אנו מתארים האדם 3D מטריקס-adipocyte מערכת תרבות מבחנה המאפשרת ניתוח של התפקידים של מטריקס ואדיפוציטים בתרומה לפנוטיפ רקמה מטבולית של רקמת השומן.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
אנו מתארים האדם 3D מטריקס-adipocyte מערכת תרבות מבחנה המאפשרת ניתוח של התפקידים של מטריקס ואדיפוציטים בתרומה לפנוטיפ רקמה מטבולית של רקמת השומן.
מטריצת החילוץ (ECM) ממלאת תפקיד מרכזי בוויסות הומאוסטזיס רקמות, העוסקים בפיצול תאים ובוויסות היבטים מרובים של הפונקציה התאית. ה-ECM ממלאת תפקיד חשוב במיוחד בתפקוד רקמת השומן בהשמנה, ושינויים בתצהיר ECM של רקמת השומן ובקומפוזיציה משויכים למחלות מטבוליות בעכברים ובבני אדם. Tractable מודלים בעלי מבחנה המאפשרים ניתוח של התפקידים של ECM ותאים בתרומה לפנוטיפים הרקמה הגלובלית דליל. אנו מתארים רומן 3D במודל מתורבת של תרבות ECM-adipote האנושית המאפשרת ללמוד את התפקידים הספציפיים של ECM ו adipocytes בוויסות שומן השומן רקמות מטבולית. רקמת השומן האנושית היא decellularized כדי לבודד ECM, אשר לאחר מכן מאוכלס מחדש עם preadipocytes כי הם הבדיל אז בתוך ECM לתוך adipocytes בוגרת. שיטה זו יוצרת מבנים ECM-adipote כי הם metabolically פעילים ולשמור מאפיינים של הרקמות והמטופלים שמהם הם נגזרים. השתמשנו במערכת זו כדי להדגים את הוצלב הספציפי למחלות ECM-adipote ברקמת השומן האנושית. מודל תרבות זה מספק כלי לניתוח התפקידים של ECM ו אדיפוציטים בתרומה לפנוטיפ של רקמת השומן הגלובלית והיתרי הלימוד של התפקיד ECM בוויסות הומאוסטזיס של רקמת השומן.
מטריצת החילוץ (ECM) לא רק מספקת פיגום מכני לרקמות, אלא גם עוסקת בוצלב מורכב עם תאים השוכנים בתוכו, ויסות תהליכים מגוונים הנחוצים למתן רקמות, כולל הפצת תאים, בידול, איתות, ומטבוליזם1. בעוד ECM בריא משחק תפקיד חיוני תחזוקה של תפקוד רקמות נורמלי, ECM תפקודית כבר מעורב מחלות מרובות2.
רקמת אדיפוז ממלאת תפקיד חשוב בפתוגנזה של מחלות מטבולית. השמנת יתר קשורה מוגזמת adipocyte יפרטרופיה והיפוקסיה הסלולר, פגמים בחילוף החומרים הסלולר adipocyte, ו האדיפוז רקמות רשתית פלזמית ומתח חמצוני ודלקת. בעוד מובן מאליו, תהליכים מורכבים אלה זוממים לפגוע ביכולת האגירה התזונתיים של רקמת השומן, המובילה לגלישה מזינים מרקמת אדיפוז, רעילות ברקמות מרובות ומחלות מטבולית מערכתית3,4 ,5. רצף האירועים והמנגנונים הספציפיים העומדים בפני כשל רקמות השומן אינם מובנים בצורה מובנת, אך שינויים ברקמת האדיפוז של ECM היו מעורבים. הרכב ה-ECM משתנה בתוך רקמת השומן בהשמנה אנושית ומורתית, עם היתר מוגבר של חלבון ECM, יחד עם הבדלים ביוכימיים ומבניים איכותיים ברקמת השומן של ECM המזוהה עם מחלת חילוף החומרים האנושית, כולל סוכרת מסוג 2 ו-היפרליפידמיה6,7,8,9,10,11.
למרות התצפיות הללו, תפקידה של ECM רקמת האדיפוז בתפקוד לקוי של רקמת השומן אינו מוגדר היטב. זה חלק בשל חוסר של מודלים ניסיוניים מעקב המאפשרים ניתוח של התפקידים הספציפיים של ECM ו adipocytes בוויסות תפקוד השומן האולטימטיבי הרקמה. תרבות ECM-אדיפוטה מדמה את הסביבה הvivo של רקמת השומן הטבעית לפחות בשתי כבוד. ראשית, תרבות ECM מספקת סביבה מולקולרית דומה לרקמת האדיפוז הטבעית, כולל קולגוניה מקורית, אלאסטנים וחלבונים מטריצות אחרים הנעדרים בתרבות דו-ממדית. שנית, התרבות על פלסטיק 2D הוכח לשנות את חילוף החומרים adipocyte באמצעות אפקטים מכניים בשל אלסטיות ירד של המצע פלסטיק12, אשר ecm-תרבות מבטלת.
