Method Article
Planarian Schmidtea mediterranea kök hücre ve doku rejenerasyonu çalışmak için mükemmel bir modeldir. Bu yayın seçerek bir organ, yutak, kimyasal sodyum azid hayvanlara açarak kaldırın yöntemi açıklanır. Bu iletişim kuralı Ayrıca yutak rejenerasyon izlemek için yöntem açıklar.
Planarians yeniden oluşturma işlemi son derece verimli solucanlar vardır. Bu yeteneği hızla herhangi bir yaralanma türüne yanıt verebilir kök hücreler çok sayıda borçlular. Bu hayvanların ortak yaralanma modellerinde birden çok organları zarar doku büyük miktarda kaldırın. Bu geniş doku hasarı üstesinden gelmek için burada seçerek tek bir organ, yutak, planarian Schmidtea mediterraneakaldırmak için bir yöntem açıklanmaktadır. Bu sitokrom oksidaz inhibitörü sodyum azid içeren bir çözümde iliklerine hayvanlar tarafından elde etmek. Sodyum azid kısa maruz kalma "kimyasal amputasyon." dediğimiz hayvan yutak ekstrüzyon neden olur Kimyasal amputasyon tüm yutak kaldırır ve nerede yutak bağırsak için verdiği küçük bir yara oluşturur. Geniş durulama sonra tüm uzvunu hayvanların yaklaşık bir hafta içinde tamamen işlevsel bir yutak yeniden. Vücudun geri kalanıyla kök hücre yenilenme yeni yutak sürücü. Burada, bir ayrıntılı sağlamak protokol için kimyasal amputasyon ve başarılı amputasyon ve rejenerasyon değerlendirmek için histolojik ve davranış yöntemleri açıklanmaktadır.
Rejenerasyon hayvanlar alemi tam vücut yenilenme içinde bazı omurgasızlar omurgalıların1daha sınırlı yetenekleri için arasında değişen rejeneratif kapasiteleri ile ortaya çıkan bir olgudur. Yedek fonksiyonel dokuların karmaşık bir süreçtir ve genellikle birden çok hücre tiplerinin eşzamanlı restorasyon üzerine kuruludur. Örneğin, semender uzuv, dokusunu, kondrosit, nöronlar, kas ve epitel hücreleri gerek yeniden oluşturmak için2yerini aldı. Bu yeni oluşturulan hücre tipleri de düzgün yeni bacak işlevini kolaylaştırmak için organize olmak gerekir. Bu karmaşık süreçleri anlamak belirli hücre tipleri ve organları kendi entegrasyon rejenerasyon odaklanmak teknikler gerektirir.
Rejeneratif yanıt-e doğru çalışma kolaylaştırmak için istihdam stratejileri ya belirli hücre tiplerinin hedeflenen ablasyon veya dokuların daha büyük Koleksiyonlar biridir. Örneğin, Zebra balığı, Metronidazol3,4uygulamadan sonra imha edilmesini ifade belirli hücre tipleri içinde nitroreductase yol açar. Drosophila larva pro-apoptotik genler doku özel Organizatör altında ifade seçerek özel bölgeler Imaginal disk5,6ablate. Bu stratejileri her ikisi de hızlı ama kontrollü zarar ve moleküler ve hücresel yenilenme için sorumlu mekanizmaları incelemek için kullanılır.
Bu makale, seçmeli olarak tüm organ yutak planarian Schmidtea mediterraneaadlı ablate için bir yöntemi açıklanmaktadır. Planarians nerede bile dakika parçaları bütün hayvanlar 7,8regrow rejenerasyon, üretken rejeneratif yeteneklerini bilinen klasik bir model vardır. Kök hücreler pluripotent hücreler ve soy tarafından kısıtlanmış ataları9,10,11oluşan büyük, türdeş olmayan nüfusu var. Bu hücreler çoğalırlar ve yutak, gergin, sindirim ve boşaltım sistemleri ve kas ve epitel hücreleri9,10,12de dahil olmak üzere tüm eksik dokular yerine ayırt etmek. Bu kök hücre yenilenme başlatmak biliyoruz iken, biz tam olarak onları tüm bu farklı hücre türleri yerine götürmek moleküler mekanizmaları kavramak değil. Kesin kök hücre yanıt-e doğru çıkarmak tanımlanan yaralama yöntemleri bu karmaşık süreci belirginleştiren yardımcı olabilir.
