Summary

腸管上皮細胞の透磁率を決定する体外体内アプローチ

Published: October 19, 2018
doi:

Summary

2 つのメソッドは、腸管のバリア機能を決定するここで掲載されています。上皮メーター (ボルト/オーム) は、組織培養の井戸に直接培養上皮細胞の上皮電気抵抗の測定に使用されます。マウスで FITC デキストラン強制経口投与メソッドを使用して、体内の腸の透過性を判断します。

Abstract

腸粘膜バリアーを病原性微生物と微生物毒素に対して守る。その機能はタイトな接合部の透過性と上皮細胞の整合性によって調整され、腸管バリア機能の破壊は、消化管と全身性疾患の進行に貢献します。2 つの単純な方法は小腸上皮の透過性を測定するとおりです。体外、単層として炭酸カルシウム 2BBe 細胞培養ウェルズにメッキパーツをし上皮電気抵抗 (テル) は上皮 (ボルト/オーム) 計で測定できます。このメソッドは、そのユーザーフレンドリーな操作性と再現性のため説得力が。生体内で、マウスが 4 kDa かに (FITC) と gavaged-デキストランと FITC デキストラン濃度上皮の透過性を決定するためのマウスから収集された血清検体で測定されます。経口は、正確な用量を提供します、生体内で腸の透磁率を測定する方法です。一緒に取られて、これらの 2 つの方法腸上皮体外体内の透水性を測定することができます、したがって病気とバリア機能間の接続を調査する使用します。

Introduction

腸管上皮細胞のみ、栄養素の吸収に責任がないが、また、病原性微生物や微生物毒素に対して守るために重要な障壁を形成します。この腸管バリア機能はタイトな接合部の透過性と上皮細胞の整合性1,2,3、によって調整され上皮バリア機能の機能不全、炎症性腸に関連付けられて病気 (IBD)。Perijunctional アクトミオシン リング (PAMR) タイトな接合に密接に隣接セルの中にあります。ミオシン軽鎖 (MLC) によって規制されている PAMR の収縮はタイト結合透磁率4,5,6,78の規則のために重要です 9,10。腫瘍壊死因子 (TNF) 骨折腸上皮 MLC キナーゼ (軽) 式、オクルディン内面11,12,13を誘導する腸の壁損失の中心です。

+の Na および Clなどのイオンは、孔またはリーク経路14傍細胞領域を越えることができます。「漏れやすい」上皮におけるテル変化主に透磁率変化のタイトな接合を反映します。テルの測定は、タイトな接合部の透過、+の Na および Cl、主に細胞膜のインピー ダンスに基づくを定量化する一般的な電気生理学的アプローチです。腸管上皮細胞、肺の上皮細胞と血管内皮細胞を含む多様な細胞型は、テル測定の報告されています。この方法の利点は、テルの測定が、非侵襲的、リアルタイムで生きているセルの監視に使用することができることです。さらに、テルの測定技術、薬剤毒性研究15に適しています。

カコ 2BBe 細胞は、構造と機能分化の小さい腸上皮細胞に似たひと上皮大腸腺癌細胞: たとえば、これらの細胞がある微絨毛と小さい腸ブラシに関連する酵素境界線。したがって、培養炭酸カルシウム 2BBe 単分子膜がバリア機能をテストするための in vitroモデルとして利用されています。

マウス腸管傍細胞透過性を勉強する 1 つの方法は、FITC デキストランの内腔から血液に入り込む能力を測定することによってです。したがって、腸の透過性は gavaging デキストラン投与によりマウスと血液内の蛍光測定に直接によって評価されます。次のプロトコル記述する腸上皮の透過性を評価するために 2 つの単純なメソッドの in vitroin vivoの両方。

Protocol

本研究は、動物のケアし使用プロトコルのケンブリッジ須田ゲノム リソース センター (カム SU)、東呉大学によって承認されました。 1. めっきと多孔性ポリカーボネート膜カコ 2bbe のメンテナンス メディアと T75 フラスコ内のセルの成長 (10% を含む DMEM FBS)。フラスコは、細胞密度によって定期的に供給する必要があります。注: 最適なめっき細胞が急速に分割?…

Representative Results

文化では、カコ 2BBe 細胞が単層として成長し、ゆっくりと刷子縁がある成熟の吸収上皮細胞に分化します。このプロトコルでは炭酸カルシウム 2BBe セルされたポリカーボネート膜の高密度めっきし、細胞に達した 100% の confluency 播種後 1 日。ただし、セルは、この段階では差別化ではない: 完全にセルを区別するためにメディアが 3 週間ごとに 2-3 日間に変更されまし…

Discussion

プロトコルのいくつかの重要な手順があります。カコ 2BBe (ブラシの境界線-表現) 細胞は常にブラシの縁の蛋白質の表現のため炭酸カルシウム 2 細胞ラインから選択したテル測定用します。カコ 2BBe 細胞膜絨毛の吸収性表現型があるとき (文化後合流点の約 3 週間) 後十分に区別される17。測定時の汚染を避けるために、電極を滅菌する必要があります。プロシージャが非滅菌…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

ジェロルド ・ r ・ ターナーの博士、Brigham および女性の病院、ハーバード大学医学部からは、本研究を完了するために彼の寛大な助けを感謝いたします。この作品に支えられて (許可番号 81470804、31401229、および 81200620) 中国の国家自然科学基金、自然科学財団の江蘇省 (許可番号 BK20180838、および BK20140319)、研究開発、イノベーション プログラム江蘇省の大学の卒業生 (許可番号 KYLX16-0116)、東呉大学の研究プロジェクトの高度な (許可番号 SDY2015_06)、クローン ・大腸炎財団研究奨励賞 (許可番号 310801)。

