Method Article
* Bu yazarlar eşit katkıda bulunmuştur
Bu el yazması bir iletişim kuralına izole etmek ve kültür Osteoklastlar vitro fare kemik iliği ve rapamycin karmaşık 1 Osteoklast oluşumunda memeli/mekanik hedef rolü çalışmaya açıklar.
Osteoklastlar vardır benzersiz kemik-resorbing kemik iliği monosit/makrofaj soyundan hücre. Osteoklastlar disfonksiyon kemik metabolik hastalıkları, osteoporoz da dahil olmak üzere bir dizi neden olabilir. Patolojik kemik kayıplarının önlenmesi için ilaç hedefleri geliştirmek için hangi precursors Osteoklastlar ayırt mekanizmaları anlaşılması gerekir. Yeteneği yalıtmak ve çok sayıda Osteoklastlar vitro kültür Osteoklast ayrımında belirli genlere rolünün belirlemede önemlidir. İnactivation rapamycin karmaşık 1 (TORC1) Osteoklastlar içinde memeli/mekanik hedef Osteoklast kaç azaltın ve kemik kütlesi artırmak; Ancak, temel mekanizmaları daha fazla çalışma gerektirir. Bu da çalışmanın, ayırmak ve fare kemik iliği dan Osteoklastlar kültür ve mTORC1 inactivation Osteoklast oluşumu üzerine etkisi çalışmaya RANKL tabanlı bir protokol açıklanmıştır. Bu iletişim kuralı, genellikle bir hafta içinde çok sayıda dev Osteoklastlar, başarıyla sonuçlandı. Raptor silinmesiyle Osteoklast oluşumu Engelli ve o mTORC1 Osteoklast oluşumu için kritik olduğunu belirten salgı tartarat dayanıklı asit fosfataz aktivitesini azalmıştır.
Kemik değişen bir organdır ve dokusunu ve hayatı boyunca Osteoklastlar tarafından yenilenmiş. Osteoklastlar mineralize matris rezorpsiyonu için sorumlu ve dokusunu sentez ve yeni kemik matrisler1salgılar. Kemik rezorpsiyonu ve kemik oluşumu arasındaki dengeyi kemik bakım da dahil olmak üzere Kemik sağlığı için önemlidir kütle ve stimülasyon ve yaralanma yanıt. Bu denge bozulur, bir dizi metabolik kemik hastalıkları, Osteoporoz ve periodontal hastalıkları da dahil olmak üzere meydana gelebilir. Bu hastalıklar, kemik dokusunu2,3kapasite şekillendirme mediatörlerin kemik rezorpsiyonu kaynaklanan kemik kayıplarının aşıyor. Böylece, osteoporoz gibi iskelet bozuklukları tedavisinde ilaç hedefleri geliştirmek için üretimi ve Biyoloji Osteoklastlar4anlamak önemlidir.
Osteoklastlar benzersiz dev multinucleated hücreleri, veya kemik yüzeye yakın bulunan ve monosit/makrofaj aile1' e ait. Ibbotson K. J. vd. Osteoklast benzeri hücreler vitro ile 1,25-dihidroksi-vitamin D35içeren ortam oluşturmak için bir yöntem bildirdi. Makrofaj koloni uyarıcı faktör (M-CSF) ve reseptör aktivatör nükleer faktör-κ B ligand (RANKL) için tanımlayıcısı Osteoklast oluşumu temel faktörler olarak osteoclastogenesis içinde vitro verimliliğini önemli ölçüde artmıştır 1 , 6 , 7. Kültür Osteoklastlar vitro yeteneği anlayışımız oluşturma ve düzenleme, Osteoklastlar geliştirdi.
