Verhoogde van collageen afgeleide geavanceerde glycatie-eindproducten (AGE's) worden consequent in verband gebracht met pijnlijke ziekten. Hier hebben we onderzocht of glycatie sensorische neuronen sensibiliseert voor capsaïcine-excitatie.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
* These authors contributed equally
Verhoogde van collageen afgeleide geavanceerde glycatie-eindproducten (AGE's) worden consequent in verband gebracht met pijnlijke ziekten. Hier hebben we onderzocht of glycatie sensorische neuronen sensibiliseert voor capsaïcine-excitatie.
Verhoogde van collageen afgeleide geavanceerde glycatie-eindproducten (AGE's) worden consequent in verband gebracht met pijnlijke ziekten, waaronder artrose, diabetische neuropathie en neurodegeneratieve aandoeningen. Menselijke sensorische neuronen die zijn gedifferentieerd van de SH-SY5Y-cellijn krijgen pro-nociceptieve functies wanneer ze worden blootgesteld aan AGE's door substantie P vrij te geven en de transiënte receptorpotentiaal vanilloïde 1 (TRPV1)-expressie te verhogen. Hier onderzochten we of deze receptor functioneel actief was en of het glycatieproces sensorische neuronen gevoelig maakt voor capsaïcine-excitatie. Sensoenachtige neuroncellen werden verkregen uit de differentiatie van SH-SY5Y-cellen met all-trans-retinoïnezuur en van de hersenen afgeleide neurotrofe factor. Incubatie met geglyceerde collageen extracellulaire matrix (ECM-GC) simuleerde een pro-nociceptieve stimulus. Controlecellen werden geïncubeerd met een niet-geglyceerde extracellulaire collageenmatrix (ECM-NC). Fluo-8 Calcium Flux Assay Kit werd gebruikt om de calciuminstroom te beoordelen, die werd gestimuleerd door capsaïcine. De resultaten tonen aan dat glycatie de calciuminstroom verhoogt in vergelijking met cellen die worden behandeld met normaal collageen, wat suggereert dat sensorische neuronen functionele TRPV1-kanalen tot expressie brengen en dat glycatie de excitatie van capsaïcine verhoogt. Deze gegevens duiden op overgevoelige sensorische neuroncellen van AGE's, die pro-nociceptieve signalering activeren. Samen suggereren onze resultaten dat we een functioneel model hebben opgesteld dat reageert op capsaïcine en dat nuttig kan zijn voor het screenen van kandidaten voor het beheersen van pijnlijke aandoeningen.
Glycatie is een niet-enzymatisch, onomkeerbaar en spontaan proces waarbij eiwitten, zoals collageen, zich binden aan reducerende suikermoleculen, wat resulteert in geavanceerde glycatie-eindproducten (AGE's). AGE's kunnen cellulaire membraanreceptoren activeren, waardoor intracellulaire routes worden geactiveerd, zoals extracellulair signaalgereguleerd eiwitkinase (ERK) 1/2, p38 mitogeen-geactiveerd eiwitkinase (MAPK) en c-jun n-terminale kinasen (JNK's), rho-GTPases, fosfoinositol-3-kinase (PI3K), Januskinase/signaaltransducer en activator van transcriptie (JAK/STAT) en eiwitkinase C (PKC), waardoor de afgifte van pro-inflammatoire moleculen en oxidatieve stress toenemen1. Geglyceerd collageen schaadt ook de structuur en eigenschappen van de extracellulaire matrix, en verhoogde van collageen afgeleide AGE's worden consequent in verband gebracht met pijnlijke ziekten, waaronder artrose, diabetische neuropathie en neurodegeneratieve aandoeningen 2,3.
