本文介绍了一种人胎盘绒毛组织取样后分离细胞滋养层细胞用于原代细胞培养的实验方案。用TNFα处理滋养层细胞可模拟肥胖子宫内环境中的炎症状态,有助于发现母体肥胖胎盘中受炎症调控的分子靶点。
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本文介绍了一种人胎盘绒毛组织取样后分离细胞滋养层细胞用于原代细胞培养的实验方案。用TNFα处理滋养层细胞可模拟肥胖子宫内环境中的炎症状态,有助于发现母体肥胖胎盘中受炎症调控的分子靶点。
母体肥胖与不良围产期结局风险增加相关,这种关联可能由胎盘功能受损介导,而胎盘功能受损部分归因于自噬失调。肥胖妊娠胎盘中自噬调控因子表达的异常变化可能受到与肥胖和妊娠均相关的炎症过程的调控。本文描述了一种从足月人胎盘取样绒毛组织并分离绒毛细胞滋养层细胞用于原代细胞培养的方案。随后,通过使用肿瘤坏死因子α(TNFα)处理来自瘦型妊娠的原代滋养层细胞,模拟肥胖宫内环境中的炎症微环境;TNFα是一种在肥胖和妊娠状态下均升高的促炎性细胞因子。通过实施本方案发现,外源性TNFα暴露可调控来自瘦型妊娠且胎儿为女性的滋养层细胞中Rubicon(自噬的负向调控因子)的表达。尽管肥胖宫内环境中多种生物学因素均有可能调节滋养层细胞中的关键通路,但这种ex vivo系统特别有助于确定在母体肥胖的人胎盘中in vivo观察到的表达模式是否直接由TNFα信号传导所致。最终,该方法为解析母体肥胖相关炎症对滋养层细胞中自噬及其他关键细胞通路的调控机制和分子影响提供了机会,这些影响可能进而损害胎盘功能。
肥胖是一种以慢性低度炎症为特征的炎性状态,源于过多的脂肪组织和营养物质的过剩。在肥胖状态下,促炎性细胞因子在代谢组织中以及全身循环中均升高。大量证据表明,TNFα在肥胖环境中显著升高,并与胰岛素抵抗和代谢功能障碍密切相关1。TNFα的激活还在癌症和自身免疫等疾病的发生发展中起重要作用,因此成为有前景的治疗靶点2。
肥胖相关的炎症会因妊娠而加剧,而妊娠本身也是一种促炎状态3,4。先前研究已表明,在女性胎儿的妊娠中,胎盘TNFα含量随母体脂肪量的增加而升高。此外,TNFα处理可抑制女性胎儿滋养层细胞的线粒体呼吸,但对男性胎儿细胞无此作用,提示TNFα以性别差异的方式参与调控胎盘代谢5。母体肥胖与妊娠期间多种并发症发生率升高相关,包括死产,而男性胎儿的易感性最高3,6,7,8。由于胎盘在母胎界面发挥关键作用,因此在肥胖的宫内环境中,胎盘功能能力的变化可能在介导肥胖妊娠结局中起重要作用,这种变化是对炎症信号响应的结果。
胎盘绒毛组织中的细胞滋养层细胞和合体滋养层细胞在母体与发育中胎儿之间的内分泌信号传导以及营养物质和氧气交换过程中起着关键作用9。绒毛细胞滋养层细胞(下文简称为滋养层细胞)功能能力的受损可能危及胎儿的健康与发育。本方案描述了一种通过剥离绒毛膜板和基底板来采集人足月胎盘绒毛组织的方法,并提供了一套优化的滋养层细胞分离流程,用于原代细胞培养。该方案基于已建立的技术方法,包括通过酶消化法降解绒毛组织以释放细胞外基质中的细胞,随后采用差速密度离心法分离滋养层细胞10,11,12。本方案详细阐述了一种实验策略:将来自瘦型妊娠胎盘的原代滋养层细胞在添加了TNFα的培养基中进行处理,以模拟与母体肥胖相关的炎症微环境中的一个组分。最后,介绍了一种简单的方法,用于收集经TNFα处理后的滋养层细胞的全细胞裂解液,并通过Western blot检测基因表达的变化。
虽然该模型不能重现致肥胖的 在子宫内 通过提供一个受控系统,该模型能够全面解析在母体肥胖条件下,TNFα介导的炎症反应对滋养层细胞应答的独立作用。该模型不仅为发现或验证TNFα信号通路直接调控的滋养层细胞分子靶点提供了机会,同时也可用于检测所观察到的基因表达模式变化是否 体内 在母体肥胖的胎盘中,这可能是由TNFα介导的炎症所致。
