التغليف حرارة Preadipocytes للزراعة إلى الدهنية مستودعات الأنسجة

1Department of Human Sciences, The Ohio State University, 2Department of Minimally Invasive Surgery, The First Affiliated Hospital of Soochow University, 3NSF Nanoscale Science and Engineering Center for Affordable Nanoengineering of Polymeric Biomedical Devices, The Ohio State University
Published 6/02/2015
0 Comments
  CITE THIS  SHARE 
Medicine

Your institution must subscribe to JoVE's Medicine section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

Welcome!

Enter your email below to get your free 10 minute trial to JoVE!





By clicking "Submit", you agree to our policies.

 

Summary

Cite this Article

Copy Citation

Xu, L., Shen, Q., Mao, Z., Lee, L. J., Ziouzenkova, O. Encapsulation Thermogenic Preadipocytes for Transplantation into Adipose Tissue Depots. J. Vis. Exp. (100), e52806, doi:10.3791/52806 (2015).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

وقد وضعت التغليف خلية للإيقاع خلايا قابلة للحياة داخل أغشية شبه منفذة. الخلايا مغلفة المغروسة يمكن صرف منخفض الأيض الوزن الجزيئي في أنسجة المضيف المعالجة لتحقيق البقاء على المدى الطويل. غشاء نصف نافذ يسمح المغروسة الخلايا مغلفة لتجنب رفض من قبل النظام المناعي. وقد تم تصميم هذا الإجراء التغليف لتمكين تسيطر عليها الافراج عن المركبات النشطة بيولوجيا، مثل الأنسولين والهرمونات الأخرى، والسيتوكينات. نحن هنا تصف طريقة لتغليف الخلايا الهدم، التي تستهلك الدهون لإنتاج الحرارة وتبديد الطاقة (توليد الحرارة) في الأنسجة الدهنية داخل البطن من الفئران السمينة. تغليف الخلايا تقويضي حرارة قد تكون قابلة للتطبيق المحتمل للوقاية والعلاج من السمنة والسكري من النوع 2. ويمكن أن تشمل تطبيق آخر محتمل للخلايا الهدم وإزالة السموم من الكحول او نواتج سامة أخرى والملوثات البيئية.

Introduction

زيادة معدلات الإصابة بالأمراض المزمنة 1 حفزت الدراسات على زرع السكان الخلية العلاجية 2. الخلايا الجذعية Syngenic أو الصنعية هي أنواع الخلايا الأكثر استخداما لهذه التطبيقات 2. ومع ذلك، هذه العلاجات لا تسمح بالتحكم في التمايز وهجرة الخلايا الجذعية بعد زرع ولا فعالة من حيث التكلفة. زرع الخلايا المعدلة وراثيا مع وظائف مفيدة تتوقع تحسنا في علاج الكثير من الأمراض. ومع ذلك، يتم إدراج تعديلات الخلية الوراثية الجهاز المناعي للمضيف، وبالتالي، فإن هذه العلاجات تتطلب المناعة 3. وقد وضعت تغليف الخلايا المنتجة للأنسولين من قبل الدكتور تشانغ 4. وتستند هذه التقنية على تغليف الخلايا في قطرات الجينات التي يتم مغمورة في محلول كلوريد الكالسيوم. وتتكون من جزيئات الجينات من الحمض mannuronic (M) وguluronic (G) ويمكن ان تكون مرتبطة ب Ca 2+. بعد دبق، يتم تعليق الخرز حل بولي-L-ليسين (PLL). خلال هذه الخطوة، PLL بربط G و M في جزيئات الجينات التي تنص على غشاء الكبسولة. مسامية غشاء الكبسولة يمكن عن طريق التضمين متفاوتة تركيزات M وPLL، وفترة حضانة، ودرجة الحرارة. الربط من PLL يعتمد أيضا على نوع وتركيز الجينات. المصفوفات الجينات crosslinked مع الكالسيوم 2+ الأيونات، غير مستقرة في البيئة الفسيولوجية أو في محاليل مشتركة مع نسبة عالية من الفوسفات وأيونات السيترات. ويمكن لهذه المخازن استخراج الكالسيوم 2+ من الجينات وتسييل الأساسية. تسييل جوهر الجينات يوفر مساحة داخل كبسولات للحركة الخلوية والنمو. خلايا مغلفة في الجينات polyanionic مع polycationic بولي-L-ليسين (APL) هي منيعة لالمناعية ولكن لديها تدفق المواد الغذائية وهروب رأس المال من السموم. خصائص هذه APL وتمكن على المدى الطويل سوrvival الخلايا مغلفة بعد الزرع إلى المضيفين مختلفة وراثيا. إليوت وآخرون. وذكرت بقاء تعمل خلايا البنكرياس الخنزيري مغلفة في المرضى من البشر بعد تسع سنوات من غرس 5.