Onze groep heeft eerder aangetoond dat de SH-SY5Y-cellijn kan worden gedifferentieerd tot sensorische neuroncellen, aangezien deze cellen kanalen tot expressie brengen die betrokken zijn bij nociceptie, zoals natriumkanalen (Nav 1.7, Nav 1.8 en Nav 1.9) en transient receptor potential vanilloïde type 1 (TRPV1), markers die doorgaans worden aangetroffen in perifere sensorische neuronen4. TRPV1 is een niet-selectief kationkanaal dat doorlaatbaar is voor calciumionen en gevoelig is voor capsaïcinestimulus. Belangrijk is dat wanneer de sensorische neuroncellen worden blootgesteld aan geglyceerde collageenmatrix (ECM-GC), ze pro-nociceptieve functies krijgen door de c-Fos-expressie te verhogen, een transcriptiefactor die betrokken is bij neuronale activering, en de afgifte van substantie P, een neuropeptide dat wijdverbreid is betrokken bij neuro-inflammatie en pijn. Deze cellen reageren op pijnstillers, zoals morfine, het prototype van het opiaat, waardoor de door ECM-GC geïnduceerde afgifte van stof P wordt verminderd. Samen geven deze gegevens aan dat dit model reageert op een pro- en anti-nociceptief molecuul 4,5.
Het monitoren van intracellulaire Ca2+- concentratieveranderingen is essentieel voor het bestuderen van tal van cellulaire processen. In neuronen kan het een nuttig hulpmiddel zijn om neuronale schade en neuroprotectieve eigenschappen van geneesmiddelen te voorspellen. Capsaïcine, het scherpe actieve ingrediënt van hete chilipepers, is de meest bestudeerde agonist van de TRPV1-receptor5 en een waardevol hulpmiddel voor het bestuderen van de pijnmechanismen en het screenen van potentiële nieuwe pijnstillers. Eerdere studies hebben aangetoond dat primaire sensorische neuronen uit de dorsale wortelganglia van knaagdieren die zijn geïncubeerd met hoge glucose een significante toename vertonen van door capsaïcine geïnduceerde calciuminstroom6. Of het TRPV1-kanaal functioneel actief was in ons celmodel en of het geglyceerde collageen sensorische neuroncellen gevoelig maakt voor capsaïcine-excitatie, die nociceptieve signaalroutes kan activeren, blijft echter onbekend. Daarom wilden we een kosteneffectief protocol ontwikkelen met behulp van eenvoudige hulpmiddelen voor real-time calciummonitoring in sensorische cellen, terwijl we een betrouwbare analyse garanderen. Hier bieden we een uitgebreid protocol om onderzoekers te helpen bij het doorlopen van de stappen om SH-SY5Y-cellen te differentiëren in sensorische neuroncellen en hoe ze gevoelig te maken voor pro-nociceptieve stimuli. Deze methode kan bijdragen aan de ontdekking van nieuwe pijnstillende of neuroprotectieve verbindingen.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
1. SH-SY5Y-cultuur en differentiatie tot sensorische neuroncellen
OPMERKING 1: Alle stappen in dit hoofdstuk moeten worden uitgevoerd onder een laminaire stromingskap en alle oplossingen en benodigdheden moeten steriel zijn.
2. Geglyceerd collageen en glycatieproces
NOTITIE: Alle stappen in dit gedeelte moeten worden uitgevoerd onder een laminaire stromingskap en alle oplossingen en benodigdheden moeten steriel zijn.
3. Calciuminflux test
4. Capsaïcine inductie
OPMERKING: Capsaïcine, een TRPV1-agonist, werd gebruikt om calciuminstroom in de cellen te induceren.
5. Beeldvorming van calciuminstroom en analyse van confocale microscopie
OPMERKING: De beeldvorming werd uitgevoerd in een confocale microscoop die was uitgerust met een 20x/0,75NA-objectief en een excitatielaser van 488 nm (intensiteit 0,5%). Emissie werd gedetecteerd bij 520 nm. Cellen werden in de loop van de tijd (t) gescand in xy-assen (512 x 512 pixels) met een snelheid van 600 Hz met een acquisitie-interval van 433 ms en een totale acquisitietijd van 5 min. Beeldvorming werd uitgevoerd bij 37 °C om de fysiologische conditie van de cellen te behouden met behulp van de microscopiesoftware.
