방법 논문

Lepr

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⸱

DOI:

10.3791/52632

⸱

2015년 5월 11일

 ,  , 
1School of Biomedical Sciences, The University of Queensland

이 논문에서

요약

우리는 여기에서 제2형 당뇨병의 마우스 모델, Leprdb에서 섬을 분리하기 위한 프로토콜과 2개의 광자 현미경을 사용하는 온전한 섬에서 인슐린 분비를 측정하기 위한 라이브 셀 분석의 세부 정보를 제시합니다.

초록

2 형 당뇨병은 2013 년 382,000,000명에 영향을 미치는 만성 질환이며, 지난 2 년 동안. 2035 1 592000000에 명확하게이 설립 된 제 2 형 당뇨병에서 베타 세포 기능 장애의 역할을 증가 할 것으로 예상된다. 연구 진행은 췌장 섬의 분리 방법을 요구하고있다. 섬 분리의 프로토콜은 야생형과 당뇨병 Lepr의 데시벨 (dB / DB) 마우스 모두에서 고립 된 섬의 수율과 품질을 개선하기 위해 일부 수정과 함께 공유 여기 다른 그룹의 프로토콜과 많은 일반적인 단계를 제시했다. 라이브 셀 2 광자 이미징 법은 아일렛 내에서 인슐린 분비의 조절을 조사하기 위하여 사용될 수 제시된다.

서론

질병의 베타 - 세포 기능 부전의 역할은 광범위 3,4-을 인식하고있다. 이러한 MIN6와 INS-1 등의 세포주는 베타 세포 행동의 생물학을 이해하기 위해 유용한 도구이다. 그러나, 인슐린 분비의 생리적 제어는 랑게르한스의 섬 내에서 일어난다. 이 섬은 단단히 포장 베타 세포의 수천뿐만 아니라 혈관 및 기타 내분비 세포 유형이 포함되어 있습니다. 아일렛이 환경 내의 인슐린 분비에 영향을 당뇨병에 중요한 것으로 예상된다. 따라서, 인슐린 분비의 생리 학적 제어하고 질환의 병태 생리를 이해하기 위해서는 본래 아일렛을 연구하는 것이 필수적이다.

섬 격리

2 형 당뇨병 환자, 특히 인간의 아일렛 라이브 인간 섬과는 얻는 것이 곤란하다. 또한, 인간의 독도 실험 분자 조작에 대한 제한 가능성이 있습니다. 연구원은 그러므로 고용 한동물과 제 2 형 당뇨병 동물 모델에서 할 수 있습니다. 하나는 이러한 질병 모델은 DB / DB 마우스입니다. 이 모델은 밀접하게 인간의 질병 5,6 평행 표현형의 진행과 2 형 당뇨병 자발적인 돌연변이입니다. 당뇨병 DB / db 마우스에서 섬의​​ 격리를 위해 여기에 제시된 프로토콜은 더 나은 수율, 정화 및 강화 섬의 생존을위한 몇 가지 정련 다른 그룹과 공통점이 많은 단계가 있습니다.

2 광자 이미징

여기에 설명 된 라이브 셀 2 광자 분석법을 계량 숫자 7과 야생형 당뇨병은 8,9 아일렛의 많은 세포로부터 인슐린 단일 - 함유 과립의 특성을 평가하기 위해 연구를 가능하게한다.

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프로토콜

참고 : 모든 현재 실험 (퀸즐랜드 대학의 해부학 생명 과학 윤리위원회의 승인) 퀸즐랜드 대학의 지역 동물 윤리 절차에 따라 수행되었다.