שיטות למהנדס פיגומים ביולוגיים על ידי בידוד של ecm מ decellularized אדיפוז ורקמות אחרות נחקרו בהקשר של משובי ורפואת שיחזור והנדסת רקמות13,14, .15,16,17,18 פרסמנו בעבר מתודולוגיה שבה הותאמו שיטות אלה כדי לפתח בדגם תלת-ממד של האדם התלת-ממדי של החברה ECM-adipote האנושית, באמצעות ECM ו-adipocyte בתאי גזע (preadipocytes) נגזר רקמות הקרביים האדם שפוז11. במאמר הנוכחי, אנו מתארים את השיטות האלה בפרוטרוט. ההליך הdecellularization לרקמת השומן האנושית הוא תהליך בן ארבעה ימים הכרוך בטיפולים מכניים ואנזימטיים להסרת תאים ושומנים בדם, תוך השארת פיגום ביולוגי השומר על מאפייני הרקמה שממנה היא נגזרת. Decellularized ECM תומך בבידול adipogenic של האדם preadipocytes, וכאשר מחדש עם adipogenic, שומר מיקרוארכיטקטורה ביוכימיים ומאפיינים ספציפיים למחלות של רקמת אדיפוז שלמים ועוסקת מטבולית פונקציות האופייניות לרקמת השומן הטבעית. ניתן ללמוד מטריצה זו לבדה או להתחמש עם תאים, ולאפשר לימוד של אינטראקציות והצלבות בין הרכיבים הסלולריים והסלולאריים של רקמת האדיפוז.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הרקמות של אדיפוז מושגו מנושאים אנושיים שעברו ניתוח בריאטרי באמצעות אישור מוסדי.
1. הכנה לבידוד ובידוד תרבות
2. הכנה מכימית של ECM
3. פנוטיפים מטבולית הכנה מגיב
4. הרכישה ברקמת אדיפוז
הערה: רקמת השומן בקרביים (מע מ) נאסף ממנטום הגדול בתחילת המבצע על ידי המנתח והועבר חזרה למעבדה על הקרח לעיבוד מיידי. יש להשתמש באמצעי זהירות אוניברסליים כאשר הם מטפלים בכל הרקמות האנושיות ובריאגנטים הקאוסטית, כולל ביצוע כל העבודה במכסה של זרם למינארי, תוך שימוש בלבוש מלא של בטיחות המעבדה, ואין מחסור במחטים.
5. בידוד מראש
6. הכנה לרקמות ECM
7. הכנת ECM-אדיפוציט
8. פנוטיפים מטבוליים

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הכנת הרקמה האדיתית ECM, זריעת עם preadipocytes, ובידול מחוץ גופית לתוך adipocytes בוגרת התוצאה ברורים שינויים רציפים מורפולוגיים ברקמה המאפשרת הערכה חזותית של התקדמות לאורך הפרוטוקול (איור 1) . החומצה הפרפוציטים המשמשת לזריעה את ה-ECM מבודדת באמצעות העיכול מדגימות מע מ נפרדות (איור 2). סריקת מיקרוסקופ אלקטרוני של ECM-adipote מבנה בכל שלב של עיבוד חושף decellularization של ECM ולאחר לכידה מחדש של השומנים-המכיל adipocytes על שפיכה ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מודל התרבות ECM-אדיפוט מספק כלי רב ערך לניתוח התפקידים הבודדים של ECM ותאים בכתיב פנוטיפים האולטימטיבי של רקמה. פרוטוקול הבידוד של ECM אינו ניתן לעיבוד, אך ייתכן שניתן יהיה לצפות בשינויים בתהליך הdecellularization. הצעד הטוב ביותר של יום 3 הוא נקודה קריטית בפרוטוקול. בסיומו של החילוץ לילה, מדליזציה של המטריצה צריך להיות עדות על ידי הפתרון ממס הקוטב הופך צהוב, בעוד המטריצה צריכה לעבור מצבע צהוב כתום מאפיין של רקמת אדיפוז שקוף למחצה/ לבן (איור 1). אם שינויי צבע אלה אינם מתרחשים, סביר להניח שלא...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים אינם מצהירים על אינטרסים סותרים.