ويمكن تصنيف تقنيات التغليف في الكبسلة (3-800 ميكرون)، وmacroencapsulation (أكبر من 1000 ميكرون). كبسولات هي أكثر دواما من macrocapsules 6. منذ اكتشافه من قبل الدكتور تشانغ وزملاؤه في عام 1964، وقد استخدمت على نطاق واسع الكبسلة لتغليف الخلايا المنتجة للأنسولين المنشطة والهرمونات الأخرى، والجزيئات النشطة بيولوجيا 7. هذه العلاجات واجهت العديد من التحديات في الأنسجة المضيفة بما في ذلك تليف والاستجابة المناعية 8. في البداية، قد تم حلها الآثار الجانبية المرتبطة بنوعية البوليمرات الحيوية. ومع ذلك، زرع الخلايا المنشطة لا يزال يبدأ الآثار الجانبية، مثل التليف، نتيجة لهرمون overprالعامة oduction خارج غدة المتخصصة.

في العقود الأخيرة، والسمنة، ونوع وصلت السكري 2 وبائية 9. أكثر من 30٪ من الأشخاص البالغين يعانون من زيادة الوزن والسمنة 10 في جميع أنحاء العالم. زيادة داخل البطن (IAB) تشكيل الدهون يزيد من نسبة حدوث التهاب مزمن ويعزز السكري من النوع 2 وأمراض القلب والأوعية الدموية، وبعض أنواع السرطان، والحالات المرضية الأخرى 11-13. عدة أسطر من الأدلة تشير إلى أن المرضية المرتبطة الدهون IAB يمكن تجنبها من قبل الخلايا الشحمية محددة. وقد أظهرت الدراسات الحديثة أن زرع الخلايا الشحمية تحت الجلد في المنطقة IAB يمكن تحسين التمثيل الغذائي والحد من البدانة ومقاومة الانسولين في القوارض في الجسم الحي 14. ارتبط انخفاض الفعال للسمنة ومقاومة الأنسولين مع الخلايا الشحمية حرارة قادرة على تبديد الطاقة في شكل حرارة 15،16. لا يمكن أن يتحقق تعديل حرارة من الخلايا الشحمية التي كتبها ترنسفكأيشن مستقرةمن الجينات المشاركة في فك ربط بروتون الميتوكوندريا، مثل البروتين فك ربط 1 (Ucp1) أو الجينات التي تنظم التعبير عن Ucp1 والجينات حرارة أخرى 15،16. وأظهرت لنا الدراسات الحديثة أن نقص في ألدهيد نازعة 1 A1 (Aldh1a1) يؤدي إلى إعادة حرارة من IAB الدهون تقلل من البدانة ومقاومة الانسولين في هذه الفئران 17،18. والجدير بالذكر، التغليف من مولد للحرارة Aldh1a1 ناقصة (Aldh1a1 - / -) preadipocytes تتوسط نفس التأثير العلاجي في IAB الدهون في السمنة الفئران نوع البرية، مما يشير إلى فرص علاجية جديدة لعلاج IAB الدهون 18. في إعدادات التجريبية، وخلايا مغلفة تمكن الباحثين لدراسة الآثار المترتبة على السكان خلية معينة في التكلفة بطريقة فعالة 19. هنا نناقش طريقة تغليف خط الخلية تقويضي حرارة ومختبرها وتطبيق العلاجي في نموذج الفأر من السمنة. يصف بروتوكول رمراحل hree لإنتاج ميكروكابسولي (الشكل 1): تشكيل بلي الجينات (الشكل 1A)، تشكيل polycationic بولي-L-ليسين (PLL) الأغشية على سطح بلي (الشكل 1B)، وإزالة النوى الجينات (الشكل 1C).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

وتمت الموافقة على بروتوكول الدراسة من قبل لجان أخلاقيات جامعة ولاية أوهايو. وتمت الموافقة على التجارب الحيوانية بروتوكول IACUC. تم تنفيذ جميع الإجراءات المنصوص عليها في مجلس الوزراء مستوى 2 للسلامة الأحيائية مع تدفق الصفحي. تابعنا جميع متطلبات السلامة القياسية والإجراءات. وقد تم تنفيذ تقنية الكبسلة لإعداد كبسولات كما هو موضح 17، 18.

