Caco-2 cells can serve as an in vitro model to study the enterocyte transport of lipids, and lipid-soluble drugs/vitamins. The permeable membrane system separates the apical from the basolateral compartment, while the lentivirus expression system offers an effective gene overexpression method. The isolation of lipoproteins is confirmed by TEM.
Studies of dietary fat absorption are generally conducted by using an animal model equipped with a lymph cannula. Although this animal model is widely accepted as the in vivo model of dietary fat absorption, the surgical techniques involved are challenging and expensive. Genetic manipulation of the animal model is also costly and time consuming. The alternative in vitro model is arguably more affordable, timesaving, and less challenging. Importantly, the in vitro model allows investigators to examine the enterocytes as an isolated system, reducing the complexity inherent in the whole organism model. This paper describes how human colon carcinoma cells (Caco-2) can serve as an in vitro model to study the enterocyte transport of lipids, and lipid-soluble drugs and vitamins. It explains the proper maintenance of Caco-2 cells and the preparation of their lipid mixture; and it further discusses the valuable option of using the permeable membrane system. Since differentiated Caco-2 cells are polarized, the main advantage of using the permeable membrane system is that it separates the apical from the basolateral compartment. Consequently, the lipid mixture can be added to the apical compartment while the lipoproteins can be collected from the basolateral compartment. In addition, the effectiveness of the lentivirus expression system in upregulating gene expression in Caco-2 cells is discussed. Lastly, this paper describes how to confirm the successful isolation of intestinal lipoproteins by transmission electron microscopy (TEM).
Estudos de absorção intestinal de gordura da dieta, e drogas e vitaminas solúveis em lípidos pode ser realizada in vivo usando um modelo de fistula linfática 1-4. No entanto, as técnicas cirúrgicas envolvidas não são apenas um desafio, mas também caro. Embora abordagens in vivo com base na análise fecal podem ser utilizados, eles são utilizados principalmente para determinar a percentagem de absorção pelo tracto gastrointestinal 2,5. O modelo in vitro descrito neste trabalho é mais rentável, e as técnicas envolvidas são, indiscutivelmente, menos desafiador. Estudos de modificação genética são também mais económico e menos quando eles são conduzidos usando este modelo in vitro demorado.
Uma vez que os materiais solúveis em lípidos que são absorvidos por enterócitos são empacotados em lipoproteínas de 6,7, a eficácia deste modelo in vitro para a produção de lipoproteínas é crucial. Os dois intestina principall lipoproteínas são quilomicrons e lipoproteínas de muito baixa densidade (VLDL). Os quilomicrons, lipoproteínas como definidas com 80 nm ou mais de diâmetro, são produzidos de forma rigorosa o intestino delgado, quando lípidos estão abundantemente presentes no lúmen gastrointestinal. Uma vez que eles são os maiores lipoproteínas, chylomicrons são concebivelmente os transportadores lipídicos mais eficientes. Este modelo in vitro, que é capaz de produzir quilomicrons 8, pode ser usado para estudar a absorção de gordura dietética, a vitamina solúvel em lípidos absorção pelo intestino, e biodisponibilidade oral da droga lipofílica. A presença de moléculas solúveis em lípidos, vitaminas ou drogas na fracção de lipoproteínas é um indicador da sua absorção pelo intestino delgado. Como discutido anteriormente, este modelo pode ser usado para melhorar a biodisponibilidade oral da droga lipofílica 6.
Este artigo descreve como células Caco-2 devem ser mantidas na membrana permeável ou regular pratos de cultura de tecidos, como os lipídios mixture para estimular a produção de lipoproteína deve ser preparado, como o sistema de expressão de lentivírus pode ser empregue para atingir a sobre-expressão eficaz, e como as lipoproteínas isolados devem ser analisados.
Neste artigo, os dois sistemas que podem ser utilizados para manter células Caco-2 são descritos, a saber, o prato de cultura de tecidos normal e a membrana permeável. Os benefícios de usar o sistema de membrana permeável incluem a separação do apical e basolateral os compartimentos, e a capacidade de incubar a mistura de lípidos e recolher a secreção de lipoproteínas simultaneamente. No entanto, as pastilhas de membranas permeáveis são caros, e a sua membrana de policarbonato não permite uma boa vis…
The authors have nothing to disclose.
This work was supported by the Seed Grant Award from California Northstate University College of Pharmacy (to AMN). The authors would like to thank California Northstate University College of Pharmacy for covering the publication cost of this article, and George Talbott for his help in editing this manuscript.
DMEM | VWR | 16750-112 | Pre-warm the growth media in individual tissue culture dish before adding cells |
FBS | Fisher | 3600511 | We do not heat inactivate our serum |
Trypsin | VWR | 45000-660 | Cells can be washed with PBS prior to trypsin treatment |
Permeable membrane system | Fisher | 7200173 | 10-cm dish, 3-mm pore size, polycarbonate membrane |
10 cm dish | Fisher | 08-772-E | Tissue culture dish |
15 cm dish | Fisher | 08-772-24 | Tissue culture dish |
24 well plate | Fisher | 12565163 | Tissue culture plate |
Lipid-based transfection reagent | Fisher | PRE2691 | Can be substituted with other transfection reagent |
Reduced serum media | Invitrogen | 11058021 | For transfection |
pLL3.7 eGFP | Addgene | 11795 | https://www.addgene.org/11795/ |
Bottle-top filter | Fisher | 9761120 | 0.45 mm pore |
Polybrene | Fisher | NC9840454 | 10 mg/mL |
Oleic acid | Sigma | 01383-5G | Prevent freeze-thaw cycle |
Lecithin | Fisher | IC10214625 | Egg lecithin |
Sodium taurocholate | Fisher | NC9620276 | Product discontinued; alternative catalog number: 50-121-7956 |
Protease inhibitor cocktail tablet (EDTA-free) | Fisher | 5892791001 | Used mainly for samples that need TEM analysis |
Polycarbonate ultracentrifuge tube | Fisher | NC9696153 | Reusing it multiple times will collapse the tube |
Lid for ultracentrifuge tube | Fisher | NC9796914 | A tool is required to remove the tube/lid from rotor |
Syringe | Fisher | 50-949-261 | Disposable |
Syringe filter | Fisher | 09-719C | Pore size = 0.2 mm; nylon |
Phosphotungstic acid | Fisher | AC208310250 | For preparing 2% phosphotungstic acid, pH 6.0 |
Tweezer | Fisher | 50-238-62 | Extra fine and strong tips |
Formvar/carbon grid | Fisher | 50-260-34 | Formvar/carbon film square grid 400 Copper |