Hier stellen wir ein Protokoll zur Isolation, Transfektion und Langzeitkultur von erwachsenen Maus- und Rattenkardiomyozyten vor.
Ein Abonnement von JoVE ist erforderlich, um diesen Inhalt anzuzeigen. Melden Sie sich an oder beginnen Sie noch heute mit einer kostenlosen Testphase.
Methodenartikel
Hier stellen wir ein Protokoll zur Isolation, Transfektion und Langzeitkultur von erwachsenen Maus- und Rattenkardiomyozyten vor.
Die Ex-vivo-Kultur der adulten Säugetierkardiomyozyten (CMs) stellt das relevanteste experimentelle System für die In-vitro-Studie der Herzbiologie dar. Adult mammalian CMs sind endlos differenzierte Zellen mit minimaler proliferativer Kapazität. Der post-mitotische Zustand von CMs für Erwachsene schränkt nicht nur die Progression des Kardiomyozytenzellzyklus ein, sondern auch die effiziente Kultur von CMs. Darüber hinaus ist die langfristige Kultur von CMs für Erwachsene für viele Studien notwendig, wie z. B. cm-Proliferation und Analyse der Genexpression.
Die Maus und die Ratte sind die beiden am häufigsten bevorzugten Labortiere, die für die Kardiomyozytenisolation verwendet werden. Während die langfristige Kultur der Ratten-CMs möglich ist, sind erwachsene Maus-CMs todesanfällig und dürfen unter normalen Bedingungen nicht länger als fünf Tage kultiviert werden. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, die Zellisolation und das Langzeitkulturprotokoll für erwachsene murine CMs zu optimieren. Mit diesem modifizierten Protokoll ist es möglich, sowohl adulte Maus- als auch Ratten-CMs für mehr als 20 Tage erfolgreich zu isolieren und zu kultiieren. Darüber hinaus ist die siRNA-Transfektionseffizienz isolierter CM im Vergleich zu früheren Berichten deutlich erhöht. Für die CM-Isolierung der Erwachsenenmaus wird die Langendorff-Perfusionsmethode mit einer optimalen Enzymlösung und ausreichend Zeit für eine vollständige extrazelluläre Matrixdissoziation genutzt. Um reine ventrikuläre CMs zu erhalten, wurden beide Vorhöfe seziert und verworfen, bevor die Disassoziation und Beschichtung fortgesetzt wurden. Die Zellen wurden auf einer lamininbeschichteten Platte verteilt, was eine effiziente und schnelle Befestigung ermöglichte. CMs durften sich mit 4-6 h vor der siRNA-Transfektion begnügen. Kulturmedien wurden alle 24 Stunden für 20 Tage aufgefrischt, und anschließend wurden CMs für herzspezifische Marker wie Troponin und Marker des Zellzyklus wie KI67 fixiert und befleckt.
Herzkrankheiten sind eine der häufigsten Todesursachen weltweit. Fast alle Arten von Herzverletzungen führen zu einem signifikanten Verlust von erwachsenen Kardiomyozyten (CMs). Erwachsene Säugetierherzen sind nicht in der Lage, ihre Herzverletzung aufgrund der seneszenten Natur des erwachsenen CM1zu reparieren. So führt jede Beleidigung des erwachsenen Säugetierherzens zu einem dauerhaften Verlust von CMs, was zu einer verminderten Herzfunktion und Herzinsuffizienz führt. Im Gegensatz zu erwachsenen Säugetieren können kleine Tiere wie Zebrafische und Newtika ihre Herzverletzungen durch bestehende CM-Proliferation2,3,4regenerieren. Weltweit wird derzeit versucht, eine neuartige therapeutische Intervention bei Herzverletzungen sowohl durch proliferative als auch durch nicht-proliferative Ansätze zu finden. In den vergangenen Jahrzehnten wurden verschiedene Arten von genetischen Mausmodellen entwickelt, um Herzverletzungen und Reparaturen zu untersuchen. Die Verwendung von In-vivo-Tiermodellen ist jedoch nach wie vor ein teurer Ansatz mit der zusätzlichen Komplexität, um einen zellautonomen Mechanismus von Sekundäreffekten zu entschlüsseln. Außerdem sind In-vivo-Systeme eine Herausforderung, CM-spezifische Effekte einer pharmakologischen Intervention zu analysieren, die kardioprotektive Signalisierung aus dem CM induziert.
