وصفنا طرق بسيطة لدراسة تنظيم نقل السيروتونين في الأمعاء وظيفة (سرت) والتعبير عن الرأي في المختبر خلية نموذج ثقافة كاتشو-2 الخلايا المزروعة في 3D ونموذج المجراة سابقا من الأمعاء الماوس. هذه الأساليب قابلة للتطبيق لدراسة النقل الظهارية الأخرى.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
* These authors contributed equally
وصفنا طرق بسيطة لدراسة تنظيم نقل السيروتونين في الأمعاء وظيفة (سرت) والتعبير عن الرأي في المختبر خلية نموذج ثقافة كاتشو-2 الخلايا المزروعة في 3D ونموذج المجراة سابقا من الأمعاء الماوس. هذه الأساليب قابلة للتطبيق لدراسة النقل الظهارية الأخرى.
ظهارة الأمعاء لها وظائف النقل وحاجز الهامة التي تلعب دورا رئيسيا في الوظائف الفسيولوجية الطبيعية للجسم في الوقت الذي توفر حاجزا أمام الجسيمات الأجنبية. ارتبط النقل الظهارية ضعف (أيون، والمواد الغذائية، أو المخدرات) مع العديد من الأمراض ويمكن أن يكون لها عواقب تتجاوز الوظائف الفسيولوجية الطبيعية للنقل، مثل من خلال التأثير على سلامة الظهارية وmicrobiome القناة الهضمية. فهم وظيفة وتنظيم البروتينات النقل هو أمر حاسم لتطوير التدخلات العلاجية تحسينها. التحدي الأكبر في دراسة النقل الظهارية بوضع نظام نموذج مناسب الذي يلخص الميزات الهامة للخلايا الظهارية في الأمعاء الأم. وتستخدم عدة نماذج زراعة الخلايا في المختبر، مثل كاتشو-2، T-84، والخلايا HT-29-Cl.19A عادة في البحوث النقل الظهارية. هذه خطوط الخلايا تمثل المقاربة الاختزالية لنمذجة هوقد استخدمت pithelium وفي العديد من الدراسات الميكانيكية، بما في ذلك فحصها من التفاعلات الظهارية الميكروبي. ومع ذلك، الطبقات الوحيدة الخلية لا تعكس بدقة التفاعلات خلية خلية والمكروية في الجسم الحي. وقد أظهرت الخلايا المزروعة في 3D لتكون واعدة نماذج لدراسات نفاذية المخدرات. وتبين لنا أن كاتشو-2 الخلايا في 3D يمكن استخدامها لدراسة النقل الظهارية. ومن المهم أيضا أن الدراسات في الخلايا كاتشو-2 وتستكمل مع نماذج أخرى لاستبعاد خلية آثار محددة وأن تأخذ في الاعتبار تعقيد الأمعاء الأصلي. وقد استخدمت عدة طرق في السابق لتقييم وظائف النقل، مثل كيس مقلوبة وامتصاص في الخلايا الظهارية المعزولة أو في عزلة حويصلات غشاء البلازما. مع الأخذ بعين الاعتبار التحديات في هذا المجال مع الاحترام لنماذج وقياس وظيفة النقل، وعلينا أن نظهر هنا بروتوكول لتنمو كاتشو-2 الخلايا في 3D ووصف استخدام لغرفة أوسينج باعتبارهانهج فعال لقياس نقل السيروتونين، كما هو الحال في الظهارة المعوية الاستقطاب سليمة.
وقد تم تجهيز ظهارة الأمعاء مع بروتينات النقل المختلفة (القنوات، ATPases، وشارك في النقل والمبادلات) التي تؤدي وظائف عديدة بدءا من امتصاص المواد الغذائية، الشوارد، والأدوية لإفراز السوائل والأيونات في التجويف. بروتينات النقل توليد التدرجات الكهروكيميائية التي تسمح حركة الأيونات أو الجزيئات بطريقة اتجاهي. ويتحقق ذلك عن طريق توزيعات غير المتماثلة لنظم النقل في الأغشية القمية وbasolateral من الخلايا الظهارية الاستقطاب. وبالإضافة إلى ذلك، منعطفات ضيقة، الذي حبل الخلايا الظهارية المجاورة، وتلعب دورا هاما في هذه العملية بمثابة حاجز لنشر intramembrane من المكونات بين المجالات غشاء قمي وbasolateral. نظم نموذج محاكاة مناسبة هذه السمات المميزة للأمعاء الأصلي (أي القطبية، والتمايز، وسلامة تقاطع ضيقة) هي الحاسمة لدراسة functionality أنظمة النقل الظهارية.
