריצים ומהדק צלב משונן קטן מומלצות. לאחר קשירה, הקצה של הצינורית צריך להיות מעל שסתום אב העורקים על מנת לסייע collagenase אינטראקציה מלא עם רקמת לב במהלך מחזור דם כלילי. לפעמים, תשואת התא נראית גדול בתחילהאבל תאים רבים לאחר שלב סובלנות סידן בצורה עגולות. הסבר אחד הוא שהדם קרוש בכלי לא יכול להסיר לחלוטין מהלב, מה שמוביל לעיכול לקוי. אפשרות נוספת היא על מערכת העיכול של הלב. חשיפה ממושכת לcollagenase מפחיתה myocyte סידן סובלנות 2. במהלך ניתוק והשבת סידן, חשוב גם לטפל בשריר הלב בעדינות ככל האפשר כדי לשמור על כדאיות myocyte.
לסיכום, תרבות cardiomyocyte מבוגר מעכברים מהונדסים גנטי היא כלי רב עוצמה למחקר לב. עם זאת, עבודה בעתיד צריכה לזכור את ההבדל הגנטי בין בני האדם ומכרסמים בעת פירוש תוצאות.
החוקרים מצהירים כי אין להם אינטרסים כלכליים מתחרים.
עבודה זו נתמכה על ידי לאומי ללב, ריאות ודם מכון גרנט HL-36,573. אנו מודים למר דוד Sowa לעריכת כתב היד הזה.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Isolated heart system for small rodent | Harvard Apparatus | IHSR-mouse 73-4019 | |
Aortic Cannula, OD 1.0 mm | Harvard Apparatus | 73-2816 | |
Dumont #4 Forceps | Fine science tools | 11294-00 | |
Straight sharp serrated scissors | Fine science tools | 14070-12 | |
Serrated Graefe forceps | Fine science tools | 11050-10 | |
Curved, serrated Graefe forceps | Fine science tools | 11052-10 | |
Straight Mini Serrefines clamps | Fine science tools | 18054-28 | |
MEM | Gibco | 11575-032 | |
Collagenase II | Worthington | 4176 | |
Mucosal universal detergent | Sigma | Z637181 | Mucasol is a fast alkaline residue-free detergent. |
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