Method Article
הבנת שינויים ואפשרות האפשר אמייל דורש לימוד פעילות ameloblast. כאן, אנו מתארים שיטה אמינה ועקבית לנתח מיקרו-איברים אמייל המכיל הפרשת ועל התבגרות-שלב ameloblasts העשויות לשמש עוד יותר כמותיים ואיכותיים בצרות.
אמייל פגמים הנובעים תנאים סביבתיים ודרכי חייו הם הדאגה לבריאות הציבור בשל השכיחות הגבוהה שלהם. פגמים אלה הם תוצאה של פעילות שונה של תאים אחראי סינתזה אמייל בשם ameloblasts, אשר מציגים באיבר אמייל. במהלך amelogenesis, ameloblasts לעקוב אחר רצף ספציפי ומדויק של אירועים של התפשטות, בידול ומוות. חולדה וגדלות בהתמדה החותכות הוא מודל ניסיוני מתאים ללמוד במות פעילות ובידול ameloblast בתנאים פיזיולוגיים ופתולוגיים. כאן, אנו מתארים שיטה אמינה ועקבית לנתח מיקרו-אמייל איברים של חולדות נחשף חשיפה לרעלים סביבתיים. Epithelia שיניים מיקרו-גזור מכילים ameloblasts הפרשה, התבגרות-בשלב זה עשוי לשמש עבור ניסויים איכותי, כגון מבחני אימונוהיסטוכימיה בחיי עיר הכלאה, כמו גם עבור כמותני כגון RT-qPCR RNA-seq, סופג המערבי.
ליקויים התפתחותיים אמייל רבות העלולות לנבוע חשיפה חשיפה לרעלים סביבתיים ו/או סגנון חיים לא הולמת1,2,3,4. אפיון של שיבוש אירועי והמולקולות של amelogenesis באמצעות ההליך המתואר כיום יקדם את השימוש של פגמים אמייל וכתוצאה מכך כסמני מוקדם של חשיפה חשיפה לרעלים מספר, עשוי לעזור כדי לשקם את ההיסטוריה של בריאות כל מטופל במהלך תקופת הלידה כאשר האמייל הוא synthetized1,2. אמייל סינתזה ניתן לחלק לארבעה שלבים עיקריים בהתאם ameloblast פעילות5. הצעד הראשון regroups קודמן התפשטות תאים, pre-ameloblast. במהלך השלב השני, ameloblasts הבדיל מפרישים אמייל מטריקס חלבונים (פעימה), בעיקר amelogenin, enamelin, ameloblastin, הקובעות את עובי האמאיל הסופי. לפיכך, כל הפרעה של סינתזה EMP מוביל פגמים כמותית של האמייל. אחרי העדות של עובי אמייל מלא, מתחילה שלב ההבשלה. בשלב זה, מאפשר גידול crystallite אפטיט רוחב ועובי האמאיל להגיע היחס מינרליזציה הגבוהים שנמצאו רקמה ביולוגית, עם עד 96% לפי משקל. Disrupting האירועים המתרחשים במהלך ההבשלה הבמה להוביל איכותי אמייל פגמים. לבסוף, ameloblasts ייכנסו למצב של פוסט-התבגרות, הנקרא גם פיגמנטציה בחולדות, ואני עוברים אפופטוזיס במהלך התפרצות השן שהופך פגמים אמייל (אם בכלל) בלתי הפיך ובלתי הפיכה, ובכך פגמים מספקים פוטנציאל הקלטה רטרוספקטיבה של דגש על ameloblast. בחולדות, amelogenesis עוקב אחר רצף דומה של אירועים עם הייחוד שלהם החותכות הגדלים ללא הרף, מה שהופך אותם מודל מתאים ללמוד את התהליך הכללי של amelogenesis. לפיכך, כל הפרעה של amelogenesis גורמת שינויים אמייל איכותי ו/או כמות, בהתאם חלון הזמן של האירוע disrupting. במובן זה, חשיפה דיוקסין, עופרת, שיבוש אנדוקריניות כימיקלים משבשי כגון ביספנול A (BPA), genistein, vinclozolin, הוכחו ליצירת אמייל hypomineralizations1,2,3 ,-6,-7,-8. אסימטרי כתמים אטום לבנים אותרו על החותכות של חולדות נחשפים מנה BPA במינון נמוך במהלך התקופה העוברית, החודש הראשון לאחר הלידה1. פגמים אלה אמייל, חולדות, ואלה של השן החותכת טוחנת האנושי hypomineralization (MIH), חולקות מאפיינים דומים קליני, מבניים הביוכימי. MIH היא פתולוגיה תיאר לאחרונה אמייל השיניים, על אילו האטיולוגיה עדיין נשאר לא ברור9,10 למרות גורמים סיבתי רבים שהיה המשוערות9,10,11 ,12.
