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L'isolamento e la cultura della miofibre è il gold standard In vitro per studiare la transizione delle cellule satelliti attraverso quiescenza, l'attivazione e la differenziazione. Soprattutto, l'unico sistema di coltura miofibre preserva la miofibre / stelo associazione cella, che è un componente essenziale della nicchia delle cellule staminali muscolari.
Rigenerazione muscolare nell'adulto viene eseguita da cellule staminali residenti chiamate cellule satelliti. Cellule satellite sono definite dalla loro posizione fra la lamina basale ed il sarcolemma delle miofibre ciascuna. Le attuali conoscenze del loro comportamento si basa molto sull'utilizzo del protocollo unico di isolamento miofibre. Nel 1985, Bischoff descritto un protocollo per isolare singole fibre vivi dalla digitorum Flexor Brevis (FDB) di ratti adulti con l'obiettivo di creare un sistema in vitro in cui è conservata l'associazione fisica tra il miofibre e le cellule staminali 1. Nel 1995, il protocollo Rosenblattmodified Bischoff tale che miofibre vengono prelevati singolarmente e manipolati separatamente dopo digestione con collagenasi invece di essere isolato mediante sedimentazione gravitazionale 2, 3. Il Rosenblatt o Bischoff protocollo è stato poi adattato per diversi muscoli, età o condizioni 3-6. Il singolo tecnica di isolamento miofibre è indispensabilestrumento grazie i suoi vantaggi unici. Primo, nel singolo protocollo miofibre, cellule satelliti sono mantenute sotto la lamina basale. Questa è una caratteristica unica del protocollo, come altre tecniche come la fluorescenza activated cell sorting richiedono chimica e meccanica dei tessuti dissociazione 7. Anche se il sistema di coltura miofibre non possono sostituire gli studi in vivo, esso offre una piattaforma eccellente per affrontare le pertinenti caratteristiche biologiche delle cellule staminali muscolari. Miofibre singoli possono essere coltivate in condizioni standard o placcatura in condizioni galleggianti. Le cellule satellite su miofibre galleggianti sono sottoposti a pratica nessun effetto diverso l'ambiente miofibre. Rigidità substrato e rivestimento hanno dimostrato la capacità di influenzare le cellule satelliti di rigenerarsi muscoli 8, 9 in modo da essere in grado di controllare ciascuno di questi fattori permette indipendentemente discriminazione tra nicchia-dipendente e-indipendenti risposte. Diverse concentrazioni di siero hannoanche dimostrato di avere un effetto sulla transizione dalla quiete per l'attivazione. Per mantenere lo stato di quiescenza delle sue cellule satellitari correlati, le fibre devono essere tenuti in condizioni di scarsa media siero 1-3. Ciò è particolarmente utile quando si studiano i geni coinvolti nello stato di quiescenza. Nel siero terreno ricco, le cellule satellite attivare rapidamente, proliferano, migrano e si differenziano, quindi imitando il processo nel vivo rigenerativo 1-3. Il sistema può essere utilizzato per eseguire una varietà di saggi quali il test di inibitori chimici; espressione ectopica di geni di consegna virus; oligonucleotide gene basata knock-down o imaging vivo. In questo articolo il video descrive il protocollo attualmente in uso nel nostro laboratorio per isolare singole miofibre dal estensore lungo delle dita (EDL) muscolo di topi adulti (6-8 settimane).
Tutti gli esperimenti sono stati trattati secondo l'Università di regolamenti di Ottawa per la cura degli animali e la gestione.
Vedi Tabella 1 per una panoramica del protocollo.
