Summary

Isolation simultanée de cardiomyocytes de haute qualité, de cellules endothéliales et de fibroblastes d'un coeur de rat adulte

Published: May 19, 2017
doi:

Summary

Plusieurs protocoles ont été développés et décrits pour l'isolement de différents types de cellules cardiaques d'un cœur de rat. Ici, un protocole optimisé est décrit qui permet d'isoler des types de cellules cardiaques majeurs de haute qualité (cardiomyocytes, cellules endothéliales et fibroblastes) à partir d'une seule préparation, réduisant ainsi les coûts expérimentaux.

Abstract

Le rat est un modèle animal important utilisé dans la recherche cardiovasculaire, et les cellules cardiaques de rat sont utilisées habituellement pour une analyse in vitro des mécanismes moléculaires de la progression de la maladie cardiovasculaire telles que l'hypertrophie cardiaque, la fibrose et l'athérosclérose. Bien que plusieurs tentatives de succès variable aient été faites pour développer des lignées cellulaires immortalisées du système cardiovasculaire pour comprendre ces mécanismes cellulaires, les cellules primaires offrent un environnement plus naturel et plus proche de l'in vivo pour de telles études. Par conséquent, différents laboratoires travaillant sur un type de cellule particulier ont développé des protocoles pour isoler les types individuels de cellules cardiaques de rat d'intérêt. Cependant, il manque un protocole qui permet l'isolement de plus d'un type de cellule. On décrit ici un protocole optimisé qui permet l'isolement de types de cellules cardiaques majeurs de haute qualité (cardiomyocytes, cellules endothéliales et fibroblastes) à partir d'une seule préparation et permet d'isolerR pour les analyses cellulaires. Cela permet l'utilisation la plus efficace des ressources disponibles, ce qui peut gagner du temps et réduire les coûts de recherche.

Introduction

Les modèles de rongeurs ont longtemps été utilisés comme outils pour élargir notre compréhension de la physiologie cardiovasculaire dans la santé et la maladie. 1 Bien que ces modèles animaux nous permettent de comprendre la pathophysiologie d'une maladie au niveau des organes et d'analyser la pharmacocinétique et la pharmacodynamique de divers agents pharmacologiques utilisés pour traiter les maladies cardiovasculaires, la compréhension des mécanismes moléculaires du développement de la maladie cardiovasculaire et la contribution d'un particulier Type de cellule nécessite l' utilisation de modèles de culture cellulaire in vitro . A cet effet, différentes lignées cellulaires immortalisées du système cardiovasculaire ont été développées; 2 , 3 cependant, les cellules primaires fraîchement isolées sont physiologiquement et fonctionnellement plus pertinentes pour les tissus et organismes vivants.

Le cœur est un organe polyvalent contenant tous les principaux types de cellules cardiovasculairesYstem, et le cœur du rat est encore un modèle couramment utilisé pour la compréhension de la physiologie cardiovasculaire. Au cours des dernières décennies, différentes méthodes d'isolement des types de cellules individuelles à partir du tissu cardiaque ont été décrites; 4 , 5 , 6 , 7 cependant, ces méthodes se concentrent uniquement sur l'isolement d'un type de cellule spécifique, ce qui entraîne la perte d'autres types de cellules qui ne peuvent plus être utilisées pour l'analyse cellulaire. Ici, un protocole optimisé est décrit qui permet l'isolation simultanée et de haute qualité des principaux types cellulaires de tissu cardiaque, c'est-à-dire les cardiomyocytes, les cellules endothéliales et les fibroblastes. Tous ces types de cellules peuvent être utilisés dans différentes configurations expérimentales 8 , 9 , 10 et pour l'analyse des interactions cellule-cellule du même animal.

Protocol

L'enquête est conforme au Guide pour les soins et l'utilisation des animaux de laboratoire publié par les National Institutes of Health des États-Unis (Publication NIH n ° 85-23 1985) et a été approuvé par le comité local d'éthique de l'Université de Giessen. Des rats Wistar mâles adultes pesant 200 à 250 g ont été utilisés dans cette étude. 1. Autoclavage Au moins un jour avant le début de la procédure, autoclavez tous les instruments chirurgicau…

Representative Results

La procédure d'isolement aboutit à un rendement de 70 à 80% de cardiomyocytes striés en forme de tige ( Figures 2A et 2C ) qui peuvent être utilisés pour des expériences planifiées. Dans notre laboratoire, les cardiomyocytes sont habituellement utilisés pour l'analyse de la signalisation Ca 2+ . La figure 5A montre les oscillations intracellulaires du calcium [Ca 2+ ] i en …

Discussion

Dans cet article, un protocole reproductible pour l'isolement et la culture des myocytes cardiaques, des cellules endothéliales et des fibroblastes est décrit. Ce protocole décrit l'isolation simultanée et de haute qualité des principaux types cellulaires de tissu cardiaque, c'est-à-dire les cardiomyocytes, les cellules endothéliales et les fibroblastes par opposition à un seul type de cellule. Une étape critique dans la procédure d'isolement est la bonne digestion du tissu cardiaque. …

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Le soutien technique de L. Rinaldi, S. Schäffer, D. Reitz, H. Thomas et A. Weber est reconnaissant. Les auteurs souhaitent également remercier le Dr E. Martinson pour la lecture approfondie et l'édition de la langue du manuscrit. L'étude a été soutenue par la subvention de l'Université de Giessen Anschubsfinanzierung à M. Aslam et D. Gündüz.

