Summary

Stem Cell Transplantation in einem In-vitro- Simulierte Ischämie / Reperfusion-Modell

Published: November 05, 2011
doi:

Summary

Wir zeigen, wie die Einrichtung eines<em> In-vitro-</em> Ischämie / Reperfusion-Modell und wie man den Effekt der Stammzelltherapie am postischämischen Herzzellen zu bewerten.

Abstract

Stammzelltransplantation Protokolle finden ihren Weg in die klinische Praxis 1,2,3. Getting bessere Ergebnisse, so dass die Protokolle mehr robust, und die Suche nach neuen Quellen für implantierbare Zellen stehen im Mittelpunkt der jüngsten Forschung 4,5. Untersuchung der Wirksamkeit von Zelltherapien ist keine leichte Aufgabe, und neue Werkzeuge sind nötig, um die Mechanismen in der Behandlung Verfahren 6 zu erforschen. Wir haben ein experimentelles Protokoll der Ischämie / Reperfusion, um die Beobachtung von zellulären Verbindungen und sogar subzelluläre Mechanismen während der Ischämie / Reperfusion und nach Stammzelltransplantation zu ermöglichen und die Wirksamkeit der Zelltherapie zu bewerten. H9c2 cardiomyoblast Zellen wurden auf Zellkulturplatten 7,8 platziert. Ischämie simuliert wurde mit 150 Minuten in einer Glucose-freiem Medium mit Sauerstoff unter 0,5%. Dann wurden normale Medien-und Sauerstoff wieder zu Reperfusion zu simulieren. Nach Sauerstoff Glukose Deprivation,die geschädigten Zellen wurden mit der Transplantation von markiertem menschlichem Knochenmark abgeleiteten mesenchymalen Stammzellen, indem sie in die Kultur behandelt. Mesenchymale Stammzellen sind in klinischen Studien bevorzugt, weil sie leicht zu erreichen mit minimal-invasiven Chirurgie, leicht erweiterbar und autologe sind. Nach 24-stündiger Kokultivierung wurden die Zellen mit Calcein und Ethidium-Homodimer gefärbt, um zwischen lebenden und toten Zellen zu unterscheiden. Dieses Setup erlaubt uns, die interzellulären Verbindungen mit Hilfe der konfokalen Fluoreszenzmikroskopie zu untersuchen und die Überlebensrate von postischämischen Zellen mittels Durchflusszytometrie zu quantifizieren. Die konfokale Mikroskopie zeigte die Wechselwirkungen der beiden Zellpopulationen wie Zellfusion und die Bildung von interzellulären Nanoröhren. Durchflusszytometrie-Analyse ergab 3 Cluster von beschädigten Zellen, die in einem Diagramm dargestellt und können statistisch ausgewertet werden. Diese Populationen können separat untersucht werden und Rückschlüsse auf diese Daten über die Wirksamkeit der simulierten gezogen werdenTherapieansatz.

Protocol

1. Vorbereitung H9c2 cardiomyoblast Zellen H9c2 Ratte cardiomyoblasts wurden von ATCC (Wesel, Deutschland) erhalten und ausgebaut in hoher Glukose (4,5 g / L) DMEM mit 10% fötalem Rinderserum, 4 mM L-Glutamin, 100 U / ml Penicillin und 100 ug / ml Streptomycin. Die H9c2 Myoblasten-Zelllinie aus embryonalen Ratte Herzen abgeleitet wird, wird es als ein in vitro Modell für Skelett-und Herzmuskeln 8,9 verwendet. Bereiten Sie 12 gut Platte H9c2 Zellen: </p…

Discussion

Der Beweis-Protokoll ist ein in vitro Ansatz für die viel mehr komplexe Thema der Stammzellentherapie bei Herzinfarkt, mit allen Vor-und Nachteile eines solchen Modells. Natürlich kann es nicht spiegeln die komplexe (zB immunologische) stattfindenden Veranstaltungen während und nach Myokard-Infarkt, kann aber auf die direkten Auswirkungen der zusätzlichen Zellen auf der postischämischen Zellen konzentrieren. Die Auswirkungen der simulierten Ischämie auf H9c2 cardiomyoblasts in hohem Maße abhängig von der Zeit de…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Diese Arbeit wurde von OTKA (Hungarian Scientific Research Fund) D45933, T049621, TET (Hungarian Science and Technology Foundation) A4/04, Arg-17/2006 und SIN, Bolyai, Öveges Stipendien und TÁMOP unterstützt 4.2.2-08 / 1 / KMR-2008-0004 und 4.2.1 / B 09/1/KMR-2010-0001. OTKA 83803. Wir möchten William Gesztes für die Bereitstellung der Voice-over danken.