פתולוגיה hypomineralization אמייל חשוב נוסף בשל גורמים סביבתיים היא פלואורוזיס שיניים (DF), אשר הוא התוצאה של עודף פלואוריד הקליטה (> 0.1 מ"ג/ק"ג/יום)13,14. המקור העיקרי של פלואוריד הוא מי שתייה או שיושלם או באופן טבעי מועשר פלואוריד. פלואוריד הוא רשם גם לעתים קרובות כדי למנוע עששת, אבל מינון מניעתי רק 50% נמוך יותר מאשר אחת הרעילות (≤0.05 מ"ג/ק"ג/יום). MIH ו- DF, שתי פתולוגיות בתדירות גבוהה כתוצאה מחשיפה לגורמים סביבתיים, עשויים להציג תכונות משותפות צריך להיות מאופיין בשל potentiation ההשפעות hypomineralizing של פלואוריד בשילוב עם חשיפה לרעלים אחרים כגון והריון2 . או אמוקסיצילין15...
ניתוח מיקרו של עכברוש אמייל איבר המכיל ameloblasts בשלבים שונים בידול יעזור להבין את מנגנון הפעולה של מולקולות מסוגל לשבש את פעילות ameloblast, לגרום למומים אמייל להיות מאובחנים לאחר התפרצות השן. במילים אחרות, אפיון שינויים של האמייל ג'ין אמייל וביטוי מטריקס הרכב עקב חשיפה לרעלים סביבתיים מאפשר את בנייתו מחדש של ההיסטוריה של חשיפה חשיפה לרעלים, ומקלה על איכות הסביבה, בטיחות פיקוח עבור הציבור בריאות.
כל בעלי החיים השתמשו במחקר הנוכחי היו נשמרים על פי הנחיות טיפול ושימוש חיות מעבדה צרפתית משרד החקלאות (A-75-06-12).
1. בעלי חיים חשיפה חשיפה לרעלים
2. ניתוח של המי-הלסת של חולדות למבוגרים
3. בידוד של השן החותכת17,18
4. ניתוח מיקרו של איבר אמייל תחת עדשת המשקפת
5. אוסף של רקמות איברים אמייל מופרדים לחקירה נוספת
רבים אמייל פגמים, כגון פלואורוזיס שיניים12,13, עשוי לנבוע תנאים סביבתיים עקב ספיגת יתר פלואוריד או אמייל hypomineralization הדומה MIH עקב חשיפה כמה והריון1, 7,22. פגמים אלה, אמייל התפתחותית לשכפל השפעול על חולדות (איור 1)1,2,7,23,24. חמי חולדה-הלסת התחתונה מכילה חותכת בודדת הופרדו הטוחנות שלושה על ידי פער נקרא דיאסטמה. השן החותכת גדל ללא הרף מכיל שני על בסיס מינרלים מן הרקמות של דנטין המיוצר על ידי odontoblasts, את האמייל מיוצר על ידי ameloblasts נוכח באיבר אמייל עם תאים אפיתל אחרים (איור 2). השן החותכת מכרסמים נראה מודל מתאים ללמוד את amelogenesis שכן, בניגוד הטוחנות, הוא אינו מכיל כל ameloblast התפשטות/בידול השלבים לאורך החיים של החיה.
