Przedstawiamy tutaj protokół izolacji, oczyszczania i hodowli pierwotnych komórek marginalnych z myszy stria vascularis oraz do tworzenia in vitro modeli stresu oksydacyjnego i starzenia komórkowego w celu badania zaburzeń ściany bocznej ślimaka.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
Przedstawiamy tutaj protokół izolacji, oczyszczania i hodowli pierwotnych komórek marginalnych z myszy stria vascularis oraz do tworzenia in vitro modeli stresu oksydacyjnego i starzenia komórkowego w celu badania zaburzeń ściany bocznej ślimaka.
Prążkowo-naczyniowe to kluczowa struktura w uchu wewnętrznym odpowiedzialna za generowanie i utrzymanie potencjału endokołlearnego (EP), a jej dysfunkcja jest ściśle związana z różnymi formami utraty słuchu. Prążkowate naczyniowe składa się z komórek marginalnych, pośrednich i bazalnych, z których komórki marginalne odgrywają kluczową rolę w powstawaniu i utrzymaniu EP. Dlatego ustanowienie modelu hodowli pierwotnej in vitro komórek marginalnych jest niezbędne do badania cech biologicznych prążkowania naczyniowego i jego udziału w zaburzeniach związanych z utratą słuchu.
W tym badaniu z powodzeniem wyizolowaliśmy i hodowaliśmy pierwotne komórki marginalne z prążkowych naczyń noworodkowych myszy. Tkanki przedsionkowe pozyskano przez mikrosekcję, trawione kolagenazą typu II i oczyszczane przez różnicowanie płytek w celu usunięcia większości fibroblastów, przy czym hodowlane komórki osiągały ponad 80% zbiegu do 7 dnia. Barwienie immunofluorescencyjne wykazało stabilną ekspresję cytokeratyny 18 (CK18) oraz potasu podrodziny kanałów Q członek 1 (KCNQ1), potwierdzając skuteczną izolację, wysoką czystość i zachowaną funkcję fizjologiczną komórek marginalnych.
Na podstawie tego modelu opracowano modele stresu oksydacyjnego in vitro oraz starzenia komórkowego, wykorzystując odpowiednio nadtlenek wodoru (H2, O2) i D-galaktozę. Komórki leczone wykazywały istotnie zwiększony poziom wewnątrzkomórkowych reaktywnych form tlenu (ROS) oraz pozytywność β-galaktozydazy (SA-β-gal) związanej ze starzeniem, co wskazuje na wysoką wrażliwość pierwotnych komórek marginalnych na stres oksydacyjny i bodźce wywołujące starzenie się. Łącznie to badanie ustanawia stabilny i powtarzalny system hodowli i modelowania pierwotnych komórek marginalnych myszy, zapewniając wiarygodną platformę in vitro do badania dysfunkcji pręży naczyniowej oraz powiązanych mechanizmów.
W układzie słuchowym różne tkanki w ślimaku współdziałają, aby przekształcić złożone fale dźwiękowe w sygnały elektryczne1. Prążek naczyniowy reguluje skład jonowy endolimfy i generuje potencjał endoślimakowy (EP), utrzymując tym samym homeostazę ślimakową i zapewniając prawidłowe funkcjonowanie komórek włoskowych wewnętrznych i zewnętrznych. Składa się z trzech odrębnych typów komórek: komórek marginalnych, komórek pośrednich oraz komórek podstawnych. Komórki marginalne tworzą spolaryzowaną monowarstwę nabłonkową, która bezpośrednio zwrócona jest do endolimfy i jest uszczelniona przez ciasne połączenia. Błona bazolateralna komórek marginalnych jest wzbogacona o dwa kluczowe transportery potasu: Na⁺/K⁺-ATPazę i NKCC1, które odpowiadają za regulację transportu jonów sodu i potasu w mięśniu naczyniowym. Wykazano, że funkcja Na⁺/K⁺-ATPazy jest bezpośrednio powiązana z EP 2,3. Kanały K⁺ KCNQ1/KCNE1 znajdują się na błonie wierzchołkowej komórek marginalnych i generują dodatkowy potencjał dyfuzji K⁺, który przyczynia się do powstawania EP4. Komórki marginalne są wzbogacone w wiele białek związanych z potasem i pełnią rolę głównej jednostki komórkowej napędzającej recykling potasu w endolimfie ślimakowej. Dlatego komórki marginalne są kluczowymi komórkami odpowiedzialnymi za wytwarzanie i utrzymanie EP.