وفيما يتعلق النماذج، وخطوط الخلايا التقليدية المستخدمة حاليا في مجال البحوث النقل الظهارية في الأمعاء هي كاتشو-2، وهذا نموذج من متباينة تماما، الاستيعابية الخلايا الظهارية في الأمعاء الصغيرة؛ والخلايا T84 أو HT-29 subclones، ونماذج من المشتقة من سرداب كبيرة الخلايا الظهارية في الأمعاء 1. تقليديا، وتزرع هذه خطوط الخلايا كما الطبقات الوحيدة في الأسطح البلاستيكية أو في إدراج transwell المغلفة. عبر أيضا إدراج ثقافة خلية إلى حد ما تشبه البيئة في الجسم الحي من خلال السماح للخلايا الاستقطاب لإطعام basolaterally. ومع ذلك، وجود قيود في نظم الاستزراع 2D التقليدية هو أن يضطر الخلايا على التكيف مع سطح الاصطناعي، شقة، وجامدة. وبالتالي، لا ينعكس تعقيد الفسيولوجية للظهائر الأم بدقة في نظام 2D. وقد تم التغلب على هذا التحديد عن طريق وسائل لزراعة خلايا في 3D في المكروية محددة، مثل mixtur البروتين هلاميةالإلكترونية، التي تحتوي على مجموعة متنوعة من المكونات المصفوفة خارج الخلية 2 و 3. ومع ذلك، يمكن للفي المختبر الثقافات ليس محاكاة تعقيد ظهارة الأمعاء، والتي لديها أنواع خلايا متعددة والهندسة المعمارية الخاصة بكل منطقة في الأمعاء. وهكذا، فإن الدراسات باستخدام نماذج ثقافة الخلية تحتاج إلى مزيد من التحقق من الصحة في الأمعاء الأصلي. باستخدام 3D الثقافة في المختبر الخلايا والأغشية المخاطية المعوية الماوس، وصفنا هنا طرق بسيطة لدراسة تنظيم نقل الأمعاء السيروتونين (SLC6A4، سرت).
ونقل سرت ينظم توافر خارج الخلية من هورمون مهم والعصبي، 5-هيدروكسي (5-HT)، قبل نقله بسرعة من خلال نا + / كلور - عملية معتمد على. سرت هو الهدف معروف عقاقير مضادة للاكتئاب وبرز مؤخرا باعتباره هدفا علاجيا جديدا لاضطرابات الجهاز الهضمي مثل الإسهال والتهاب الأمعاء.طرق للتحقيق امتصاص 5-HT في الخلايا الظهارية في الأمعاء وقد وصفت سابقا. على سبيل المثال، وقد ثبت كاتشو-2 الخلايا المزروعة على دعامات بلاستيكية أو إدراج نفاذية لعرض فلوكستين تراعي 3 H-5-HT امتصاص في كل قمي وbasolateral المجالات 4. كما تم وصف قياس وظيفة سرت في عزل فرشاة الحدود غشاء الحويصلات (BBMVs) التي أعدت من الأمعاء بالأعضاء البشرية المانحة صغيرة من قبلنا 5. تم إنذار 3 امتصاص H-5-HT في BBVMs الإنسان أن يكون فلوكستين حساسة والصوديوم + / كلور - معتمد على، وعرضت حركية التشبع مع ك م من 300 نانومتر 5. استخدام وسائل مماثلة، ونحن أيضا قياس سابقا وظيفة سرت إلى 3 امتصاص H-5-HT في الماوس BBMVs المعوية 6. ومع ذلك، فإن إعداد نقية حويصلات غشاء البلازما يتطلب كمية كبيرة من الغشاء المخاطي الأنسجة. أساليب أخرى، مثل radiogالتصور raphic من 3 مواقع امتصاص H-5-HT، وأيضا ثبت سابقا في خنزير غينيا والفئران الأمعاء الدقيقة 7.
توفر غرفة أوسينج نظام أكثر الفسيولوجية لقياس نقل الأيونات، المواد الغذائية، والمخدرات عبر مختلف الأنسجة الظهارية. والميزة الرئيسية لهذه التقنية غرفة أوسينج هو أنه تمكن من قياس دقيق للالمعلمات الكهربائية ونقل سليمة، ظهارة الأمعاء الاستقطاب. وعلاوة على ذلك، للحد من تأثير الجهاز العصبي العضلي جوهري، تجريد الطبقتين المصلية و العضلية من الغشاء المخاطي في الأمعاء يمكن القيام بها لتحقيق تنظيم النقل في الظهارة 8.
