Name: 原代培养大鼠内髓集合管细胞 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-06-21T14:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 11 s
Description: 学习原代培养大鼠内髓集合管细胞的方法，用于研究精氨酸加压素介导的水重吸收机制。该方案通过酶解消化分离主细胞，六至八天后即可用于实验，为肾脏生理学研究提供可靠模型。

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本工作由德国研究基金会（Deutsche Forschungsgemeinschaft，DFG；KL 1415/3-2 和 KL 1415/4-2）资助。

1. 准备
<ol>
	<li>准备培养皿
	<ol>
		<li>在 4 °C 下过夜解冻 IV 型胶原蛋白，并用 0.1% 无菌乙酸溶解。使用体积取决于接种细胞所用培养皿的类型和数量。使用量为 2 μg/cm2。</li>
		<li>在室温下孵育培养皿至少 1 小时，并用蒸馏水（A. tridest）洗涤两次。</li>
		<li>让培养皿充分干燥。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>培养基的添加成分
	<ol>
		<li>通过向 500 ml 培养基中加入 1.75 g 葡萄糖，将葡萄糖浓度提高至 4.5 g/L。为将培养基调整至 600 mosmol，加入 100 mM NaCl 和 100 mM 尿素，分别使渗透压增加 200 mosmol 和 100 mosmol。</li>
		<li>在配制当天，向 600 mosmol 的 DMEM 培养基中新鲜加入 1% 非必需氨基酸、1% Ultroser、500 μM DBcAMP、20 U/ml 制霉菌素和 0.25 μg/ml 庆大霉素（用浓度为 50 μg/ml 的储备液按 1:200 稀释）。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>酶溶液
	<ol>
		<li>将 1 mg/ml 透明质酸酶和 2.2 mg/ml 胶原酶加入含 0.25 μg/ml 庆大霉素和制霉菌素的 DPBS 中。每消化 2 个肾脏内髓组织，准备 1 ml 该酶溶液。溶液需经滤膜除菌，并储存于 50 ml Falcon 管中。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. 大鼠肾内髓集合管（IMCD）原代细胞的培养
所有动物操作程序均须遵守当地及联邦法律法规。
<ol>
	<li>将大鼠置于充满 CO2 的密闭箱中进行 CO2 麻醉，或使用异氟烷（U-400 麻醉机，Univentor Ltd.，马耳他；气流速度为 350–400 ml/min，异氟烷浓度为 2–2.5%）。断头放血，以便准确识别苍白的内髓质与颜色较深的外髓质之间的边界。此外，放血可减少分离所得红细胞的数量。取出肾脏，并在冰上用含庆大霉素和制霉菌素的无菌 DPBS 冲洗（见上文）。所有后续操作均需在无菌超净工作台条件下进行。</li>
	<li>将肾脏从 DPBS 溶液转移至无菌纱布上，以去除多余液体。使用无菌镊子和剪刀去除肾脏周围的脂肪包膜。</li>
	<li>保持肾脏固定于纱布中，沿外侧（皮质侧）的纵轴稍偏位置进行切割。注意不要完全切断，应保留肾盂处相连，使组织保持完整。</li>
	<li>使用弯头剪刀小心分离被玫瑰色光泽外髓质包围的苍白内髓质组织。将分离的内髓质收集至含有庆大霉素和制霉菌素的 DPBS 中，并置于冰上的 60 mm 培养皿内。</li>
	<li>待所有内髓质组织均被分离并收集于冰上后，减少 DPBS 体积，使液体刚好覆盖组织。使用无菌剃刀片将内髓质切成 5 mm3 的小块。</li>
	<li>将无菌巴斯德吸管的尖端短暂置于火焰中熔化并打磨圆滑。确保吸管冷却后再进行后续操作。</li>
	<li>使用打磨圆滑的巴斯德吸管将组织悬液转移至含有新配制的无菌酶解液（含透明质酸酶和胶原酶，见步骤 1.3.1）的 50 ml Falcon 管中。盖紧管盖，在 37 °C 水浴摇床中以 220 rpm 持续振荡孵育 1.5–2 小时。</li>
	<li>为进行吹打分散，使用圆头巴斯德吸管（见上文）将混合液反复吹吸数次，直至悬液呈现均匀浑浊状态。</li>
	<li>将悬液在 300 × g 条件下离心 5 分钟，温度为 16 °C。弃去上清液，将沉淀物用含庆大霉素和制霉菌素的 DPBS 充分重悬后再次离心。重复该洗涤步骤一次。</li>
	<li>将细胞重悬于完全补充的培养基中，并接种至培养皿和/或微孔板中。每 2 个内髓质组织（来自 1 只动物）所获得的细胞数量足以接种一个 60 mm 培养皿。</li>
	<li>接种 24 小时后，用 600 mosmol DMEM 洗涤细胞两次，并更换新鲜培养基。在接下来的一周内应洗涤细胞 2–3 次（图 1）。接种后 6–8 天，可将 IMCD 细胞用于实验。请注意，在开始实验前 24 小时，需更换为不含 DBcAMP 和制霉菌素的培养基，否则 AQP2 将仅定位于细胞质膜。</li>
</ol>

