Säugetierhaut ist ein mehrschichtiges Organ, das den Körper vor fremden Krankheitserregern und ultravioletter Bestrahlung (UVR) schützt. Die Haut spielt auch eine entscheidende Rolle bei panostatischen Prozessen wie Wundheilung, Temperaturregulierung und Vitamin-D-Produktion1,2,3. Säugetierhaut besteht aus drei Hauptzelltypen: Melanozyten, Fibroblasten und Keratinozyten. Diese Zelltypen bevölkern verschiedene Hautschichten, wobei Keratinozyten die Epidermis, Fibroblasten in der Dermis und Melanozyten, die sich an die epidermal-dermalische Kreuzung und Haarfollikel localisieren, und Haarfollikel4. Hier beschreiben wir ein einfaches Verfahren, das die gleichzeitige Erzeugung von primären Melanozyten- und Fibroblastenkulturen aus muriner Haut ermöglicht.
Melanozyten sind pigmentproduzierende Zellen, die an vielen Orten im gesamten menschlichen Körper gefunden werden, einschließlich der Basalepidermis, Iris, Cochlea, Gehirn und Haarfollikel5. Die primäre Funktion von Melanozyten ist es, Melanin-haltige Vesikel zu erzeugen und abzusondern, die Melanosomen genannt werden5,6. Melanosomen enthalten zwei Hauptklassen von Melanin: braun/schwarz Eumelanin und gelb/rot Pheomelanin6,7. Biochemische Prozesse innerhalb der Melanozyten regulieren die relative Fülle jeder Melanin-Art und helfen, Haar, Haut und Augenfarbe zu bestimmen8,9. Melanin dient auch dazu, UVR zu absorbieren und sonnenexponierte gewebe vor Mutagenese10zu schützen.
Melanozytenfunktionsstörungen können pigmentäre Defekte verursachen und die Anfälligkeit für Hautkrebs erhöhen. Zum Beispiel sind die für Melasma charakteristischen hyperpigmentierten Hautflecken das Ergebnis einer fokalen Melanin-Überproduktion, während genetische Mutationen aus keimlinen, die Die an der Melaninsynthese beteiligten Gene gefährden, zu Albinismus führen11,12 . Intime Kenntnisse der Melanozytenbiologie sind erforderlich, um Strategien zu entwickeln, die solche pigmentären Defekte korrigieren und letztlich das psychosoziale Wohlbefinden von Personen verbessern, die von diesen Krankheiten betroffen sind. Defizite in der Melaninproduktion und/oder die bevorzugte Synthese von Phäomelanin sind auch mit einem erhöhten Hautkrebsrisiko10verbunden. Dieses Risiko wird angenommen, dass durch reduzierten UVR-Schutz6,13. So, Methoden zur Verbesserung oder Wiederherstellung der Eumelanin-Produktion in Melanozyten können die Inzidenz von Hautkrebs in diesen Populationen zu reduzieren.
Mesenchymale Fibroblasten etablieren das Bindegewebe und die strukturelle Unterstützung für alle Organe des Körpers, einschließlich der dermalen Schicht der Haut14. Die Ausscheidung von Proteinen wie Kollagen, Elastin, Laminin und Fibronectin ermöglicht Fibroblasten, die extrazelluläre Matrix (ECM) zu bilden, die für die Gewebeintegrität unerlässlich ist1,14. Fibroblasten spielen auch eine wesentliche Rolle in Prozessen wie Wundheilung, Entzündung, Angiogenese und Krebsbildung/Progression1,15,16.
Ähnlich wie bei Melanozyten können Defekte bei der Fibroblastenaktivierung und -funktion Die Tumorgenese und Krankheit fördern. Beispielsweise führt eine unangemessene Fibroblastenaktivierung häufig zur Bildung von Fibrose, die sich aus der verstärkten Ablagerung überschüssiger ECM-Komponenten in das umgebende Gewebe ergibt. Da Fibroblasten einen Großteil der strukturellen Integrität des Körpers erhalten, fördert Fibrose Krankheiten, die zahlreiche Gewebe und Organe betreffen, einschließlich idiopathischer Lungenfibrose, systemischer Sklerose, Leberzirrhose und Herzfibrose15. Fibroblasten spielen auch eine entscheidende Rolle bei Krebs16. Krebsassoziierte Fibroblasten (CAFs) sind die am häufigsten vorkommenden nicht-bösartigen Zellen in der Mikroumgebung vieler Tumoren. CAFs haben gezeigt, dass Tumorproliferation, Progression und therapeutische Resistenz durch modulationende Gewebesteifigkeit, lokale Zytokinproduktion und Immunfunktion16zu fördern.
Primäre Zellkulturen bieten Forschern genetisch bewegliche Modelle, um Melanozyten- und Fibroblastendefekte, die zu Krankheiten führen, zu identifizieren und zu mildern. Die derzeitigen Methoden zur Etablierung von Melanozytenkulturen sind jedoch zeitaufwändig und technisch anspruchsvoll. Die Notwendigkeit einer Trypsinisierung und einer delikaten Trennung von Epidermis und Dermis trägt zur Variabilität der experimentellen Ausbeute bei und erschwert die Durchführung groß angelegter Experimente. Darüber hinaus fehlen derzeit Protokolle zur gleichzeitigen Isolierung von Melanozyten und Fibroblasten aus der gesamten Haut auf dem Feld.
Wir haben eine Methode entwickelt, um die Verarbeitungsschritte, die Variabilität und den Zeitaufwand für die Herstellung von Melanozyten- und Fibroblastenkulturen aus derselben gesamten Hautprobe zu reduzieren. Mit einer mechanischen Homogenisierungsmethode, gefolgt von einer kurzen Verdauung, verringert unsere Strategie die Menge an hands-on-Zeit, die erforderlich ist, um primäre Melanozyten zu isolieren, während gleichzeitige Fibroblastenisolation ermöglicht wird. Die erhöhte Geschwindigkeit, Effizienz und Konsistenz dieses Protokolls in Kombination mit der Fähigkeit, Melanozyten von 0-4 Tage alten Mäusen zu isolieren, bietet Forschern die Flexibilität, eine breitere Palette von Experimenten durchzuführen, als bisher möglich.