Isolamento dei preadipociti dagli embrioni di pulcino di pollo
Summary
Il presente protocollo descrive un metodo semplice per isolare i preadipociti dal tessuto adiposo negli embrioni di polli da carne. Questo metodo consente l’isolamento con alta resa, coltura primaria e differenziazione adipogenica dei preadipociti. La colorazione Oil Red O e la colorazione lipidico/DNA hanno misurato la capacità adipogenica delle cellule isolate indotte con mezzi di differenziazione.
Abstract
I preadipociti primari sono un prezioso sistema sperimentale per comprendere le vie molecolari che controllano la differenziazione e il metabolismo degli adipociti. Gli embrioni di pollo offrono l’opportunità di isolare i preadipociti fin dalla prima fase dello sviluppo adiposo. Questa cellula primaria può essere utilizzata per identificare i fattori che influenzano la proliferazione dei preadipociti e la differenziazione adipogenica, rendendoli un modello prezioso per gli studi relativi all’obesità infantile e al controllo della deposizione di grasso in eccesso nel pollame. La rapida crescita del tessuto adiposo postnatale spreca efficacemente il mangime allocandolo lontano dalla crescita muscolare nei polli da carne. Pertanto, i metodi per comprendere le prime fasi dello sviluppo del tessuto adiposo possono fornire indizi per regolare questa tendenza e identificare modi per limitare l’espansione adiposa all’inizio della vita. Il presente studio è stato progettato per sviluppare un metodo efficiente per l’isolamento, la coltura primaria e la differenziazione adipogenica dei preadipociti isolati dallo sviluppo del tessuto adiposo di embrioni di pulcino di polli da carne commerciali (tipo carne). La procedura è stata ottimizzata per produrre cellule con elevata vitalità (~ 98%) e una maggiore capacità di differenziarsi in adipociti maturi. Questo semplice metodo di isolamento, coltura e differenziazione dei preadipociti embrionali supporta le analisi funzionali della crescita e dello sviluppo del grasso nei primi anni di vita.
Introduction
L’obesità è una minaccia per la salute globale sia per gli adulti che per i bambini. I bambini in sovrappeso o obesi hanno circa cinque volte più probabilità di essere obesi da adulti, ponendoli a un rischio significativamente maggiore di malattie cardiovascolari, diabete e molte altre comorbidità. Circa il 13,4% dei bambini statunitensi di età compresa tra 2 e 5 anni ha l’obesità1, dimostrando che la tendenza ad accumulare grasso corporeo in eccesso può essere messa in moto molto presto nella vita. Per ragioni molto diverse, l’accumulo di tessuto adiposo in eccesso è una preoccupazione per i polli da carne (tipo carne). I polli da carne moderni sono incredibilmente efficienti ma accumulano ancora più lipidi di quanto sia fisiologicamente necessario 2,3. Questa tendenza inizia subito dopo la schiusa e spreca efficacemente mangime, il componente di produzione più costoso, allocandolo lontano dalla crescita muscolare. Pertanto, sia per i bambini che per i polli da carne, anche se per ragioni molto diverse, è necessario comprendere i fattori che influenzano lo sviluppo del tessuto adiposo e identificare modi per limitare l’espansione adiposa nelle prime fasi della vita.
Gli adipociti si formano dai preadipociti, cellule staminali derivate dal tessuto adiposo che subiscono la differenziazione per sviluppare cellule adipose mature che immagazzinano lipidi. Di conseguenza, i preadipociti in vitro sono un prezioso modello sperimentale per gli studi sull’obesità. Queste cellule, isolate dalla frazione vascolare stromale dei depositi adiposi, possono fornire una comprensione fondamentale delle vie molecolari che controllano la differenziazione degli adipociti e il metabolismo 4,5. Gli embrioni di pulcino sono un modello sperimentale favorevole negli studi sullo sviluppo perché la coltura delle uova secondo il programma desiderato rende più facile la manipolazione sperimentale, in quanto consente di ottenere embrioni senza il sacrificio della madre per osservare una serie di fasi di sviluppo degli embrioni. Inoltre, non sono necessarie complicate procedure chirurgiche e lunghi periodi di tempo per ottenere embrioni rispetto a modelli animali più grandi. Pertanto, l’embrione di pulcino presenta l’opportunità di ottenere preadipociti fin dalle prime fasi dello sviluppo del tessuto adiposo. Il tessuto adiposo sottocutaneo diventa visibile nel pulcino intorno al giorno embrionale 12 (E12) come un deposito chiaramente definito situato intorno alla coscia. Questo deposito è arricchito in preadipociti altamente proliferativi che subiscono attivamente la differenziazione sotto segnali di sviluppo per formare adipociti maturi 6,7. Il processo di differenziazione adipogenica è paragonabile tra polli e umani. Pertanto, i preadipociti isolati da embrioni di pulcino possono essere utilizzati come modello a doppio scopo per studi rilevanti per l’uomo e il pollame. Tuttavia, la resa dei preadipociti diminuisce con l’invecchiamento man mano che le cellule crescono in adipociti maturi5.
Il presente protocollo ottimizza l’isolamento dei preadipociti dal tessuto adiposo durante lo stadio (E16-E18) in cui il differenziamento adipogenico e l’ipertrofia degli adipociti sono al loro apice negli embrioni di pulcino di pollo8. Questa procedura può valutare gli effetti dei fattori a cui l’embrione in via di sviluppo è esposto in ovo, come la dieta della gallina, sullo sviluppo degli adipociti e sul potenziale adipogenico ex vivo. Può anche testare l’impatto di varie manipolazioni (ad esempio, ipossia, aggiunte di nutrienti, agonisti farmacologici e antagonisti) sull’adipogenesi o sui vari ‘omes (ad esempio, trascrittoma, metaboloma, metiloma) dei progenitori degli adipociti. Come rappresentazione del primo stadio della formazione adiposa, le cellule ottenute utilizzando questo protocollo sono modelli preziosi per studi rilevanti per il pollame e l’uomo.