<ol><li>Stoos, B. A., Naray-Fejes-Toth, A., Carretero, O. A., Ito, S., Fejes-Toth, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+a+mouse+cortical+collecting+duct+cell+line%5BTitle%5D)+AND+%22Kidney+International%22%5BJournal%5D)">Characterization of a mouse cortical collecting duct cell line.</a> Kidney International. 39, 1168-1175 (1991).</li>
<li>Graham, F. L., Smiley, J., Russell, W. C., Nairn, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characteristics+of+a+human+cell+line+transformed+by+DNA+from+human+adenovirus+type+5%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+general+virology%22%5BJournal%5D)">Characteristics of a human cell line transformed by DNA from human adenovirus type 5.</a> The Journal of general virology. 36, 59-74 (1977).</li>
<li>Gluzman, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((SV40-transformed+simian+cells+support+the+replication+of+early+SV40+mutants%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">SV40-transformed simian cells support the replication of early SV40 mutants.</a> Cell. 23, 175-182 (1981).</li>
<li>Ala, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+studies+of+twelve+mutant+V2+vasopressin+receptors+related+to+nephrogenic+diabetes+insipidus%3A+molecular+basis+of+a+mild+clinical+phenotype%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Society+of+Nephrology%3A+JASN%22%5BJournal%5D)">Functional studies of twelve mutant V2 vasopressin receptors related to nephrogenic diabetes insipidus: molecular basis of a mild clinical phenotype.</a> Journal of the American Society of Nephrology: JASN. 9, 1861-1872 (1998).</li>
<li>Richardson, J. C., Scalera, V., Simmons, N. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+of+two+strains+of+MDCK+cells+which+resemble+separate+nephron+tubule+segments%5BTitle%5D)+AND+%22Biochimica+et+Biophysica+Acta%22%5BJournal%5D)">Identification of two strains of MDCK cells which resemble separate nephron tubule segments.</a> Biochimica et Biophysica Acta. 673, 26-36 (1981).</li>
<li>Chen, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aquaporin+2+Promotes+Cell+Migration+and+Epithelial+Morphogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Society+of+Nephrology%3A+JASN%22%5BJournal%5D)">Aquaporin 2 Promotes Cell Migration and Epithelial Morphogenesis.</a> Journal of the American Society of Nephrology: JASN. , (2012).</li>
<li>Perantoni, A., Berman, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Properties+of+Wilms%27+tumor+line+%28TuWi%29+and+pig+kidney+line+%28LLC-PK1%29+typical+of+normal+kidney+tubular+epithelium%5BTitle%5D)+AND+%22In+vitro%22%5BJournal%5D)">Properties of Wilms' tumor line (TuWi) and pig kidney line (LLC-PK1) typical of normal kidney tubular epithelium.</a> In vitro. 15, 446-454 (1979).</li>
<li>Katsura, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Constitutive+and+regulated+membrane+expression+of+aquaporin+1+and+aquaporin+2+water+channels+in+stably+transfected+LLC-PK1+epithelial+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Constitutive and regulated membrane expression of aquaporin 1 and aquaporin 2 water channels in stably transfected LLC-PK1 epithelial cells.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 92, 7212-7216 (1995).</li>
<li>Hull, R. N., Cherry, W. R., Weaver, G. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+origin+and+characteristics+of+a+pig+kidney+cell+strain%2C+LLC-PK%5BTitle%5D)+AND+%22In+vitro%22%5BJournal%5D)">The origin and characteristics of a pig kidney cell strain, LLC-PK.</a> In vitro. 12, 670-677 (1976).</li>
<li>Nedvetsky, P. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reciprocal+regulation+of+aquaporin-2+abundance+and+degradation+by+protein+kinase+A+and+p38-MAP+kinase%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Soc.+Nephrol%22%5BJournal%5D)">Reciprocal regulation of aquaporin-2 abundance and degradation by protein kinase A and p38-MAP kinase.</a> J. Am. Soc. Nephrol. 21, 1645-1656 (2010).</li>
<li>Iolascon, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+Two+Novel+Missense+Mutations+in+the+AQP2+Gene+Causing+Nephrogenic+Diabetes+Insipidus%5BTitle%5D)+AND+%22Nephron+Physiology%22%5BJournal%5D)">Characterization of Two Novel Missense Mutations in the AQP2 Gene Causing Nephrogenic Diabetes Insipidus.</a> Nephron Physiology. 105, p33-p41 (2007).</li>