Wykazano, że prążkowo-naczyniowe (SV) odgrywają kluczową rolę w patogenezie wielu zaburzeń związanych z ubytkiem słuchu czuciowo-nerwowym (SNHL), w tym utraty słuchu powiązanej z wiekiem (ARHL), utraty słuchu wywołanej hałasem (NIHL), dziedzicznego (HHL) oraz lekowego utraty słuchu (DIHL). Ponadto kilka innych zaburzeń słuchu, takich jak autoimmunologiczna choroba ucha wewnętrznego (AIED), autozapalna choroba ucha wewnętrznego (AID) oraz choroba Ménière'a (MD), choć etiologicznie odrębne, również wykazano w ostatnich badaniach zaangażowanie SV w ich podstawowe mechanizmy patogenne 5,6. Dlatego kluczowe jest opracowanie wiarygodnych modeli komórkowych do badania patogenezy utraty słuchu. Badania wykazały, że zmniejszona gęstość komórek marginalnych jest silnym predyktorem EP przez cały okres życia myszy, podczas gdy zanik prążkowania naczyniowego stanowi wczesną charakterystyczną zmianę w ARHL 7,8. Hodowla in vitro komórek marginalnych może stanowić wiarygodny model do badania patogenezy ARHL oraz eksploracji potencjalnych celów terapeutycznych. Poza ARHL najnowsze badania wykazały wysoką korelację i możliwy związek między rozpryskiem naczyniowym a innymi zaburzeniami słuchu, sugerując, że modele komórek marginalnych in vitro mogą mieć szersze zastosowania 5,9,10.
Badanie opisuje protokół do sekcji i hodowli prążkowego naczynia naczyniowego u noworodków myszy, a następnie oczyszczenie komórek marginalnych za pomocą różnicowego płytkowa, co stanowi wiarygodny model komórkowy do badań nad patologiami związanymi z dziążkowym naczyniowym (stria vasculariis).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Noworodkowe młode myszy (P0-3) zostały dostarczone przez Biont. Wszystkie procedury eksperymentalne były zgodne z Wytycznymi dotyczącymi opieki i użycia zwierząt laboratoryjnych opublikowanymi przez Narodowe Instytuty Zdrowia Stanów Zjednoczonych (publikacja NIH, zaktualizowana w 2011 roku) i zatwierdzonymi przez Komitet Etyki Zwierząt Szpitala Renmin na Uniwersytecie w Wuhan (WDRM202400019).
1. Sterylizacja i przygotowanie materiałów
2. Sekcja i izolacja skroniowa w celu pobierania nabłonka słuchowego
3. Rozdzielanie enzymatyczne w celu uzyskania komórek marginalnych wstrążkowego prążkowania naczyniowego
4. Oczyszczanie komórek marginalnych
5. Barwienie immunofluorescencyjne
6. ZabiegH2O2 i barwienie ROS
7. Leczenie D-galaktozą i barwienie SA-β-gal
8. Analiza statystyczna
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wzrost i cechy morfologiczne komórek hodowanych
Dzięki temu protokołowi udało nam się ustanowić pierwotne hodowle komórek marginalnych wyizolowanych z ślimaka myszy. Drugiego dnia hodowli mikroskopia świetlna wykazała, że komórki przyklejały się do podłoża i zaczęły tworzyć skupiska kolonii (Rysunek 2Aa). Trzeciego dnia oczyściliśmy komórki (rysunek 2B). Kolejne obserwacje w kolejnych dniach wykazały, że pierwotne komórki marginalne ulegały...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przez dziesięciolecia badania nad ubytkiem słuchu koncentrowały się głównie na roli komórek włoskowych sensorycznych i ich połączeń synaptycznych z neuronami zwojowymi spiralnymi11. Liczne opublikowane badania poświęcono tworzeniu i optymalizacji modeli hodowli in vitro komórek włoskowatych, które odegrały niezbędną rolę w badaniu ubrań komórek włoskowatych, regeneracji oraz skutków leków ototoksycznych12,13. Jednak rosnąca liczba...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy twierdzą, że badania nie mają żadnych konfliktów interesów komercyjnych ani finansowych.