1. Prima di avviare l'isolamento
2. Dissezione muscolare e digestione
3. Singolo miofibre Dissociazione e Cultura
4. Applicazioni a valle
Qui abbiamo descritto l'isolamento di singole miofibre dal muscolo EDL di topi adulti. Miofibre di successo resa dipende da diversi fattori, come l'attività collagenasi o condizioni muscolari o di età. Soprattutto, l'isolamento del muscolo da tendine a risultati tendinee in lunghe miofibre intatte dal muscolo EDL. Figura 1 mostra un passo dalla rappresentazione grafica del passo "tendine tendine" isolamento. Una volta che il muscolo è completamente digerito, miofibre vengono rilasciati applicando una leggera pressione al muscolo. Figura 2A mostra un quadro rappresentativo di un esperimento di isolamento miofibre dopo il primo lavaggio. A questo punto la cultura contiene una miscela di fasci di miofibre singoli che appaiono come strutture tubolari lunghi e lucenti, iper contratta miofibre, che sono scuri e corti e detriti dal processo di digestione. Alla fine di almeno tre lavaggi consecutivi, solo miofibre singoli vivi devono rimanere nella dish per cultura o analisi a valle (Figura 2B). Figura 2C mostra una fibra lunga e vivo rispetto a una fibra iper contratta (C '). Al momento della separazione, appaiono come cellule satelliti protuberanze piccoli sulla superficie delle miofibre (Figura 3A). Se mantenute in terreno ricco di siero, cellule satelliti attivare, proliferare, migrare e infine fondersi in miotubi (B). Dopo 15 giorni di coltura, tutti i miotubi esprimere il reporter Myf5 YFP (C), suggerendo che la rigenerazione muscolare nell'adulto viene eseguita da cellule che ad un certo punto durante il loro sviluppo aveva espresso il fattore determinante miogenico Myf5. Tutte le cellule satelliti esprimono il fattore di trascrizione associato casella Pax7 17. La linea topo giornalista Pax7Cre-TdTomato può essere usato per tracciare cellule satelliti tramite l'espressione del segnale TdTomato fluorescente (Figure 3D ed E). Figura 4 mostra una immu rappresentantenofluorescence di doppio Pax7 + / cellule satellite MyoD. Classicamente doppia Pax7 + / MyoD + cellule satelliti sono considerati proliferative progenitori muscolari impegnati che o completare il programma di differenziazione verso il basso regolando Pax7 mantenendo un'espressione MyoD o ritorno in quiescenza dal basso regolando MyoD e mantenere Pax7 espressione 18
Figura 1. Isolamento del muscolo EDL di topo arti posteriori. A. Arti posteriori di un topo adulto 8 settimana fa. Le frecce indicano il distale (ginocchio) e il tendine prossimale (piede) tendine. B. Posizione anatomica del tibiale anteriore (TA) e il muscolo estensore lungo delle dita (EDL) muscolare. C. Tenendo il EDL attraverso il tendine prossimale, il muscolo è tirato verso il ginocchio per esporre il tendine distale. D. Il tendine distale ètagliare e EDL viene rilasciato.
Figura 2. I risultati rappresentativi di un singolo esperimento di isolamento miofibre. A. Immagine Campo chiaro di un esperimento di isolamento miofibre nella fase primo lavaggio. Freccia rossa indica miofibre dal vivo, freccia bianca indica iper miofibre contratto e freccia gialla indica cellule, miofibre o detriti ECM. B. Dopo lavaggi consecutivi in DMEM, solo miofibre rimangono vivi. C e C '. Immagine rappresenta una lunga intatta vivo miofibre (C) e una iper breve contratta miofibre (C '). Bar 10 micron. Le foto sono state scattate con un microscopio Zeiss Axio Observer Z1 dotato AxioCam HR.
Figur e 3. I risultati rappresentativi di un singolo esperimento cultura miofibre. A. Immagine Campo chiaro di un unico, miofibre in tempo reale con la sua cellula satellite corrispondente (freccia) subito dopo l'isolamento (tempo 0). B. Miofibre singole sono state piastrate su Matrigel e coltivate in terreno ricco siero per 15 giorni. Freccia bianca indica miotubi differenziati rispetto a singole cellule (freccia gialla) C. Miofibre singole a partire da un Myf5Cre; topo RosaYFP sono state coltivate come in B. La freccia indica Myf5 miotubi derivati. D e E. Miofibre singoli da Pax7Cre; TdTomato sono state isolate e fissate subito dopo. Le frecce indicano Pax7 cellulare positiva satellite quiescente (E, rosso). I nuclei sono stati colorati con DAPI (D). Bar: 50 micron. Le foto sono state scattate con un microscopio Zeiss Axio Observer Z1 dotato AxioCam HR.
Dissezione muscolare (5 min ogni muscolo) |
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Muscle Digestione (30-45 min) |
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Fibra di isolamento |
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Fibra Cultura (fino a 3-4 settimane) |
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Tabella 1. Panoramica del protocollo di isolamento delle miofibre. Isolamento miofibre Il protocollo è costituito da 4 fasi principali. Per ogni passo, il tempo approssimativo e le principali criticità sono discussi. Per una discussione dettagliata di ogni passaggio, fare riferimento al testo del protocollo.