אנו מודים לדניאל ברגר, מרילין וודרוף, סימון קורראה, ורית'ה גייס לסיוע בתיאום לימוד. SEM בוצע על ידי אוניברסיטת מישיגן מיקרוסקופ & ניתוח תמונה מעבדה במחקר ביו רפואי מתקן ליבה. פרויקט זה נתמך על ידי NIH מענקים R01DK097449 (RWO), R01DK115190 (RWO, CNL), R01DK090262 (CNL), ותיקי הצטיינות מענק הוקרה I01CX001811 (RWO), מענק פיילוט והיתכנות ממרכז מחקר סוכרת מישיגן (NIH גרנט P30-DK020572) (RWO), מינהל ותיקי ומרק 10 הניצוץ פיילוט הגרנט (RWO). סריקת מיקרוסקופ אלקטרוני בביצוע מיקרוסקופ אוניברסיטת מישיגן & ניתוח תמונה מעבדה במחקר ביו רפואי מתקן ליבה. איור 4 של כתב יד זה פורסם במקור ב בייקר ואח ', J Clin אנדו Metab 2017; 1 במרס, 102 (3), 1032-1043. דוי: 10.1210/jc. 2016-2915, והוא שוחזר על ידי רשות העיתונות של אוניברסיטת אוקספורד [https://academic.oup.com/jcem/article/102/3/1032/2836329]. כדי לקבל הרשאה לשימוש חוזר בחומר זה, בקר בhttp://global.oup.com/academic/rights.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 0.25% טריפסין-EDTA | Gibco, ThermoFisher Scientific Inc., וולת'אם, MA, ארה"ב | Cat#25200056 | |
| 1.5 מ"ל צינור קריוביאלי | Fisher Scientific, ThermoFisher Scientific Inc., Waltham, MA ארה"ב | Cat#02-682-557 | |
| 10% ניטרלי חוצץ פורמלין | VWR International LLC., רדנור, פנסילבניה, ארה"ב | Cat#89370-094 | |
| 100 µ m מסנן רשת ניילון | קורנינג בע"מ, קורנינג, ניו יורק, ארה"ב | Cat # 352360 | |
| 2-Deoxy-D-glucose | Sigma-Aldrich, Inc., סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב | Cat # D8375 | |
| 2 ננומטר 3,3',5 - Triiodo-L-thyronine מלח נתרן (T3) | Sigma-Aldrich, Inc. סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב | Cat # T6397 | |
| צלחות תרבית רקמות 24 בארות | VWR International LLC., רדנור, פנסילבניה, ארה"ב | Cat # 10861-700 | |
| 3-איזובוטיל-1-מתילקסנטין (IBMX) | סיגמא-אולדריץ', בע"מ סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב | Cat#I5879 | |
| צלחות תרבית רקמה 96 בארות | VWR International LLC., רדנור, פנסילבניה, ארה"ב | Cat#10861-666 | |
| תמיסה אנטיביוטית-אנטי-פטרייתית (ABAM) | Gibco, ThermoFisher Scientific Inc., וולת'אם, MA, ארה"ב | Cat#15240062 | |
| ביוטין | סיגמא-אולדריץ', בע"מ סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב | חתול#B4639 | |
| סרום בקר אלבומין (BSA) | Sigma-Aldrich, Inc., סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב | Cat#A8806 | |
| Buffer RLT | Qiagen, הילדן, גרמניה | Cat#79216 | |
| Ciglitizone | Sigma-Aldrich, Inc. סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב | Cat#C3974 | |
| Deoxy-D-glucose, 2-[1,2-3H (N)]- | PerkinElmer Inc., וולת'אם, מסצ'וסטס, ארה"ב | Cat#NET328A250UC | |
| Deoxyribonuclease I מלבלב בקר, סוג II-S | Sigma-Aldrich, Inc. סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב | Cat#D4513 | |
| Dexamethasone | Sigma-Aldrich, Inc. סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב | Cat#D4902 | |
| דימתיל סולפוקסיד | פישר מדעי, ThermoFisher Scientific Inc., וולת'אם, מסצ'וסטס ארה"ב | חתול#BP231 | דליק, קאוסטי |
| דיסודיום EDTA | Fisher Scientific, ThermoFisher Scientific Inc., וולת'אם, מסצ'וסטס ארה"ב | Cat#BP118 | |
| מלח המיקלציום חומצה D-פנטותנית | Sigma-Aldrich, Inc. סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב | Cat#21210 | |
| Dulbecco' s מדיום נשר שונה: תערובת נוטריינטים F-12 (DMEM/F12 | Gibco, ThermoFisher Scientific Inc., Waltham, MA ארה"ב | Cat#11320033 | |
| אתנול | Decon Labs, Inc., מלך פרוסיה, פנסילבניה, ארה"ב | Cat#DSP-MD.43 | EVE דליקות |
| , NanoEnTek | VWR International LLC., רדנור, פנסילבניה, ארה"ב | Cat#10027-446 | |