איבר מיקרו-גזור אמייל השן החותכת עכברוש יכול להיות מופרדים לפי שלב הבידול ameloblast עם העזרה של כתם לבן המופיע לאחר התייבשות קלה, ו זה עשוי לשמש כמחוון של הבמה-המעבר בין הפרשת - ו התבגרות-שלבים19,21,25. האיכות של מיקרו-גזור האמאיל רקמות ניתן לבדוק על ידי מאסון Trichrome של צביעת (איור 3 א). התבוננות מיקרוסקופית הראה האמייל אופייני לתאי האפיתל פאליסייד ameloblast. העדר של זיהום mesenchymal היה כתביהם היעדר קולגן ירוק מכתים (איור 3A) ועל חופש הביטוי (איור 3B). רקמות אלה מיקרו-גזור עשוי לשמש qualitative analyses IHC (איור 3C) ו איש, כמותני כגון RT-qPCR (איור 3B), ה-RNA-seq סופג המערבי. לדוגמה, קולטן האנדרוגן היה מותאם במיוחד ameloblasts בשלב ההבשלה באמצעות של נוגדנים ספציפיים נגד חלבון זה (ראה טבלה של חומרים) (איור 3C)8. השלבים בידול ameloblast הראשי מאופיינים על ידי גנים ספציפיים ביטוי דפוסי26 שיכול להיות מזוהה על מיקרו-גזור אמייל איברים. לדוגמה, הפרשת-שלב ameloblasts אקספרס enamelin2 ולבטא את שלב ההבשלה ameloblasts 4 Kallikrein (KLK4) (איור 3B). הם מכילים רמות גבוהות של קשירת ברזל המקנים את היכולת לאחסן כמויות גבוהות של ברזל, האחראית על הצבע הכתום של האמייל27.
ניתן בקלות בעקבות פלואוריד שיבוש amelogenesis על ידי התבוננות תא lysates עבור ה-RNA עקירות: לשלוט בשלב ההבשלה lysates היו אורנג ', ואילו אלה שטופלו פלואוריד היו אור צהוב. חסר צבע (איור 4A). ניתוח של רמות ה-RNA מופק בשלב ההבשלה מיקרו-גזור אמייל איברים הראה KLK4 למטה-רגולציה על טיפול בפלואוריד (איור 4B), אשר היה גם שמעידים ניתוח transcriptomic בקנה מידה גדול דיווח לאחרונה2. חלבונים ספציפיים הביע גם על ידי הפרשת או התבגרות-שלב ameloblasts עשוי גם להיות מקומי באמצעות איברים מיקרו-גזור אמייל28. לדוגמה, קולטן האנדרוגן במיוחד מקומי באמצעות מיקרו-גזור אמייל איברים8,28.
