Summary

Isolierung von Maus respiratorischen Epithelzellen und der Exposition gegenüber Experimental Zigarettenrauch bei Air Liquid-Interface

Published: February 21, 2011
doi:

Summary

Pulmonale Epithelzellen aus den Atemwegen von Mäusen isoliert und kultiviert bei Luft-Flüssigkeit-Grenzfläche als ein Modell der differenzierten respiratorischen Epithels. Ein Protokoll ist für die Isolierung, Kultivierung und Freilegen dieser Zellen zu Mainstream Zigarettenrauch beschrieben, um molekulare Antworten zu diesem Umweltgift zu studieren.

Abstract

Pulmonale Epithelzellen aus den Atemwegen von Mäusen und kultiviert bei Luft-Flüssigkeit-Grenzfläche (ALI) als ein Modell der differenzierten respiratorischen Epithels isoliert werden. Ein Protokoll ist für die Isolierung und die Preisgabe dieser Zellen Mainstream Zigarettenrauch (CS) beschrieben, um epithelialen Zell-Antworten auf CS Exposition zu studieren. Das Protokoll besteht aus drei Teilen: der Isolierung von Epithelzellen der Atemwege von der Maus Luftröhre, die Kultivierung dieser Zellen an der Luft-Flüssigkeit-Grenzfläche (ALI) als ausdifferenzierten Epithelzellen und die Lieferung von kalibrierten Mainstream CS, diese Zellen in Kultur. Die ALI Kultur-System ermöglicht die Kultur des respiratorischen Epithelien unter Bedingungen, die mehr ähneln ihren physiologischen Einstellung als gewöhnliche flüssige Kultur-Systemen. Die Untersuchung der molekularen und zellulären Reaktionen auf Lunge CS Exposition ist ein kritischer Faktor für das Verständnis der Auswirkungen von Umweltfaktoren Luftverschmutzung auf die menschliche Gesundheit. Forschungsergebnisse in diesem Bereich kann letztlich zum Verständnis der Ätiologie der chronisch-obstruktiven Lungenerkrankung (COPD) und andere Tabak-bedingten Krankheiten, die wichtigsten globalen Gesundheitsprobleme darstellen beitragen.

Protocol

Die gesamte Protokoll benötigt 2 Tage für Zell-Isolierungen aus tierischem Gewebe, 5-10 Tage für die Zell-Proliferation und eine zusätzliche 10-14 Tage für die Zelldifferenzierung bei Luft-Flüssigkeit-Grenzfläche. Ein weiterer Tag ist für die Zelle Engagements und der Ernte von Proben erforderlich. 1. Isolierung von Maus Tracheobronchial Epithelzellen (MTEC). Hinweis: Alle nachfolgend beschriebenen Verfahren wurden überprüft und genehmigt von der Institut…

Discussion

Das Protokoll beschreibt Isolierung von Maus tracheale Epithelzellen aus den Protokollen der Sie et al angepasst., 1, und andere 2-3 mit Modifikationen. Wie bei jedem Protokoll beschreibt Zelle Isolationen, ist der wichtigste Aspekt, um eine Verunreinigung durch bakterielle oder pilzliche Erreger durch strikte aseptische Techniken zu vermeiden. Ein zweiter wichtiger Schritt ist, Fibroblasten-Kontamination der Kulturen, die durch sorgfältige Präparation der Luftröhre vermieden werden kö…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Wir danken Emeka Ifedigbo für technische Unterstützung und Dr. Shivraj Tyagi für wertvolles Know-how. Wir danken auch der Harvard NeuroDiscovery Zentrum für Unterstützung bei der Mikroskopie. Diese Arbeit wurde teilweise durch eine American Heart Association Predoctoral gewähren 09PRE2250120 zu Hilaire Lam, und NIH Zuschüsse, R01-HL60234, R01-HL55330, R01-HL079904, verliehen an AMK Choi unterstützt.

Materials

Material Name Tipo Company Catalogue Number Comment
Ham’s F12 Medium 1X   Cellgro MT-10-080-CM With L-glutamine
Pen/strep   Lonza 17-602E  
Pronase   Roche 10165921001 Streptomyces griseus
Collagen I   BD biosciences 354236 From rat tail
Acetic Acid   Sigma 338826-25  
DNaseI   Sigma DN25-100MG From Bovine Pancreas
Bovine Serum Albumin   Fisher Scientific BP1605-100 Fraction V
Retinoic Acid   Retinoic Acid R265-50MG  
Hank’s Balanced Salt Solution   Gibco 14175 Without Ca++ or Mg++
DMEM-F12   Cellgro MT-15-090-CM Without L-Glutamine or HEPES
HEPES, 1M in H2O   Sigma 83264-100ML  
L-Glutamine   Sigma G7513-100ML 200 mM
Amphotericin B (Fungizone)   Fisher Scientific 1672346  
Insulin   Sigma 16634-50MG Bovine Pancreas
Apo-transferrin (human)   Sigma T1147-100MG  
Cholera toxin   Sigma C8052 Vibrio Cholerae
Epidermal growth factor   BD Biosciences 354001 Mouse
Bovine pituitary Extract   BD Biosciences 354123  
NuSerum   BD Biosciences 355100  
Transwell   Corning Costar 3401 12 mm, 0.4 mm Pore
Polycarbonate
Primaria 100 mm culture dish   Falcon 353803  
Pallflex membrane   Pall Life Sciences EMFAB TX40H120-WW  
Smoking Machine   EMI Services ATCSALI-1 see Footnote*