L'isolamento e la coltura di singole miofibre di muscoli intatti fornisce un eccellente modello in vitro per studiare il processo di rigenerazione muscolare. Una caratteristica unica di questo sistema è la conservazione di cellule satelliti nel loro ambiente fisiologico sotto la lamina basale. Soprattutto, la tecnica può essere usato per studiare il comportamento delle cellule muscolari staminali sia quiescenza e stati attivati. Negli ultimi 20 anni, il sistema cultura miofibre ha fornito indicazioni significative sulla biologia della popolazione di cellule satellite rispetto ad entrambi determinanti intrinseci ed estrinseci. Da miofibre singoli coltura, eterogeneità cellula satellite rispetto al miofibre, tipo di muscolo o potenziale rigenerativo è stato affrontato 15. Elaborare studi che utilizzano l'imaging dal vivo di singole fibre coltivate consentiti per ottenere le informazioni sul modello di migrazione delle cellule satellite 16. L'acquisizione dei dati quantitativi èLSO possibile. Anche se richiede tempo, fornisce informazioni significative sulla distribuzione e verificarsi di eventi specifici (cellule staminali asimmetrico rapporto di divisione, proliferazione e differenziazione, ecc). Insieme con applicazioni precedentemente descritte, proteina o l'estrazione di RNA da singole fibre è anche possibile, sebbene isolamento di popolazione pura di cellule satelliti da FACS o altri mezzi possono fornire una migliore piattaforma per analizzare le variazioni di espressione della proteina o del gene a livello molecolare. Nella nostra esperienza, la fase più critica per l'isolamento in fibra di successo è il "tendine a tendine" isolamento (passi 2,5-2,9 nel testo del protocollo). Questo garantisce che, dopo la digestione muscolari, fibre vengono rilasciati dalla EDL con minimo danno o no aumentando così le loro prestazioni nei seguenti passi.
Non ci sono interessi in gioco.
Vorremmo ringraziare Sarah Dick per la fornitura di lettura critica e commenti. MAR detiene il Canada Research Chair in Genetica Molecolare ed è un Research Scholar Internazionale del Howard Hughes Medical Institute. Questo lavoro è stato sostenuto dalle concessioni al MAR dal National Institutes of Health, l'Howard Hughes Medical Institute, il Canadian Institutes of Health Research, l'Associazione distrofia muscolare e il programma di ricerca del Canada presidente.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Reagente / Materiale | |||
Collagenasi | Sigma-Aldrich | C0130-1g | Preparare freschi tutti i tempi per ottenere risultati ottimali. Aliquote addizionali di collagenasi non diluito può essere conservato a -20 ° C. |
DMEM alta glucosio + NaPyr | Invitrogen | 11995073 | Aggiunta di Pen / Strep è necessario minimizzare contaminazioni dell'aria |
Caratterizzato siero fetale bovino | Hyclone | SH30396.03 | Lot # KUJ35152 |
Siero di cavallo | Hyclone | SH300.74.03 | Lot # AVJ82494 |
Embrione di pollo estratto | Chimica accurata | CE-650-T, Batch B7035010 | Evitare il congelamento-scongelamento cicli. |
Matrigel | BD | Aliquote Conservare a -20 ° C. Evitare il congelamento-scongelamento cicli. Conservare aliquote diluiti a 4 ° C. | |
Attrezzatura | |||
Cohann-Vannas Primavera Scissor 6 millimetri Lame-Straight-Sharp | Strumenti Scienza Belle | 15000-02 | |
Extra sottile Iris Forbici-10,5 centimetri | Strumenti Scienza Belle | 14088-10 | |
Moria-Iris pinze curve | Strumenti Scienza Belle | 11373-12 | |
Pasteur Pipette | VWR | 14672-380 | 14672-200 |
Diamante Pen | VWR | 52865-005 | |
60 * 15 millimetri Petri | VWR | 25384-092 | |
Acrodisc 0,22 micron filtro | VWR | CA28-145-477 | |
Dissezione Microscopio StemiV6 | Zeiss | Una fonte di luce supplementare può essere richiesto di avere una visione migliore messa a fuoco |
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