نحن وصف 3D الإنسان مصفوفة خارج الخلية-الخلايا الشحمية في المختبر نظام الثقافة التي تسمح تشريح ادوار المصفوفة والخلايا الشحمية في المساهمة في النسيج الدهني النمط الظاهري الأيضي.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
نحن وصف 3D الإنسان مصفوفة خارج الخلية-الخلايا الشحمية في المختبر نظام الثقافة التي تسمح تشريح ادوار المصفوفة والخلايا الشحمية في المساهمة في النسيج الدهني النمط الظاهري الأيضي.
المصفوفة خارج الخلية (ECM) يلعب دورا محوريا في تنظيم التوازن الانسجه ، والانخراط في المتبادل مع الخلايا وتنظيم جوانب متعددة من وظيفة الخلوية. ال ECM يلعب دورا هاما بشكل خاص في وظيفة الانسجه الدهنية في السمنة ، والتعديلات في الانسجه الدهنية ترسب المحتوي والتركيب ترتبط بالامراض الايضيه في الفئران والبشر. النماذج العريكته في المختبر التي تسمح بتشريح ادوار ECM والخلايا في المساهمة في النمط الظاهري للانسجه العالمية هي متفرقة. ونحن نقدم رواية 3D في نموذج المختبر للثقافة البشرية ECM-الخلايا الشحمية التي تسمح بدراسة الأدوار المحددة لل ECM والخلايا الشحمية في تنظيم النسيج الدهني النمط الظاهري الأيضي. الانسجه الدهنية البشرية هي decellularized لعزل ECM ، والتي يتم أعاده ملؤها فيما بعد مع الخلايا الشحمية التي يتم بعد ذلك تمييزها داخل ECM إلى الخلايا الشحمية ناضجه. ينشئ هذا الأسلوب بنيات الخلايا الشحمية التي تعمل بالأيض وتحافظ علي خصائص الانسجه والمرضي الذين يتم اشتقاقهم منها. وقد استخدمنا هذا النظام لإثبات المرض محدده ECM-الخلية الشحمية المتبادلة في الانسجه الدهنية البشرية. يوفر نموذج الثقافة هذا أداه لتشريح ادوار ECM والخلايا الشحمية في المساهمة في النمط الظاهري الأيضي للانسجه الدهنية العالمية ويسمح بدراسة دور ECM في تنظيم توازن الانسجه الدهنية.
مصفوفة خارج الخلية (ECM) لا يوفر فقط سقالة ميكانيكيه للانسجه ، ولكن أيضا يشارك في المتبادل معقده مع الخلايا التي تعيش داخلها ، وتنظيم العمليات المختلفة اللازمة للتوازن الانسجه ، بما في ذلك انتشار الخلايا ، التمايز ، والإشارات ، والأيض1. علي الرغم من ان ECM الصحي يلعب دورا أساسيا في الحفاظ علي وظيفة الانسجه الطبيعية ، فقد تورط في امراض متعددة2.
الانسجه الدهنية يلعب دورا هاما في التسبب في الامراض الايضيه. ويرتبط السمنة مع تضخم الخلايا الشحمية المفرطة ونقص الأكسجين الخلوي ، والعيوب في الأيض الخلوية الشحمية ، والانسجه الدهنية الشبكية إندوبلازمي والاكسده والتهاب. في حين سوء فهم, هذه العمليات المعقدة يتامرون لاضعاف المغذيات الانسجه الدهنية القدرة التخزين المؤقت, مما يؤدي إلى تجاوز المغذيات من الانسجه الدهنية, سميه في الانسجه المتعددة, وامراض الأيض الجهازية3,4 ،5. تسلسل الاحداث واليات المحددة التي تكمن وراء فشل الانسجه الدهنية غير مفهومه بشكل سيئ ، ولكن التعديلات في الانسجه الدهنية ECM قد تورطت. يتم تغيير تكوين ECM داخل الانسجه الدهنية في السمنة البشرية والمريدين ، مع زيادة ترسب بروتين ECM جنبا إلى جنب مع الاختلافات النوعية البيوكيميائية والهيكلية في الانسجه الدهنية ECM المرتبطة بالامراض الايضيه البشرية ، بما في ذلك النوع 2 من السكري والدهون6,7,8,9,10,11.
