Een lymfkliertest alvleesklier Islet cel-gebaseerde Screening voor Diabetogenic milieu chemische stoffen
Summary
Hier presenteren we een protocol om te isoleren van de alvleesklier eilandjecellen muis voor het screenen van de ROS inducties door de xenobiotica teneinde de potentiële diabetogenic xenobiotische chemische stoffen.
Abstract
Blootstelling aan bepaalde ecologische stoffen in mens en dier heeft gevonden om cellulaire schade van de alvleesklier β-cellen die tot de ontwikkeling van type 2 diabetes mellitus (T2DM leiden zal). Hoewel de mechanismen voor de chemische-geïnduceerde β celbeschadiging waren onduidelijk en waarschijnlijk te complex, is een terugkerende bevinding dat deze chemische stoffen veroorzaken oxidatieve stress die leidt tot de generatie van buitensporige reactieve zuurstof soorten (ROS), die het veroorzaken van schade aan de β-cel. Voor de identificatie van potentiële diabetogenic milieu chemicaliën zijn we geïsoleerd alvleesklier eilandjecellen van C57BL/6 muizen en gekweekte eilandjecellen in 96-Wells cel cultuur platen; vervolgens de eilandjecellen waren gedoseerd met chemicaliën en de ROS-generatie werd ontdekt door 2′, 7′-dichlorofluorescein (DCFH-DA) fluorescente kleurstof. Met behulp van deze methode, wij gevonden dat Bisfenol A (BPA), Benzo [a] pyreen (BaP) en polychloorbifenylen (PCB’s), kunnen induceren hoge niveaus van ROS, suggereren dat ze mogelijk schade in eilandjecellen veroorzaken. Deze methode moet zinvol zijn voor het screenen van diabetogenic xenobiotica. De gekweekte eilandjecellen kunnen daarnaast ook worden aangepast voor in vitro analyse van chemische-geïnduceerde toxiciteit in cellen van de alvleesklier.
Introduction
Stijgingen in de prevalentie van T2DM zijn een wereldwijde gezondheidscrisis geworden in de afgelopen jaren, die een ernstige bedreiging voor de volksgezondheid1. Vele factoren hebben gevonden causaal verband met de ontwikkeling van T2DM, waaronder, terugkerende bevindingen suggereren dat een gemeenschappelijk convergerende punt voor deze factoren is de inductie van oxidatieve stress die tot de generatie van buitensporige ROS2 leidt , 3.
Een breed spectrum van milieu chemische stoffen zoals PCB’s, dioxinen en BaP is gebleken voor het opwekken van oxidatieve stress, die kan de functie van de alvleesklier β-cellen aantasten en leiden tot insulineresistentie en T2DM4. Hoewel het fysiologische niveau van ROS een belangrijke rol in de cellulaire functies speelt, blootstelling aan ROS die hoger is dan de capaciteit van de antioxidant-systeem resulteert in de schade aan de cellen/weefsels en leidt tot ziekten5. Cellen van de alvleesklier β express een laag niveau van anti-oxidant enzym en zijn dus een gevoelige doelgroep voor de oxidatieve stress-gemedieerde schade6,7. Chronische blootstelling aan hoge niveaus van ROS is aangetoond dat het stress-geïnduceerde alvleesklier cel dysfunctie5 veroorzaken evenals insulineresistentie in de lever en het vetweefsel8.
Het algemene doel van dit project is het ontwikkelen van een cel-gebaseerde bepaling aan scherm chemicaliën voor hun potentieel van de diabetogenic op basis van hun inductie van ROS in cellen van de alvleesklier. De alvleesklier mist metabole ontgifting en is een gevoelige doelwit voor xenobioticum veroorzaakte schade6,7. Dus, door het direct meten van de ROS gegenereerd in de cellen in de alvleesklier, deze bepaling dient een directe benadering van de chemische stof veroorzaakte schade in de alvleesklier. Ontwikkeling van deze methode, wij geïsoleerd muis alvleesklier eilandjes, gekweekt van de geïsoleerde islet onder cel cultuur voorwaarde met chemicaliën en de chemische-geïnduceerde ROS generatie als de uitlezing gebruikt. Deze procedure is eenvoudig en effectief in het identificeren van ROS-inducerende chemicaliën in het geïsoleerde rotseilandje; het kan verder worden ontwikkeld voor onderzoek van de mechanismen van toxiciteit die specifiek voor de alvleesklier in vitro zijn.
Protocol
Representative Results
Discussion
Vergaren van bewijs suggereert dat de blootstelling aan chemicaliën milieu speelt een belangrijke rol in de ontwikkeling van T2DM. Xenobiotica-geïnduceerde ROS is erkend als een potentiële etiologische factor die bijdraagt tot de ontwikkeling van T2DM. Mensen worden blootgesteld aan een breed scala van xenobiotische chemische stoffen en er is een grote behoefte aan nieuwe onderzoekstechnieken effectief de alvleesklier toxische stoffen te identificeren en te onderzoeken van het mechanisme van toxiciteit die specifiek z…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd gesteund door een subsidie van het proefproject van CREH center gesponsord door NIEHS en door nationale Natural Science Foundation of China (nr. 31572626).