1. 작은 섬 격리

  1. 시약 준비
    1. 효소의 혼합물
      1. 췌장 소화를 들어, liberase과 콜라겐 IV 형의 혼합물을 사용합니다. (써모 낮음) liberase의 TL DMEM 26 ㎖ (둘 베코의 수정 이글 중간) 5 mg을 1 병을 희석.
      2. 된 5mm HEPES가 보충 된 0.5 ㎎ / ㎖의 농도에서 행크 버퍼 콜라게나 제 IV 형을 준비 후 0.5mM 염화칼슘 2를 0.1 mg / ㎖의 DNase 및 1 ㎎ / ㎖ 소 혈청 알부민.
      3. 즉, (체적) 한 TL + 1 ㎖의 콜라게나 제 용액 liberase 4 : 4의 비율로 liberase의 TL과 콜라겐 용액을 섞는다. -20 ℃에서 각각 저장을 2.5ml를 효소의 혼합물 나누어지는.
        참고 : 조직 배양 시간이 v에효소의 배치 사이의 비트 (30 초에 1 분 차이)을 당하고. 따라서, 일괄 테스트가 필요할 수있다.
    2. RPMI 격리 미디어
      1. 실온에서 물 1 L에 RPMI 1640 분말의 한 유리 병을 녹여와 2g의 NaHCO3, 4.02 G의 HEPES과 보충.
      2. , 자석 교반기로 혼합, 대형 삼각 플라스크에 RPMI 분리 미디어를 결합 NaOH로 pH를 7.4로 조정, 필터는 살균 및 4 ℃에서 저장.
    3. RPMI 문화 미디어
    4. 10 % 소 태아 혈청 및 1 % 항생 물질 (예, 페니실린 100 U / ㎖, 스트렙토 마이신 100 μg의 / ㎖), RPMI 배양 배지를 사용한다.
  2. 섬의 분리 및 배양
    1. 동물 희생
      1. 지역 기관의 윤리 절차에 따라 자궁 경부 전위 또는 CO 2 질식하여 쥐를 희생. 70 % 에탄올로 충분히 마우스 본체 스프레이.
    2. 췌장 관류
      1. 유측면 복부 피부와 복막을 통해 자체 2 긴 인하 V 자형 플랩을 확인합니다. 전체 복강을 밝히기 위해서 피부 최대의 플랩을 당기고 장을 따로 넣어 담관을 공개 접힌 휴지에 의해 장소에 간 유지 (그림 1, 2). 동물을 넣어 외과 의사 멀리 외과에서 꼬리쪽으로 머리 있도록.
      2. 십이지장 (그림 1)를 입력에서 주입 된 효소를 차단하는 십이지장 벽에 팽대부에서 혈관 클램프를 적용합니다.
        참고 : 주입 된 효소가 췌장 관에 가서 (클램프 이상) 주사 부위에 췌장 또는 역류를 관류 또는 (클램프 아래) 십이지장으로 이동할지 여부는 결정으로이 중요한 단계입니다.
      3. 일반적인 간 덕트 및 담낭 관 (그림 1)의 교차점 근처에 31 G 바늘과 담관을 Cannulate 및 제 주입을위한 공간을 남겨 일 경우즉 췌장은 처음 관류 못한다. 천천히 (이상 ~ 10 초) 마우스 담관에 약 2 ml의 차가운 효소 혼합물의 주입.
        주 : 클램프 우측 위치에있는 경우 췌장 신속 관류한다.
      4. 바늘이 담관 내에 있지만 췌장 관류 할 수없는 경우 (예. 고정 이상의 경우 간에서 조금 떨어진 클램프를 이동하거나 고정 아래의 경우 간으로 조금 아래로 이동) 클램프 위치를 조정합니다.
        주 : 바늘 가끔 둘러싸 캡슐보다는 덕트의 루멘으로 간다. 유용한 기호 담관이 주입 관의 팽창은 내부 바늘이 있는지 여부를 확인한다. 췌장 관류 못하면 대안 효소 혼합물이 예상보다 낮은 수율과 췌장의 여러 부위로 주입 될 수있다. 췌장 (비장 엽)의 왼쪽 사이트의 관류는 섬 수율의 극대화를 위해 중요하다.
      5. 췌장은 P가되면erfused, 신속, 췌장을 제거 유리 병 (~ 20 ㎖, 유리)에 넣고 37 ° C의 물을 욕조에서 ~ 19 분을 품어.
        주 : 배양 시간이 마우스 변형 및 나이에 따라 약간 다를 수 있습니다.
      6. 배양 시간 후, 냉 ~ 분리 매체 20 ㎖를 첨가하여 소화 과정을 정지. 췌장을 방해하고 멸균 50 ㎖ 튜브에 일반 차 체 (1mm의 구멍 직경)를 통해 부어 부드럽게 병을 흔들어. 브레이크 오프 4 ° C에서 1 분 동안 400 XG에 격리 매체와 원심 분리기와 튜브를 최고.
      7. 다시 분리 미디어에서 펠렛을 해산 한 후 브레이크 해제와 함께 4 ℃에서 1 분 동안 400 XG에 원심 분리기,이 15 ml의 튜브에 전송할 수 있습니다. 흡인 뜨는 후, 텍싱 또는 최대 피펫 아래로 튜브 당 밀도 구배 세포 분리 매체의 6 ㎖ (Histopaque 1077 용액)을 잘 두 개의 알약을 섞는다. 부드럽게 위에 튜브의 측면에 격리 매체 ~ 6를 가하여브레이크 오프 4 ° C에서 15 분 동안 100 XG에 밀도 구배 분리 매체와 원심 분리기.
      8. 상단 (격리 미디어)의 상층 액 3 별도의 요리, 중간 및 하부 (밀도 구배 세포 분리 미디어) 레이어를 수집합니다. 해부 현미경 피펫을 사용하여,이 3 요리의 섬을 따다.
        주 : 중간 층이 섬의 대부분을 포함하고 있습니다. 섬의 크기는 ~ 50 μm의 500의 컴팩트 한 구조 (그림 3)으로 인식하고 있습니다. 우리는 (WT) 쥐에 ~ 200 섬과 DB / db 마우스에서 300- <100 섬을 구하십시오.
    3. 섬의 배양
      1. 독도는 37 ℃, 5 %, 효소 소화에서 6ml를 RPMI 배양액 (10 mM이 포도당)와 25cm 배양 접시에 40 섬의 문화 그룹을 복구 할 수 있도록하려면 / 95 % 라이브 전에 2 일간 CO 2 / O 2 -cell 2 광자 영상화. 매일 문화 미디어를 변경합니다.