Yutak beslenmesi için gerekli bir büyük, silindirik tüp ve nöronlar, kas, epitelyal ve salgı hücreleri13,29içerir. Normalde hayvan ventral tarafta bir kese içinde gizli, hayvanın tek vücut yiyecek varlığı algılama üzerine açılış ile uzanır. Seçmeli olarak yutak kesmek için bir kimyasal denilen sodyum azid, yaygın olarak kullanılan bir anestezi C. elegans14,15,16planarians emmek. Planarians kullanımı ilk Adler ve arktarafından bildirildi., 201412. Sodyum azid maruz dakikada planarians onların pharynges bükün ve nazik ajitasyon ile yutak hayvandan ayırır. Biz bu yutak tam ve seçici kaybına yol "kimyasal amputasyon" bakın. Bir hafta sonra amputasyon, tamamen işlevsel bir yutak geri yüklenen12olur. Yutak beslenmesi için gerekli olduğundan, fonksiyonel rejenerasyon beslenme davranışı izleyerek ölçülebilir. Aşağıda, protokolü için kimyasal amputasyon ve yutak yenileme ve restorasyon davranış beslenme değerlendirmek açıklar.
1. hazırlık
2. yutak amputasyon
3. yutak kaldırıldıktan sonra amputasyon değerlendirilmesi
4. yutak rejenerasyon davranış besleme ölçme tarafından değerlendirilmesi
Sodyum azid maruz planarians, esneme ve kıvranmak hayvanlar neden normal hareketliliğini bozar. Bu hareketler yutak hayvan ventral taraftan çıkmaya zorlamak ve sodyum azid çözümünde yaklaşık 6 dakika sonra-ebilmek var olmak seen yutak beyaz ucu (şekil 1B-sol kapı aynası). Birkaç dakika sonra hayvanlar aktif olarak sözleşme ve tamamen yutak zorla vücut dışına iterek genişletir. (Şekil 1B-orta Masası). Yaklaşık 11 dk azid maruz kaldıktan sonra hayvanlar ve yutak rahatlayın. Bu aşamada, yutak karakteristik çan şeklinde açıkça görülmeye başlıyor (şekil 1B-doğru kapı aynası). Kolay amputasyon için yutak dinlenmek beklemek önemlidir.
Yutak bir büyük olduğundan, uzvunu hayvanlar (şekil 2A)sırt tarafında karanlık bir hale kaldırmadan dokusunun unpigmented yığın sonuçlanır. Bu karanlık bölge Canlı hayvanlarda başarılı amputasyon görsel bir göstergesidir. Spot hemen amputasyon sonra görülebilir ve ertesi gün daha belirgin hale gelir. Yutak yeniden oluşturur gibi bu bölge aydınlatır. Yutak rejenerasyon daha doğrusu izlemek için hayvanlar DAPI veya fluorescently Birleşik streptavidin Boyanabilen (şekil 2B)bir gecede. Kantitatif yutak rejenerasyon ölçüde değerlendirmek için kendi alan ImageJ yazılımı kullanılarak ölçülebilir.
Yutak chemosensation ve yemek yenmesi için önemli bir organdır. Bu işlevler yeniden oluşturma işlemi sırasında geri yüklenir olduğunda belirlemek için biz besleme deneyleri hayvan davranışları izlemek için kullanılır. Karaciğer salça ile boyama gıda birleştirerek, biz yiyen hayvanlar değil (şekil 3A)yapan insanlardan ayırt etmek başardık. Biz o zaman işlevsel bir yutak hayvanlarla yüzdesi değerlendirmek için kırmızı hayvan sayısı sayılabilir. Şekil 3B' gösterilen sonuçlara dayanarak, 7 gün sonra amputasyon, bir hafta sonra yutak kaldırma, işlevsel bir yutak hayvanlar yeniden gösteren başarılı beslenme davranışı geri yüklendi. Sodyum azid pozlama beslenme davranışı etkilenen olup olmadığını sınamak için hayvanlar sodyum azid batırılmış ama hemen yutak fırlatma önce onu yıkadım. Gıda-arama davranışı sodyum azid pozlama ile besleme tahlil tarafından değiştirilmiş olup olmadığını bir gün sonra biz değerlendirildi. Sodyum azid pozlama yedikten sonra sağlam bir yutak istinat tüm hayvanların bir yutak eksik kimyasal olarak kesilmiş hayvanların aksine (n = 30 hayvanlar her koşul için) gıda. Yutak sağlam olduğu sürece bu sonuç sodyum azid pozlama beslenme davranışı, etkilemez gösterir.