علينا أن نبرهن على كاتشو-2 الخلايا المزروعة في 3D على البروتين هلامي تشكل التجويف جوفاء تعبر عن علامات قمي وbasolateral متميزة. تظهر هذه الخلايا تعبير أعلى من سرت من 2D خلايا كاتشو-2. طرق لتنمو خلايا 3D والمؤسسة العامة لووصف rform المناعية أو RNA والبروتين الاستخراج. وبالإضافة إلى ذلك، نحن تصف أساليب لدراسة وظيفة سرت والتنظيم من قبل TGF-β1، خلوى عديد المظاهر، في الغشاء المخاطي في الأمعاء الصغيرة من خلال الاستفادة من تقنية غرفة أوسينج.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. دراسة المعوية نواقل في نظام الثقافة 3D من كاتشو-2: تزايد 3D كاتشو-2 خلية الثقافة على خليط من البروتين هلامي
2. المناعي تلطيخ لطلائي نواقل في 3D كاتشو-2 الخلايا: 1 يوم
3. RNA واستخراج البروتين من 3D كاتشو-2 خلايا
4. قياس 5-HT امتصاص في ماوس الدقاق الاستفادة من غرفة أوسينج: إعداد المعوية والطبقتين المصلية و العضلية تجريد
5. موازنة ومعالجة الأنسجة
6. الكمي لالأغشية المخاطية للالمصلي الجريان (J مللي ثانية) و 3 [H] تراكم -5-HT في الأنسجة
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ويرد المناعية في 3D كاتشو-2 الخراجات في الشكل 1. ويصور صورة تمثيلية من XY-الطائرة تظهر التجويف ترسيمها جيدا في كيس 3D ملطخة الأكتين phalloidin في الشكل 1A. الجانب التي تواجه التجويف يدل على الجانب قمي. خلايا ظهارية في نتيجة بيئة 3D في النمط الظاهري الظهارية قوية. مختلفة كاتشو-2 الخراجات في يوم 12، عندما كانت الأكتين وسرت شارك الملطخة، في الشكل 1B. في هذا التمثيل من XY-طائرة (مختلفة من الطائرة هو مب...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وقد استخدمت متباينة تماما الطبقات الوحيدة كاتشو-2 خلية على نطاق واسع كما الاستقطاب الطبقات الوحيدة الظهارية لدراسة النقل المعوي 10، 11، 12، 13، 14، 15. ومع ذلك، لمحاكاة منظمة الفسيولوجية للخلايا الظهارية في الأمعاء، وكان هناك اهتمام كبير في تطوير ثقافة كاتشو-2 في 3D. وقد وضعت عددا من ا...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.
نشكر السيد كريستوفر مانزيلا ، طالب دكتوراه في الطب / دكتوراه في مختبر RKG ، للمساعدة في تحرير مخطوطتنا وتدقيقها.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 10x PBS | ATCC | ATCC ® ؛ HTB&ss; 37 & التجارة ؛ | خلايا |
| 10x PBS | Carl Zeiss | Microsope للتصوير متحد البؤر | |
| 3< / sup> [H] -5-HT & nbsp ؛ | LabtekII | 152453 | زراعة الخلايا للفحص المجهري |
| 5-HT & nbsp ؛ | Gibco | 70013-032 | ليست مادة خطرة |
| 95٪ O 2< / sub>- 5٪ CO2< / sub> cylinder | KPL | 71-00-27 | ليست مادة خطرة |
| Agar (لألواح أجار) | Fischer | BP151-100 | سمية حادة ، أورا |
| أجار (للقطب) | Sigma | G7126-1KG | ليست مادة خطرة |
| Alexa Fluor Phalloidin | Sigma | C3867-1VL | ليست مادة خطرة |
| ألبومين مصل الأبقار (BSA) | Sigma | P6148-500G | ضارة في حالة ابتلاع أو استنشاق |
| CaCl2< / sub> | LifeTechnologies | A12380 | ليست مادة خطرة |
| خلايا Caco-2 | Sigma | A8806-5G | ليست مادة خطرة |
| عازلة تحلل الخلايا | Fischer | BP337-100 | ليس مادة خطرة |
| الشرائح Chabered | Sigma | S5886-1KG | ليست مادة خطرة |