6. Nabewerking/data-analyse

Figuur 1: Voorbeeld van de ROI in de geselecteerde cellen voor calciuminstroomanalyse in LAS X-software. (A) LAS X-interface in kwantificeermodus. De roze rechthoek geeft het kwantificeringstabblad aan. De gele rechthoek toont het gereedschap voor het tekenen van een polylijn en de cyaankleurige rechthoek toont de gereedschappen voor uitzoomen en inzoomen. (B) Gezichtsveld (FOV) vastgelegd. (C) Zoom in op FOV om het tekenen van ROI in de hele cel te vergemakkelijken. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 2: Voorbeeld van ROI in de geselecteerde cellen voor calciuminstroomanalyse in FIJI-software. (A) FIJI-interface met het hoofdmenu en de tool. Het rode vierkant toont het vergrootglas en het groene vierkant toont de selectie uit de vrije hand. (B) Gezichtsveld (FOV) vastgelegd met inzoomen en een getekende ROI. (C) Het ROI-managervenster. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
7. Problemen oplossen
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
SH-SY5Y-celdifferentiatie in sensorische neuron
Screeningbeelden met een hoge inhoud tonen aan dat het protocol van neuronale differentiatie de SH-SY5Y-celmorfologie verandert. De sensorische neuroncellen (gedifferentieerde cellen) vertonen een afgerond cellichaam dat een uitgebreid netwerk van neurofilamenten projecteert. Ze vormen vertakkingen van meer langwerpige neurietuitsteeksels die omliggende neuronen met elkaar verbinden, wat consistent is met volwassen neuro...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Nociceptoren zijn gespecialiseerde subsets van sensorische neuronen die pijn bemiddelen. Deze cellen brengen spanningsafhankelijke en ligandionkanalen tot expressie, zoals TRPV1, waarvan de activering leidt tot calciuminstroom en de afgifte van neuropeptiden en neurotransmitters die de nociceptieve transmissie reguleren. Hier beschrijven we een protocol voor het differentiëren van SH-SY5Y in sensorische neuroncellen om de door capsaïcine geïnduceerde calciuminstroom te evalueren
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
MCB, AMCT en VOZ bezitten een patent op het proces van het identificeren van moleculaire entiteiten die betrokken zijn bij artrosepijn (BR102018008561-1).
Dit werk werd ondersteund door Fundação Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo FAPESP Grant nummer 2015/50040-4 en 2020/13139-0, São Paulo Research Foundation en GlaxoSmithKline, FAPESP 2022/08417-7 en 2024/04023-0.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| All-trans retinoic acid | Tocris | 695 | |
| BDNF | Tocris | TOCR-2837 | |
| BDNF | Sigma-Aldrich | B3795 | |
| Butterfly type 23GA steriele | Beckton Dickinson Asepto | 38833814 | Veneneetje |
| Capsaïcine | Sigma-Aldrich | M2028 | |
| D-glucose | Sigma-Aldrich | G5767 | |
| DMEM/F12 | Gibco | 12500062 | Basismedium |
| D-ribose | Sigma-Aldrich | R7500 | |
| D-threose | Sigma-Aldrich | T7392 | |
| Fluo-8 Calcium Flux Assay Kit | Abcam | ab112129 | Geen wassen |
| Heat-inactivated foetaal bovien serum | Gibco | A5670801 | |
| High Content Screening | Molecular Devices | ||
| LASX software | Leica Microsystems | Microscoop software | |
| Leica TCS SP8 | Leica Microsystems | Leica TCS SP8 | Confocale microscoop |
| Penicilline-streptomycine | Gibco | 15140130 | |
| Petrischaal (35/10 mm) | Greiner bio-one | 627965 | |
| Rat tail type I collageen | Corning | 354236 | |
| SH-SY5Y | Merck | 94030304-1VL | Neuroblastoom cel lijn |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.