איור 1: אמייל פגמים שנצפו על חולדות נחשפים פלואוריד (NaF) בשילוב או לא עם ביספנול A (BPA). (א) ייצוג סכמטי אחת מארבע הקבוצות ניסיוני של חולדות Wistar היוו לצורך המחקר הנוכחי, קבוצות אשר תלויים לתנאי הסביבה שונה חלה על החולדות. מיום הריון 1 (fecondation) עד היום ואיחולי 21 (P21), 5 µg/kg BPA ב- 0.5 מ של שמן תירס היה בעל פה מנוהל על-ידי gavage מדי יום לנשים בהריון ואמהות מניקות, ואילו שמן תירס לבד ערכנו את קבוצת הביקורת. לאחר הגמילה, כל דאם היה מזוהה, מופץ באופן אקראי לאחת משתי הקבוצות המתאימות. חולדות זכרים היו שנבחר עבור מחקר זה, נחשפים 5 µg/kg/day BPA לבד, 5 מ מ NaF לבד, אולי שניהם המינון אותו עד 65 ימים לאחר הלידה (P65). קבוצת הביקורת קיבלה הממס לבד. (B) ביום כמחנכת 30 (P30), חולדות כרוני חשופים במינון נמוך BPA הציג כתמים לבנים אטום ו הפנוטיפ שיניים ניכר כבר לא היה מזוהה עם עכברים בוגרים (P65). להקות כתום ולבן לסירוגין של טיפוסי שיניים פלואורוזיס (DF) נצפו אצל חולדות שטופלו NaF. הפנוטיפ חמורות יותר מאופיין על ידי שינוי צבע השן החותכת חשוב מזוהה אצל חולדות נחשפים שני סוכנים. Incisal תפוז הומוגנית אמייל והשאור שליטה חולדות. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 2: ייצוג סכמטי של ההליך. בידוד של ameloblasts מן הפרשה, ההבשלה-בשלבים מאיבר אמייל מיקרו-גזור. חמי חולדה-הלסת התחתונה מכילה שלוש השיניים הטוחנות של השן החותכת גדל ללא הרף עם שני על בסיס מינרלים מן הרקמות, דנטין המיוצר על ידי odontoblasts (בצהוב) את האמייל מיוצר על ידי ameloblasts (בכתום). כאשר השן החותכת בודד ולאחר מעט מיובשת, כתם לבן ליד החלק הפסגה של המשטח שפתיים הוא נצפות. היא מסייעת לזהות את שלב ameloblast של בידול, כפי שהוא מכסה את השלב במעבר בין הפרשת - ועל התבגרות-בשלבים. האיבר אמייל היא בקפידה מיקרו-גזור, מופרדים ב-3 חלקים בהתאם בשלבים בידול ameloblast בשימוש גם עבור ניתוח (היסטולוגית) איכותי או כמותי גישות ניסיוניות (ניתוחים mRNA וחלבון מאת RT-qPCR, המערבי סופג, בהתאמה).
איור 3: בקרת איכות של מיקרו-גזור הפרשת - ועל התבגרות-שלבי אמייל איברים. עכברוש אמייל איברים מופרדים זה מזה בשלושה חלקים המכילים הלולאה צוואר הרחם, הפרשת-שלב ameloblasts ו ameloblasts שלב ההבשלה. (A) מאסון Trichrome מכתים של מיקרו-ביתר חלקי הראה בתאי אפיתל שונים ועל חוסר תאים mesenchymal. סולם בר, 100 מיקרומטר. (B) ניתוח ביטוי גנטי על ידי ניסויים RT-qPCR של RNAs שחולצו מן הפרשה, התבגרות-שלב אמייל איברים. דפוס אופייני של enamelin ו KLK4 ביטוי נצפתה, כמו גם היעדר קולגן 1 צפוי בתאים mesenchymal. פלורסנט (C) צביעת בשימוש נוגדן (ראה טבלה של חומרים) במיוחד מכוונת כנגד קולטן האנדרוגן באה לידי ביטוי רק על ידי בשלב ההבשלה ameloblasts. סולם בר, 20 מיקרומטר. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 4: תוצאות נציג שהושג עם עכברוש מיקרו-גזור אמייל איברים. (א) כאשר התאים היו resuspended במאגר פירוק לחילוץ RNA (ראה טבלה של חומרים), רקמת ההבשלה-שלב המכילים פיגמנט ameloblasts הופיע כתום בתנאי בקרה ו BPA-שטופלו. החלק הפרשת-שלב הוא צהוב, לא משנה התנאים. בטיפול NaF, כל lysates היו אור צהוב. חסר צבע. (B) דוגמה RT-qPCR נתונים שהושגו עם RNA גלמי אמייל איברים של חולדות נאספו בתנאי סביבה שונים. NaF למטה מוסדר KLK4 בשלב ההבשלה, והגדילה BPA ביטוי enamelin הפרשת-שלב. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
Ameloblast שינו פעילות ו/או התפשטות ameloblast שיבשו, בידול, להוביל תהליכי התבגרות לפגמים אמייל בלתי הפיך, בתורו, אפיון אמייל פגמים עשוי לעזור לפתח הבנה של שינו פעילות ameloblast במהלך amelogenesis. כך, המחקרים על זגוגית מבודדת איברים הם דטרמיננטה התירי פתולוגיים האירועים שהובילו אמייל פגמים לא משנה מה מוצאם, סביבתי או גנטית.
