Summary

Un système expérimental pour étudier mécanotransduction dans les cellules des poumons du foetus

Published: February 16, 2012
doi:

Summary

Les forces mécaniques jouent un rôle clé dans le développement du poumon et des lésions pulmonaires. Ici, nous décrivons une méthode pour isoler les rongeurs fœtales du poumon cellules de type II épithéliales et les fibroblastes et de les exposer à une stimulation mécanique en utilisant un<em> In vitro</em> Système.

Abstract

Les forces mécaniques générées in utero par répétitives de respiration-comme des mouvements et par la distension de fluide sont essentiels pour le développement normal des poumons. Un élément clé du développement du poumon est la différenciation des cellules alvéolaires de type II épithéliales, la principale source de surfactant pulmonaire. Ces cellules participent également à l'homéostasie du fluide dans les alvéoles du lumen, défense de l'hôte, et la réparation des blessures. En outre, distales du poumon cellules du parenchyme peut être directement exposés à l'étirement exagéré pendant la ventilation mécanique après la naissance. Cependant, les mécanismes moléculaires précis et cellulaires par lesquels les cellules pulmonaires détectent des stimuli mécaniques pour influencer le développement des poumons et de promouvoir des lésions pulmonaires ne sont pas complètement compris. Ici, nous donnons une méthode simple et la pureté élevée pour isoler des cellules de type II et les fibroblastes de poumons des rongeurs fœtaux. Puis, nous décrivons un système in vitro, L'Unité de la souche Flexcell, pour fournir une stimulation mécanique des cellules foetales, simulant des forces mécaniques dansle développement des poumons du foetus ou des lésions pulmonaires. Ce système expérimental fournit un excellent outil pour étudier les mécanismes moléculaires et cellulaires dans les cellules pulmonaires fœtales exposées à étirer. En utilisant cette approche, notre laboratoire a identifié plusieurs récepteurs et des protéines de signalisation qui participent à la mécanotransduction dans le développement des poumons du foetus et les lésions pulmonaires.

Protocol

1. Revêtement des plaques avec des protéines ECM Dans des conditions stériles, mélanger 120 ug de la laminine avec 12 ml de PBS stérile à froid 1X par plaque. Prenez Bioflex plaques non traitées et ajoutez 2 ml de la solution dans chaque puits (concentration finale de la laminine est de 2 pg / cm 2). Alternativement, d'autres protéines de la MEC pourrait être utilisé, comme le collagène-1 [10 pg / cm 2], la fibronectine [5 ug / cm 2], la vitronectine […

Discussion

Dans ce manuscrit, nous décrivons une méthode pour isoler les cellules de type II fœtales épithéliales et les fibroblastes et de les exposer à une stimulation mécanique en utilisant l'appareil souche Flexcell. Nous avons utilisé cette technique pour évaluer la différenciation des cellules épithéliales 1,2 et d'étudier les voies de signalisation du récepteur et activés par l'étirement 3-9. En outre, cette méthode peut également être utilisée pour étudier les réponse…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Soutenu par NIH HD052670.

Materials

Name of the reagent Company Catalogue number Comments
DMEM Sigma D5648  
HEPES Sigma H3375  
Collagenase 1 Sigma C0130  
Collagenase 1A Sigma C9891  
Chicken serum Sigma C5405  
Screen cups Sigma CD1-1KT  
Syringe filters Fisher Scientific 09-754-25  
100 micron nylon mesh Small Parts, INC CMN-100-D  
30 micron mesh Small Parts, INC CMN-30-D  
15 micron mesh Dynamic Aqua-Supply Ltd. NTX15  
Laminin Sigma L2020  
Collagen-1 Collagen Biomed PC0701  
Fibronectin Sigma F1141  
Vitronectin Sigma V-0132  
Elastin Sigma E-6402  
Bioflex plate Flexcell International BF-3001U Uncoated
Flexcell Strain Unit Flexcell International FX-5000  