(2). 라이브 셀 2 광자 이미징

  1. 시약 준비
    1. 세포 외 버퍼
      1. 140 mM의 염화나트륨, 5 mM의 KCl을, 2.5 mM의 염화칼슘 2, 1 mM의의 MgCl 2, 5 mM의 NaHCO3를 10 mM의 HEPES와 2 광자 분석의 나트륨이 풍부한 세포 외 버퍼를 준비합니다.
    2. 세포 외 염료
      1. 2 광자 분석의 경우, -20 ° C에서 세포 외 버퍼, 나누어지는 작은 튜브에 저장에 스톡 SRB 8 mm로 준비합니다. 0.8 mm의 작업 농도를 얻기 위해 신선한 세포 외 버퍼에 주식 SRB 1:10 희석.
  2. 광자 이미징
    1. 먼저, 30 분 동안 3 mM의 글루코오스 외 버퍼에서 2 일간 배양 아일렛 사전 부화.
      참고 : 우리는 문화에 2 오일 사이에 독도를 사용합니다.
    2. 이어서, 현미경 스테이지 상에 열 제어실 상 유리 슬라이드를 배치. 용액의 누출을 방지하기 위해 그리스를 사용합니다.
    3. extracell 500 μL와 챔버 커버다른 포도당 농도 (3 mm의 6 mm의 15 mM의 20 mM의 포도당)와 0.8 mM의 SRB를 포함 울라 버퍼입니다.
    4. 다음에, 챔버의 중앙으로 미리 인큐베이션 아일렛 놓고 설치류 아일렛의 인슐린 면역 염색하여 가장 세포가 베타 세포 인 것을 나타내고, 췌도 세포로 3-4 층에 초점을 맞춘다.
      주 : SRB 신속 아일렛 모든 세포막 윤곽 것이며 아일렛 이미지를 준비한다.
    5. (예., ScanImage 11). 60X 오일 침지 대물 (NA 1.42) 및 이미징 소프트웨어와 2 광자 현미경을 사용하여 4 현미경 전형적인 배열을 도시한다. 형광으로 막 880 nm에서 펨토초 레이저 펄스에 의해 여기 impermeant 형광 세포 마커로 SRB를 사용하여 이미지 exocytic 이벤트, 550-650 nm에서 검출. 자극에 섬의 응답을 기록합니다.
    6. 작은 형광 자리의 갑작스러운 출현에 의해 단일 ​​exocytic 이벤트를 식별 (해상도 10 픽셀 /1, M)와 관심 영역 (~ 0.78 μm의 2)을 통해 형광 신호의 빠른 상승 단계에 의해 확인합니다.