本文所述方法旨在研究TNFα介导的炎症对人滋养层细胞自噬调控的影响。来自伴有男性胎儿的肥胖妊娠的滋养层细胞表现出自噬体周转障碍或自噬体成熟异常。13一种名为Rubicon(RUN结构域蛋白Beclin1相互作用蛋白及富含半胱氨酸蛋白)的蛋白质,定位于溶酶体和晚期内体,最近被描述为 "制动器" 在自噬周转过程中,因其作为自噬体成熟的负向调节因子而发挥作用14,15事实上,Rubicon 是一种抑制自噬的蛋白质,这类蛋白极为罕见,因此成为有价值的治疗靶点。关于 Rubicon 的病理生理学意义,目前所知甚少,仅限于其在微生物先天免疫反应中的作用。16,17 心肌细胞保护18采用本方案所述方法发现,在用浓度递增的TNFα(最高至250 pg/mL)处理后,女性原代滋养层细胞中Rubicon表达上调。Rubicon的调控可能在母体肥胖妊娠中女性胎儿较男性胎儿预后更佳的机制中发挥一定作用。该结果模拟了与母体肥胖相关的炎症状态。 离体 通过将人滋养层细胞暴露于外源性TNFα,可建立一个研究肥胖宫内环境对滋养层细胞关键信号通路调控及其对胎盘功能影响的平台。
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胎盘样本由俄勒冈州波特兰市俄勒冈健康与科学大学附属大学医院的产科与分娩科根据机构审查委员会批准的方案收集,并取得患者的知情同意。
1. 胎盘组织的采集
2. 从绒毛组织中分离滋养层细胞
3. 使用TNFα处理原代滋养层细胞、收集细胞裂解液及进行蛋白质印迹分析
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来自瘦型孕妇(孕前体重指数(BMI) <25)收集了25名妊娠过程无并发症且胎儿为女性的产妇,在剖宫产(无产程)后15分钟内采集样本。胎盘经检查确认无钙化且发育正常:去除脐带和胎膜后重量介于300–600 g,呈圆形,直径为15–25 cm,脐带插入胎盘中央部位。从胎盘不同部位取2–3个样本,将绒毛组织从底板和绒毛膜板上分离。图1),获得约100 g绒毛组织作为原代滋养层细胞分离的起始材料。在采集绒毛组织后20分钟内,按照本文所述方法开始原代滋养层细胞的分离操作,可获得0.8 - 1 × 10⁶8 活细胞。将细胞以每孔 3 x 10 的密度接种于 6 孔培养板中6 (3.3 × 105 每平方厘米细胞数2)。培养24 h后,在显微镜下观察细胞贴壁情况,并确认滋养层细胞形态正常(单个圆形细胞)。将培养基更换为含125-10浓度梯度TNFα的完全培养基4 pg/mL,使得每个浓度和阴性对照(仅完全培养基...
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胎盘负责调控胎儿的生长发育,在母体肥胖环境中其功能会受到损害6。尽管滋养层细胞具有较高的代谢需求,但在母体肥胖情况下,胎盘表现出线粒体呼吸功能障碍6,19。胎盘代谢的改变可能与肥胖妊娠中并发症发生率升高以及不良胎儿结局有关3,6,7。母体肥胖还会影响胎盘中的自噬功能。来自伴有男性胎儿的肥胖妊娠的胎盘显示出自噬流功能障碍,表现为自噬体的积聚13。维持最佳的自噬流对细胞稳态至关重要,而母体肥胖胎盘中自噬功能的缺陷可能在介导肥胖妊娠相关不良结局中发挥重要作用。
母体肥胖所表现出的胎盘功能受损的精确病因尚不明确,其可能起源于炎症信号通路。肥胖和妊娠均属于促炎状态,其特征是循环中TNFα水平升高<...