وعلي الرغم من هذه الملاحظات, دور الانسجه الدهنية ECM في التوسط الخلل الوظيفي الانسجه الدهنية ليست محدده جيدا. ويرجع ذلك جزئيا إلى عدم وجود نماذج تجريبية عريكة تسمح بتشريح الأدوار المحددة لECM والخلايا الشحمية في تنظيم وظيفة الانسجه الدهنية النهائية. ثقافة ECM-الخلايا الشحمية يحاكي أفضل في بيئة الجسم الطبيعي من الانسجه الدهنية الاصليه في اثنين علي الأقل من النواحي. أولا ، توفر ثقافة ECM بيئة جزيئيه مماثله للانسجه الدهنية الاصليه ، بما في ذلك الانسجه الاصليه ، واللدائن ، وغيرها من البروتينات المصفوفة الغائبة في الثقافة ثنائيه الابعاد القياسية. ثانيا, وقد أظهرت الثقافة علي 2D البلاستيك لتغيير الأيض الخلايا الشحمية عن طريق الآثار الميكانيكية بسبب انخفاض مرونة الركيزة البلاستيك12, الذي ECM-الثقافة يلغي.
وقد درست أساليب لهندسه السقالات البيولوجية عن طريق عزل ECM من الدهون الدهنية وغيرها من الانسجه في سياق الطب التجديدي والترميمي وهندسه الانسجه13،14، 15،16،17،18. وقد نشرنا سابقا المنهجية التي قمنا بتكييف هذه الأساليب لتطوير نموذج 3D في المختبر من ثقافة الإنسان-الخلية الشحمية ، وذلك باستخدام ECM والخلايا الجذعية الخلية الشحمية المستمدة من الانسجه الدهنية البشرية الأحشاء11. في هذه المقالة ، نقوم بوصف هذه الأساليب بالتفصيل. اجراء التقطير للانسجه الدهنية البشرية هو عمليه لمده أربعه أيام التي تنطوي علي العلاجات الميكانيكية والانزيميه لأزاله الخلايا والدهون ، وترك سقالة البيولوجية التي تحافظ علي خصائص الانسجه التي تستمد منها. Decellularized ECM يدعم التمايز اديبوغينيك من الخلايا الشحمية البشرية ، وعند أعاده تشكيلها مع الخلايا الشحمية ، ويحافظ علي الهندسة المجهرية والخصائص البيوكيميائية والامراض الخاصة بالانسجه الدهنية سليمه ويشارك في الأيض وظائف مميزه من الانسجه الدهنية الاصليه. هذه المصفوفة يمكن دراستها وحدها أو أعاده الانفصال مع الخلايا ، والسماح بدراسة التفاعلات والتبادل بين المكونات الخلوية وخارج الخلوية من الانسجه الدهنية.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يتم شراء الانسجه الدهنية من الأشخاص الذين يخضعون لجراحه السمنة الاختيارية تحت موافقه مجلس المراجعة المؤسسية.
1. العزل قبل الخلية واعداد كاشف الثقافة
2. اعداد كاشف ECM
3. اعداد كاشف التنميط الأيضي
4. شراء الانسجه الدهنية
ملاحظه: يتم جمع الانسجه الدهنية الباطنية (VAT) من القدر الأكبر في بداية العملية من قبل الجراح ونقلها مره أخرى إلى المختبر علي الجليد للمعالجة الفورية. يجب استخدام الاحتياطات العالمية عند التعامل مع جميع الانسجه البشرية والمواد الكاشفة الكاوية ، بما في ذلك أداء جميع الاعمال في غطاء التيار الرقائقي ، وذلك باستخدام السلامة المختبرية الكاملة ، وعدم اللف من الابر.