טכניקה זו במקור תואר על-ידי הילר. et al. 17 ו רובינסון. et al. 18, והוא משמש כדי להדגים השפעות ספציפיות על כל שלב של בידול איברים אמייל. זה ואז הותאם עבור השדה האלקטרומגנטי עקירות19,24,25. אנחנו כרגע להשתמש בהליך זה כדי להפריד בין החלקים העיקריים של האיבר אמייל ולאסוף דגימות ביולוגיות בתנאים סביבתיים שונים כדי לנתח RNAs וחלבונים (ואולי cellular "אינטרה" תוספת חלבונים) באמצעות כמותיים ואיכותיים טכניקות.
הדיוק של ניתוח המיקרו דורשת הכשרה משמעותית לפני היישום שלה, כדי לאפשר את האוסף של האיבר אמייל משומר, כדי למנוע זיהום mesenchymal לכל הרס רקמות. יתר על כן, זה די קשה להצליח עם עכברים או חולדות קטנות. אכן, החלק המטעה של ההליך הוא לשמר את רקמת מורפולוגיה, היסטולוגיה, וכיוון IHC, איש, לעומת טכניקות קלאסיות מתבצע בדרך כלל על החותכות עבור שתי הגישות האלה.
אחד היתרונות העיקריים של שימוש האיבר אמייל מיקרו-גזור בהשוואה demineralized כל המי-הלסת התחתונה הוא תחזוקה אמייל RNAs חלבונים בזכות העדר בכל אוסף שלאחר הטיפול. האיבר מיקרו-גזור אמייל יכול ישירות לשמש עבור כל הטכניקות של ביולוגיה מולקולרית, ביוכימיה ללא בחירה או culturing תאים. היתרון של הליך זה הוא המדידות ישירה של רמות ה-RNA וחלבון שמשקף את כמויות ספציפי ameloblasts ויוו בתנאים פיזיולוגיים או פתולוגי. בנוסף, כמה חשיפה לרעלים לפעול על הבמה בידול אחד במיוחד, כפי שקורה עם פלואוריד, אשר פועל על שלב ההבשלה ameloblasts ולא על הפרשת-שלב אלה23,24. ניתוח המיקרו של האזורים השונים של האיבר אמייל מאפשר המחקר של מנגנון הפעולה של כמה חשיפה לרעלים או גנים ספציפיים ההשפעות אשר עשוי להיות בלתי מורגשת על האיבר כולו אמייל או על תאים מבודדים. אכן, ameloblasts, הבדיל במיוחד אלה שקשה לאסוף, תרבות במבחנה, אשר הוא העידו על ידי חוסר של מחקרים דיווחו על הנושא. בתאי אפיתל שיניים רק כי ניתן לבודד pre-ameloblasts הינם תאי גזע צוואר הרחם לופ20. בנוסף, הקווים תא ameloblastic שדווחו, בעיקר ראט הכובע-729, העכבר LS830, ALC31ו- AM-1 האנושי32, לעתים להפסיד את מאפייני בידול ויוו ameloblasts: הם מבטאים מטריצה חוץ-תאית חלבונים (פעימה) כגון ameloblastin באופן דומה כדי הפרשת-שלב ameloblasts, גם KLK4 או SLC26A4/pendrin, כמו בשלב ההבשלה ameloblasts8, אך אינם מצליחים יותר או פחות amelogenin אקספרס, mineralize מטריקס לייצר אמייל. הבידוד בין שיניים אפיתל תאי גזע עובריים ameloblasts עלולה להוות אופציה ללמוד את השלב הראשון של בידול ameloblast, אבל המחקרים על תהליך מינרליזציה אמייל מסוף לא יכול להתבצע בצורה שונה מאשר עם אין ויוו מודלים. זה החלק האחרון של