Memeli/mekanik hedef iki yapısal ve işlevsel olarak ayrı kompleksleri, yani mTORC1 ve mTORC28,9' rapamycin (mTOR) fonksiyonların. İki çok protein kompleksleri onların farklı bileşenleri ve aşağı akım yüzeylerde nedeniyle birbirinden farklıdır. mTORC2 içerirken, rapamycin-duyarlı arkadaşı mTOR (Rictor)9mTORC1 mTOR (Raptor), benzersiz düzenleyici ilişkili protein içerir. mTORC1 entegre ve hücre büyümesi, yayılmasını önleme ve farklılaşma düzenleyen önemli sinyalleri iletmek. Son zamanlarda, biz bu mTORC1 mTORC1 Osteoklastlar10devre dışı bırakabilirsiniz için Raptor silinmesiyle tarafından katabolik kemik rezorpsiyonu ağ içinde önemli bir rol oynar gösterdi. Ancak, temel mekanizmaları daha fazla çalışma gerektirir. Bu da çalışmanın, Osteoklastlar kemik iliği türevi makrofajlar vahşi-tipi (WT) ve Ctsk Rap fareler (BMMs) oluşturmak ve mTORC1 inactivation Osteoklast üzerindeki etkisini incelemek için osteoclastogenic RANKL tabanlı yöntemi kullanıldı oluşumu.
Hayvanlarla ilgili tüm yordamlar Stanford idari Panel üzerinde laboratuvar hayvan bakım (APLAC) tarafından onaylanmış protokolüne göre gerçekleştirilen ve hayvan bakım ve kullanım Komitesi Shanghai Enstitüsü Biyokimya ve hücre tarafından kabul edildi Biyoloji.
1. hazırlık
2. diseksiyon (gün -1)
3. yalıtım (gün -1)
4. kaplama (0 gün)
5. farklılaşma (3-7 gün)
6. tartarat dayanıklı asit fosfataz (tuzak) Boyama
Not: Olgun Osteoklastlar vitro kültür (Adım 4) 6-7 gün sonra mevcut olabilir.
7. tuzak etkinlik Quantification kültür ortamının
8. Batı kurutma
Not: vitro kültür 24-şey plaka 6-7 gün sonra olgun Osteoklastlar görünür olmalıdır.
Mevcut iletişim kuralını kullanarak, çok sayıda dev Osteoklastlar gün 6 görüldü; Dev Osteoklastlar görülmez, bir gün daha Osteoklast farklılaşma olabilir (şekil 1) gerekli. Başarılı Osteoklast oluşumu (şekil 2A) Boyama tuzak tarafından doğrulandı. Osteoklastlar 3'ten fazla çekirdeği dev şarap kırmızı/mor hücrelerle vardı. 250'den fazla Osteoklastlar WT BMMs (şekil 4A) 96-şey plaka her şey elde edilmiştir.
Silme işlemini Raptor olduğunu doğruladı tarafından western Blot analizi ve mTORC1 inactivation ribozomal protein S6 fosforilasyon (P-S6), okuma mTORC1 için yaygın olarak kullanılan bir düşüş tespit edildi (Resim 3).
Raptor eksikliği Osteoklast oluşumu engelliler gösterilen WT grup (şekil 4A), ile karşılaştırıldığında RapCtsk BMMs içinde tuzak-pozitif Osteoklastlar sayısı azalmıştır.
Salgı tuzak etkinlik kemik rezorpsiyonu için önemlidir ve tuzak etkinlik kültür ortamında çalışmanın analiz edildi. Şekil 4B' de gösterildiği gibi tuzak etkinlik RANKL WT ve Ctsk Rap BMMs uyarılması nedeniyle artmış. Buna ek olarak, tuzak etkinliği azalmıştır karşılık gelen WT grubuyla karşılaştırıldığında RapCtskBMMs içinde (P < 0,05).