Protocol
Representative Results
Discussion
Sebbene diversi protocolli ben descritti abbiano riportato l’isolamento dei preadipociti 14,15,16,17, l’isolamento per i preadipociti embrionali è stato ottimizzato, che può essere utilizzato per analisi funzionali della crescita e dello sviluppo del grasso precoce nei pulcini da carne. Questo protocollo produce progenitori embrionali di adipociti ad alta vitalità con un elevato potenziale d…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Gli autori ringraziano UT AgResearch e il Dipartimento di Scienze Animali per aver supportato e ottimizzato questo protocollo. Questo lavoro è stato finanziato dalla sovvenzione USDA.
Materials
| 1 mL Pipette | Eppendorf | Z683825 | Single Channel Pipette, 100 – 1000 µL |
| 1 mL Pipette Tip | Fisher Scientific | 02-707-402 | |
| 100% Isopropanol | Fisher Scientific | A426P4 | |
| 1x PBS | Gibco | 10010023 | |
| 25 mL Flask | Pyrex | 4980-25 | |
| 37% Formaldehyde | Fisher Scientific | F75P-1GAL | |
| 6-Well Plate | Falcon | 353046 | Tissue Culture-treated |
| 96-Well Assay Plate | Costar | 3632 | |
| 96-Well Plate, Black Bottom | Costar | 3603 | Tissue Culture-treated |
| AdipoRed | Lonza | PT-7009 | |
| Amphotericin B | Gibco | 15290026 | |
| Bench Top Wiper (Kimtechwiper) | Kimberly-Clark | 34155 | |
| Betadine | Up & Up | NDC 1167300334 | 20% Working Solution |
| Cell Counter | Corning | 6749 | |
| Cell Strainer, 40 µm | SPL | 93040 | |
| Centrifugaton | Eppendorf | 5702 | |
| Chicken Serum | Gibco | 16110082 | |
| Conical Centrifuge Tubes, 15 mL | VWR | 10025-690 | |
| Conical Centrifuge Tubes, 50 mL | Falcon | 352098 | |
| Cryovial | Nunc | 343958 | |
| Curved Forceps, 100 mm | Roboz Surgical | RS-5137 | |
| Curved Surgical Scissors, 115 mm | Roboz Surgical | RS-6839 | |
| Distilled Water | Millipore | SYNSV0000 | Despensed as needed |
| DMEM/F12 | HyClone | SH30023.01 | |
| DMSO | Sigma | D2650 | |
| Ethanol | Decon Labs | 2701 | 70% Working Solution |
| Fetal Bovine Serum (FBS) | Gibco | 10437028 | |
| Fluorescent Microscope | Evos | M7000 | |
| Fluorescent Plate Reader | Biotek | Synergy H1 | |
| Foil | Reynolds | Reynolds Wrap Heavy Duty Aluminum Foil, 125 SQ. FT. | |
| Freezing Container | Thermo Scientific | 5100-0001 | |
| Gelatin | Millipore | 4055 | 2% Working Solution |
| Hematocytometer (Counting Chamber) | Corning | 480200 | 0.1 mm deep |
| Incubator | Fisher Scientific | 6845 | |
| Instrument Sterilizer | VWR | B1205 | |
| Linoleic Acid-Oleic Acid-Albumin | Sigma | L9655 | 1x Working Solution |
| Microscope | Evos | AMEX1000 | |
| Multi-Channel Pipette | Thermo Scientific | 4661070 | 12-Channel Pipetters, 30 – 300 µL |
| Na2HPO4 | Sigma | S-7907 | |
| NaH2PO4 | Sigma | S-3139 | |
| NucBlue | Invitrogen | R37605 | |
| Oil Red O | Sigma | O-0625 | |
| Orbital Shaker | IKA | KS130BS1 | |
| Paper Towel | Tork | RK8002 | |
| Parafilm | Parafilm M | PM996 | |
| Penicillin/Steptomycin (P/S) | Gibco | 15140122 | 1x Working Solution |
| Petri dishes, 100 mm | Falcon | 351029 | |
| Petri dishes, 60 mm | Falcon | 351007 | |
| Plate Shaker | VWR | 200 | |
| RBC Lysis Buffer | Roche | 11814389001 | |
| Reagent Reservior | VWR | 89094-680 | |
| Small Beaker, 100 mL | Pyrex | 1000-100 | |
| Spectrophotometer Plate Reader | Biotek | Synergy H1 | |
| Sterile Gauze | McKesson | 762703 | |
| Straight Forceps, 120 mm | Roboz Surgical | RS-4960 | |
| Straight Scissors, 140 mm | Roboz Surgical | RS-6762 | |
| T-25 Flask | Corning | 430639 | Tissue Culture-treated |
| Tissue Culture Incubator | Thermo Scientific | 50144906 | |
| Tissue Strainer, 250 µm | Pierce | 87791 | |
| Trypan Blue Stain | Gibco | 15250061 | |
| Trypsin | Gibco | 15400054 | 0.1% Working Solution |
| Tweezers, 110 mm | Roboz Surgical | RS-5035 | |
| Type 1 Collagenase | Gibco | 17100017 | |
| Water Bath | Fisher Scientific | 15-462-10 | |
| Whatman Grade 1 Filter Paper | Whatman | 1001-110 |
References
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