1. الاستعدادات المواد

  1. إعداد 10 مل من 2٪ حل الجينات الصوديوم في تعقيمها المالحة الفسيولوجية (0.9٪ كلوريد الصوديوم في الماء). إعداد 0.05٪ PLL حل في المياه المالحة الفسيولوجية. إعداد هذه الحلول في اليوم السابق ويقلب بين عشية وضحاها. تصفية الحلول مع 0.22 ميكرون التصفية قبل الاستخدام.
  2. تجهيز 50 ملي سيترات الصوديوم و 100 ملي CaCl 2 في 0.9٪ كلوريد الصوديوم حلول وتعقيم لهم.
  3. الأوتوكلاف كل الحلول، والإبر، والأقطاب، والأكواب. تماما الإبر النظيفة مع الأسلاك لتجنب انسداد.
  4. تحديد المبلغ المناسب من الخلايا لاستخدامه في كبسولات (وهناك حاجة إلى 102 كبسولات لكل سم 2 من جيد وهناك ما يقرب من 500 خلية لكل كبسولة 18). استخدام 1 مل من الجينات الصوديوم لكل مليوني الخلايا.
  5. إعداد 'متوسط ​​الخلايا الليفية النمو "التي تحتوي على 10٪ العجل المصل، و 100 U / البنسلين مل / الستربتومايسين في ارتفاع نسبة الجلوكوز (4500 ملغم / لتر الجلوكوز) المتوسطة Dulbecco لتعديل النسر (DMEM).
    1. إعداد 'متوسطة التمايز I' تحتوي على 10٪ مصل بقري جنيني و 10 ميكروغرام / مل الأنسولين، 1 ميكرومتر ديكساميثازون 0.5 ملي الكزانتين 3-إيسوبوتيل-1-ميثيل، و 100 U / البنسلين مل / الستربتومايسين في DMEM.
    2. إعداد تحتوي على 10٪ مصل ل'متوسطة التمايز II "بقري جنيني و 10 ميكروغرام / مل الأنسولين، و 100 U / البنسلين مل / الستربتومايسين في DMEM.
  6. إعداد العازلة تحلل تحتوي على الأنزيم البروتيني واحد المانع قرص لكل 10 مل راديو مناعي الفحص العازلة (RIعازلة PA).

2. الجيني بلي إعداد (الشكل 1A)

  1. إزالة المتوسطة القديمة من زراعة الخلايا القارورة. شطف الخلايا مع 10 مل من برنامج تلفزيوني. جلب الخلايا في تعليق مع 0.25٪ التربسين-EDTA (2 مل لكل واحد متموجة T175 قارورة).
  2. عدد الخلايا في تعليق خلية باستخدام عدادة الكريات. استخدام 10 مل قسامة من التعليق الخلية وعدد الخلايا وفقا لتعليمات الشركة الصانعة. الطرد المركزي الخلايا المتبقية في الطرد المركزي المتوسطة في 480 x ج في درجة حرارة الغرفة لمدة 5 دقائق.
  3. تعليق بيليه خلية في الجينات الصوديوم كما هو موضح في الخطوة 1.4. نقل الحل الصوديوم خلايا الجينات إلى حقنة 5 مل.
  4. إزالة فقاعات الهواء في الحل، إضافة إبرة عيار 23 وعكس حقنة لإنشاء جيب 1 مل من الهواء.
  5. وضع كوب صغير (180 مل) التي تحتوي على 144 مل من 100 ملي CaCl 2 الحل تحت صنبور إبرة encapsulator. نعلق القطب إلى encapsulator مع approxim طرف¢ الأمر 2.5 سم فوق سطح 100 ملي CaCl 2 الحل.
  6. وضع بإحكام حقنة تحتوي على محلول خلايا الجينات الصوديوم في ضخ حقنة. نعلق الأنبوب المطاطي لافتتاح الحقنة. دفع المكبس حتى يدخل حل الخلية الجينات الصوديوم في منتصف الطريق من خلال أنبوب. ضبط الجهد إلى 5.4 كيلو فولت. تعيين 12.06 مم على ضخ حقنة. ضبط السرعة إلى 3 مل / ساعة. بدء تشغيل المضخة. بدوره على encapsulator والحفاظ على الجهد في 5،4 كيلو فولت.
  7. إغلاق نافذة غطاء محرك السيارة وتجنب أي اهتزاز غير ضروري حتى نهاية تشكيل بلي الجينات. بعد مرور كل حل من خلال الإبرة، وترسيخ شكل الكرة الجينات بلي في 100 ملي CaCl 2 حل لإضافي 20 دقيقة قبل طلاء مع PLL.