Resim 1 . Yutak fırlatma ve amputasyonu. (A) şeması planarian anatomi. (B) görüntülerini canlı hayvan yutak fırlatma 100 mM sodyum azid iliklerine üzerine gösterilen. Kırmızı oklar yutak vurgulayın. Ölçek çubukları 750 µm. (C) = görüntü canlı hayvan (solda) ve forseps kullanarak amputasyon şeması (sağda). Panelleri yutak sürükleyici iki farklı seçeneklerini göster. Hayvan ventral tarafı yukarı dönük. Ölçek çubukları 500 µm. = Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Resim 2 . Yutak amputasyon ve rejenerasyon değerlendirilmesi. (A) temsilcisi canlı hayvan görüntülerini belirtilen kez önce ve sonra kesilmiş. Orta paneli karanlık nokta kesik çizgili beyaz kutu tarafından vurgulanan amputasyon sonra faringeal bölgede gösterir. Sırt tarafı yukarı dönük. Ölçek çubukları = 500 µm. (B) temsilcisi görüntüleri ile Alexa488-streptavidin lekeli hayvanlar belirtilen kez önce ve sonra kesilmiş. Orta paneli yutak yokluğu amputasyon sonra gösterir. Faringeal bölge tarafından beyaz kutu vurgulanır. Ventral tarafı yukarı dönük. Ölçek çubuğu 500 µm. = Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 3. Yutak rejenerasyon değerlendirilmesi. (A) görüntüleri ve şematik 60 mm Petri kabına merkezinde 25 µl karaciğer yerleştirerek yapılan tahlil, beslenme. Şematik (sol üst) ve resim (orta) show davranış hayvanlarda olduğu gibi pharynges ile besleme. Yemiş hayvan üst hakkı, görüntü. Şematik (sol alt) ve davranış 1 gün sonra amputasyon hayvanlarda beslenme görüntü (orta). Alt sağ, hayvan değil yemiş. Ölçek çubuğu 750 = µm. tahlil sonuçlarını besleme (B) . (Kırmızı rengi tarafından sayısal) gıda amputasyon sonra belirli zamanlarda yutulur hayvanlar yüzdesi. N her zaman noktası için 10 hayvan, nüsha tekrarlanan =. Hata çubuğu SD = Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Bu iletişim kuralı sodyum azid kullanarak yutak seçici ablasyon yöntemi açıklar. Planarians diğer hedeflenen ablasyon çalışmaları değiştirilmiş ameliyat photoreceptors21 veya farmakolojik tedavi dopaminerjik nöron22ablate kaldırmak için kullandık. Bir önemli mevcut yöntemler üzerinde kimyasal amputasyon cerrahisi gerektirmez avantajdır. Planarian vücut diğerleri ile karşılaştırıldığında farklıdır yutak katı yapısını çok daha yumuşak gövdeli hayvan onun tümüyle kaldırılmasını kolaylaştırır. Ayrıca, yutak ve daha tekrarlanabilir bir yara birden daha büyük bir cerrahi alet tarafından indüklenen üreten bağırsak katıldığınız bir küçük Kavşağı (yemek borusu)30 hayvan yutak ayırır. Fiziksel özellikleri ve hayvan geri kalanı için küçük anatomik bağlantı göre yutak kaldırma bu nedenle diğer cerrahi amputasyon daha daha homojen yaralar oluşturur.
Sodyum azid maruz uzunluğunu da bu teknik başarısı için önemlidir. Ne kadar kısa maruz kalma sodyum azid planarians olumsuz etkilemez, uzun süre maruz toksik ve sonunda hayvanlar öldürür. Sodyum azid sitokrom oksidaz23,24inhibisyonu yoluyla enerji bağımlı işlemler inhibe olduğu bilinmektedir. Buna ek olarak, transkripsiyon ve translasyon, büyük olasılıkla bu tepkiler stres granül25anahtar bileşenleri birikimi tarafından bastırır. Planarians, sodyum azid pozlama mitoz 24 saat sonra hücrelerin proliferasyonu12devam için bastırır. Azid pozlama zaman sınırlandırılması, deneysel tasarım azid ayrıntılı durulama ve muhasebe geçici Mitotik bastırılması için kaldırma yardımcı olabilir gibi değişiklikler bu sınırlamalarının üstesinden gelir.
