Manipuler le murin Glande lacrymale
Summary
La glande lacrymale (LG) est un organe de branchement qui produit les composants aqueux de larmes nécessaires pour le maintien de la vision et la santé oculaire. Nous décrivons ici murin LG dissection et ex vivo des techniques de culture de déchiffrer les voies impliquées dans le développement LG signalisation.
Abstract
La glande lacrymale (LG) sécrète des larmes aqueuses nécessaires pour maintenir la structure et la fonction de la cornée, un tissu transparent essentielle pour la vision. Chez l'être humain d'une seule LG réside dans l'orbite au-dessus de l'extrémité latérale de chaque oeil délivrer larmes à la surface oculaire par l'intermédiaire de 3 à 5 canaux. La souris possède trois paires de glandes majeures oculaires, le plus étudié de qui est la glande lacrymale exorbital (LG) situé antérieure et ventrale à l'oreille. Semblable à d'autres organes glandulaires, le LG développe à travers le processus de morphogenèse épithéliale ramification dans laquelle un seul bourgeon épithélial dans un mésenchyme condensé subit de multiples tours de bourgeon et la formation de conduite pour former un réseau interconnecté complexe de acini et canaux de sécrétion. Ce processus complexe a été bien documentée dans de nombreux autres organes épithéliaux tels que le pancréas et les glandes salivaires. Toutefois, le LG a été beaucoup moins explorée et les mécanismes de contrôle de la morphogenèse sont mal sousrésisté. Nous pensons que cette sous-représentation comme un système de modèle est une conséquence des difficultés liées à la recherche, la dissection et la culture de la LG. Ainsi, ici, nous décrivons les techniques de dissection pour la récolte embryonnaire et post-natal LG et les méthodes de culture ex vivo des tissus.
Introduction
La glande lacrymale (LG) est responsable de la sécrétion aqueuse déchirure critique pour l'acuité visuelle et de la santé, la maintenance et la protection des cellules de la surface oculaire. Résultats de la dysfonction LG dans l'un des troubles oculaires les plus fréquentes et invalidantes: Eye Disease aqueuse déficient à sec, qui se caractérise par une irritation oculaire, sensibilité à la lumière et diminution de la vision 1. Chez l'homme le LG réside dans l'orbite au-dessus de l'extrémité latérale de l'œil, où 3-5 excréteurs larmes de dépôt de conduits sur la surface oculaire. La souris possède trois paires de glandes majeures oculaires, le plus étudié de qui est la glande lacrymale (LG) situé antérieure et ventrale de l'oreille (exorbital) avec des larmes qui voyagent à l'œil par un seul canal excréteur. Semblable à d'autres organes glandulaires, le LG développe à travers le processus de morphogenèse épithéliale ramification dans laquelle un seul bourgeon épithélial dans un mésenchyme condensé subit de multiples tours de bourgeon et la formation de conduit à desm un réseau interconnecté complexe d'acini et canaux de sécrétion (Figure 1) 2. Au cours du développement de l'épithélium se vascularise ainsi que fortement innervée par les nerfs parasympathique du ganglion ptérygo et dans une moindre mesure par les nerfs sympathiques du ganglion cervical supérieur 3. Les interactions entre les cellules de chacun de ces types à-dire les cellules neuronales, cellules épithéliales, endothéliales et mésenchymateuses, sont essentiels pour la fonction et la maintenance du tissu adulte. Cependant, les mécanismes moléculaires sous-jacents de coordination du développement et de la régénération LG ainsi que la façon de type inter-cellule communication guide ces processus reste incertaine.
L'avènement de la embryonnaires ex vivo des techniques de culture a permis l'identification de voies de développement et de régénération dans plusieurs organes de branchement 4. La mise en culture ex vivo permet au chercheur la possibilité de manipuler l'organe (moiméca-, génétique ou chimique) dans des conditions définies, ainsi que pour la caractérisation des interactions de développement d'organes et cellule-cellule en temps réel. Le LG exorbital de la souris est prête très bien à cette technique et des études récentes ont défini les systèmes qui régissent son développement 2,5 signalisation. Cependant, en dépit de la nécessité de comprendre les signaux moléculaires qui sous-tendent le développement et la régénération LG, il reste actuellement étudié, probablement en raison des difficultés techniques pour isoler l'organe. Dans cet article, nous décrivons comment isoler et effectuer culture ex vivo de l'embryon murin LG pour définir des programmes de développement.
Protocol
Representative Results
Discussion
La polyvalence de la culture et de manipuler le LG ex vivo apporte des avantages significatifs pour l'étude de son développement. Cela inclut la vitesse à laquelle le chercheur est en mesure de tester les hypothèses et la multitude de perturbations qui peuvent être effectuées pour évaluer comment épithéliale, neuronale, les cellules endothéliales et mesencyhmal interagissent pour former l'organe. Cependant, il ya un certain nombre de réserves lors de l'utilisation de ce modèle. Tout d…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Les auteurs tiennent à remercier le financement fourni par le programme d'allocation de ressources UCSF.
