Method Article
Osteokuzlar, hematopoetik kök hücrelerin monosit-makrophaj soylarından elde edilen dokuya özgü makrophaj polykaryonlarındadır. Bu protokol, kemik iliği hücrelerinin nasıl yalıtılmasını açıklar, böylece geleneksel yöntemlerde bulunan kazaların riskini azaltarak büyük miktarlarda osteocsürer elde edilir.
Osteositler, monosit veya makrophaj öncülerinin birleşerek oluşturduğu monoksit-makrophaj sırının büyük, multinükleated ve kemik-resorbing hücrelerdir. Aşırı kemik reorpsiyonu osteolitik hastalıklara yol açan en önemli hücresel mekanizmalardan biridir, osteoporoz dahil, periodontitis, ve periprotez Osteoliz. Osteocsürer ana fizyolojik fonksiyon hem hidroksiatit mineral bileşeni ve kemik organik matris absorbe, kemik yüzeyinde karakteristik reorpsiyon görünümünü üreten. Vücudun diğer hücrelerine kıyasla nispeten az osteocsürer, özellikle yetişkin kemiklerde. Son çalışmalar her zaman bir sorun olmuştur daha az zaman, daha olgun osteocsürer elde etmek için nasıl odaklanmıştır. İzolasyon ve kültür tekniklerinde çeşitli iyileştirmeler daha olgun osteocsürer elde etmek için laboratuvarlarda geliştirdik. Burada, özel ve basit bir cihaz kullanarak, daha az zaman içinde kemik iliği yalıtır ve geleneksel prosedür ile karşılaştırıldığında daha az çaba ile bir yöntem tanıtmak. Yoğunluk degrade santrifüjleme kullanımı ile, biz klasik yöntemlerle tanımlanır sıçan kemik iliği, tam farklılaşmış osteocsürer büyük miktarda elde.
Kemik homeostazisi, kemik-reorbing osteoksürer ve kemik oluşturan osteoblastlar1ile düzenlenmiş karmaşık bir fizyolojik süreçtir. Osteoblastlar ve osteocsürer ile aracılı osteoblastik ve osteoklastik aktivite arasında bir denge, sırasıyla, kemik sağlığı ve homeostaz korumak için son derece önemlidir, çünkü kemik homeostazı perturbations kemik hastalıklarına yol açabilir, böyle anormal kemik büyümesi veya kemik yoğunluğu kaybı olarak. Benzersiz kemik-reorpsiyon hücreleri olarak, osteocsürer anormal kemik imha ile ilgili hastalıklarda önemlidir, osteoporoz dahil, periodontitis, ve periprotez Osteoliz2,3.
Osteoklast kültürünün gelişimi ağırlıklı olarak iki aşamaya ayrılır. Boyde et al.4 ve Chambers ve al.5 tarafından kurulan Yöntemler 1980 ' lerde ilk aşamadan oluşuyor. Hızlı remodeling dönemi olan yenidoğan hayvanların kemiklerinden nispeten bol miktarda osteocsürer elde ettiler. Osteocsürer, özel bir ortamda kemikleri birleştirerek ve karıştırarak serbest bırakılır. Ancak, bu yöntem tarafından elde edilen hücreler miktarı ve saflık düşüktür. İkinci aşama, kemik iliği6' dan elde edilen hematopoetik soy hücrelerini kullanarak, osteoklast oluşumunun uzun menzilli kültürlerinin gelişmedir. Sitokinler, 1α gibi, 25-dihidroxyvitamin D3, prostaglandin E2 (PGE-2), ve Paratiroid hormonu (PTH), hangi kültür ortamına eklenir, osteoblastlar sistemi aracılığıyla hareket/stromal hücreler osteoklast oluşumu uyarmak için7,8 . Ancak, bu yöntemle elde edilen osteocsürer saflık ve miktarı modern moleküler biyoloji araştırmalarının ihtiyaçlarını karşılamaz. Sonra, makrofaj koloni uyarıcı faktörü (M-CSF) ve reseptör aktivatörü nükleer Factor-κB ligand (rankl) keşfi daha kolay osteoclastogenesis yapmak9,10,11, ve M-CSF ve kullanma yöntemi RANKL doğrudan osteoklast oluşumu uyarmak için yaygın olarak dünya çapında kullanılır. Ancak, hala iyileştirilmesi gereken metodoloji bazı detaylar vardır.