5. العزل المسبق للخلية
6. الانسجه الدهنية اعداد ECM
7. اعداد الخلايا الشحمية
8. التنميط الأيضي

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
اعداد الانسجه الدهنية ECM ، البذر مع الخلايا الشحمية ، والتمايز في المختبر في الخلايا الشحمية ناضجه تؤدي إلى تغييرات واضحة متسلسلة في الانسجه التي تسمح التقييم البصري للتقدم في جميع انحاء البروتوكول (الشكل 1) . يتم عزل الخلايا السابقة التي تستخدم لبذر ECM باستخدام الهضم كولاجيناز من عينات ضريبة القيمة المضافة منفصلة (الشكل 2). المسح المجهري الكترون من يبني ECM-الخلايا الشحمية في كل مرحله من مراحل المعالجة يكشف عن التقطير من ECM و...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يوفر نموذج ثقافة ECM-أديب أداه قيمه لتشريح الأدوار الفردية لECM والخلايا في إملاء النمط الظاهري الانسجه النهائية. وبروتوكول العزل الخاص بالنظام قابل للاستنساخ تماما ، ولكن يمكن ملاحظه التباين في عمليه التقطير. تعد خطوه اليوم الثالث الخاصة بالفصل نقطه حرجه في البروتوكول. عند الانتهاء من الاستخراج بين عشيه وضحيها ، يجب ان يكون الدليل علي المصفوفة من الحل المذيبات القطبية تحول الصفراء ، في حين ان المصفوفة ينبغي الانتقال من اللون الأصفر والبرتقالي سمه من الانسجه الدهنية سليمه إلى شفافة/ ابيض (الشكل 1
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ولا يعلن أصحاب البلاغ عن تضارب المصالح.
نشكر دانييل بيرغر ، مارلين وودروف ، سيمون كوريا ، و Retha Geiss للحصول علي المساعدة في تنسيق الدراسة. وقد تم تنفيذ SEM من قبل جامعه ميشيغان المجهر & تحليل الصور مختبر الطب الحيوي البحوث الاساسيه مرفق. تم دعم هذا المشروع من قبل المعاهد القومية للصحة المنح R01DK097449 (RWO) ، R01DK115190 (RWO ، CNL) ، R01DK090262 (CNL) ، وشؤون قدامي المحاربين منحه الجدارة I01CX001811 (RWO) ، الطيار ومنحه الجدوى من مركز ميشيغان لأبحاث السكري (منحه المعاهد القومية للصحة P30-DK020572) (RWO) ، أداره المحاربين القدماء VISN 10 سبارك التجريبية منحه (RWO). فحص المجهر الكتروني الذي تقوم به جامعه ميشيغان المجهر & تحليل الصور مختبر البحوث الطبية الحيوية مرفق الاساسيه. وقد نشر الشكل 4 من هذه المخطوطة في الأصل في بيكر وآخرون ، J Clin اندو Metab 2017 ؛ مارس 1 ؛ 102 (3) ، 1032-1043. doi: 10.1210/jc. 2016-2915 ، وقد استنسخ باذن من مطبعة جامعه أكسفورد [https://academic.oup.com/jcem/article/102/3/1032/2836329]. للحصول علي اذن لأعاده استخدام هذه المواد ، يرجى زيارة http://global.oup.com/academic/rights.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 0.25٪ التربسين-EDTA | جيبكو ، ThermoFisher Scientific Inc. ، Waltham ، MA ، الولايات المتحدة الأمريكية | Cat # 25200056 | |
| 1.5 مل أنبوب التبريد | Fisher Scientific ، ThermoFisher Scientific Inc. ، Waltham ، MA USA | Cat # 02-682-557 | |
| 10٪ محايد Buffered Formalin | VWR International LLC. ، Radnor ، PA ، الولايات المتحدة الأمريكية | Cat # 89370-094 | |
| 100 & micro ؛ م مرشح شبكة النايلون | Corning Inc. ، Corning ، NY ، الولايات المتحدة الأمريكية | Cat # 352360 | |
| 2-Deoxy-D-glucose | Sigma-Aldrich، Inc. ، سانت لويس ، ميزوري ، الولايات المتحدة الأمريكية | Cat # D8375 | |
| 2 نانومتر 3،3 '، 5-Triiodo-L-ملح الصوديوم (T3) | Sigma-Aldrich، Inc. سانت لويس ، ميزوري ، الولايات المتحدة الأمريكية | Cat # T6397 | |