3. بلي طلاء مع PLL (الشكل 1B)

  1. إزالة الكأس الذي يحتوي على الصوديوم خلايا الجينات على شكل الكرة بلي ونقل هذه microbEADS في أنبوب الطرد المركزي 50 مل. إزالة CaCl 2 الحل من بيليه microbead.
  2. غسل خلايا الجينات على شكل الكرة بلي بإضافة 30 مل من 0.9٪ كلوريد الصوديوم. هز أنبوب باليد بلطف. إزالة كلوريد الصوديوم 0.9٪ مع 25 مل ماصة بعد أن عجلت بلي بواسطة الجاذبية. كرر مرتين أخريين ليصبح المجموع 3 يغسل.
  3. استخدام 10 مل من 0.05٪ حل PLL لكل 1 مل من محلول الجينات الصوديوم. إضافة PLL 0.05٪ ودوامة في 1000 التناوب لكل دقيقة لمدة 10 دقيقة.
    ملاحظة: عادة، 10 دقيقة كافية لPLL طلاء.
  4. بعد تشكيل معطف PLL، وإزالة حل PLL وغسل كبسولات 3 مرات كما هو موضح في 3.2.

4. إزالة الجينات الأساسية (الشكل 1C)

  1. إضافة 30 مل من 50 ملي حل سيترات الصوديوم. الانتظار مدة 5 دقائق أو حتى يذوب كل الجينات الصوديوم. غسل كبسولات ثلاث مرات كما هو موضح في الخطوة 3.1.1.
  2. إزالة كلوريد الصوديوم 0.9٪، إضافة 20 مل من مستنبت في أنبوب 50 ملونقل عن كبسولات تحتوي على الخلايا إلى قارورة ثقافة الخلية. التعامل مع الخلايا مغلفة تحت الظروف القياسية ثقافة الخلية 18.

5. في تطبيقات المختبر لدراسة طعم أجنبي والخلية المضيفة التفاعلات أو حركية المستقلب تدفق / الدفق بين الخلايا (الشكل 2)

  1. الخلايا المضيفة الثقافة على 24 لوحة جيدا حتى متموجة لاشتراكهما في الثقافات. استخدام 'متوسط ​​الخلايا الليفية النمو "لpreadipocytes زراعة.
  2. كبسولات نقل إلى 24 لوحة تحتوي على الآبار الخلايا المضيفة متموجة. إضافة كبسولات لتحقيق أحادي الطبقة (102 كبسولات / سم 2 من جيد).
  3. لحث على تمايز قبل خلية شحمية مع متوسطة التمايز I. كل 48 ساعة، ووسائل الإعلام التغيير إلى متوسطة التمايز II لمدة ستة أيام. الخلايا ليز في المخزن RIPA. استخدام البروتين 50 ميكروغرام لكل حالة لتحليل البروتين التعبير عن الرأي وصمة عار الغربية.

6. في التطبيق فيفو لTreatmوالأنف والحنجرة من السمنة (الشكل 3)

  1. مزيج 4٪ الأيزوفلورين مع الأكسجين لتحريض التخدير و 2٪ الأيزوفلورين مع الأكسجين لصيانة التخدير. تأكيد عمق التخدير الكافي من قرصة أخمص قدميه.
    1. تطبيق مرهم المضادة للحكة في العينين لحماية القرنيات من الجفاف.
  2. استخدام الخلايا مغلفة التي وصفت بشكل دائم مع البروتين مضان الاصطناعي، مثل البروتين مضان أخضر (GFP).
  3. استخدام حقنة 3 مل و إبرة قياس 20 إلى حقن الخلايا مغلفة.
    1. ضخ 0.5 × 10 6 خلايا علقت في 0.2 مل من برنامج تلفزيوني في كل مستودع الدهون IAB الذي يقع في منطقة الغشاء البريتوني بين الغدد التناسلية والكلى كما هو مبين في الشكل (3). استخدم هذا الحجم من برنامج تلفزيوني وعدد الخلايا للفئران بمتوسط ​​وزن 40 غرام. ضبط عدد الخلايا وحجم في الفئران التي لديها وزن مختلفة أو لتحديد الآثار التي تعتمد على الجرعة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

ويبين الشكل 1 أن كل خطوة من خطوات الإنتاج بلي يمكن السيطرة تحت المجهر. الشكل 2A يبين كيف أن تشارك في الثقافة الخلايا الشحمية مع أحادي الطبقة من الخلايا مغلفة. الشكل 2B هو مثال الممثلين الدراسة الكمية باستخدام خلية شحمية / كبسولات المشترك الثقافات التي وقد وصفت في القسم 5. لست] من تم تحليل الخلايا الشحمية باستخدام طخة غربية. لم تحليل خلايا مغلفة في هذه التجربة. استخدمت ATGL الابتدائية والأجسام المضادة β الأكتين في 1: 1000 التخفيف. وترد يعني كما SD من ثلاث تجارب مستقلة نسبة ATGL إلى الأكتين β. ويمكن استخدام نهج مماثلة ثقافة مشتركة لتحليل مرنا ودراسة الآثار المترتبة على مغلفة خلية وخلية شحمية التفاعلات في المشترك الثقافات. وتظهر البيانات أن مغلفة Aldh1a1 مولد للحرارة - / - الخلايا الشحمية تحفز مستويات أعلى بكثير من ATGL الليباز وتحلل الدهون في الخلايا الشحمية 18 مقارنة encapsula الخلايا الشحمية تيد WT.