Şekil 1: şematik diyagramı Osteoklast indüksiyon protokolü. BMMs 1 gün izole ve gecede temel α-MEM orta ile inkübe edildi. Gün 0, BMMs toplanmış ve 96-şey plaka ve kuluçka 10 ng/mL M-CSF ile α-MEM ortamda ardından 24-şey plaka üzerine kaplama. 3 günde orta α-MEM orta 20 ng/mL M-CSF ve 20 ng/mL RANKL Osteoklast farklılaşma indüksiyon için ile değiştirildi. 5 günde Osteoklast farklılaşma orta değiştirildi. Gün 6, çok sayıda Osteoklastlar görünür ve Osteoklast deneyleri gerçekleştirilmiştir. Eğer dokusunu görünür değildi, Osteoklast indüksiyon orta değiştirildi ve kuluçka bir gün daha devam etti. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 2: Osteoklastlar temsilcisi görünümünü. (A)dev Osteoklastlar gözlenen parlak alanında gün 6. Kırmızı çizgi Osteoklastlar kenarlığını sıraladı. (B) A genellikle dev, multinucleated, tuzak pozitif (şarap kırmızı) Osteoklast. Siyah oku multinucleated Osteoklast iki çekirdekleri belirtti. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 3: mTORC1 inactivation Ctsk Rap BMMs. Western Blot analizi Raptor, P-S6 ve S6 deyimde WT ve Ctsk Rap BMMs gün 6. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 4: Raptor silinmesiyle Osteoklast oluşumu Engelliler. (A) tuzak BMMs gün 6 boyama. Yüksek büyütme görüntüleri WT ve Ctsk Rap grupları kareler gösterilir, anılan sıraya göre. WT grubu ile karşılaştırıldığında Ctsk Rap BMMs oluşan dev, daha az tuzak olumlu Osteoklastlar vardı. (B) tuzak etkinliği kültürlü WT ve Ctsk Rap BMMs. veri temsil anlamına gelir ± S.D.* P < 0,05, n = 3. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Osteoclastogenic tahlil yalıtmak ve Osteoklastlar vitro12,13kültür için en çok kullanılan yöntemdir. Ise birkaç RANKL tabanlı Osteoklast indüksiyon açıklanan13,14,15olabilirdi, bu da çalışmanın bir iletişim kuralı önceki yöntemleri üzerinde temel bazı değişikliklerle nitelendirdi.
Önceki çalışmada, BMMs hemen yalıtım14,15sonra kaplama. Biz BMMs temel orta gece önce BMMs Mezenkimal Kök hücre ve hemen yemek için uygun fibroblastlar yalıtmak için kaplama ile kültürlü önerilir. M-CSF monosit Osteoklast öncüleri için yayılması teşvik ve Osteoklast öncüleri RANKL bağlar ve olgun Osteoklastlar6,16,17oluşumuna neden olmaktadır sırası ifade etmek için teşvik. Bu nedenle, bizim çalışmada, BMMs 10 ng/mL M-CSF Osteoklast indüksiyon önce 3 gün ile bunun yerine Osteoklast indüksiyon15kaplama sonra ikinci gün için indüklenen. Hücre yoğunluğu Osteoklast oluşumu içinde vitroiçin önemlidir. 25.000 BMMs tarafından 3 gün kuluçka 10 ng/mL M-CSF ile bir 96-şey plaka aşağıdaki her kuyuya seribaşı önerilir. Hücre izdiham % 80-90'ı görünce RANKL Osteoklast indüksiyon için uygun bir zamanı. Genellikle, Osteoklastlar form üzerinde gün 6 olgun. Kaç Osteoklastlar en yaygın nedeni düşük tohumlama yoğunluğu veya düşük hücre canlılığı sonucu olabilir suboptimal hücre yoğunluğu var. BMMs hassas Primer hücre ve hafifçe tedavi edilmesi gerekir. Kemik buz üzerinde uzun süre tutmak ya da şiddetle resuspending BMMs canlılığı azaltır ve daha sonra Osteoklastlar oluşumunu azaltır. Böylece, uygun BMMs en iyi tohum yoğunluğu çok sayıda Osteoklastlar elde etmek için önemlidir.
Salgı tuzak mediatörlerin kemik rezorpsiyonu için kritik bir faaliyettir. Bu çalışmada, salgı tuzak faaliyet kültür orta kantitatif analiz etmek için bir yöntem açıklanmaktadır. TUZAK faaliyet kültür ortamında değişiklik değişiklikler Osteoklast sayının veya Osteoklast veya her ikisinin birleşimini salgı tuzak neden olabilir. Böylece, bu Osteoklast işlevi vitro Osteoklast rezorpsiyonu tahlil ile birlikte analiz daha önce açıklanan18için yararlı bir yöntem olabilir.
mTOR hücre metabolizması ve farklılaşma9düzenleyen bir evrimsel korunmuş protein kinaz var. Bu çalışmada, bulduğumuz o mTORC1 Osteoklast oluşumu düzenleyerek kemik rezorpsiyonu içinde önemli bir rol oynadı. mTORC1 kemik metabolizması bozuklukları Osteoporoz gibi tedavisi içinde belgili tanımlık gelecek için potansiyel bir farmakolojik hedef olabilir.