Materials
| Name | Catalog #. | Company | Comments/Description |
| DMEM/F12 without HEPES | SH3027101 | Thermo Scientific | |
| Penicillin-Streptomycin | P0781 | Sigma-Aldrich | |
| Albumin solution from bovine serum | A9576 | Sigma-Aldrich | |
| Paraformaldehyde 16% Solution | 15710 | Electron Microscopy Sciences | Diluted to 4% in 1X PBS |
| Phosphate Buffered Saline 10X | BP665-1 | Fisher Scientific | |
| Phosphate Buffered Saline 1X | Prepared from 10X stock | ||
| holo-Transferrin bovine | T1283 | Sigma-Aldrich | 25 mg/ml stock solution in water. Freeze single-use aliquots at -20C. Add to DMEM/F12 media to a final concentration of 50 ug/mL. |
| L- Ascorbic acid (Vitamin C) | A4544 | Sigma-Aldrich | 25 mg/ml stock solution in water. Freeze single-use aliquots at -20C. Add to DMEM/F12 media to a final concentration of 50 ug/mL. |
| BioLite 100mm Tissue Culture Treated Dishes | 130182 | Thermo Scientific | Non-tissue culture-treated plates can also be used. |
| Stereo Microscope with substage iluminator | Stemi 2000 | Carl Zeiss | Any stereo dissecting microscope can be used that has a transmitted light base. |
| Substage Illuminator Base for Stereo Microscope | TLB 4000 | Diagnostics Instruments, Inc. | |
| Falcon 35mm Tissue Culture Treated Dishes | 353001 | Corning | Non-tissue culture-treated plates can also be used. |
| 50mm uncoated glass bottom dishes | P50G-1.5-14-F | MatTek Corporation | |
| Widefield fluorescence microscope | Axio Observer Z1 | Carl Zeiss | Any fluorescence microscope (upright, inverted or stereo dissecting microscope) can be used to monitor GFP expression at low magnification with an attached digital camera. |
| Confocal Microscope | TCS SP5 | Leica Microsystems | Confocal microscopy is necessary to see detailed cell structures. Any confocal microscope can be used. |
| Ideal for harvesting glands from embryos | |||
| SWISS Micro-Fine Forceps, #5 (11.2cm) | 17-305X | Integra LifeSciences Corporation | Fine tips are required for removing mesenchyme from epithelium. Tungsten needles can also be used. |
| Dumont Standard Tip Forceps, #5 (11cm) | 91150-20 | Fine Science Tools (USA), Inc. | Ideal for harvesting glands from embryos |
| Reusable Plastic Surgical Knife Handles, style no. 3. | 4-30 | Integra LifeSciences Corporation | |
| Stainless Steel Sterile Surgical Blades, no. 10 | 4-310 | Integra LifeSciences Corporation | |
| RNAqueous-Micro Total RNA Isolation Kit | AM1931 | Life Technologies | |
| Cultrex 3D Culture Matrix Laminin I | 3446-005-01 | Trevigen | 6 mg/ml stock diluted 1:1 with DMEM/F12 |
| Timed-pregnant Crl:CD1(ICR) mice | Charles River Labs | Embryos are harvested on day 14 (with day of plug discovery designated as day 0). | |
| Nucleopore Track-Etched Hydrophilic Membranes, 0.1 um pre size, 13mm | 110405 | Whatman | |
| Timed-pregnant Pax6-Cre,GFP mice | Tg(Pax-Cre, GFP)1Pgr | The Jackson Laboratory | Optional mice for learning how to locate the LG. |
References
- Liu, K. C., Huynh, K., Grubbs, J., Davis, R. M. Autoimmunity in the pathogenesis and treatment of keratoconjunctivitis sicca. Current allergy and asthma reports. 14, 403 (2014).
- Makarenkova, H. P., et al. FGF10 is an inducer and Pax6 a competence factor for lacrimal gland development. Development. 127, 2563-2572 (2000).
- Dartt, D. A. Neural regulation of lacrimal gland secretory processes: relevance in dry eye diseases. Progress in retinal and eye research. 28, 155-177 (2009).
- Nigam, S. K. Concise review: can the intrinsic power of branching morphogenesis be used for engineering epithelial tissues and organs. Stem cells translational medicine. 2, 993-1000 (2013).
- Qu, X., et al. Glycosaminoglycan-dependent restriction of FGF diffusion is necessary for lacrimal gland development. Development. 139, 2730-2739 (2012).
- Rebustini, I. T., et al. MT2-MMP-dependent release of collagen IV NC1 domains regulates submandibular gland branching morphogenesis. Developmental cell. 17, 482-493 (2009).
- Hoffman, M. P., et al. Gene Expression Profiles of Mouse Submandibular Gland Development: FGFR1 Regulates Branching Morphogenesis in Vitro Through BMP- and FGF-Dependent Mechanisms. Development. 129, 24-5778 (2002).
- Steinberg, Z., et al. FGFR2b signaling regulates ex vivo submandibular gland epithelial cell proliferation and branching morphogenesis. Development. 132, 1223-1234 (2005).
- Knox, S. M., et al. . Parasympathetic innervation maintains epithelial progenitor cells during salivary organogenesis. 329, 1645-1647 (2010).
- Magenheim, J., et al. Blood vessels restrain pancreas branching, differentiation and growth. Development. 138, 4743-4752 (2011).
- Jaskoll, T., et al. FGF10/FGFR2b signaling plays essential roles during in vivo embryonic submandibular salivary gland morphogenesis. BMC developmental biology. 5, 11 (2005).
- Takasato, M., et al. Directing human embryonic stem cell differentiation towards a renal lineage generates a self-organizing kidney. Nature cell biology. 16, 118-126 (2014).
- Knox, S. M., et al. Parasympathetic stimulation improves epithelial organ regeneration. Nature communications. 4, 1494 (2013).