ويبين الشكل 3 أن GFP يشير موقع وسلامة كبسولات في الأنسجة الدهنية المضيف. التعبير عن GFP هو أيضا مؤشرا على بقاء الخلية.

التقييم النوعي

يمكن تقييم نوعية التغليف أو زرع خلايا مغلفة بواسطة المجهر، التصوير بالرنين المغناطيسي، وباستخدام التحليل المناعى من الأنسجة الدهنية المعالجة 18.

النهج الكمي

نظرا للتعبير فريد عن GFP في الخلايا المزروعة على قيد الحياة، وقياس مستويات التعبير GFP تسمح للخلايا مغلفة ليكون كميا في الأنسجة كما هو موضح 18 .GFP ويمكن الكشف عن البروتينات الأخرى باستخدام أجسام مضادة محددة لمكافحة GFP في جناسة من الأنسجة الدهنية كاملة مستودع. مستويات من البروتين GFP في هذا جناسة توفر معلومات عن عدد من الخلايا المزروعة قابلة للحياة.

الصورة = "jove_content" FO: المحافظة على together.within صفحة = "دائما"> الشكل 1
الشكل 1: رسم تخطيطي لإجراء لإنتاج ميكروكابسولي. بلي (A) الجينات تحت المجهر (20X). (B) الطبقة الخارجية بعد طلاء مع PLL (20X). (C) وميكروكابسولي النهائية بعد حل جوهر الجينات (20X). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 2
الشكل 2: ميكروكابسولي المشترك الثقافات مع الثقافات خط خلية ملتصقة (A) تخطيطي (اللوحة السفلى) من ثقافة مشتركة من كبسولات (الدوائر عائمة في وسائل الإعلام) مع الخلايا الشحمية ملتصقة. (B) مقارنة التعبير عن ATGL من3T3-L1 الخلايا الشحمية شارك في تربيتها مع اخلوي، WT، أو Aldh1a1 - / - خلية شحمية تحتوي على كبسولات. تم تحديد أهمية قيمة P باستخدام مان ويتني U الاختبار. إدراج العليا تظهر لطخة غربية تمثيلية واحدة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (3)
يظهر تخطيطي لداخل البطن (IAB، الحشوية) حقن الدهون بخلايا مغلفة الصورة الفوتوغرافية للحقن IAB وحة الدهون كتل تغير لونها من خلايا مغلفة بعد 80 يوما من زرع (المثلث): الشكل (3). كانت جزءا لا يتجزأ هذه وسادة بدعة IAB في البارافين وتحليلها. الهيماتوكسيلين ويوزين (H & E) يدل على تلطيخ مجموعات من الخلايا مغلفة (الأسهم)، كبسولات مزروع (C)، مغلفةالخلايا (CC)، الخلايا الشحمية المضيف (A). نفس الصورة تحليلها تحت ضوء الفلورسنت تظهر الخلايا المسمى GFP زرعها في داخل كبسولات سليمة وإيابا. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

وقد استخدمت أساليب مختلفة لتغليف الخلايا، بما في ذلك التجفيف، وقذف، ومستحلب 19. في هذه الطريقة، تنبثق حبات الجينات من خلال إبرة، ثم المغلفة مع PLL وسيتم حل جوهر الجينات لاستكمال التغليف. على الرغم من أن هذه الطريقة قد استخدمت لسنوات، وتشكيل حبات مع الحجم المطلوب والشكل الكروي لا يزال تحديا. حجم الكبسولات يعتمد بشكل كبير على لزوجة حل الجينات الصوديوم، قطر الطارد والمسافة بين رأس الإبرة والحل CaCl 2 20. ويتم إنتاج حبات أصغر وأقصر مسافة بين رأس الإبرة وسطح CaCl 2 الحل. بروتوكول صفها يؤدي إلى إنتاج APL مع المسام (<32 دينار كويتي). حجم المسام يمكن اختبارها تجريبيا باستخدام المناعية الفلورية (> 32 دينار كويتي) والببتيدات الصغيرة الفلورسنت كما هو موضح سابقا (18). هذا ياليإيزي من المسام يكفي لدعم بقاء الخلايا في المختبر في الثقافات لمدة 2 اسابيع وبعد زرع في الجسم الحي في الأنسجة الدهنية لمدة 80 يوما على الأقل 18. شكل microbead هو عامل مهم التأثير على بقاء الخلايا مغلفة. حبات متصدع مع العديد من بلي الأقمار الصناعية زيادة بروز خلايا 21. وقع تشكيل الفضائية عندما انخفاض التركيز وانخفاض اللزوجة المتوسطة-G حلول الجينات وتطبق 22، في حين تشكيل الذيل ويرجع ذلك إلى ارتفاع-G الجينات 23. كقوة القص قد تسهم أيضا في حبات متصدع، ونحن نوصي إجراء غسيل لطيف للبلي واقتراح الشروط الأمثل لإنتاج كبسولات قوية مناسبة للفي المختبر المشترك الثقافات وengrafting إلى الأنسجة في الجسم الحي.