<li>Deen, P. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aquaporin-2+transfection+of+Madin-Darby+canine+kidney+cells+reconstitutes+vasopressin-regulated+transcellular+osmotic+water+transport%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Society+of+Nephrology%3A+JASN%22%5BJournal%5D)">Aquaporin-2 transfection of Madin-Darby canine kidney cells reconstitutes vasopressin-regulated transcellular osmotic water transport.</a> Journal of the American Society of Nephrology: JASN. 8, 1493-1501 (1997).</li>
<li>Valenti, G., Frigeri, A., Ronco, P. M., D'Ettorre, C., Svelto, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Expression+and+functional+analysis+of+water+channels+in+a+stably+AQP2-transfected+human+collecting+duct+cell+line%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Biological+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Expression and functional analysis of water channels in a stably AQP2-transfected human collecting duct cell line.</a> The Journal of Biological Chemistry. 271, 24365-24370 (1996).</li>
<li>Steele, S. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Telomerase+immortalization+of+principal+cells+from+mouse+collecting+duct%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Physiology.+Renal+Physiology%22%5BJournal%5D)">Telomerase immortalization of principal cells from mouse collecting duct.</a> American Journal of Physiology. Renal Physiology. 299, F1507-F1514 (2010).</li>
<li>Bens, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Corticosteroid-dependent+sodium+transport+in+a+novel+immortalized+mouse+collecting+duct+principal+cell+line%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Society+of+Nephrology%3A+JASN%22%5BJournal%5D)">Corticosteroid-dependent sodium transport in a novel immortalized mouse collecting duct principal cell line.</a> Journal of the American Society of Nephrology: JASN. 10, 923-934 (1999).</li>
<li>Hasler, U., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long+term+regulation+of+aquaporin-2+expression+in+vasopressin-responsive+renal+collecting+duct+principal+cells%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Biological+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Long term regulation of aquaporin-2 expression in vasopressin-responsive renal collecting duct principal cells.</a> The Journal of Biological Chemistry. 277, 10379-10386 (1074).</li>
<li>Miller, R. L., Sandoval, P. C., Pisitkun, T., Knepper, M. A., Hoffert, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vasopressin+inhibits+apoptosis+in+renal+collecting+duct+cells%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Physiology.+Renal+Physiology%22%5BJournal%5D)">Vasopressin inhibits apoptosis in renal collecting duct cells.</a> American Journal of Physiology. Renal Physiology. , (2012).</li>
<li>Kleinman, H. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Basement+membrane+complexes+with+biological+activity%5BTitle%5D)+AND+%22Biochemistry%22%5BJournal%5D)">Basement membrane complexes with biological activity.</a> Biochemistry. 25, 312-318 (1986).</li>
<li>Storm, R., Klussmann, E., Geelhaar, A., Rosenthal, W., Maric, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Osmolality+and+solute+composition+are+strong+regulators+of+AQP2+expression+in+renal+principal+cells%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Physiology.+Renal+Physiology%22%5BJournal%5D)">Osmolality and solute composition are strong regulators of AQP2 expression in renal principal cells.</a> American Journal of Physiology. Renal Physiology. 284, 189-198 (2003).</li>
<li>Maric, K., Oksche, A., Rosenthal, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aquaporin-2+expression+in+primary+cultured+rat+inner+medullary+collecting+duct+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+J.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Aquaporin-2 expression in primary cultured rat inner medullary collecting duct cells.</a> Am. J. Physiol. 275, 796-801 (1998).</li>
<li>Liebenhoff, U., Rosenthal, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+of+Rab3-%2C+Rab5a-+and+synaptobrevin+II-like+proteins+in+a+preparation+of+rat+kidney+vesicles+containing+the+vasopressin-regulated+water+channel%5BTitle%5D)+AND+%22FEBS+Lett%22%5BJournal%5D)">Identification of Rab3-, Rab5a- and synaptobrevin II-like proteins in a preparation of rat kidney vesicles containing the vasopressin-regulated water channel.</a> FEBS Lett. 365, 209-213 (1995).</li>