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作者无任何利益冲突需要披露。
作者感谢捐赠胎盘用于本研究的女性。我们还感谢俄勒冈健康与科学大学(OHSU)的产科与分娩科以及母胎研究团队在胎盘收集协调方面提供的支持。我们衷心感谢Eric Wang博士和Kelly Kuo医学博士在实验方法及优化过程中给予的支持与帮助。
本工作由美国国立卫生研究院(NIH HD076259A,AM)和美国心脏协会(AHA GRNT29960007,AM)资助。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 10X HBSS | Gibco | 14185-052 | |
| CaCl2(无水) | Sigma-Aldrich | C1016-100G | |
| MgSO4(无水) | Sigma-Aldrich | M7506-500G | |
| Hepes | Fisher Scientific | BP310-500 | |
| 胰蛋白酶 | Gibco | 15090-046 | |
| DNA酶 | 沃辛顿生化公司 | LS002139 | |
| 蛋白酶/磷酸酶抑制剂 | 赛默飞世尔科技 | 88668 | |
| Tris HCl | Invitrogen | 15506-017 | |
| EDTA | Invitrogen | 15576-028 | |
| NaCl | Sigma-Aldrich | S7653-1KG | |
| SDS | Fisher Scientific | BP166-600 | |
| 脱氧胆酸钠 | Fisher Scientific | AAJ6228822 | |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | X100-500ML | |
| 艾斯科夫’s 改良杜尔贝科培养基’s Medium(IMDM) | Gibco | 12440-046 | |
| 胎牛血清(FBS) | 康宁 | 35-010-CV | |
| 新生牛血清(NCS) | Gibco | 26010-074 | |
| 青霉素/链霉素(Pen/Strep) | Gibco | 15140-122 | |
| 10% 甲醛 | Fisher Scientific | 23-427-098 | |
| DMSO | Sigma-Aldrich | D2650-100ML | |
| TNFα | Sigma-Aldrich | SRP3177-50UG | |
| 磷酸盐缓冲液(PBS) | Gibco | 70013-032 | |
| K2EDTA 真空采血管 | BD | 366450 | |
| Percoll(密度梯度介质,DGM) | GE Healthcare | 17-0891-01 | |
| 6孔板 | 康宁 | 353046 | |
| 细胞筛 | Fisher Scientific | 22363549 | |
| Eppendorf Safe-Lock 管 2.0 mL,自然色 | Fisher Scientific | 22363352 | |
| 台盼蓝 | 康宁 | 25-900-Cl | |
| 伯乐Mini-PROTEAN Tetra系统 | 伯乐(Bio-Rad) | 1658001FC | |
| Bio-Rad Mini Trans-Blot 转印槽 | 伯乐(Bio-Rad) | 1658033 | |
| TGX FastCast 丙烯酰胺试剂盒,12% | Bio-Rad | 1610175 | |
| Mini-Protean 3 多用制胶室 | Bio-Rad | 1654112 | |
| 4X Laemmli 上样缓冲液 | 伯乐(Bio-Rad) | 1610747 | |
| 2-巯基乙醇 | Sigma-Aldrich | M3148-100ML | |
| 甘氨酸 | Bio-Rad | 1610718 | |
| Tween-20 | Sigma-Aldrich | P7949-500ML | |
| 速溶脱脂奶粉 | 康乃馨 | ||
| Rubicon (D9F7) 兔单克隆抗体 | Cell Signalling Technology | 8465S | |
| 单克隆抗-β-小鼠产生的肌动蛋白抗体 | Sigma-Aldrich | A2228-100UL | |
| 抗兔 IgG,HRP 标记抗体 | Cell Signalling Technology | 7074S | |
| 抗小鼠 IgG,HRP 标记抗体 | 细胞信号技术公司 | 7076S | |
| SuperSignal West Pico PLUS 化学发光底物 | 赛默飞世尔科技 | 34578 |
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