وقد ثبت Microcapsulation أن يكون وسيلة فعالة لغرس لحماية البيولوجية مثل خلايا، خلوىالصورة، والإنزيمات، والهرمونات، وbioabsorbents من البيئة والاستجابة المناعية 24. تم اختبار تسيطر عليها الافراج عن الهرمونات أو السيتوكينات من الخلايا مغلفة لآثاره العلاجية في طائفة واسعة من الأمراض، بما في ذلك السمنة 18، مرض السكري وفشل الكبد وفقر الدم 25 26. ومع ذلك، غالبا ما تتضاءل فعالية المغروسة الخلايا المنشطة مغلفة بسبب التليف. نحن هنا وصف التطبيق الجديد من خلايا تقويضي حرارة لعلاج السمنة ومقاومة الأنسولين (18). التغليف من Aldh1a1 - / - الخلايا الشحمية، والخلايا تقويضي ربما غيرها، ولها العديد من المزايا مقارنة مع التغليف الخلايا المنشطة Aldh1a1 - / - preadipocytes تلتزم بشكل عفوي إلى السطح الداخلي للغشاء APL 18 ويفرق في البيئة مكون الشحم من IAB الدهون التي يمنع الانتشار المفرط في كبسولات وتمزق سريع كبسولات. في additioن، قد تضاءلت هذه الخلايا الاستجابات الالتهابية وخصائص تقويضي 27. وتظهر بيانات المناعى أن غرس APL مغلفة Aldh1a1 - / - لم تكن مصحوبة الخلايا الشحمية إلى دهون IAB لمدة 80 يوما من قبل الاستجابة المناعية وضوحا والتليف في الفئران 18؛ ومع ذلك، هناك حاجة لمزيد من الدراسات التي يتعين القيام بها في المستقبل لتقييم الآثار المحتملة للالتهابات. في المقام الأول، ونقص Aldh1a1 يزيد تعبير عن مولد للحرارة Ucp1 في الخلايا الشحمية. نقص Aldh1a1 يقلل من إنتاج autocrine من حمض الريتينويك زيادة مستويات ريتينالديهيد 28. هذا المسار يؤثر العديد من مسارات النسخي 28،29، والتي يمكن أن تشارك في إنتاج عوامل حرارة الجوهرية ونظير الصماوي. والجدير بالذكر، مغلفة Aldh1a1 - / - الخلايا الشحمية تنتج استجابة حرارة مماثلة في البلدان المضيفة الفئران WT يعانون من السمنة المفرطة. مغلفة Aldh1a1 - / - يبدو أن الخلايا الشحمية لإنتاج عامل نظير الصماوي (ق) طncreasing عدد الخلايا -positive Ucp1 في WT المضيف الدهنية الأنسجة 18. معا، وأسفرت هذه الاستجابات حرارة في الحد تفضيلية للحقن الدهون IAB. والنمط الظاهري للخلد Aldh1a1 - / - preadipocytes يمارس العديد من الخصائص التي تجعل من هذا التعديل الجيني مرشح واعد لتكنولوجيا التغليف الحد النظام الغذائي الناجم عن السمنة.

في الآونة الأخيرة العديد من المواد البيولوجية الأخرى بما في ذلك إيريسين خلوى، مير 133A 30، meteorin مثل هرمون 31، بروتين الغدة الدرقية المرتبطة بالهرمونات تم الإبلاغ عن 32 إلى بذل إعادة حرارة من تحت الجلد الأنسجة الدهنية البيضاء. وهناك حاجة إلى مزيد من الدراسات لتحديد ما إذا كانت هذه العوامل حرارة مناسبة لتقنيات تغليف والعلاجات ضد السمنة في الدهون تحت الجلد و / أو IAB. كبسولات تحتوي على خلايا تقويضي يمكن أن يكون يحتمل أن تكون مناسبة لإزالة فائض من المركبات الضارة في بيئة سامة. على سبيل المثال، المريضالصورة قد تستفيد من هدم سهلت الكحول أو deoxyglucosone، أول المستقلب رد الفعل في المرضى الذين يعانون من مرض السكري. ومع ذلك، هناك حاجة لدراسات مستقبلية لتحديد ما إذا كانت هذه التطبيقات يمكن أن يكون لها فوائد علاجية.