<li>Lorenz, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cyclic+AMP+is+sufficient+for+triggering+the+exocytic+recruitment+of+aquaporin-2+in+renal+epithelial+cells%5BTitle%5D)+AND+%22EMBO+Rep%22%5BJournal%5D)">Cyclic AMP is sufficient for triggering the exocytic recruitment of aquaporin-2 in renal epithelial cells.</a> EMBO Rep. 4, 88-93 (2003).</li>
<li>Tamma, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+prostaglandin+E2+analogue+sulprostone+antagonizes+vasopressin-induced+antidiuresis+through+activation+of+Rho%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Cell+Sci%22%5BJournal%5D)">The prostaglandin E2 analogue sulprostone antagonizes vasopressin-induced antidiuresis through activation of Rho.</a> J. Cell Sci. 116, 3285-3294 (2003).</li>
<li>Maric, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cell+volume+kinetics+of+adherent+epithelial+cells+measured+by+laser+scanning+reflection+microscopy%3A+determination+of+water+permeability+changes+of+renal+principal+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Biophys.+J%22%5BJournal%5D)">Cell volume kinetics of adherent epithelial cells measured by laser scanning reflection microscopy: determination of water permeability changes of renal principal cells.</a> Biophys. J. 80, 1783-1790 (2001).</li>
<li>Gonzalez, A. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Angiotensin+II+stimulates+renin+in+inner+medullary+collecting+duct+cells+via+protein+kinase+C+and+independent+of+epithelial+sodium+channel+and+mineralocorticoid+receptor+activity%5BTitle%5D)+AND+%22Hypertension%22%5BJournal%5D)">Angiotensin II stimulates renin in inner medullary collecting duct cells via protein kinase C and independent of epithelial sodium channel and mineralocorticoid receptor activity.</a> Hypertension. 57, 594-599 (2011).</li>
<li>Chou, C. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regulation+of+aquaporin-2+trafficking+by+vasopressin+in+the+renal+collecting+duct.+Roles+of+ryanodine-sensitive+Ca2%2B+stores+and+calmodulin%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Biological+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Regulation of aquaporin-2 trafficking by vasopressin in the renal collecting duct. Roles of ryanodine-sensitive Ca2+ stores and calmodulin.</a> The Journal of Biological Chemistry. 275, 36839-36846 (2000).</li>
<li>Uawithya, P., Pisitkun, T., Ruttenberg, B. E., Knepper, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transcriptional+profiling+of+native+inner+medullary+collecting+duct+cells+from+rat+kidney%5BTitle%5D)+AND+%22Physiological+Genomics%22%5BJournal%5D)">Transcriptional profiling of native inner medullary collecting duct cells from rat kidney.</a> Physiological Genomics. 32, 229-253 (2008).</li>
<li>Tchapyjnikov, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Proteomic+profiling+of+nuclei+from+native+renal+inner+medullary+collecting+duct+cells+using+LC-MS%2FMS%5BTitle%5D)+AND+%22Physiological+Genomics%22%5BJournal%5D)">Proteomic profiling of nuclei from native renal inner medullary collecting duct cells using LC-MS/MS.</a> Physiological Genomics. 40, 167-183 (2010).</li>
<li>Stefan, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Compartmentalization+of+cAMP-dependent+signaling+by+phosphodiesterase-4D+is+involved+in+the+regulation+of+vasopressin-mediated+water+reabsorption+in+renal+principal+cells%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Soc.+Nephrol%22%5BJournal%5D)">Compartmentalization of cAMP-dependent signaling by phosphodiesterase-4D is involved in the regulation of vasopressin-mediated water reabsorption in renal principal cells.</a> J. Am. Soc. Nephrol. 18, 199-212 (2007).</li>
<li>Klussmann, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+inhibitory+role+of+Rho+in+the+vasopressin-mediated+translocation+of+aquaporin-2+into+cell+membranes+of+renal+principal+cells%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biol.+Chem%22%5BJournal%5D)">An inhibitory role of Rho in the vasopressin-mediated translocation of aquaporin-2 into cell membranes of renal principal cells.</a> J. Biol. Chem. 276, 20451-20457 (2001).</li>
</ol>

作者声明不存在相互竞争的经济利益。

我们提供了一种详细的原代大鼠IMCD细胞制备与培养方案。该方法可从一只大鼠获得最多21 cm2的细胞20。实验仅需标准的细胞培养设备，由单人操作约6小时内即可完成。因此，该方法适用于作为常规的实验室技术。
原代大鼠IMCD细胞可接种于不同规格的培养皿中，范围从96孔板到60 mm培养皿均可。然而，若需在384孔板中培养，则该操作流程需要优化。我们避免使用大于60 mm的培养皿，因为细胞生长速度会减缓。这些细胞适用于多种实验，如蛋白质印迹（Western blotting）、免疫共沉淀、DNA/RNA提取、免疫荧光显微镜检测、Ca2+成像以及电生理学实验10,22,23。
接种后约6至8天，原代IMCD细胞生长形成融合的单层细胞（图2）。细胞平均高度为3 - 5 μm24，细胞间紧密连接，并维持较高水平的内源性AQP2表达。AQP2的免疫荧光显微检测表明，多达80%的细胞为AQP2阳性的...

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Erratum: Culturing Primary Rat Inner Medullary Collecting Duct Cells

在肾集合管主细胞中，精氨酸加压素（AVP）通过促进水通道蛋白-2（AQP2）插入质膜，调控水的重吸收。AVP 与G蛋白偶联的加压素2型受体（V2R）结合，激活腺苷酸环化酶，从而促进cAMP的生成。该信号通路的启动导致蛋白激酶A（PKA）的活化。PKA在丝氨酸256位点（S256）对AQP2进行磷酸化，这是促使AQP2从细胞内囊泡重新分布至质膜的关键触发因素。膜上的插入使水能够顺着渗透梯度被重吸收，从而精细调节机体的水稳态。
由于精氨酸加压素（AVP）分泌异常或AVP激活的信号通路失调，导致AVP介导的水重吸收功能紊乱，可引起或与多种严重疾病相关。由V2R或AQP2基因突变引起的水重吸收减少会导致肾性尿崩症；而血浆AVP水平升高则与心血管疾病（如慢性心力衰竭）以及抗利尿激素分泌不当综合征（SIADH）中过度的水重吸收相关。
精氨酸加压素（AVP）介导的水重吸收的重要性不仅体现在其与疾病的相关性上。AVP诱导携带水通道蛋白2（AQP2）的囊泡向细胞膜转运并与其融合，这一过程是一种严格依赖cAMP的胞吐作用，目前尚未被充分阐明。其他依赖cAMP的胞吐作用实例包括肾脏中肾素的分泌以及胃中H+的分泌。因此，阐明肾集合管主细胞中调控AQP2转运的分子机制，不仅有助于理解其他细胞类型中类似的分子过程，还可能为治疗与AVP介导的水重吸收障碍相关疾病的新型疗法提供方向。
阐明调控 AQP2 的机制需要获取集合管主细胞模型。目前已有多种不同的哺乳动物肾细胞系可供选择，但这些模型存在若干缺陷。在许多细胞系统中，AQP2 蛋白表达水平较低（表1；M1、HEK293、COS-7、MDCK、LLC-PK1）1-10；另一些细胞则异位过表达人源（MCD4、WT10）11,12 或大鼠（CD8）13 的 AQP2。在 MCD4 和 COS-7 细胞中，V2 受体并不表达。据我们所知，目前尚无来源于肾髓质内层集合管（即 AQP2 表达最丰富的肾区）的永生化细胞系模型，现有模型多来源于皮质集合管1,11,13-16。此类细胞模型包括广泛使用的永生化 mpkCCD（例如17）以及近期建立的 mTERT-CCD14 细胞系。这两种细胞系均可内源性表达 AQP2 和 V2R，但由于它们来源于皮质集合管，其蛋白质组很可能与髓质内层集合管（IMCD）细胞不同，例如可能表达不同的 Na+ 转运系统。
本文介绍了一种原代培养内源性表达V2R和AQP2的肾髓质集合管（IMCD）细胞的实验方案。因此，该模型最接近肾脏集合管的生理状态。由于建立该培养体系仅需常规实验室设备，其他实验室可轻松采用此方法。

<table><tbody><tr><td>小鼠 IV 型胶原蛋白</td><td>BD Biosciences</td><td>356233</td><td></td></tr><tr><td>透明质酸酶</td><td>SIGMA</td><td>H6254</td><td></td></tr><tr><td>CLS-II 型胶原酶</td><td>Biochrom AG</td><td>C2-22</td><td></td></tr><tr><td>DMEM + GlutMAX</td><td>Invitrogen GIBCO</td><td>21885108</td><td></td></tr><tr><td>制霉菌素</td><td>SIGMA</td><td>N4014</td><td></td></tr><tr><td>Ultroser G</td><td>Cytogen</td><td>15950-017</td><td></td></tr><tr><td>非必需氨基酸（NEA）</td><td>Biochrom AG</td><td>K0293</td><td></td></tr><tr><td>庆大霉素</td><td>Invitrogen GIBCO</td><td>15710</td><td></td></tr><tr><td>DBcAMP</td><td>BIOLOG</td><td>D009</td><td></td></tr></tbody></table>

原代大鼠髓质内集合管细胞培养

Culturing Primary Rat Inner Medullary Collecting Duct Cells

精氨酸加压素（AVP）通过促进肾集合管主细胞对水的重吸收，从而精细调节机体的水稳态。AVP 与主细胞表面的血管加压素 V2 受体（V2R）结合，诱导细胞内 cAMP 的合成。这会激活细胞信号通路，导致水通道蛋白-2（AQP2）的磷酸化状态发生改变。蛋白激酶 A 对 AQP2 进行磷酸化，从而触发 AQP2 从细胞内囊泡转位至细胞膜，促进原尿中水分的重吸收。若垂体释放 AVP 异常或主细胞中 AVP 激活的信号通路出现障碍，可分别导致中枢性或肾源性尿崩症；而血浆 AVP 水平升高则与慢性心力衰竭及抗利尿激素分泌不当综合征等心血管疾病相关。
本文介绍了一种原代大鼠肾髓质集合管（IMCD）细胞的培养方案，该细胞内源性表达V2R和AQP2。这些细胞适用于阐明调控AQP2的分子机制，从而发现治疗与精氨酸加压素（AVP）介导的水重吸收失调相关疾病的新型药物靶点。IMCD细胞来源于大鼠肾脏内髓质，接种后六至八天即可用于实验。IMCD细胞可在常规细胞培养皿、培养瓶以及不同规格的微孔板中培养，操作过程仅需数小时，适合标准细胞培养实验室开展。

原代大鼠IMCD细胞成功培养后，接种6-8天即可形成融合的单层细胞（图2）。每个60 mm培养皿中约含有6 × 106个细胞。由于培养皿预先包被了作为基底膜成分的IV型胶原蛋白18，细胞可牢固贴附于培养皿表面，因此即使经过多次彻底的洗涤操作，IMCD细胞也不会脱落。培养的细胞中最多有80%内源性表达V2R和AQP2，这些为集合管主细胞；而不表达AQP2的细胞则被认为是闰细胞，或来源于亨利袢细段、直小血管或髓质内间质细胞的非IMCD细胞。如我们先前所述，600 mosmol的培养基渗透压可防止AQP2的下调19。此外，通过在培养基中添加膜通透性cAMP类似物DBcAMP，可维持AQP2的表达。为了降低AQP2在细胞膜上的表达水平，从而促进其在细胞内的定位，IMCD细胞在实验前应于不含DBcAMP的条件下培养约24小时。若在对照条件下大部分AQP2仍定位于细胞膜，则应延长无DBcAMP培养的时间。使用标准缓冲液裂解60 mm培养皿中生长的细胞，可获得约1.5 mg蛋白质10。
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精氨酸加压素（AVP）通过促进肾集合管主细胞对水的重吸收，调控机体水平衡的精细调节。本文介绍一种适用于研究AVP介导的水重吸收分子机制的原代大鼠肾髓质内层集合管细胞的培养方案。

精氨酸加压素（AVP）通过促进肾集合管主细胞对水的重吸收，从而精细调节机体的水稳态。AVP ……

本实验的总体目标是获得适合用于研究血管加压素（VP）介导的水重吸收的原代肾髓质集合管细胞，即IMCD细胞。该目标首先通过摘取大鼠肾脏来实现，第二步是从周围的外髓和皮质中分离出内髓组织。接下来，通过酶消化法处理内髓集合管以释放单个细胞。最后一步是将细胞悬浮并筛选出主细胞，然后将其接种至培养皿中。通常在接种后六到八天，细胞即可用于实验。该细胞培养系统适用于阐明精氨酸加压素（VP）介导的水重吸收的分子机制，以及可能存在的其他依赖CAP的TIC过程。此外，该系统还可用于发现治疗与VP介导水重吸收失调相关疾病的新药物候选分子及药物靶点。本实验操作将由本实验室的一名博士生，以及本实验室的两名技术人员Beata Eman和Andrea Giller进行演示。在此时间线场景之后，用胶原蛋白包被培养皿。第四型，在手术前一天即次日，首先准备培养基和酶溶液。将添加剂加入 freshly prepared DMEM 培养基中。配制酶溶液时，向DPBS滤液中加入1毫克/毫升的透明质酸酶和2.2毫克/毫升的胶原酶。将溶液灭菌后，储存于50毫升Falcon管中。每消化两份肾脏内髓质，需准备一毫升酶溶液。本方案中最困难的步骤是内髓质的解剖。为确保成功，应在解剖前将动物体内的血液排尽，以便在安乐死后更清晰地识别内髓质与外髓质之间闪亮的分界线。取出肾脏并将其置于先前准备好的无菌 DPBS 中保存。在无菌条件下操作，将肾脏从添加了庆大霉素和制霉菌素的 DPBS 溶液中转移至无菌纱布上，以去除多余的液体。接下来，使用无菌手术刀，在仍固定于纱布上的情况下，去除肾脏周围的脂肪囊。在外侧或皮质侧沿纵轴附近进行切割，注意不要完全切断，需在肾盂处保持相连，使组织仍为一整块。接下来，辨认出呈闪亮玫瑰色的外髓质和呈白色的部分内髓质。使用弯剪小心地将内髓质从周围的外髓质中分离出来。将组织置于先前配制的DPBS溶液中。将所有Meli分离并收集到冰上后，减少添加了庆大霉素和制霉菌素的DPBS溶液的体积，使其刚好浸没Meli。使用无菌剃刀片将Meli切成约5立方毫米的立方体。接下来，将无菌巴斯德吸管的尖端短暂置于火焰中，使其熔化并变圆。冷却后，用此移液器将组织悬液转移至含有新鲜无菌酶溶液的50毫升Falcon管中（酶溶液已于先前配制）。将试管置于水浴中，在37°C下持续振荡孵育1.5至2小时。此后，用移液枪反复吹打混合液数次，直至悬液呈现均匀浑浊。充分混匀后，将悬液离心五分钟。接着，弃去上清液。重悬沉淀，再次离心。重复此洗涤步骤一次。将细胞重悬于完全添加补充物的培养基中，并立即接种至培养皿或微量培养板中；接种后可直接在显微镜下评估分离的IMCD细胞、红细胞及细胞碎片。这将初步了解24小时后分离的细胞数量。用600毫渗量的DMEM洗涤细胞，并加入新鲜培养基。在接下来的一周内，应将细胞洗涤两到三次。IMCD 细胞在接种后六

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科研

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Biology

生物学

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