Darüber hinaus ist die langfristige Kultur der CMs für Erwachsene notwendig, um CM-Proliferationsanalysen durchzuführen. CM-Proliferationstests erfordern mindestens 4-5 Tage, damit Zellen in den Zellzyklus induziert werden und danach genaue Daten erhalten. Darüber hinaus sind Studien, die isolierte CMs für elektrophysiologische Studien, Arzneimittelscreening, Toxizitätsstudien und Ca++ Homöostasestudien nutzen, alle eines verbesserten Kultursystems5,6,7erforderlich. Darüber hinaus zeigen neuere Studien die kardioprotektive Bedeutung von Zytokinen, die von CMs (Kardiokinen)8,9abgesondert werden. Um die therapeutische Rolle und den molekularen Mechanismus dieser Kardiokine während der Herzreparatur und Regeneration zu untersuchen, ist eine längere Kultur erforderlich.
Erwachsene Ratten-CMs sind robust genug für einzellige Isolation und Langzeitkultur in einem In-vitro-System10,11,12. Erwachsene Maus-CMs sind jedoch von großem Interesse für In-vitro-Assays, da eine Vielzahl von genetisch veränderten Mausmodellen verfügbar ist, die die Entwicklung und Durchführung verschiedener innovativer Analysen ermöglichen, die mit Ratte CM13nicht möglich sind. Im Gegensatz zur CM-Isolation von erwachsenen Ratten ist es eine ziemliche Herausforderung, eine einzellige Suspension von erwachsenen Mausherzen zu erhalten, und die langfristige Kultur der erwachsenen Maus-CMs in der Kultur ist noch schwieriger.
Adult CM Isolation von Maus- und Rattenherzen mit einem Langendorff-System wurde bereits eingerichtet, um CM-Funktion5,14,15zu studieren. Hier haben wir ausführlich die Protokolle für die CM-Isolierung von Erwachsenen von Ratten und Mäusen sowie eine modifizierte Langzeitkultur, Transfektion und CM-Proliferation isolierter Zellen beschrieben.
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Alle Experimente sollten in Übereinstimmung mit den Richtlinien des Leitfadens für die Pflege und Verwendung von Labortieren durchgeführt werden, der vom U.S. National Institute of Health (NIH) veröffentlicht wurde. Alle Protokolle, die im Video angezeigt werden, wurden vom Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) der University of Cincinnati, College of Medicine, genehmigt.
1. Vorbereitung vor Derherzentnahme von erwachsenen Mäusen (und Ratten)
2. Entnahme des Herzens von erwachsenen Mäusen (und Ratten)
3. Verdauung des Herzens
4. Herstellung der cm einzelligen Suspension
5. Entfernung von Nicht-CMs
6. Adult CM Beschichtung
7. Transfektion
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Das aktuelle modifizierte Protokoll ermöglicht eine effiziente Isolierung und Kultur von Ratten- und Mäuse-CMs in vitro. Zur Isolierung der Ratte CM wurden insgesamt 3 erwachsene (12 Wochen alte) männliche Fischer 344 Ratten in das Verfahren eingebracht. Abbildung 1 zeigt die chirurgischen Apparate und Isolationseinrichtungen, die im Verfahren erforderlich sind; jedes Teil wurde in der Abbildungslegende markiert und beschrieben. Kollagenase Typ 2 wurde für die Verdauung verwendet, was eine h...