وباختصار، فإن هذه الدراسات أن التضخيم من الاستجابة للحرارة في الدهون IAB يمكن أن تبدأ من قبل مجموعة فرعية صغيرة من مغلفة Aldh1a1 لإثبات صحة مفهوم - / - preadipocytes. وعلاوة على ذلك، وقد أثبتت هذه الدراسات جدوى علاج الأنسجة محددة مع يزرع حقن الخلايا حرارة تقويضي مغلفة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Acknowledgements

نود أن نشكر جنيفر بيتروسينو وديفيد DiSilvestro للمساعدة التحريرية. وأيد هذا البحث من قبل جائزة الرقم 20020728 من مجلس البيض الأمريكي وجائزة الرقم 10040042 من نوفو نورديسك الصيدلة فضلا عن مركز للأغذية والابتكار، ومكتب للشؤون الدولية، ومركز بحوث الأغذية وظيفية متقدمة، وريادة الأعمال في جامعة ولاية أوهايو، وكذلك منح المؤسسة الوطنية للعلوم EEC-0914790 (LJL). مشروع وصف وبدعم من جائزة عدد R21OD017244 (OZ) وUL1RR025755 (OSUCCC) من المركز الوطني للبحوث الموارد، بتمويل من مكتب المدير والمعاهد الوطنية للصحة (OD) وبدعم من المعاهد الوطنية للصحة خارطة الطريق للبحوث الطبية و NCI P30CA16058. المحتوى هو فقط من مسؤولية الكتاب ولا تمثل بالضرورة وجهة النظر الرسمية للمركز الوطني للبحوث الموارد أو المعاهد الوطنية للصحة.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Encapsulation device (VAR V1) Nisco LIN-0042 None
KD scientific syringe pump KD scientific 780100Y None
Olympus microscope  Olympus Optical IX70-S8F2 None
Sodium alginate Sigma MKBP8122V None
Poly-L-lysine hydrobromide (PLL) Sigma 020M5006V None
Calcium chloride Sigma SLBJ2662V None
Sodium citrate tribasic dihydrate Sigma 030M0200 None
Sodium chloride Sigma SLBD2595V None
Mini-PROTEAN TGX Gels Bio-Rad 456-1093 None
ATGL primary antibody (from rabbit) Cell Signaling 2138S None
Secondary anti body (anti rabbit) LI-COR 926-68071 None
Radio-Immunoprecipitation Assay (RIPA) buffer Boston BioProducts D25Y6Z None
Phosphate buffered saline (PBS) Sigma RNBD2893 None
Trypsin Gibco 25200-056 None
Cortizone 10 anti-itch ointment Cortizone 10 C4029138 None
Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) Gibco 11965-092 None
Newborn calf serum (CS) Sigma N4762 None
Fetal bovine serum (FBS) Sigma F4135 None
3-Isobutyl-1-methylxanthine (IBMX) Sigma I0516 None
Dexamethasone Sigma D4902 None
Insulin (bovine) Sigma I5879 None
Protease inhibitor cocktail tablets Roche 4693159001 None

