Méthodes pour Blessant Peau et Essais pour les réponses de blessure dans<em> C. elegans</em
Summary
The adult C. elegans skin is a tractable model for studies of epithelial wound responses, including wound closure, scar formation, and innate immunity.
Abstract
La C. elegans cuticule épiderme et forment une couche de la peau simple mais sophistiqué qui permet de réparer des dommages localisés résultant de blessant. Études des réponses de la plaie et la réparation de ce modèle ont éclairé notre compréhension du cytosquelette et les réponses génomiques à des lésions tissulaires. Les deux méthodes les plus couramment utilisés pour blesser l'C. elegans peau adulte sont piqûres avec aiguilles de microinjection, et irradiation laser local. Needle blessant localement perturbe la cuticule, épiderme, et de la matrice extracellulaire associé, et peut également endommager les tissus internes. les résultats d'irradiation laser dans des dommages plus localisée. Blessure déclenche une succession de réponses facilement dosés y compris épidermique élevée de Ca2 + (secondes) minutes, la formation et la fermeture d'un cycle contenant de l'actine au niveau du site de la plaie (1-2 heures), la transcription de gènes élevée de peptides antimicrobiens (24/2 h), et la formation de cicatrices. Essentiellement tous les animaux adultes de type sauvage survivent blessure, oùque des mutants défectueux dans la réparation de la plaie ou d'autres réponses montrent diminution de la survie. Des protocoles détaillés pour l'aiguille et blessures laser, et des dosages pour la quantification et la visualisation des réponses plaies et les processus de réparation (dynamique Ca, dynamique de l'actine, antimicrobien peptide induction et la survie) sont présentés.
Introduction
mécanismes de guérison des plaies de la peau sont d'intérêt biologique fondamentale et pertinente pour la santé humaine. La cicatrisation des plaies chez les vertébrés et les mammifères comprend une série complexe de réponses coordonnées de multiples tissus et de signalisation 1. De nombreux organismes modèles génétiques simples sont également capables de cicatrisation des plaies de la peau 2. Il est donc intéressant d'analyser les modèles génétiquement traitables de plaie cutanée réparation. Nous et d'autres avons commencé à utiliser Caenorhabditis elegans comme nouveau modèle de plaie cutanée guérison 3,4. L'objectif de ce protocole est de permettre à un ensemble plus large de chercheurs d'utiliser C. elegans comme un outil pour étudier les mécanismes moléculaires et cellulaires de l'épiderme de la cicatrisation.
La C. elegans peau comprend l'épiderme (aussi connu comme hypoderme) et la cuticule extracellulaire 5. L'épiderme adultes est formé à partir d'un petit nombre de syncytia multinucléés, dont le plus grand est le syncytium kurnommée hyp7. L'épiderme est un épithélium simple qui sécrète la cuticule sur sa surface apicale. La peau peut défendre activement contre les agents pathogènes de pénétration cutanée et réparer les petites plaies quatre. La réparation des plaies de la C. la peau elegans est robuste, comme presque tous les animaux de type sauvage survivent peuvent survivre petites plaies perforantes causées par des aiguilles ou des dommages à la peau locale provoquée par irradiation laser. C. elegans blessure de la peau déclenche une série de réactions, y compris une réponse épidermique immunitaire inné, fermeture de la plaie, et la formation de cicatrices 4. L'épiderme adultes est post-mitotique, et la cicatrisation des plaies implique réponses cellulaires locaux, par opposition à la prolifération épidermique ou la migration des cellules. Nous avons montré que les blessures de la peau provoque une augmentation forte et durable dans l'épiderme de Ca2 +, ce qui nécessite le canal de TRPM-2 GTL membrane interne et Ca 2+ trois magasins. Le signal de la Ca épidermique est nécessaire pour la formation et la fermeture des anneaux F-actine à la woSite und. Blessant induit également des réponses immunitaires innées qui activent la transcription de SAP tels que la PNL-29. La transcription induite blessure-de SAP dépend d'un TIR-1 / PMK-1 p38 MAP kinase cascade agir de façon autonome dans l'épiderme 4. Des défauts, soit la voie de signalisation Ca 2+ ou dans la réponse immunitaire innée mèneront à une survie plus faible après la blessure. La structure relativement simple de la C. elegans épiderme, sa traçabilité génétique et des avantages pour l'imagerie in vivo en font un excellent système pour étudier plusieurs aspects de la réparation des plaies.
Nous présentons ici des protocoles pour les deux méthodes courantes de blessures: blessure aiguille et en blessant laser. Blessure aiguille nécessite aucun équipement spécialisé (autre que l'extracteur de l'aiguille), et avec l'expérience peut être effectuée sur des centaines de vers par jour. Blessure aiguille est effectué sur les animaux en croissance sur gélose. En revanche, une blessure au laser est effectuée sur anesanimaux thetized montés sur patins agar sous une lamelle, et est adapté pour l'imagerie en direct des réponses cellulaires aux dommages.