| 24 ألواح زراعة الأنسجة VWR | International LLC. ، رادنور ، بنسلفانيا ، الولايات المتحدة الأمريكية | القط # 10861-700 | |
| 3-Isobutyl-1-methylxanthine (IBMX) | Sigma-Aldrich، Inc. سانت لويس ، ميزوري ، الولايات المتحدة الأمريكية | Cat # I5879 | |
| 96-well Tissue Culture Plates | VWR International LLC. ، Radnor ، PA ، الولايات المتحدة الأمريكية | Cat # 10861-666 | |
| محلول مضاد للحيوية ومضادات الفطريات (ABAM) | Gibco ، ThermoFisher Scientific Inc. ، Waltham ، MA ، الولايات المتحدة الأمريكية | Cat # 15240062 | |
| Biotin | Sigma-Aldrich، Inc. سانت لويس ، ميزوري ، الولايات المتحدة الأمريكية | Cat # B4639 | |
| ألبومين مصل الأبقار (BSA) | Sigma-Aldrich، Inc. ، سانت لويس ، ميزوري ، الولايات المتحدة الأمريكية | Cat # A8806 | |
| Buffer RLT | Qiagen ، هيلدن ، ألمانيا | Cat # 79216 | |
| Ciglitizone | Sigma-Aldrich، Inc. سانت لويس ، ميزوري ، الولايات المتحدة الأمريكية | Cat # C3974 | |
| Deoxy-D-glucose ، 2- [1،2-3H (N)] - | PerkinElmer Inc. ، Waltham ، MA ، USA | Cat # NET328A250UC | |
| ديوكسيريبونوكلياز I من البنكرياس البقري ، النوع II-S | Sigma-Aldrich، Inc. سانت لويس ، ميزوري ، الولايات المتحدة الأمريكية | Cat # D4513 | |
| ديكساميثازون | سيجما ألدريتش ، إنك سانت لويس ، ميزوري ، الولايات المتحدة الأمريكية | القط # D4902 | |
| ثنائي ميثيل سلفوكسيد | فيشر العلمي ، ThermoFisher Scientific Inc. ، Waltham ، MA الولايات المتحدة الأمريكية | Cat # BP231 | قابل للاشتعال ، كاوية |
| ثنائي الصوديوم EDTA | فيشر Scientific ، ThermoFisher Scientific Inc. ، Waltham ، MA الولايات المتحدة الأمريكية | Cat # BP118 | |
| D-pantothenic acid hemicalcium | ملح Sigma-Aldrich، Inc. سانت لويس ، ميزوري ، الولايات المتحدة الأمريكية | Cat # 21210 | |
| Dulbecco ' s وسيط النسر المعدل: خليط المغذيات F-12 (DMEM / F12 | Gibco ، ThermoFisher Scientific Inc. ، Waltham ، MA USA | Cat # 11320033 | |
| Ethanol | Decon Labs، Inc. ، ملك بروسيا ، بنسلفانيا ، الولايات المتحدة الأمريكية | Cat # DSP-MD.43 | القابلة للاشتعال |
| ، NanoEnTek | VWR International LLC. ، Radnor ، PA ، الولايات المتحدة الأمريكية | Cat # 10027-446 | |
| مصل الأبقار الجنينية (FBS) | Gibco ، ThermoFisher Scientific Inc. ، والثام ، ماساتشوستس ، الولايات المتحدة الأمريكية | القط # 10437028 | |
| Glutaraldehyde | Sigma-Aldrich، Inc. ، سانت لويس ، ميزوري ، الولايات المتحدة الأمريكية | Cat # G5882 | الكاوية |
| Hexamethyldisalizane | Sigma-Aldrich، Inc. سانت لويس ، ميزوري ، الولايات المتحدة الأمريكية | Cat # 440191 | القابل للاشتعال |
| ، الكاوية Sigma-Aldrich، Inc. سانت لويس ، ميزوري ، الولايات المتحدة الأمريكية | Cat # I9278 | ||
| Isopropanol | فيشر ساينتفيك ، ThermoFisher Scientific Inc. ، Waltham ، MA الولايات المتحدة الأمريكية | Cat # A415 | قابل للاشتعال |
| Isoproterenol | Sigma-Aldrich، Inc. ، سانت لويس ، ميزوري ، الولايات المتحدة الأمريكية | Cat # I5627 | قابل للاشتعال |
| KCl | Sigma-Aldrich، Inc. سانت لويس ، ميزوري ، الولايات المتحدة الأمريكية | Cat # S25484 | |