Şu anda, en sık kullanılan osteoklast kültür yöntemi, Marino ve al.12 ve Pei et al.13tarafından açıklandığı gibi, genellikle kemik çevresindeki çevreleyen doku kaldırılması gerektirir ve ile iliği boşluğu temizlemek için sterilize iğne kullanır tamamlanmış medya. Bu süreçte bazı dezavantajları vardır, (1) kemik etrafında çevreleyen doku kaldırılması çok zaman ve büyük cerrahi tekniği gerektirir, (2) kemikler kırılgan ve kemik iliği çıkışı yol açabilir, (3) kemik iliği boşluğu olabilir floş için çok küçük ve (4) iğne sopa yaralanma riski vardır. Bu sorunlardan kaçınmak için, kemik iliği yerine kemik iliğinin kemikleri içeren tüpleri santrifüjler. Burada, daha az zamanda ve geleneksel prosedür ile karşılaştırıldığında daha az çaba ile kemik iliği yalıtır istikrarlı ve güvenli bir yöntem tanıtmak. Yoğunluk degrade santrifüjleme kullanımı ile birlikte, tam farklılaşmış osteocsürer in vitro büyük miktarlarda elde.
Burada tarif edilen hayvanları içeren tüm yöntemler, Nanjing Çin Tıp Üniversitesi 'nin kurumsal hayvan bakımı ve kullanım Komitesi (ıayuc) tarafından onaylanmıştır.
1. Kurulum
2. kültür orta hazırlanması
3. kemik Miliği-türetilen hücrelerin yalıtımı
4. yoğunluk degrade santrifüjleme ile arıtma
5. Kültür ve farklılaşma
6. tartrat dirençli asit fosfataz boyama
Not: Bu İndüksiyon (Bölüm 5) başarılı olursa multinucleate osteocsürer 4 – 6 gün sonra mevcut olacaktır.
7. toluidine mavi boyama kullanarak kemik Reorpsiyon assay
8. tarama Elektron Mikroskopisi
9. kalsitonin reseptörün immünofluorescence boyama
Not: Bu indüksiyon başarılı olursa multinucleate osteocsürer 4 – 6 gün sonra mevcut olacaktır (Bölüm 5).
Protokolün amacı, çok sayıda osteoklast öncülerini rahat bir şekilde izole etmek ve arındırmak ve osteocsürer 'i başarılı bir şekilde teşvik etmektir. M-CSF ve RANKL ile tamamlayıcı olarak, dev osteocsürer gün 5 – 6 görüldü. Osteoksürer oluşumu, TRAP boyama ile başarıyla tespit edilmiştir (Şekil 1a). Büyük ve mor hücreler birden fazla çekirdeklerle TRAP-pozitif hücreler olarak kabul edildi (genellikle ≥ üç çekirdekler). Bu yöntem sayesinde, 24-kuyu plakasında (Şekil 1B), osteoklast başına 30 çekirdekte kadar içeren 800 osteocsürer elde etmek için tipik bir yöntemdir. Geleneksel yöntemle karşılaştırıldığında, geliştirilmiş yöntem tüm yalıtım ilerlemesine yaklaşık 20 dakika kadar kaydedilir (Şekil 1C).
Kemik reorpsiyonu etkinliğini değerlendirmek için kemik dilimleri kullanarak tipik in vitro yöntemdir. Toluidin mavi boyama yoluyla, reorpsiyon alanı açık yeşil (Şekil 2a) olarak görselleştirildi ve hesaplanır. Kemik çukurları yapısı ve özellikleri tarama elektron mikroskobu ile açıkça gözlenmiştir (Şekil 2B).