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Es ist von entscheidender Bedeutung, ein Protokoll für die Isolierung der Kardiomyozyten und die langfristige Kultur für die Durchführung zellspezifischer mechanistischer Studien zu erstellen. Es gibt nur wenige Berichte über Erwachsene CM Isolation Protokolle, und noch weniger von ihnen werden für die langfristige Kultur von erwachsenen Mäusen CM15,16,17verwendet. Es wird gezeigt, dass die erwachsene Ratte CM eine höhere Tolera...
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Diese Arbeit wurde durch Mittel der Abteilung für Pathologie und Labormedizin, Universität Cincinnati, College of Medicine, an Dr. Onur Kanisicak unterstützt; ein Stipendium der National Institutes of Health (R01HL148598) an Dr. Onur Kanisicak. Dr. Onur Kanisicak wird vom American Heart Association Career Development Award (18CDA34110117) unterstützt. Dr. Perwez Alam wird von der American Heart Association Postdoktorandenstipendium (AHA_20POST35200267) unterstützt. Dr. Malina J. Ivey wird durch ein NIH T32-Stipendium (HL 125204-06A1) unterstützt.
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| 2,3-Butan-Dion-Monoxim | Sigma-Aldrich | B-0753 | |
| Blebbistatin | APExBIO | B1387 | |
| Rinderserumalbumin | Sigma-Aldrich | A3059 | |
| CaCl2 | Sigma-Aldrich | 449709 | |
| Zellkulturplatte | Corning Costar | 3526 | |
| Zellsieb | BD Biosciences | 352360 | |
| Cel-miR-67 | Dharmacon | CN-001000-01-50 | |
| Kollagenase Typ2 | Worthington | LS004177 | |
| Einweg-Messpipetten | Fisherbrand | 13-711-20 | |
| Einweg-Wägeschalen aus Polystyrol | Sigma-Aldrich | Z154881-500EA | |
| Dulbecco's Modified EagleThermo | Scientific | SH30022.01 | |
| EdU | Life Technologies | C10337 | |
| Fötales Rinderserum | Corning | 35-015-CV | |
| Hochpräzisionszange mit feinem Punkt | Fisherbrand | 22-327379 | |
| Glukose | Sigma-Aldrich | G-5400 | |
| Hämozytometer | Hausser Scientific | 1483 | |
| Heparin | Sagent Pharmaceuticals | PSLAB-018285-02 | |
| HEPES | Sigma-Aldrich | H3375 | |
| Hochpräzise gerade breite Pinzette / Pinzette mit starker Spitze | Fisherbrand | 12-000-128 | |
| Hyaluronidase | Sigma | H3506 | |
| Insulin | Sigma-Aldrich | I0516-5ML | |
| K2HPO4 | Sigma-Aldrich | P-8281 | |
| KCl | Sigma-Aldrich | 746436 | |
| Lichtmikroskop | Nikon | ||
| Lipofectamine RNAiMAX | Life Technologies | 13778-150 | |
| MgSO4 | Sigma-Aldrich | M-2643 | |
| NaCl | Sigma-Aldrich | S9888 | |
| NaOH | Fisher Scientific | S318-500 | |
| Natürliches Maus-Laminin-Invitrogen | 23017-015 | ||
| Penicillin/Streptomycin | Corning | 30-002-CI | |
| Pentobarbital | Henry Schein | 24352 | |
| Phosphatgepufferte Kochsalzlösung | Life Technologies | 20012-027 | |
| Protease XIV | Sigma-Aldrich | P5147-1G | |
| Selen | Sigma-Aldrich | 229865+5G | |
| siMeis2 | Dharmacon | s161030 | |
| siRb1 | Dharmacon | s128325 | |
| Gerade stumpfe/scharfe Präparierschere | Fisher Scientific | 28252 | |
| Gerade sehr feine Präzisionszange | Fisherbrand | 16-100-120 | |
| Taurin | Sigma-Aldrich | T0625 | |
| Transferrin | Sigma-Aldrich | T8158-100MG | |
| Ultraglatte, abgeschrägte Schere | Fisherbrand | 22-079-747 | |
| Wasserbad | Fisher Scientific | 3006S |
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.