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결과

섬 수율 및 정화

정상적인 야생형 마우스의 200 아일렛이 예상된다. 건강한 섬은 둥근 모양, 밝은 모양과 부드러운 테두리가. 아래의 소화 배치가 적은 섬과 선방 세포 부착 섬 (그림 3)이 때 과열 소화 분리 배치는 일반적으로 작은 퍼지 섬이있다. 더 나은 혈당 마우스 (100) 아래 (반투명 외관과 작은 섬이 악화 혈당 쥐에 비해 (300 섬에) 더 큰, 더 밝고 섬이 당뇨병 DB / db 마우스의 경우, 섬 수율 및 외관은 질병의 진행에 따라 달라집니다 섬)

2 광자 분석법

2 광자 영상화는 단일 인슐린 과립 융합 수준에서 인슐린의 분비를 측정하는 간접 분석법이다. 높은 포도당 또는 칼륨과 같은 자극에 응답하여, 인슐린 과립은 세포막과 융합 및 세포 외 염료는 SRB 번째 진입직경 갑작스런 형광 스폿 ~ 400 nm 인 외관을 초래 E 과...

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토론

아일렛 분리에 가장 중요한 요인은 췌장의 초기 관류이고; 아래는 상당히 낮은 섬 수율 췌장 결과를 관류. 다른 인자는 또한 소화 시간 부분적 관류의 레벨을 보정 할 수 진탕 레벨로 분리 품질에 영향을 미친다. 예를 들어, 완전히 관류 췌장 부드럽게 진탕하면서 아래에서 췌장 세게 진탕 ~ 20 분 소화가 필요할 수 소화 반대로, 18 분 30 초 ~ 37 ° C에서 배양해야한다. 우리의 손에 두 개의 소화 효소의 혼합물을 혼자 둘 중 하나보다 더 섬 격리를 제공합니다. 콜라게나 유일한 방법은, 소화 시간이 매우 섬 수율과 30 초의 시간 차이가 극적으로 품질에 영향을 미칠 수있는 영향을 미친다. 만 liberase를 들어, 수율은 허용하지만 아래 - 소화 때때로 우리는 콜라게나 제를 첨가 더 잘 결합 조직을 소화하는 데 도움이 믿고 발생합니다.

우리는 DB를 발견 / db 마우스는 심지어 형제 자매들, 다양한 당뇨병 표현형 있습니다. 그 결과, 희생 전...

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공개 사항

저자는 경쟁하는 금전적 이해관계가 없음을 선언합니다.

감사의 글

이 연구는 Australian Research Council Grant DP110100642 (to PT) 및 National Health and Medical Research Council Grants APP1002520 and APP1059426 (to PT and HYG)의 지원을 받았습니다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
Liberase TL 5 mgRoche-5401020001
Collagenase type IV-1gGibco-Life Technologies17104-019
Histopaque 1077 500 mlSigma Aldrich10771
RPMI 1640 Medium(10x) 1LSigma AldrichR1383분리 매체 준비
RPMI 1640 (1x) 500 mlGibco-Life Technologies21870-076배양 배지를 준비하기 위해
페니실린-스트렙토마이신 100 mlGibco-Life Technologies15140-122를 사용하여 배양 배지를 준비하기 위해 
소 태아 혈청 500mlGibco-Life Technologies10099-141배양 배지
DMEM(Dulbecco's Modified Eagle Medium)Gibco-Life Technologies11966-025liberase
Metamorph 프로그램Molecular Devices, USA-광자 이미지 분석
을 준비하기 위한 2

참고문헌

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  10. Low, J. T., et al. Insulin secretion from beta cells in intact mouse islets is targeted towards the vasculature. Diabetologia. 57, 1655-1663 (2014).
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