| محلول الكولاجين من النوع 1 | Sigma | S8045-500G | |
| أقطاب | كهربائية Sigma | S-0876 | |
| EMEM | Gibco من Life Technologies | 25200-056 | |
| مصل الأبقار الجنيني (FBS) | 356234 Corning | تستخدم كمصفوفة خارج الخلية | |
| فلوكستين | كياجين | 74104 | |
| جنتاميسين | ATCC | 30-2003 | وسائط ثقافة الخلية |
| إشارات خلية الجليسين | ، دانفرز ، MA | ||
| Hepes & nbsp ؛ | روش | 11836145001 | |
| إندوميتاسين | جيبكو من لايف تكنولوجيز | 15070-063 | |
| K2HPO4 | Gibco by Life Technologies | 15710-064 | |
| KOH | Gibco by Life Technologies | 15630-080 | |
| L-ascorbic acid | Gibco by Life Technologies | 10082147 | |
| عداد التلألؤ السائل | Gibco by Life Technologies | 70013--032 | |
| LSM710 Meta | Physiologic Instruments, San Diego, CA | EM-CSYS-8 | |
| مانيتول | للأدوات الفسيولوجية ، سان دييغو ، كاليفورنيا & nbsp ؛ | P2304 | |
| Matrigel | Physiological Instruments ، سان دييغو ، كاليفورنيا ؛ | VCC MC8 | |
| MgCl2 | Physiologic Instruments, San Diego, CA | DM MC6 | |
| متعدد القنوات الجهد / التيار المشبك | الأدوات الفسيولوجية ، سان دييغو ، كاليفورنيا & nbsp ؛ | P2300 | |
| كلوريد الصوديوم | للأدوات الفسيولوجية ، سان دييغو ، كاليفورنيا ؛ | P2023-100 | |
| NaCl | Fisher Scientific ، هامبتون ، نيو هامبشن | BP1423 | |
| NaHCO3< / sub> | Sigma-Aldrich ، سانت لويس ، MO | S5886 | |
| مصل الماعز العادي (NGS ، 10٪) فيشر | Scientific ، هامبتون ، NH | S233 | |
| بارافورمالدهيد (PFA) | سيجما ألدريتش ، سانت لويس ، ميزوري | P288 | |
| Pen-Strp | Sigma-Aldrich ، سانت لويس ، ميزوري | C3881 | |
| كاشف فحص البروتين | سيجما ألدريتش ، سانت لويس ، ميزوري | 10420 | |
| كوكتيل مثبط البروتيناز | MEDOX ، شيكاغو ، إلينوي & nbsp ؛ | نمط G- 12300 | |
| RNA سهل مجموعة صغيرة | Sigma-Aldrich ، سانت لويس ، MO | M4125 | |
| وحدة إدخال القطب الكهربائي أحادية القناة ؛ | سيجما ألدريتش ، سانت لويس ، ميزوري | A92902 | |
| منزلقات لسنبويل تشامبرز | سيجما ألدريتش ، سانت لويس ، ميزوري | H9523 | |
| فوسفات الصوديوم (Na 2< / sub>HPO4< / sub>) | سيجما ألدريتش ، سانت لويس ، MO | F132 | |
| هيدروكسيد الصوديوم (NaOH) | سيجما ألدريتش ، سانت لويس ، MO | T7039 | |
| TGF- & بيتا ؛ 1 | بيركين إلمر ، والثام ، ماساتشوستس | NFT1167250UC | |
| تريتون X-100 | باكارد إنسترومنتس ، داونر جروف ، إلينوي | B1600 | |
| تريبسين EDTA | سيجما ألدريتش ، سانت لويس ، ميزوري | 221473 | |
| توين -20 | مختبرات بيو راد ، هرقل ، كاليفورنيا | 5000006 | |
| غرفة أوسينج (الغرفة فقط) | سيجما ألدريتش ، سانت لويس ، ميزوري | I7378 | |
| أنظمة غرفة أوسينغ | سيجما ألدريتش ، سانت لويس ، ميزوري | A1296 |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
A correction was made to the Authors section in: Methods to Study Epithelial Transport Protein Function and Expression in Native Intestine and Caco-2 Cells Grown in 3D.
One of the authors' names was corrected from:
Arivarasu N. Anabazhagan
to:
Arivarasu N. Anbazhagan