Osteoklast-specific hücre işaretleyicilerinin biri olan to, osteoksürer tanımlamak ve kemik osteoksürer oluşumunu incelemek için önemlidir. CTR 'nin pozitif ifadesi osteocsürer 'i açıkça tanımlar ve bunları makrophaj polykaryonlardan ayırır. TO, immünofluorescence tarafından tespit edildi. Yeşil renk to ifadesi ve mavi çekirdekleri (Şekil 3) belirtti.
Şekil 1: kemik iliği türevi hücrelerden Osteoclastogenesis. (A) Trap boyama temsilcisi görüntüsü. 10X büyütmede aydınlık alan mikrograf, Trap pozitif olan ve 20X büyütmede gözlenen birden fazla dev, multinükleated osteocsürer gösterir. Multinükleated osteoklast içindeki çekirdeğin bir örneği kırmızı oka göre gösterilir. (B) 10X büyütmede aydınlık alan mikrograf çok sayıda trap-pozitif osteocsürer olduğunu kanıtlıyor. Büyük, multinükleated osteoklast bir örnek kırmızı kesikli çizgi tarafından özetlenmiştir. (C) iki yalıtım yönteminde harcanan zamanın karşılaştırılması. Tüm operasyonlar aynı deney grubu tarafından yapılmıştır. Veriler ± standart sapma anlamına gelir. * P < 0,05, n = 3. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.
Şekil 2: kemik dilimleri tarafından kemik reorpsiyon asder. (A) 4 x büyütmede aydınlık alan micrografı kemik reorpsiyon alanı gösterir, toluidin mavi leke tarafından lekelenmiş ışık yeşil, ve yuvarlak, oval-, ya da sosis şeklinde. Kemik reorpsiyon alanının bir örneği kırmızı ok ile gösterilir. (B) 500x büyütme sırasında tarama elektron mikroskobu ile gözlenen reorpsiyon çukurları. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.
Şekil 3: immünofluorescence lekeleme kullanarak osteocwhile 'DAKI CTR ifadesinin karakterize edilmesi. Panel, hücrelerin etrafında net bir CTR sinyali gösterir. (A) CTR-pozitif hücreler. (B) çekirdekler. (C) birleştirilir. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.
Kemik emici hastalıkların mekanizmalarını anlamanıza ve yeni terapötik ajanlar geliştirmesine yardımcı olabilecek kemik metabolizmasını incelemek isteyen herhangi bir araştırmacı için osteocsürer in vitro elde etme ve çalışma becerisi, önemli ve temel bir beceridir. Bu çalışmada, önceki yöntemlere dayalı bazı değişikliklerle ilgili bir protokol tanımlanmıştır.
Kemik iliği elde etmek için pipet uçları ve mikrosantrifüj tüpleri kullanarak, büyük ölçüde kemik iliği ve geleneksel yöntemlerle karşılaştırıldığında laboratuar personelinin iş yükü elde etme çalışma süresini azalttı. Bu arada, yöntem kemik iliği kaybı veya iğne sopa hasarı riskini önler. Bir önceki çalışmada, kemik iliği türevi hücreler izolasyondan hemen sonra kaplama12,13. Yerleşim katsayıları farklılıklarına göre kemik iliği monosit seçmek için yoğunluk gradyan santrifüjleme kullanılmıştır. Yoğunluk degrade santrifüjleme sürecinde, sınırları net kılmak için hücre ayırma ortamının eklenmesi duvar boyunca yavaşça ve dikkatlice yapılmalıdır. Ancak, teknik santrifüjün işlevi ile sınırlıdır ve bu ivme ve yavaşlama parametreleri ile ayarlanmış olup olmadığını. Tohumlama yoğunluğu osteocsürer ekimi için anahtar durumdur. Birkaç kez, protokol hatalı bir tohumlama yoğunluğu nedeniyle hücreleri kaplama başarısız oldu. Bu nedenle, 24-kuyu plakası başına yaklaşık 300.000 hücre Bu protokolde tavsiye edilir. Bu protokol aynı zamanda sıçan veya diğer hayvanların (örneğin, fare, tavşan ve tavuk) kemik iliği türevi hücrelerin çeşitli elde etmek için uygundur.