*The cigarette smoking machine is a custom designed and fabricated 14″x14″x20″ Dual chambered and water jacketed light tint clear proof 1/2″ thick polycarbonate Lexan chamber for cigarette smoke exposure with temperature controlled, water level sensor controlled shut off system. A cigarette smoking/puffing unit is installed for a variable cigarette puffing rates. When the unit is in use, it mimics an incubator in the sense that the temperature, humidity and carbon dioxide are controlled in the system. The system includes: (I) a customized dual chamber/water jacketed unit that maintains a controlled environment for tissue culture experiments. (II) A digital heavy duty, high precision dual pump water temperature circulator system with water level sensor and temperature control (III) A cigarette smoking unit with puffing pump. (IV) A pump cycle sensor control rate cycler (IV) A Stainless steel high precision in-Line filter holder. (V) A Detachable lid mounted 11/2″ size axial uniformity cigarette smoke mixing fan. (VI) A medium size water bath with mounting bracket for the water circulator. (VII) A 1/2′ thick Plexiglas tray with brackets for the puff pump and holder for cigarette ash collector.

This machine as described can be substituted with similar commercially-available smoking machines such as the kind available from TSE systems (www.tse-systems.com).

Riferimenti

  1. You, Y., Richer, E. J., Huang, T., Brody, S. L. Growth and differentiation of mouse tracheal epithelial cells: selection of a proliferative population. Am. J. Physiol. Lung Cell Mol. Physiol. 283, L1315-L1320 (2002).
  2. Davidson, D. J. Murine epithelial cells: isolation and culture. J. Cyst. Fibros. 2, 59-62 (2004).
  3. Davidson, D. J., Kilanowski, F. M., Randell, S. H., Sheppard, D. N., Dorin, J. R. A primary culture model of differentiated murine tracheal epithelium. Am. J. Physiol. Lung Cell Mol. Physiol. 279, L766-L778 (2000).
  4. Rabe, K. F. et al.; Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease. Global strategy for the diagnosis, management, and prevention of chronic obstructive pulmonary disease: GOLD executive summary. Am. J Respir. Crit. Care Med. 176, 532-555 (2007).
  5. Macnee, W. Pathogenesis of chronic obstructive pulmonary disease. Clin. Chest Med. 28, 479-513 (2007).
  6. Tuder, R. M., Yoshida, T., Arap, W., Pasqualini, R., Petrache, I. State of the art. Cellular and molecular mechanisms of alveolar destruction in emphysema: an evolutionary perspective. Proc. Am. Thorac. Soc. 3, 503-510 (2006).
  7. Yao, H., Rahman, I. Current concepts on the role of inflammation in COPD and lung cancer. Curr. Opin. Pharmacol. 9, 375-383 (2009).
  8. van der Toorn, M. Cigarette smoke irreversibly modifies glutathione in airway epithelial cells. Am. J. Physiol. Lung Cell Mol. Physiol. 293, L1156-L1162 (2007).
  9. Slebos, D. J. Mitochondrial localization and function of heme oxygenase-1 in cigarette smoke-induced cell death. Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 36, 409-417 (2007).
  10. Kim, H. P. Autophagic proteins regulate cigarette smoke induced apoptosis: protective role of heme oxygenase-1. Autophagy. 4, 887-895 (2008).
  11. Chen, Z. H. Egr-1 regulates autophagy in cigarette smoke-induced chronic obstructive pulmonary disease. PLoS ONE. 3, e3316-e3316 (2008).
  12. Okuwa, K. In vitro micronucleus assay for cigarette smoke using a whole smoke exposure system: A comparison of smoking regimens. Exp Toxicol Pathol. , (2009).
  13. St-Laurent, J., Proulx, L. I., Boulet, L. P., Bissonnette, E. Comparison of two in vitro models of cigarette smoke exposure. Inhal. Toxicol. 21, 1148-1153 (2009).
  14. Watson, A. M., Benton, A. S., Rose, M. C., Freishtat, R. J. Cigarette smoke alters tissue inhibitor of metalloproteinase 1 and matrix metalloproteinase 9 levels in the basolateral secretions of human asthmatic bronchial epithelium in vitro. J Investig. Med. 58, 725-729 (2010).
  15. Rennard, S. I. Cigarette smoke in research. Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 31, 479-480 (2004).
  16. Shapiro, S. D. Smoke gets in your cells. Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 31, 481-482 (2004).
check_url/it/2513?article_type=t

Play Video

Citazione di questo articolo
Lam, H. C., Choi, A. M., Ryter, S. W. Isolation of Mouse Respiratory Epithelial Cells and Exposure to Experimental Cigarette Smoke at Air Liquid Interface. J. Vis. Exp. (48), e2513, doi:10.3791/2513 (2011).

View Video