| סרום בקר עוברי (FBS) | Gibco, ThermoFisher Scientific Inc., וולת'אם, מסצ'וסטס, ארה"ב | Cat#10437028 | |
| Glutaraldehyde | Sigma-Aldrich, Inc., סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב | Cat#G5882 | קאוסטי |
| Hexamethyldisalizane | Sigma-Aldrich, Inc. סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב | Cat#440191 | דליקה, קאוסטית |
| Sigma-Aldrich, Inc. סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב | Cat#I9278 | ||
| איזופרופנול | פישר סיינטיפיק, ThermoFisher Scientific Inc., וולת'אם, מסצ'וסטס ארה"ב | Cat#A415 | דליק |
| איזופרוטרנול | סיגמא-אולדריץ', בע"מ, סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב | חתול#I5627 | דליק |
| KCl | סיגמא-אולדריץ', בע"מ סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב | חתול#S25484 | |
| KH2PO4 | Sigma-Aldrich, Inc. סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב | Cat#P5655 | |
| ליפאז מלבלב חזיר, סוג VI-S | Sigma-Aldrich, Inc. סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב | Cat#L0382 | |
| MgSO4*7H2O | Sigma-Aldrich, Inc. סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב | Cat#230391 | |
| Na2HPO4 | Sigma-Aldrich, בע"מ סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב | Cat#S5136 | |
| NaCl | Sigma-Aldrich, Inc. סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב | Cat#S3014 | |
| NaHCO3 | Fisher Scientific, ThermoFisher Scientific Inc., Waltham, MA ארה"ב | Cat#S233 | |
| NH4Cl | Fisher Scientific, ThermoFisher Scientific Inc., Waltham, MA ארה"ב | Cat#A661 | |
| חיתוך אופטימלי טמפרטורה (OCT) תרכובת | Agar Scientific, Ltd., Stansted, Essex, UK | Cat# AGR1180 | |
| Oil Red-O Solution (ORO) | Sigma-Aldrich, Inc., סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב | Cat#O1391 | |
| ערכת כתמי שמן Red-O American | Master Tech Scientific Inc., לודי, קליפורניה, ארה"ב | Cat#KTORO-G | |
| אוסמיום טטרוקסיד | סיגמא-אולדריץ', בע"מ סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב | Cat#201030 | קאוסטי |
| פנילמתיל-סולפוניל פלואוריד (PMSF) | סיגמא-אולדריץ', בע"מ סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב | חתול#93482 | פוספט קאוסטית |
| (PBS) | פישר סיינטיפיק, ThermoFisher Scientific Inc., וולת'אם, מסצ'וסטס ארה"ב | חתול#SH3025601 | |
| ריבונוקלאז A מלבלב בקר, סוג III-A | Sigma-Aldrich, Inc. סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב | Cat#R5125 | |
| RNAEasy רקמות סיביות MiniKit | Qiagen, הילדן, גרמניה | חתול #74704 | |
| נוזל נצנוץ | פישר מדעי, ThermoFisher Scientific Inc., וולת'אם, מסצ'וסטס ארה"ב | Cat#SX18 | |
| מספריים נגד | |||
| , מלקחיים, | |||
| של סורנסן | תומאס סיינטיפיק, בע"מ, סוודסבורו, ניו ג'רזי | CAS #: 10049-21-5 | |
| בקבוק תרבית T-150 | VWR International LLC., רדנור, פנסילבניה, ארה"ב | Cat#10062-864 | |
| TaqMan Gene Expression Master Mix | ThermoFisher Scientific Inc., וולת'אם, מסצ'וסטס ארה"ב | Cat#4369016 | |
| רקמות שייקר | |||
| , BeadBug Microtube Homogenizer | Benchmark Scientific | Cat#D1030 | |
| Transferrin | Sigma-Aldrich, Inc. סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב | Cat#T3309 | |
| ערכת קביעת טריגליצרידים | Sigma-Aldrich, Inc., סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב | Cat#TR0100 | |
| כתם כחול טריפאן, 0.4% | VWR International LLC., רדנור, פנסילבניה, ארה"ב | Cat#10027-446 | |
| קולגנאז מסוג II | Gibco, ThermoFisher Scientific Inc., Waltham, MA, USA | Cat#17101015 | |
| נייר סינון ווטמן ריב אנג'ל, כיתה 201, 150 מ"מ | סיגמא-אולדריץ', בע"מ, סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב | חתול#WHA5201150 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.