Materials

22G gavage needle VWR 20068-608
4 kDa FITC-dextran Sigma 46944
Avertin Sigma T48402
Black 96-well plates for fluorescence Fisher 14-245-197A
C57/B6 mice Nanjing Biomedical Research Institute of Nanjing University
Caco-2BBe cells ATCC CRL-2102
Dextran sulphate sodium MP Biomedicals 2160110
DMED with high glucose and sodium pyruvate  Hyclone SH30243.01B
Epithelial (Volt/Ohm) Meter  Millicell-ERS MERS00002
Ethanol Sinopharm ChemicalReagent 10009218
Falcon tube (15 mL) Corning 430791
FBS Gibco 10437-028
Fluorescence microscope Olympus  FV1000
Fluorometer Biotek Synergy 2
HBSS 138 mM NaCl, 0.3 mM Na2HPO4, 0.4 mM MgSO4, 0.5 mM MgCl2, 5.0 mM KCl, 0.3 mM KH2PO4, 15.0 mM HEPES, 1.3 mM CaCl2, 25 mM glucose 
IFNg PeproTech 315-05-20
Modular Tissue Embedding Center  Leica EG1150H
Serum collection tubes Sarstedt 41.1378.005
T75 flask  corning 430641
TNF PeproTech 315-01A
Parraffin Sigma A6330-1CS
Polycarbonate membranes (Transwell) Costar 3413
Pressure pump AUTOSCIENCE AP-9925
Rotary Microtomy Leica RM2235
Trypsin-EDTA Gibco 25200-056
Xylene Sinopharm ChemicalReagent 10023418

Riferimenti

  1. Turner, J. R. Intestinal mucosal barrier function in health and disease. Nature reviews. Immunology. 9, 799-809 (2009).
  2. Odenwald, M. A., Turner, J. R. The intestinal epithelial barrier: a therapeutic target?. Nature reviews. Gastroenterology & hepatology. 14, 9-21 (2017).
  3. Clarke, H., Soler, A. P., Mullin, J. M. Protein kinase C activation leads to dephosphorylation of occludin and tight junction permeability increase in LLC-PK1 epithelial cell sheets. J. Cell Sci. 113 (Pt 18), 3187-3196 (2000).
  4. Clayburgh, D. R., et al. A differentiation-dependent splice variant of myosin light chain kinase, MLCK1, regulates epithelial tight junction permeability. J.Biol. Chem. 279, 55506-55513 (2004).
  5. Su, L., et al. TNFR2 activates MLCK-dependent tight junction dysregulation to cause apoptosis-mediated barrier loss and experimental colitis. Gastroenterology. 145, 407-415 (2013).
  6. Su, L., et al. Targeted epithelial tight junction dysfunction causes immune activation and contributes to development of experimental colitis. Gastroenterology. 136, 551-563 (2009).
  7. Zha, J. M., et al. Characterization of isoform expression and subcellular distribution of MYPT1 in intestinal epithelial cells. Gene. 588, 1-6 (2016).
  8. He, W. Q., et al. Altered contractile phenotypes of intestinal smooth muscle in mice deficient in myosin phosphatase target subunit 1. Gastroenterology. 144, e1451-e1455 (2013).
  9. He, W. Q., et al. Myosin light chain kinase is central to smooth muscle contraction and required for gastrointestinal motility in mice. Gastroenterology. 135, 610-620 (2008).
  10. Li, H. S., et al. Myosin regulatory light chain phosphorylation is associated with leiomyosarcoma development. Biomed. Pharmacother. 92, 810-818 (2017).
  11. Clayburgh, D. R., et al. Epithelial myosin light chain kinase-dependent barrier dysfunction mediates T cell activation-induced diarrhea in vivo. J. Clin. Invest. 115, 2702-2715 (2005).
  12. Wang, F., et al. Interferon-gamma and tumor necrosis factor-alpha synergize to induce intestinal epithelial barrier dysfunction by up-regulating myosin light chain kinase expression. Am. J. Pathol. 166, 409-419 (2005).
  13. Ye, D., Ma, T. Y. Cellular and molecular mechanisms that mediate basal and tumour necrosis factor-alpha-induced regulation of myosin light chain kinase gene activity. J. Cell Mol. Med. 12, 1331-1346 (2008).
  14. Turner, J. R., Buschmann, M. M., Romero-Calvo, I., Sailer, A., Shen, L. The role of molecular remodeling in differential regulation of tight junction 300 permeability. Semin. Cell Dev. Biol. 36, 204-212 (2014).
  15. Srinivasan, B., et al. TEER measurement techniques for in vitro barrier model systems. J. Lab. Autom. 20 (2), 107-126 (2015).
  16. Wang, F., et al. IFN-gamma-induced TNFR2 expression is required for TNF-dependent intestinal epithelial barrier dysfunction. Gastroenterology. 131, 1153-1163 (2006).
  17. Peterson, M. D., Mooseker, M. S. Characterization of the enterocyte-like brush border cytoskeleton of the C2BBe clones of the human intestinal cell line Caco-2. J. Cell Sci. 102 (Pt 3), 581-600 (1992).
  18. Wang, L., et al. Methods to determine intestinal permeability and bacterial translocation during liver disease. J. Immunol. Methods. 421, 44-53 (2015).
check_url/it/57032?article_type=t

Play Video

Citazione di questo articolo
Li, B., Wu, J., Li, H., Jiang, Z., Zhou, X., Xu, C., Ding, N., Zha, J., He, W. In Vitro and In Vivo Approaches to Determine Intestinal Epithelial Cell Permeability. J. Vis. Exp. (140), e57032, doi:10.3791/57032 (2018).

View Video