amelogenesis הוא דטרמיננטה לאיכות אמייל. ואילו גורמים מרכזיים המעורבים בהתפתחות השיניים, כגון Bmp, Msx, Fgf, חריץ, ששש, ונ ט מתואר טוב33,34, המעורבים בחוזקה אמייל איכותי עדיין הם הבינו. אפיון גורמי מפתח באיכות אמייל יש צורך לפענח עששת שיניים ולגלות טיפול מרפא או מניעה חדשני עבור עששת שיניים, אשר מהווים בעיה מרכזית בבריאות הציבור כ- 92% 20-64 שנים מבוגרים הישן בעולם יש או היה אחד לפחות עששת35,36,37.
מכרסמים נחשף חשיפה לרעלים סביבתיים יכולים לשבש amelogenesis ולשנות אמייל איכותי עלולה להוות מודל במחקרים על גורמים סביבתיים. נהלים דומים יכול לשמש גם פונקציונלי במחקרים על הגנים של עניין במישרין או בעקיפין מעורב amelogenesis. האיבר אמייל מיקרו-גזור הינו חומר מתאים לאפיין את מנגנוני הפעולה של חשיפה לרעלים, שלהם היעד גנים ויוו הימנעות כל הטיה ניסיוני. כאשר להיות מאופיין ליקויים התפתחותיים אמייל, גישה כזו יכול לשמש מודל ניבוי של פוטנציאליים השפעות הרומן של מזהמים פתולוגי.
המחברים יש שאין ניגודי אינטרסים לחשוף.
עבודה זו מומן על ידי את אוניברסיטת פריז-Diderot, את הצרפתית המכון הלאומי לבריאות מחקר רפואי (INSERM), ואת המכון הצרפתי עבור מחקר Odontological (IFRO).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Bisphenol A | Sigma Aldrich, Saint Louis MO | 239658 | |
formalin 10% | Sigma-Aldrich, Saint Louis, MO | HT5012 | |
Tri-Reagent | Euromedex, France | TR118 | |
RLT buffer | Qiagen, Les Ulis, France | 74126 | RNeasy Protect Mini Kit |
Androgen receptor antibody | Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA) | sc-816 | rabbit polyclonal antibody |
PBS 10x | EUOMEDEX | ET330.A | |
Sodium fluoride (NaF) | Sigma-Aldrich, Saint Louis, MO | S-1504 | |
paraplast regular | Leica microsystems, Nanterre cedex, France | 39601006 | called was/parafin in the text |
tissue OCT | VWR, Fontenay-sous-Bois, France | 411243 | |
Extra Fine Bonn Scissors - Straight/8.5 cm | PHYMEP , Paris, France | 14084-08 | |
Handle for Scalpel Blades - 12.5 cm | PHYMEP, Paris, France | 10035-12 | |
Curved Scalpel Blade | PHYMEP , Paris, France | 10035-20 | |
Dissecting Knife - Fine/Straight Tip | PHYMEP , Paris, France | 10055-12 | |
Circle Knife | PHYMEP, Paris, France | 10059-15 | |
scalpel blades n°11 Swann-Morton | VWR, Fontenay-sous-Bois, France | 233-0024 | |
binocular lens | Leica biosystems, Nanterre cedex, France | MZFLIII |
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