Osteocsürer aktivitesini değerlendirmek için en klasik yöntem reorpsiyon çukur tahlil olduğunu. Kaynakları yaygın olarak kullanılabilir olduğu için sığır kemik korteks genellikle reorpsiyon çukur tahlil için kullanılır. Modern bir dilimleme sistemi yardımıyla, ince kemik dilimleri daha kolay elde edebilirsiniz. Reorpsiyon çukur tahlil üç faktör vardır. Dilimler içinde başarılı bir şekilde resıkpsiyon çukur oluşturmak için, dilimler protokolde defatting için açıklandığı gibi kesinlikle tedavi edilmelidir. Buna ek olarak, sıçan osteocsürer biraz asidik ortamda reorpsiyon çukurları oluşturmak için aktive edilir, ve rezorpsiyon fonksiyonu temelde "Shut Down" pH 7,2 yukarıda düştüğünde14,15. Bu nedenle, deneylerin ilerlemesi sırasında kuluçinörün kapısını sıklıkla açmasının pH ve pCO2 değerlerinin bozulmasına neden olabilir, hatta osteocsürer16' nın rezorpsiyon fonksiyonunu etkileyen dikkat çekicidir. Son olarak, kemik dilimleri kuyuların altında kalması gerekir ve taşınmamalıdır veya tahrişi önlemek için, orta değiştirirken kadar float.
CTR, aynı zamanda Paratiroid hormonu ve sır reseptörleri17içeren 7-transmembran G-protein-birleşen reseptörlerin Sınıf II alt ailesinin bir üyesidir. TUZAK boyama ve reorpsiyon çukur tahlil yanı sıra, osteocsürer Morfoloji ve fonksiyon ile tanımlanır, ve CTR-pozitif immunolojide osteocsürer tanımlar. Şimdi, ayrıca akin halkası floresan boyama kullanabilirsiniz ve osteocsürer tanımlamak için süpernatant piridinolin bileşikleriyle çapraz bağlanarak ölçmek.
Farklı araştırmacılar deneysel teknikleri ile farklı benzerlikleri ve kemik iliği hücrelerin toplam miktarı belli olmasına rağmen, biz daha kısa sürede kemik iliği hücreleri elde, nispeten, ve sonunda, tam olarak büyük miktarlarda elde sıçan kemik iliği farklılaşmış osteocsürer.
Yazarların ifşa etmesi gereken hiçbir şey yok.
Bu çalışma Çin Ulusal Doğal Bilim Vakfı (81473692) tarafından Yong ma için desteklenmektedir. Yazarlar Çin tıp Nanjing Üniversitesi Klinik Tıp Ilk Koleji Tıp Araştırma Merkezi tüm personel teşekkür ederiz.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Acid Phosphatase, Lekocyte (TRAP) kit | Sigma-Aldrich | 387A | |
Automatic Hard Tissue Slicer | Lecia | RM2265 | |
Bovine femoral bone | Purchased by ourselves | ||
Cell Incubator | Heraus | BB16/BB5060 | |
Fetal Bovine Serum | Sarana | s-fbs-au-015 | |
Goat Anti-Rabbit IgG H&L (Alexa Fluor 488) | Abcam | ab150077 | |
Hard Tissue Grinders | Lecia | SP-2600 | |
Histopaque Kit | TianJing Haoyang | TBD2013DR | Silicified centrifugal tube amd cell separation solution |
Hochest33342 | Sigma-Aldrich | B2261 | |
Inverted Phase Contrast Microscope | Olympus | CKX31 | |
Inverted Fluorescence Microscope | Lecia | DMI-3000 | |
MEM, no Glutamine | Gibco | 11090-081 | |
Penicillin-Streptomycin, Liquid | Gibco | 15140122 | |
Rabbit Anti-Calcitonin receptor | Bioss | bs-0124R | |
Recombinant Rat M-CSF | PeproTech | 400-28 | |
Recombinant Rat sRANK Ligand | PeproTech | 400-30 | |
Red Blood Cell Lysis Buffer | Absin | abs47014932 | |
Scanning Electron Microscopy | FEI | Quanta 200 | |
Toluidine Blue | Sigma-Aldrich | 89649 |
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