References

  1. Sanchez-Esteban, J., Tsai, S. W., Sang, J., Qin, J., Torday, J. S., Rubin, L. P. Effects of mechanical forces on lung-specific gene expression. Am. J. Med. Sci. 316, 200-204 (1998).
  2. Sanchez-Esteban, J., Cicchiello, L. A., Wang, Y., Tsai, S. W., Williams, L. K., Torday, J. S., Rubin, L. P. Mechanical stretch promotes alveolar epithelial type II cell differentiation. J. Appl. Physiol. 91, 589-595 (2001).
  3. Sanchez-Esteban, J., Wang, Y., Cicchiello, L. A., Rubin, L. P. Cyclic mechanical stretch inhibits cell proliferation and induces apoptosis in fetal rat lung fibroblasts. Am. J. Physiol. Lung. Cell. Mol. Physiol. 282, L448-L456 (2002).
  4. Sanchez-Esteban, J., Wang, Y., Cicchiello, L. A., Rubin, L. P. Cyclic mechanical stretch inhibits cell proliferation and induces apoptosis in fetal rat lung fibroblasts. Am. J. Physiol. Lung. Cell. Mol. Physiol. 282, L448-L456 (2002).
  5. Sanchez-Esteban, J., Wang, Y., Gruppuso, P. A., Rubin, L. P. Mechanical stretch induces fetal type II cell differentiation via an epidermal growth factor receptor-extracellular-regulated protein kinase signaling pathway. Am. J. Respir. Cell. Mol. Biol. 30, 76-83 (2004).
  6. Wang, Y., Maciejewski, B. S., Lee, N., Silbert, O., McKnight, N. L., Frangos, J. A. Strain-induced fetal type II epithelial cell differentiation is mediated via cAMP-PKA-dependent signaling pathway. Am. J. Physiol. Lung. Cell. Mol. Physiol. 291, L820-L827 (2006).
  7. Sanchez-Esteban, J., Wang, Y., Filardo, E. J., Rubin, L. P., Ingber, D. E. Integrins {beta}1, {alpha}6, and {alpha}3 contribute to mechanical strain-induced differentiation of fetal lung type II epithelial cells via distinct mechanisms. Am. J. Physiol. Lung. Cell. Mol. Physiol. 290, L343-L350 (2006).
  8. Wang, Y., Maciejewski, B. S., Soto-Reyes, D., Lee, H. S., Warburton, D., Sanchez-Esteban, J. Mechanical stretch promotes fetal type II epithelial cell differentiation via shedding of HB-EGF and TGF-alpha. J. Physiol. 587, 1739-1753 (2009).
  9. Wang, Y., Maciejewski, B. S., Drouillard, D., Santos, M., Hokenson, M. A., Hawwa, R. L. A role for caveolin-1 in mechanotransduction of fetal type II epithelial cells. Am. J. Physiol. Lung. Cell. Mol. Physiol. 298, L775-L783 (2010).
  10. Lee, H. S., Wang, Y., Maciejewski, B. S., Esho, K., Fulton, C., Sharma, S. Interleukin-10 protects cultured fetal rat type II epithelial cells from injury induced by mechanical stretch. Am. J. Physiol. Lung. Cell. Mol. Physiol. 294, L225-L232 (2008).
  11. Hawwa, R. L., Hokenson, M. A., Wang, Y., Huang, Z., Sharma, S., Sanchez-Esteban, J. IL-10 inhibits inflammatory cytokines released by fetal mouse lung fibroblasts exposed to mechanical stretch. Pediatric Pulmonology. , (2011).
  12. Kitterman, J. A. The effects of mechanical forces on fetal lung growth. Clin. Perinatol. 23, 727-740 (1996).
  13. Harding, R., Crystal, R. G., West, J. B., Banes, P. J. Fetal breathing movements. The Lung: Scientific Fountations. , 2093-2104 (1997).
  14. Harding, R., Liggins, G. C. Changes in thoracic dimensions induced by breathing movements in fetal sheep. Reprod. Fertil. Dev. 8, 117-124 (1996).
check_url/fr/3543?article_type=t

Play Video

Citer Cet Article
Wang, Y., Huang, Z., Nayak, P. S., Sanchez-Esteban, J. An Experimental System to Study Mechanotransduction in Fetal Lung Cells. J. Vis. Exp. (60), e3543, doi:10.3791/3543 (2012).

View Video