Yutak ve onun karakteristik Radyal simetri benzersiz anatomik konumunu önceden varolan kök hücrelerden yeni rejenere faringeal doku kolay düzeye çıkarılmasını sağlar. Yutak rejenerasyon, doku lekeleri streptavidin ve DAPI, immünhistokimya, gibi veya in situ hibridizasyon26tarafından kullanarak hücresel ve anatomik düzeyde izlenebilir. Açıklanan besleme tahlil burada yutak fonksiyonel rejenerasyon deneyleri. Yutak27,28 kemotaksisi doğru gıda gerektirir ve hayvanlar olmadan tamamen işlevsel bir yutak yemek yemek yapamam. Bu basit, kantitatif değerlendirmesi organ fonksiyon bu nedenle yapısal yeniden oluşturma işlemi tamamlar. Ayrıca, kimyasal amputasyon hayvanların nüfus üzerinde gerçekleştirilen ve aynı yaralanma ile çok sayıda hayvan oluşturabilir. Bu nedenle büyük ölçekli çalışmaları için uygun bir yöntemdir. Olgun bir yutak rejenerasyon, kök hücre gerektirir gerçeği ile birleştiğinde bu avantajları, yutak amputasyon organ yenilenme eğitim için ideal bir model yapar. Daha geniş kesimleri ile birlikte kullanıldığında, yutak kaldırma nasıl yara boyutu ve anatomik pozisyon anahtar meselesi rejenerasyon alanı21yaralanma kök hücre yanıtı etkisi hakkında hipotezler test etmek için kullanılabilir.
Yazarlar ifşa gerek yok.
Alejandro Sánchez Alvarado, ilk iyileştirme ve geliştirme bu tekniğin desteklenen teşekkür etmek istiyorum. Carolyn Adler'in laboratuvar çalışmalarında Cornell Üniversitesi başlangıç fonlar tarafından desteklenir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Calcium Chloride Dihydrate (CaCl2) | Fisher Chemical | C79-3 | Montjuïc salt solution |
Magnesium Sulfate Anhydrous (MgSO4) | Fisher Chemical | M65-3 | Montjuïc salt solution |
Magnesium Chloride Hexahydrate (MgCl2) | Acros/VWR | 41341-5000 | Montjuïc salt solution |
Potassium Chloride (KCl) | Acros Organics/VWR | 196770010 | Montjuïc salt solution |
Sodium Chloride (NaCl) | Acros Organics/VWR | 207790050 | Montjuïc salt solution |
Sodium Bicarbonate (NaHCO3) | Acros Organics/VWR | 123360010 | Montjuïc salt solution |
Nalgene autoclavable polypropylene copolymer lowboy with spigot | ThermoFisher Scientific/VWR | 2324-0015 | Storing planaria water |
Instant Ocean Sea Salt | Spectrum Brands | Amazon | Planaria water |
Gentamicin Sulfate | Gemini Bio-products | 400-100P | Planaria water |
Razor blades | Electron Microscopy Sciences | 71970 | Mincing liver |
Disposable pastry bags-16”, 12 pack | Wilton | Amazon | Liver aliquots |
5 mL syringes | BD/VWR | 309647 | Liver aliquots |
Petri dishes-35mm/60mm | Greiner Bio-One/VWR | 82050-536/82050-544 | |
Plastic containers (various sizes) | Ziploc | Amazon | Housing planarians in static culture |
Sodium Azide | Sigma | S2002 | |
Transfer pipette | Globe Scientific | 138030 | |
Forceps - Dumont Tweezer, Style 5 | Electron Microscopy Sciences | 72700-D (0203-5-PO) | |
Triton X-100 | Sigma | T8787 | |
DAPI | ThermoFisher | 62247 | |
Streptavidin, Alexa Fluor 488 conjugate | ThermoFisher | S11223 | |
Glycerol | Fisher BioReagents | BP229-1 |
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