Wyrażamy wdzięczność Katedrze Otolaryngologii – Chirurgii Głowy i Szyi, Szpitalu Renmin Uniwersytetu w Wuhan (Wuhan, Chiny) oraz Instytutowi Badawczemu Otolaryngologii – Chirurgii Głowy i szyi, Szpitalowi Renmin Uniwersytetu w Wuhan (Wuhan, Chiny) za ich hojne wsparcie i wsparcie. Prace te były wspierane przez Narodową Fundację Budowy i Inkubacji Centrum Służby Zdrowia Chin (ZX0000000037), Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych Chin (81700916, 82301294), Fundację Nauk Przyrodniczych prowincji Hubei (2017CFB242) oraz Projekt Badawczy Komisji Zdrowia prowincji Hubei (WJ2017Q005).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Rurka wirówki 15 mL | Servicebio | EP-1501-J | Zastosowanie do kultury |
| Naczynie do hodowli komórek 35 mm | NEST | 706001 | Zastosowanie do sekcji |
| 4% paradehydu | Servicebio | G1101 | barwienie immunofluorescencyjne |
| Płyta 6-dołkowa | Servicebio | CCP-6H | Zastosowanie do kultury |
| Alexa Fluor 488-Sprzężone przeciwciało przeciw królikom | Proteintech | SA00013-2 | barwienie immunofluorescencyjne |
| Medium montażowe antyfade z DAPI | Absin | ABS9235 | barwienie immunofluorescencyjne |
| Zestaw do liczenia komórek-8 | Beyotime | C0037 | Wykorzystanie do liczenia komórek |
| Kolagenaza typu II | Biosharp | BS164 | Zastosowanie do kultury |
| Konfokalny System Laserowego Skanowania | Olympus | FV1200 | barwienie immunofluorescencyjne |
| DCFH-DA | Invitrogen | C2938 | Barwienie ROS |
| D-gal | Solarbio | D8310 | Wykorzystanie do modelowania komórek |
| EpiCM-a Medium | Sciencell | 4131 | Zastosowanie do kultury |
| Cienkie kleszcze | Napęd na tylne koła | F11020-11 | Zastosowanie do sekcji |
| Serum koziego | Beyotime | C0265 | barwienie immunofluorescencyjne |
| H2O2 | Mkbio | MM0707 | Wykorzystanie do modelowania komórek |
| Zrównoważony Roztwór Soli Hanka (HBSS) | Biosharp | BL561A | Zastosowanie do kultury |
| Izofluran | Napęd na tylne koła | R510-22-10 | Zastosowanie do sekcji |
| Przeciwciało KCNQ1 (G-8) | Santa Cruz | SC-365186 | barwienie immunofluorescencyjne |
| Mikroskop | Olympus | SZX7-1063 | Zastosowanie do sekcji |
| Mikroskop | Olympus | IX71 | Wykorzystywany do obserwacji wyników barwienia immunofluorescencyjnego |
| MitoTracker Red CMXRos | Invitrogen | M7512 | Barwienie ROS |
| Noworodkowe szczenięta myszy (P0-P3) | dostarczone przez BIONT | ||
| PBS | Servicebio | G4202 | barwienie immunofluorescencyjne |
| Przeciwciało monoklonalne przeciwko myszom dla królików CK18 | Proteintech | 10830-1-AP | barwienie immunofluorescencyjne |
| Starzenie i beta; - Zestaw do barwienia galaktozydazą | Beyotime | C0602 | Barwienie starzenia |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | X100 | barwienie immunofluorescencyjne |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.