Protocol
Representative Results
Discussion
Les méthodes présentées ici pour aiguille et blessures laser offrent des approches complémentaires pour évaluer la capacité de l'épithélium épidermique pour réparer les dégâts. Laser blessure est relativement localisée et (selon la configuration de laser) peut être limitée à l'épiderme, tandis que l'aiguille blessure perturbe l'épiderme, la cuticule, et susceptibles membranes basales internes. Needle blessure peut ressembler plus précisément blessures infligées par des agents pathog?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Needle wounding methods for C. elegans were first developed by Nathalie Pujol and Jonathan Ewbank; we thank Nathalie Pujol for comments on the manuscript. Work in our laboratory on C. elegans epidermal wound repair is supported by a grant from the NIH to A.D.C. (R01 GM054657).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Agarose | Denville Scientific | CA3510-8 | |
| Plastic Petri plate | Tritech Research | T3308 | 60 mm |
| Levamisole | Sigma | L9756 | 12 mM |
| Borosilicate Glass Capillary | World Precision Instruments | 1B100F-4 | |
| Needle puller | Sutter Instrument | P-2000 | |
| Worm pick (Platinum wire) | Tritech Research | PT-9010 | |
| M9 solution | Home-made | 3 g KH2PO4, 6 g Na2HPO4, 5 g NaCl, 1 ml 1 M MgSO4, H2O to 1 litre. Sterilize by autoclaving | |
| Trizol | Invitrogen | 15596026 | Use 500 ml for 50 worms |
| iQ SYBR Green | Bio-Rad | 1708882 | |
| SuperScript III | Invitrogen | 18080-051 | |
| PCR machine | Bio-Rad | C1000/CFX96 | |
| 96-well PCR tubes | Bio-Rad | MLL9601 | |
| Image analysis software | Molecular Devices | Metamorph | |
Riferimenti
- Gurtner, G. C., Werner, S., Barrandon, Y., Longaker, M. T. Wound repair and regeneration. Nature. 453, 314-321 (2008).
- Sonnemann, K. J., Bement, W. M. Wound repair: toward understanding and integration of single-cell and multicellular wound responses. Annu Rev Cell Dev Biol. 27, 237-263 (2011).
- Xu, S., Chisholm, A. D. A Gαq-Ca2+ signaling pathway promotes actin-mediated epidermal wound closure in C. elegans. Curr Biol. 21, 1960-1967 (2011).
- Pujol, N., et al. Distinct innate immune responses to infection and wounding in the C. elegans epidermis. Curr Biol. 18, 481-489 (2008).
- Chisholm, A. D., Xu, S. The Caenorhabditis elegans epidermis as a model skin. II: differentiation and physiological roles. Wiley Interdiscip Rev Dev Biol. 1, 879-902 (2012).
- Stiernagle, T. Maintenance of C. elegans. WormBook : the online review of C. elegans biology. , 1-11 .
- Bargmann, C. I., Avery, L. Laser killing of cells in Caenorhabditis elegans. Methods in cell biology. 48, 225-250 .
- Pujol, N., et al. Anti-fungal innate immunity in C. elegans is enhanced by evolutionary diversification of antimicrobial peptides. PLoS Pathog. 4, (2008).
- Tong, A., et al. Negative regulation of Caenorhabditis elegans epidermal damage responses by death-associated protein kinase. Proc Natl Acad Sci U S A. 106, 1457-1461 (2009).
- Zugasti, O., Ewbank, J. J. Neuroimmune regulation of antimicrobial peptide expression by a noncanonical TGF-beta signaling pathway in Caenorhabditis elegans epidermis. Nat Immunol. 10, 249-256 (2009).
- Zhao, X., et al. Microfluidic chip-based C. elegans microinjection system for investigating cell-cell communication in vivo. Biosensor., & Bioelectronics. 50, 28-34 (2013).
- Jansson, H. B. Adhesion of Conidia of Drechmeria coniospora to Caenorhabditis elegans Wild Type and Mutants. J Nematol. 26, 430-435 (1994).
- Hodgkin, J., Kuwabara, P. E., Corneliussen, B. A novel bacterial pathogen, Microbacterium nematophilum, induces morphological change in the nematode C. elegans. Curr Biol. 10, 1615-1618 (2000).
- Hochbaum, D., Ferguson, A. A., Fisher, A. L. Generation of transgenic C. elegans by biolistic transformation. J Vis Exp. (42), (2010).
- Hashmi, S., et al. Genetic transformation of nematodes using arrays of micromechanical piercing structures. BioTechniques. 19, 766-770 (1995).