Materials
| 10×Hank’s balanced salt solution | GIBCO | 14185-052 | |
| Collagenase Type 4 | Worthington Biochemical Corporation | CLS-4 | |
| polysucrose/sodium diatrizoate solution | Sigma | 10771 | |
| 2’,7’-dichlorofluorescein (DCFH-DA) | Sigma | D6883-50MG | |
| fluorescence microplate reader | Biotek | ||
| L-glutamine | Sigma | G8540-25G | |
| streptomycin | GIBCO | 15140148 | |
| FBS | GIBCO | 26140079 | |
| RPMI 1640 | GIBCO | 11875-085 | |
| avertin | Sigma | T48402-25G | |
| Rat/Mouse Insulin ELISA Kit | Millipore | EZRMI-13K | |
| Centrifuge | Sorval | Sorval RT7 | for 96-well plate centrifuge |
| Microplate reader | Biotek | Epoch 2 | for fluorescence reading |
Riferimenti
- Maruthur, N. M. The growing prevalence of type 2 diabetes: increased incidence or improved survival?. Current diabetes reports. 13 (6), 786-794 (2013).
- Houstis, N., Rosen, E. D., Lander, E. S. Reactive oxygen species have a causal role in multiple forms of insulin resistance. Nature. 440 (7086), 944-948 (2006).
- Ma, Z. A., Zhao, Z., Turk, J. Mitochondrial dysfunction and beta-cell failure in type 2 diabetes mellitus. Exp Diabetes Res. , 703538 (2012).
- Valavanidis, A., Vlahogianni, T., Dassenakis, M., Scoullos, M. Molecular biomarkers of oxidative stress in aquatic organisms in relation to toxic environmental pollutants. Ecotoxicology and environmental safety. 64 (2), 178-189 (2006).
- Robertson, R. P., Harmon, J., Tran, P. O., Tanaka, Y., Takahashi, H. Glucose toxicity in β-cells: type 2 diabetes, good radicals gone bad, and the glutathione connection. Diabetes. 52 (3), 581-587 (2003).
- Kaneto, H., et al. Oxidative stress induces p21 expression in pancreatic islet cells: possible implication in beta-cell dysfunction. Diabetologia. 42 (9), 1093-1097 (1999).
- Maechler, P., Jornot, L., Wollheim, C. B. Hydrogen peroxide alters mitochondrial activation and insulin secretion in pancreatic beta cells. Journal of Biological Chemistry. 274 (39), 27905-27913 (1999).
- Gao, D., et al. The effects of palmitate on hepatic insulin resistance are mediated by NADPH Oxidase 3-derived reactive oxygen species through JNK and p38MAPK pathways. Journal of Biological Chemistry. 285 (39), 29965-29973 (2010).
- Efendić, S., et al. Pancreastatin and islet hormone release. Proceedings of the National Academy of Sciences. 84 (20), 7257-7260 (1987).
- Tian, Y., Ke, S., Denison, M. S., Rabson, A. B., Gallo, M. A. Ah receptor and NF-κB interactions, a potential mechanism for dioxin toxicity. Journal of Biological Chemistry. 274 (1), 510-515 (1999).
- Cui, H., et al. Pregnane X receptor regulates the AhR/Cyp1A1 pathway and protects liver cells from benzo-[α]-pyrene-induced DNA damage. Toxicology Letters. 275, 67-76 (2017).
- Li, L. A., Wang, P. W. PCB126 induces differential changes in androgen, cortisol, and aldosterone biosynthesis in human adrenocortical H295R cells. Toxicological Sciences. 85 (1), 530-540 (2005).
- Asahi, J., et al. Bisphenol A induces endoplasmic reticulum stress-associated apoptosis in mouse non-parenchymal hepatocytes. Life sciences. 87 (13), 431-438 (2010).
- Szot, G. L., Koudria, P., Bluestone, J. A. Murine pancreatic islet isolation. JoVE (Journal of Visualized Experiments). (7), e255 (2007).
- Kirstetter, P., Lagneau, F., Lucas, O., Krupa, Y., Marty, J. Role of endothelium in the modulation of isoflurane-induced vasodilatation in rat thoracic aorta. British journal of anaesthesia. 79 (1), 84-87 (1997).
- Brown, E., Umino, Y., Loi, T., Solessio, E., Barlow, R. Anesthesia can cause sustained hyperglycemia in C57/BL6J mice. Visual neuroscience. 22 (5), 615-618 (2005).
- Vaupel, D., McCoun, D., Cone, E. J. Phencyclidine analogs and precursors: rotarod and lethal dose studies in the mouse. Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 230 (1), 20-27 (1984).
- Neuman, J. C., Truchan, N. A., Joseph, J. W., Kimple, M. E. A method for mouse pancreatic islet isolation and intracellular cAMP determination. Journal of visualized experiments: JoVE. (88), (2014).