Özetle, bizim protokol Osteoklast indüksiyon için başarılı bir şekilde çok sayıda dev Osteoklastlar vitro sonuçlandı ve o mTORC1 Osteoklast oluşumu için önemlidir bizim verileri göstermektedir.
Tüm yazarlar hiçbir çıkar çatışmaları ellerinde devlet.
Dr. Minghan Tong ve S. Kato yazarlar nazikçe sağlayan reaktifler ve fareler için teşekkür ederiz. Biz yararlı tartışmalar Zou laboratuvar üyeleri teşekkür ederim. Bu eser kısmen hibe tarafından desteklenmiştir 973 Çin Bakanlığı bilim ve Teknoloji (çoğu) [2014CB964704 2015CB964503], 9 insanların Hastanesi, Shanghai Jiao Tong Üniversitesi Tıp Fakültesi klinik araştırma programı Program. Hücre biyolojisi ve çekirdek tesis Kimya Biyoloji, moleküler hücre bilim, Shanghai Enstitüsü biyokimyası ve hücre biyolojisi, Çin Bilimler Akademisi mükemmelliği CAS merkezi çekirdek tesis yardım için teşekkür ederiz.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Raptorfl/fl mice | The Jackson Laboratory | 013188 | |
Ctsk-cre mice | a gift from S. Kato, University of Tokyo, Tokyo, Japan | ||
α-MEM | Corning | 10-022-CVR | |
Glutamine | Gibico | 25030081 | |
Penicillin streptomycin | Gibico | 15140122 | |
Fetal calf serum | BioInd | 04-001-1A | |
Recombinant mouse M-CSF protein | R&D | Q3U4F9 | |
Recombinant mouse RANKL protein | R&D | Q3TWY5 | |
RBC lysis buffer | Beyotime | C3702 | |
Trypan blue | Sigma-Aldrich | 302643 | |
Acetone | Shanghai Chemical Co. Ltd. | ||
Citrate solution | Sigma-Aldrich | 915 | |
Formaldehyde solution | Shanghai Chemical Co. Ltd. | ||
Acid Phosphatase, Leukocyte (TRAP) Kit | Sigma-Aldrich | 387A-1KT | |
Fast Garnet GBC Base solution | Sigma-Aldrich | 3872 | |
Sodium Nitrite Solution | Sigma-Aldrich | 914 | |
Naphthol AS-BI Phosphate Solution | Sigma-Aldrich | 3871 | |
Acetate solution | Sigma-Aldrich | 3863 | |
Tartrate solution | Sigma-Aldrich | 3873 | |
Dulbecco's phosphate-buffered saline | Corning | 21-031-CVR | |
L-tartaric acid | Sigma-Aldrich | 251380 | |
Sodium tartrate dibasic dehydrate | Sigma-Aldrich | s4797 | |
Glycine | Shanghai Chemical Co. Ltd. | ||
MgCl2 | Shanghai Chemical Co. Ltd. | ||
ZnCl2 | Shanghai Chemical Co. Ltd. | ||
NaOH | Shanghai Chemical Co. Ltd. | ||
Phosphatase substrate | Sigma-Aldrich | P4744 | |
anti-Raptor | Cell Signaling Technology | 2280 | |
anti-P-ribosomal protein S6 (S235/236) | Cell Signaling Technology | 2317 | |
anti-ribosomal protein S6 | Cell Signaling Technology | 2211 | |
anti-β-actin | Santa Cruz Biotechnology | sc-130300 | |
37% formaldehyde | Xilong scientific | ||
polyvinylidene fluoride (PVDF) membrane | Bio-Rad | ||
Western Chemiluminescent HRP Substrate (ECL) | Millipore | 00000367MSDS | |
IX71 | Olympus | ||
Envision | Perkin Elmer | ||
0.45-mm Syringe | |||
Scissor | |||
Mosquito forcep |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır