Zelluläre Seneszenz ist eine Form von Stress-Reaktion zeichnet sich durch eine stabile Zellzyklus Festnahme. In den letzten zehn Jahren hat Forschung etabliert, dass Seneszenz mit verschiedenen biologischen und pathologische Prozesse einschließlich der Embryonalentwicklung, Fibrose und Organismus Altern1,2verbunden ist. Zelluläre Seneszenz wurde zuerst in menschlichen Fibroblasten am Ende ihrer replikativen Lebensdauer ausgelöst durch Telomerverkürzung3gekennzeichnet. Neben replikativen Stress gibt es viele andere Reize, die Seneszenz, einschließlich DNA-Schäden, oxidativer Stress, onkogenen Signale und genomische/epigenomischen Veränderungen, die schließlich die p53/p21 und/oder pRB Wege zum aktivieren kann auslösen können Aufbau und die Konsolidierung der permanenten Wachstums Verhaftung1. Eines der wichtigen Merkmale der alternde Zellen ist, dass sie metabolisch aktiv bleiben und kräftig einen Seneszenz-assoziierten sekretorischen Phänotyp (SASP ausdrücken): Sekretion von inflammatorischen Zytokinen, Wachstumsfaktoren und extrazelluläre Matrix Faktoren-4. SASP Faktoren sind vorgeschlagen worden, um eine wichtige Rolle bei der Vermittlung und Verstärkung des Seneszenz Effekts aufgrund ihrer potenten Wirkung auf Immunzellen zieht und lokale und systemische Gewebe Milieus1zu verändern. Interessanterweise hat Seneszenz vor kurzem vorgeschlagen worden, für Gewebe Reparatur und Regeneration5,6wichtig sein. Darüber hinaus hat die Daten aus mehreren Labors, einschließlich der unsrigen, vorgeschlagen, dass Gewebe Schaden-Induzierte Seneszenz zellulärer Plastizität, über SASPs, Förderung der Regeneration7–9verbessern könnte. Daher, die entstehenden Daten unterstreichen die Bedeutung des Studiums Seneszenz in Vivo.
In der Post-induzierte pluripotente Stammzellen (iPSC) Ära ist zelluläre Plastizität die Fähigkeit einer Zelle, eine neue Identität zu erwerben und eine alternative Schicksal wenn verschiedene Reize in Kultur und in Vivo10ausgesetzt zu verabschieden. Es ist bekannt, dass vollständige Neuprogrammierung kann erreicht in Vivo11,12, wo der Ausdruck der der Kassette mit vier Yamanaka Faktoren: Oct4, Sox2, Klf4und c-Myc (OSKM) kann induzierte in Vivo , darum Bildung in mehreren Organen zu fördern werden. Daher ein programmierbar Mausmodell (i4F) als ein leistungsfähiges System lässt sich identifizieren wichtige Regulatoren und Signalwege, die für die zelluläre Plastizität11wichtig sind.
Eine geeignete und sensibel in Vivo -System ist wichtig zu verstehen, wie zelluläre Seneszenz reguliert zelluläre Plastizität im Zusammenhang mit der Geweberegeneration. Hier präsentieren wir Ihnen ein robustes System und ein detailliertes Protokoll, das Bindeglied zwischen Seneszenz und zelluläre Plastizität im Zusammenhang mit der Geweberegeneration zu bewerten. Die Kombination von Cardiotoxin (CTX) induzierte Schädigung der Muskulatur in den m. Tibialis Anterior (TA) Muskel-Gruppe, ein etabliertes System, Geweberegeneration und i4F Mausmodell zu studieren ermöglicht die Erkennung von zellulären Seneszenz und in vivo Umprogrammierung während der Muskelregeneration.
Um die Verbindung zwischen zelluläre Plastizität und Seneszenz zu bewerten, i4F Mäuse mit CTX induzieren akute Muskelschäden verletzt und behandelt mit Doxycyclin (0,2 mg/mL) innerhalb von 7 Tagen, in Vivo Umprogrammierung zu induzieren. Während eine CTX akuten Muskelschäden induzierten und Regeneration Protokoll kürzlich veröffentlichten13, aus ethischen Gründen wurde, wird dieses Verfahren in das aktuelle Protokoll weggelassen werden. TA-Muskel-Proben werden bei 10 Tagen Post Verletzungen13, erhoben, wenn der Höhepunkt der alternde Zellen wurden bisher14beobachtet. Dieses ausführliche Protokoll beschreibt hier, alle erforderlichen Schritte, um die Ebene der Seneszenz (über SA-β-Gal) und Neuprogrammierung (über IHC beflecken von Nanog) zu bewerten.
Seneszenz-assoziierten Beta-Galaktosidase (SA-β-Gal) Assay ist die am häufigsten verwendeten Assay, beide seneszenten Zellen in Kultur und in Vivo15zu erkennen. Im Vergleich zu anderen Tests, ermöglicht der SA-β-Gal-Test die Identifikation der alternde Zellen in ihrer natürlichen Umgebung mit intaktem Gewebearchitektur, die besonders wichtig für in-Vivo -Studie ist. Darüber hinaus ist es möglich, die SA-β-Gal-Assay mit anderen Markern mit IHC zu koppeln. Allerdings erfordert der SA-β-Gal-Assay frische oder gefrorene Proben, bleibt eine große Einschränkung. Wenn frisches oder gefrorenes Gewebe wie gefrorene TA Muskel Proben routinemäßig verfügbar sind, ist SA-β-Gal offensichtlich die am besten geeigneten Assay seneszenten Zellen zu erkennen. NANOG ist der Marker verwendet, um neuprogrammiert Zellen aus zwei Gründen: 1) Es ist eine wesentliche Marker für Pluripotenz; (2) Darüber hinaus seinen Ausdruck wird nicht durch Doxycyclin (Dox) angetrieben, deshalb erkennt es induzierten Pluripotenz anstatt der erzwungenen Ausdruck der Yamanaka-Kassette.
Es ist wichtig zu beachten, die Färbung Protokolle präsentiert in dieser Studie können separat durchgeführt werden, um die Quantifizierung Verfahren zu vereinfachen, sondern können auch in eine Co Färbeverfahren, beide seneszenten zu visualisieren und pluripotente Stammzellen im selben Abschnitt durchgeführt werden.