Summary

Culture ex vivo des pharyngée Arches pour étudier cardiaques et musculaires progéniteurs et leur niche

Published: July 20, 2015
doi:

Summary

Here, we present a protocol to culture pharyngeal arches to study the biology of heart and muscle progenitor cells and their microenvironment.

Abstract

Le mésoderme pharyngé d'embryons en développement contribue à de larges régions de la tête et le cœur musculature. Nous avons développé une nouvelle méthode pour étudier tête et le cœur le développement des cellules progénitrices avec des arcs pharyngés (aussi connu comme arcs branchiaux) ex vivo. En utilisant cette méthode, nous avons récemment décrit que le deuxième arc pharyngien contient progéniteurs cardiaques auto-renouvellement et sert un micro pour l'expansion des progéniteurs pendant le développement du cœur de souris. Les cellules progénitrices restent indifférencié et expansive intérieur de l'arc, mais deviennent rapidement cardiomyocytes fonctionnels comme ils migrent hors de l'arche. Nous avons également signalé que le premier arc pharyngien contient progéniteurs musculaires donnant lieu à des myotubes après avoir quitté l'arc. Ici, nous démontrons la procédure pour la dissection et ex vivo culture de premier et deuxième arcs pharyngés de développement des embryons de souris. La méthode permet d'étudier une tête et le cœur géniteur / dev musculaireeloppement, y compris les cardiomyocytes et myotube formation en détail ex vivo.

Introduction

cellules du mésoderme pharyngiens donnent lieu à des parties du coeur et les muscles pharyngés. Au cours du développement embryonnaire, multipotentes cellules progénitrices cardiaques de la deuxième champ cardiaque migrent du mésoderme pharyngé et peuplent la voie d'éjection cardiaque et le ventricule droit, et de leur développement anormal est étroitement associée à la maladie du coeur congénitale principale cause de malformations congénitales et la naissance defect- décès liés à l'homme 1-3. Des études récentes ont démontré que le mésoderme pharyngé contribue à la tête de muscles, en plus du coeur, ce qui rend le mésoderme un élément essentiel du développement de la cardio-craniofaciale 4. Ainsi, les processus de développement, y compris l'induction, la prolifération et la différenciation des progéniteurs cardiaques tête et dans le mésoderme pharyngé sont sous enquête active 5-7.

Jusqu'à récemment, il est resté inconnu si les cellules progénitrices cardiaques subissent l'expansion withodifférenciation ut, en partie en raison de l'absence d'informations sur leur environnement cellulaire. Notre étude récente suggère que les arcs pharyngiens servent un micro pour le renouvellement de progéniteurs cardiaques et musculaires et peuvent être cultivées ex vivo sur plusieurs semaines 8. Cette méthode des explants offre une occasion nouvelle et unique d'étudier le développement des progéniteurs cardio-craniofaciale ex vivo.

Protocol

Toutes les souris ont été maintenus à une association américaine pour l'accréditation de laboratoire Animal Care (AAALAC) accrédité par l'animalerie de l'Université Johns Hopkins et logés conformément aux procédures décrites dans le Guide pour le soin et l'utilisation des animaux de laboratoire. Le Comité de protection et d'utilisation des animaux institutionnel (IACUC) a approuvé l'ensemble des protocoles expérimentaux. 1. Préparation expérimentale Manteau de …

Representative Results

Au cours du développement, musculaires et cardiaques progéniteurs du visage peuvent être tracées comme ils prolifèrent et migrent de la 1 ère et 2 ème pharyngée arc, à devenir la tête et le cœur musculature, respectivement (figure 1A, A 'et A' '). Cultivant arcs pharyngés offre un moyen unique d'étudier le développement du cœur et des muscles en détail ex vivo. Après dissection et la fixation des arcs pharyngés, migration …

Discussion

Dans cette vidéo, nous démontrons comment isoler et de la culture premier et deuxième arcs pharyngés de 9,5 jours anciens embryons de souris. Arcs pharyngés sont transitoires, renflements qui apparaissent sur ​​le côté craniolateral d'embryons en développement 9, qui contiennent plusieurs puissants blocs-de construction des cellules progénitrices cardiaques à faire le cœur pendant l'embryogenèse 10,11 -en deuxième arcs et des progéniteurs tête musculaires dans 8</sup…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

We thank Kwon laboratory members for helpful discussions. This work was supported by grants from NHLBI/NIH (R01HL111198) and Maryland Stem Cell Research Fund (MSCRF).

Materials

FBS Hyclone SH30071.03
PBS + Ca2 + Mg2 Corning 21-030-CV
10cm petri plates Fishersci FB0875712
Scissor
Dissection forceps
Serum Free Media:
IMDM Cellgro 15-016-CV
Ham’s F12 Cellgro 10-080-CV
N2-SUPPLEMENT Gibco 17502-048
B27-retinoic acid Gibco 12587-010
10% BSA (in PBS) à (Invitrogen Cat#. P2489) Life Sciences P2489
100X Glutamine (Gibco Cat.# 25030-081) Gibco 35050-61
100X Pen/Strep (Gibco Cat#. 15070-063) Gibco 15140-122

Riferimenti

  1. Kelly, R. G. The second heart field. Curr Top Dev Biol. 100, 33-65 (2012).
  2. Bruneau, B. G. The developmental genetics of congenital heart disease. Nature. 451, 943-948 (2008).
  3. Tzahor, E., Evans, S. M. Pharyngeal mesoderm development during embryogenesis: implications for both heart and head myogenesis. Cardiovasc Res. 91, 196-202 (2011).
  4. Uosaki, H., et al. Direct Contact with Endoderm-like Cells Efficiently Induces Cardiac Progenitors from Mouse and Human Pluripotent Stem Cells. PLoS One. 7 (10), e46413 (2012).
  5. Cheng, P., et al. Fibronectin mediates mesendodermal cell fate decisions. Development. 140, 2587-2596 (2013).
  6. Kwon, C., et al. A regulatory pathway involving Notch1/beta-catenin/Isl1 determines cardiac progenitor cell fate. Nature cell biology. 11, 951-957 (2009).
  7. Shenje, L. T., et al. Precardiac deletion of Numb and Numblike reveals renewal of cardiac progenitors. Elife. 3, e02164 (2014).
  8. Grevellec, A., Tucker, A. S. The pharyngeal pouches and clefts: Development, evolution, structure and derivatives. Semin Cell Dev Biol. 21, 325-332 (2010).
  9. Kwon, C., Cordes, K. R., Srivastava, D. Wnt/beta-catenin signaling acts at multiple developmental stages to promote mammalian cardiogenesis. Cell Cycle. 7, 3815-3818 (2008).
  10. Cho, G. S., Fernandez, L., Kwon, C. Regenerative medicine for the heart: perspectives on stem-cell therapy. Antioxid Redox Signal. 21, 2018-2031 (2014).
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Citazione di questo articolo
Andersen, P., Kwon, C. Ex Vivo Culture of Pharyngeal Arches to Study Heart and Muscle Progenitors and Their Niche. J. Vis. Exp. (101), e52876, doi:10.3791/52876 (2015).

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