Materials

anti-vWF Santa Cruz Biotech. SC-14014
Calcium chloride Merck 102378
Carnitin Sigma-Aldrich C0283
Collagenase type II Worthington LS004176
Creatin Sigma-Aldrich C0780
D-Glucose Merck 108342
Dil-Ac-LDL Thermo Scientific L3484
EDTA Solution (0.2 M) Biochrome AG L2113
Embeding solution Citiflour AF1-25
Endothelial cell medium MV2 PromoCell C-22022
Foetal calf serum (FCS) Biochrome AG S0615
Gentamicin Serva Chemicals 47991
HEPES Sigma-Aldrich H0887
Isoflurane Abbott TU 061219
Laminin  Roche/Sigma 11243217001
M199 medium Thermo Scientific 11150059
M199 medium (Powder) Biochrome AG T061
Magnesium sulphate Sigma-Aldrich 63138
Mouse anti-rat CD31 antibody (TLD-3A12) Thermo Scientific MA1-81051
NaCl solution (0.9%), Sterile B. Braun 30820080
Pan mouse IgG beads (Dynabeads) Thermo Scientific 11041
Paraformaldehyde (PFA) 4% Solution Santa Cruz Biotech. sc-281692
Penicillin-Streptomycin Thermo Scientific 15070-063
Phosphate buffer saline (PBS) 1x  PAN-Biotech P04-36500
Plastic consumables Greiner Bio-One
Potassium Chloride Merck 4933
Potassium dihydrogen phosphate Merck 7873
Sodium Chloride Merck 6404
Sodium Hydroxide Solution (2 N) Merck 109136
Sterile filtration system Thermo Scientific 5660020
Taurine Sigma-Aldrich T8691
TO-PRO Thermo Scientific T3605
Trypsin-EDTA Solution (10X) Sigma-Aldrich T4174
Water, Sterile B. Braun

Riferimenti

  1. Zaragoza, C., et al. Animal models of cardiovascular diseases. J Biomed Biotechnol. 2011, 497841 (2011).
  2. Claycomb, W. C., et al. HL-1 cells: a cardiac muscle cell line that contracts and retains phenotypic characteristics of the adult cardiomyocyte. Proc Natl Acad Sci U S A. 95 (6), 2979-2984 (1998).
  3. Barbieri, S. S., Weksler, B. B. Tobacco smoke cooperates with interleukin-1beta to alter beta-catenin trafficking in vascular endothelium resulting in increased permeability and induction of cyclooxygenase-2 expression in vitro and in vivo. FASEB J. 21 (8), 1831-1843 (2007).
  4. Piper, H. M., Probst, I., Schwartz, P., Hutter, F. J., Spieckermann, P. G. Culturing of calcium stable adult cardiac myocytes. J Mol Cell Cardiol. 14 (7), 397-412 (1982).
  5. Xu, X., Colecraft, H. M. Primary culture of adult rat heart myocytes. J Vis Exp. (28), (2009).
  6. Gündüz, D., et al. Accumulation of extracellular ATP protects against acute reperfusion injury in rat heart endothelial cells. Cardiovasc.Res. 71 (4), 764-773 (2006).
  7. Brilla, C. G., Zhou, G., Matsubara, L., Weber, K. T. Collagen metabolism in cultured adult rat cardiac fibroblasts: response to angiotensin II and aldosterone. J Mol Cell Cardiol. 26 (7), 809-820 (1994).
  8. Shahzad, T., et al. Mechanisms involved in postconditioning protection of cardiomyocytes against acute reperfusion injury. J Mol Cell Cardiol. 58, 209-216 (2013).
  9. Gündüz, D., et al. Insulin Stabilizes Microvascular Endothelial Barrier Function via Phosphatidylinositol 3-Kinase/Akt-Mediated Rac1 Activation. Arterioscler.Thromb.Vasc.Biol. 30, 1237-1245 (2010).
  10. Lipps, C., et al. N-terminal fragment of cardiac myosin binding protein-C triggers pro-inflammatory responses in vitro. J Mol Cell Cardiol. 99, 47-56 (2016).
  11. Abdallah, Y., et al. Interplay between Ca2+ cycling and mitochondrial permeability transition pores promotes reperfusion-induced injury of cardiac myocytes. J Cell Mol Med. 15 (11), 2478-2485 (2011).
  12. Gündüz, D., et al. Effect of ticagrelor on endothelial calcium signalling and barrier function. Thromb Haemost. , (2016).
  13. Gündüz, D., et al. Opposing effects of ATP and adenosine on barrier function of rat coronary microvasculature. J Mol.Cell Cardiol. , (2012).
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Citazione di questo articolo
Gündüz, D., Hamm, C. W., Aslam, M. Simultaneous Isolation of High Quality Cardiomyocytes, Endothelial Cells, and Fibroblasts from an Adult Rat Heart. J. Vis. Exp. (123), e55601, doi:10.3791/55601 (2017).

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