| KH2< / sub>PO4< / sub> | Sigma-Aldrich، Inc. سانت لويس ، ميزوري ، الولايات المتحدة الأمريكية | القط # P5655 | |
| الليباز من البنكرياس الخنازير ، النوع VI-S | Sigma-Aldrich، Inc. سانت لويس ، ميزوري ، الولايات المتحدة الأمريكية | Cat # L0382 | |
| MgSO4< / sub> * 7H 2< / sub>O | Sigma-Aldrich، Inc. سانت لويس ، ميزوري ، الولايات المتحدة الأمريكية | Cat # 230391 | |
| Na 2< / sub>HPO4< / sub> | Sigma-Aldrich ، شركة سانت لويس ، ميزوري ، الولايات المتحدة الأمريكية | Cat # S5136 | |
| NaCl | Sigma-Aldrich، Inc. سانت لويس ، ميزوري ، الولايات المتحدة الأمريكية | Cat # S3014 | |
| NaHCO3< / sub> | Fisher Scientific ، ThermoFisher Scientific Inc. ، Waltham ، MA USA | Cat # S233 | |
| NH4< / sub>Cl | Fisher Scientific ، ThermoFisher Scientific Inc. ، Waltham ، MA USA | Cat # A661 | |
| القطع الأمثل مركب درجة الحرارة (OCT) | Agar Scientific، Ltd. ، Stansted ، Essex ، المملكة المتحدة | Cat # AGR1180 | |
| Oil Red-O Solution (ORO) | Sigma-Aldrich، Inc. ، سانت لويس ، ميزوري ، الولايات المتحدة الأمريكية | Cat # O1391 | |
| Oil Red-O Stain | American Master Tech Scientific Inc. ، Lodi ، CA ، الولايات المتحدة الأمريكية | Cat # KTORO-G | |
| رابع أكسيد الأوزميوم | Sigma-Aldrich، Inc. سانت لويس ، ميزوري ، الولايات المتحدة الأمريكية | Cat # 201030 | كاوية |
| فلوريد فينيل ميثيل سلفونيل (PMSF) | سيجما ألدريتش ، Inc. سانت لويس ، ميزوري ، الولايات المتحدة الأمريكية | Cat # 93482 | |
| ملحي مخزن بالفوسفات الكاوية (PBS) فيشر | Scientific ، ThermoFisher Scientific Inc. ، Waltham ، MA الولايات المتحدة الأمريكية | Cat # SH3025601 | |
| Ribonuclease A من البنكرياس البقري ، النوع III-A | Sigma-Aldrich، Inc. سانت لويس ، ميزوري ، الولايات المتحدة الأمريكية | Cat # R5125 | |
| RNAEasy الأنسجة الليفية MiniKit | Qiagen ، هيلدن ، ألمانيا | القط # 74704 | |
| سائل التلألؤ | فيشر العلمي ، ThermoFisher Scientific Inc. ، Waltham ، MA الولايات المتحدة الأمريكية | Cat # SX18 | |
| مقص مضاد | |||
| ، ملقط ، | |||
| Thomas Scientific، Inc. ، Swedesboro ، NJ | CAS #: 10049-21-5 | ||
| قارورة ثقافة T-150 | VWR International LLC. ، رادنور ، بنسلفانيا ، الولايات المتحدة الأمريكية | Cat # 10062-864 | |
| TaqMan Gene Expression Master Mix | ThermoFisher Scientific Inc. ، Waltham ، MA الولايات المتحدة الأمريكية | Cat # 4369016 | |
| الخالط | |||
| حرارته ، الخالط Microtube | Boot المعياري العلمي | Cat # D1030 | |
| Transferrin | Sigma-Aldrich، Inc. سانت لويس ، ميزوري ، الولايات المتحدة الأمريكية | Cat # T3309 | |
| مجموعة تحديد الدهون الثلاثية | Sigma-Aldrich، Inc. ، سانت لويس ، ميزوري ، الولايات المتحدة الأمريكية | Cat # TR0100 | |
| Trypan Blue stain ، 0.4٪ | VWR International LLC. ، Radnor ، PA ، USA | Cat # 10027-446 | |
| النوع الثاني كولاجيناز | جيبكو ، ThermoFisher Scientific Inc. ، Waltham ، MA ، الولايات المتحدة الأمريكية | Cat # 17101015 | |
| ورق ترشيح Whatman Reeve Angel ، الصف 201 ، 150 مم | Sigma-Aldrich، Inc. ، سانت لويس ، ميزوري ، الولايات المتحدة الأمريكية | Cat # WHA5201150 |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.