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Vogeli, C., et al. Multiple chronic conditions: prevalence, health consequences, and implications for quality, care management, and costs. Journal of general internal medicine. 22, Suppl 3. 391-395 (2007).
  2. Vija, L., et al. Mesenchymal stem cells: Stem cell therapy perspectives for type 1 diabetes. Diabetes & metabolism. 35, 85-93 (2009).
  3. Acarregui, A., Orive, G., Pedraz, J. L., Hernandez, R. M. Therapeutic applications of encapsulated cells. Methods in molecular biology. 1051, 349-364 (2013).
  4. Chang, T. M. Semipermeable Microcapsules. Science. 146, 524-525 (1964).
  5. Elliott, R. B., et al. Live encapsulated porcine islets from a type 1 diabetic patient 9.5 yr after xenotransplantation. Xenotransplantation. 14, 157-161 (2007).
  6. Lim, F., Sun, A. M. Microencapsulated islets as bioartificial endocrine pancreas. Science. 210, 908-910 (1980).
  7. Vos, P., Spasojevic, M., Faas, M. M. Treatment of diabetes with encapsulated islets. Advances in experimental medicine and biology. 670, 38-53 (2010).
  8. Cotton, C. K. Engineering challenges in cell-encapsulation technology. Trends in biotechnology. 14, 158-162 (1996).
  9. Yach, D., Stuckler, D., Brownell, K. D. Epidemiologic and economic consequences of the global epidemics of obesity and diabetes. Nature medicine. 12, 62-66 (2006).
  10. Ng, M., et al. Global, regional, and national prevalence of overweight and obesity in children and adults during 1980-2013: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2013. Lancet. 384, 766-781 (2014).
  11. Kissebah, A. H., et al. Relation of body fat distribution to metabolic complications of obesity. The Journal of clinical endocrinology and metabolism. 54, 254-260 (1982).
  12. Bray, G. A., et al. Relation of central adiposity and body mass index to the development of diabetes in the Diabetes Prevention Program. The American journal of clinical nutrition. 87, 1212-1218 (2008).
  13. Klein, J., et al. What are subcutaneous adipocytes really good for. Experimental dermatology. 16, 45-70 (2007).
  14. Tran, T. T., Yamamoto, Y., Gesta, S., Kahn, C. R. Beneficial effects of subcutaneous fat transplantation on metabolism. Cell metabolism. 7, 410-420 (2008).
  15. Seale, P., Kajimura, S., Spiegelman, B. M. Transcriptional control of brown adipocyte development and physiological function--of mice and men. Genes & development. 23, 788-797 (2009).
  16. Kozak, L. P. Genetic variation in brown fat activity and body weight regulation in mice: lessons for human studies. Biochimica et biophysica acta. 1842, 370-376 (2014).
  17. Zhang, X., He, H., Yen, C., Ho, W., Lee, L. J. A biodegradable, immunoprotective, dual nanoporous capsule for cell-based therapies. Biomaterials. 29, 4253-4259 (2008).
  18. Yang, F., et al. The prolonged survival of fibroblasts with forced lipid catabolism in visceral fat following encapsulation in alginate-poly-L-lysine. Biomaterials. 33, 5638-5649 (2012).
  19. Chang, T. M. Artificial cells with emphasis on bioencapsulation in biotechnology. Biotechnology annual review. 1, 267-295 (1995).
  20. Chang, T. M. Hybrid artificial cells: microencapsulation of living cells. ASAIO journal. 38, 128-130 (1992).
  21. Koo, J., Chang, T. M. Secretion of erythropoietin from microencapsulated rat kidney cells: preliminary results. The International journal of artificial organs. 16, 557-560 (1993).
  22. Weidenauer, U., Bodmer, D., Kissel, T. Microencapsulation of hydrophilic drug substances using biodegradable polyesters. Part I: evaluation of different techniques for the encapsulation of pamidronate di-sodium salt. Journal of microencapsulation. 20, 509-524 (2003).
  23. Smidsrod, O., Skjak-Braek, G. Alginate as immobilization matrix for cells. Trends in biotechnology. 8, 71-78 (1990).
  24. Lewinska, D., Rosinski, S., Werynski, A. Influence of process conditions during impulsed electrostatic droplet formation on size distribution of hydrogel beads. Artificial cells, blood substitutes, and immobilization biotechnology. 32, 41-53 (2004).
  25. Chan, E. S., Lee, B. B., Ravindra, P., Poncelet, D. Prediction models for shape and size of ca-alginate macrobeads produced through extrusion-dripping method. Journal of colloid and interface science. 338, 62-72 (2009).
  26. Bhujbal, S. V., Paredes-Juarez, G. A., Niclou, S. P., de Vos, P. Factors influencing the mechanical stability of alginate beads applicable for immunoisolation of mammalian cells. Journal of the behavior of biomedical materials. 37, 196-208 (2014).
  27. Gushchina, L. V., Yasmeen, R., Ziouzenkova, O. Moderate vitamin A supplementation in obese mice regulates tissue factor and cytokine production in a sex-specific manner. Archives of biochemistry and biophysics. 539, 239-247 (2013).
  28. Ziouzenkova, O., et al. Retinaldehyde represses adipogenesis and diet-induced obesity. Nature. 13, 695-702 (2007).
  29. Yasmeen, R., Jeyakumar, S. M., Reichert, B., Yang, F., Ziouzenkova, O. The contribution of vitamin A to autocrine regulation of fat depots. Biochimica et biophysica acta. 1821, 190-197 (2012).
  30. Liu, W., et al. miR-133a regulates adipocyte browning in vivo. PLoS genetics. 9, e1003626 (2013).
  31. Rao, R. R., et al. Meteorin-like is a hormone that regulates immune-adipose interactions to increase beige fat thermogenesis. Cell. 157, 1279-1291 (2014).
  32. Kir, S., et al. Tumour-derived PTH-related protein triggers adipose tissue browning and cancer cachexia. Nature. 513, 100-104 (2014).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Video Stats