Materials

Name of the reagent Company Catalogue number Comments
calcein-AM Molecular Probes L3224, C3099 http://www.invitrogen.com
ethidium homodimer-2 Molecular Probes L3224, E3599 http://www.invitrogen.com
Vybrant DiD Molecular Probes V22887 http://www.invitrogen.com

Table 1. Reagents.

Name of the equipment Company Comments (optional)
PeCon cell incubation system for Zeiss microscopes PeCon GmbH www.pecon.biz/

Table 2. Equipment.

Riferimenti

  1. Dimmeler, S., Burchfield, J., Zeiher, A. M. Cell-Based Therapy of Myocardial Infarction. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 28, (2008).
  2. Kim, S. U., de Vellis, J. Stem cell-based cell therapy in neurological diseases: A review. Journal of Neuroscience Research. 87, 2183-21 (2009).
  3. Lee, K., Chan, C. K., Patil, N., Goodman, S. B. Cell therapy for bone regeneration-Bench to bedside. Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials. 89, 252-25 (2009).
  4. Gaipa, G. GMP-based CD133+ cells isolation maintains progenitor angiogenic properties and enhances standardization in cardiovascular cell therapy. Journal of Cellular and Molecular Medicine. 14, 1619-1619 (2010).
  5. Trounson, A. New perspectives in human stem cell therapeutic research. BMC medicine. 7, 29-29 (2009).
  6. Mazhari, R., Hare, J. M. Mechanisms of action of mesenchymal stem cells in cardiac repair: potential influences on the cardiac stem cell niche. Nat Clin Pract Cardiovasc Med. 4, S21-S21 (2007).
  7. Kimes, B. W., Brandt, B. L. Properties of a clonal muscle cell line from rat heart. Experimental Cell Research. 98, 367-367 (1976).
  8. Sardao, V. A. Vital imaging of H9c2 myoblasts exposed to tert-butylhydroperoxide–characterization of morphological features of cell death. BMC Cell Biol. 8, 11-11 (2007).
  9. Hescheler, J. Morphological, biochemical, and electrophysiological characterization of a clonal cell (H9c2) line from rat heart. Circulation research. 69, 1476-1476 (1991).
  10. Cselenyak, A. Mesenchymal stem cells rescue cardiomyoblasts from cell death in an in vitro ischemia model via direct cell-to-cell connections. BMC Cell Biol. 11, 29-29 (2010).
  11. Sauvant, C. Implementation of an in vitro model system for investigation of reperfusion damage after renal ischemia. Cell Physiol Biochem. 24, 567-567 (2009).
  12. Namas, R. A. Hypoxia-Induced Overexpression of BNIP3 is Not Dependent on Hypoxia-Inducible Factor 1alpha in Mouse Hepatocytes. Shock. 36, 196-196 (2011).
  13. Cao, L. Hypoxia/Reoxygenation Up-Regulated the Expression of Death Receptor 5 and Enhanced Apoptosis in Human Hepatocyte Line. Transplantation Proceedings. 38, 2207-2207 (2006).
  14. Meloni, B. P., Meade, A. J., Kitikomolsuk, D., Knuckey, N. W. Characterisation of neuronal cell death in acute and delayed in vitro ischemia (oxygen-glucose deprivation) models. Journal of Neuroscience Methods. 195, 67-67 (2011).
  15. Mimeault, M., Hauke, R., Batra, S. K. Stem cells: a revolution in therapeutics–recent advances in stem cell biology and their therapeutic applications in regenerative medicine and cancer therapies. Clinical Pharmacology & Therapeutics. 82, 252-252 (2007).
  16. Angoulvant, D. Mesenchymal stem cell conditioned media attenuates in vitro and ex vivo myocardial reperfusion injury. J Heart Lung Transplant. 30, 95-95 (2010).
  17. Lim, Y. J., Zheng, S., Zuo, Z. Morphine Preconditions Purkinje Cells against Cell Death under In Vitro Simulated Ischemia/Reperfusion Conditions. Anesthesiology. 100, 562-562 (2004).
  18. Guo, J. Estrogen-receptor-mediated protection of cerebral endothelial cell viability and mitochondrial function after ischemic insult in vitro. J Cereb Blood Flow Metab. 30, 545-545 (2010).
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Citazione di questo articolo
Cselenyák, A., Benko, Z., Szepes, M., Kiss, L., Lacza, Z. Stem Cell Transplantation in an in vitro Simulated Ischemia/Reperfusion Model. J. Vis. Exp. (57), e3575, doi:10.3791/3575 (2011).

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