Summary

人子宫内膜基质细胞的体外分离蜕膜化

Published: September 01, 2018
doi:

Summary

本研究为人子宫内膜间质细胞的分离和培养进行体外蜕膜化试验提供了一个验证和优化的程序。此外, 本研究还提供了一种利用 siRNAs 在人子宫内膜基质细胞中有效地击倒特定基因的方法。

Abstract

人子宫内膜间质细胞 (人类胚胎干细胞) 从成纤维细胞样的形态分化为分泌性的蜕片, 是胚胎植入子宫内衬的必要转变。不当蜕膜化是导致植入失败和随后的早期胚胎流产的根本原因。因此, 了解蜕膜化的分子机制有利于提高生育成功率。在基于活体的人工蜕膜化的研究中, 往往由于与人类研究相关的伦理难题以及动物模型中的平移并发症而受到限制。因此, 通过原代细胞培养的体外检测, 经常被用来探索通过激素调节蜕膜化的作用。本研究提供了一个详细的协议, 以分离人类胚胎干细胞和随后的人工蜕膜化通过补充激素的培养培养基。进一步, 本研究提供了一个精心设计的方法来击倒任何感兴趣的基因, 利用脂质基 siRNA transfections。该协议允许优化的文化纯度和产品的产量, 从而最大限度地利用这个模型作为一个可靠的方法, 以了解分子机制的基础蜕膜化, 并随后量化decidualized 子宫内膜基质细胞分泌的药物。

Introduction

在月经初潮和更年期的阶段之间, 育龄妇女每月进行激素调节的子宫内膜增生、分化以及随后脱落的妊娠准备过程, 这一进程被称为1。 ,2。人类子宫内膜的这种物理修饰是必要的适当的胚胎植入到子宫壁1。子宫内膜的改变, 包括形态学和生物化学的适应, 通过卵巢类固醇激素雌激素和孕激素 (P4)3,4,5在整个月经周期中进行调解。在增生 (或卵泡) 阶段, 小鼠雌激素水平增加, 引发子宫内膜增厚。排卵后, 分泌 (或黄体) 阶段促进 P4 浓度的显著上升, 诱导子宫内膜基质细胞 (ESC) 从成纤维细胞样的外观到圆形, 上皮样蜕细胞的形态学改变。在一个被称为蜕膜化4,6的过程中。不正确的蜕膜化是导致植入失败和随后的早期胚胎流产4,7,8的根本原因。因此, 了解蜕膜化的分子机制有利于早期妊娠丢失的诊断和治疗。

目前, 利用几种方法探讨蜕膜化对子宫内膜基质细胞的潜在影响。在体内, 小鼠子宫可以通过机械刺激 (, 划伤) 或注油在荷尔蒙引子宫9中人工诱导蜕膜化。与人类不同的是, 这种合成刺激通过提供囊胚存在的外观促进子宫腔的分化, 这是在啮齿目动物10,11中启动蜕膜化所需的步骤。因此, 由于与动物模型相关的翻译并发症和人类体内研究中的伦理困境, 蜕膜化模型是最成功的体外研究方法。

在这项研究中, 通过在当地的英语和西班牙报纸上放置广告来招聘科目。被确定为这项研究的合适人选的科目被引入与研究协调员会面, 其中讨论了潜在风险的充分披露。在确认对所涉潜在风险的完全理解后, 受试者的同意以书面和口头形式获得。主题同意包括准许 (1) 接受放血 (2) 长期保存他们的组织为将来研究目的和 (3) 同意创造原始的文化从被收集的组织标本。经同意后, 受试者获得一个表格, 以完成允许自我识别种族/族裔和/或保密权利。随后的访问将根据主题的月经周期来实现子宫内膜活检。被招募参加这项研究的志愿者反映了2012人口普查所记录的圣路易斯大都市地区的种族和种族人口, 不涉及任何弱势群体, 包括孕妇、胎儿、胚胎、18岁以下儿童或其他弱势群体。参加活检标本收集的资格要求包括 (1) 年龄在18-45 岁 (2) 之间, 有定期月经周期 (25-32 天) (3), 没有当前怀孕或使用荷尔蒙/宫内节育器避孕药具在注册前30天 (4) 没有当前的阴道感染或性传播疾病 (5) 没有目前的抗生素治疗, (6) 没有当前异常的 Pap 涂片。

在这项研究中, 人类子宫内膜基质细胞 (人类胚胎干细胞) 被培养和人工诱导通过补充激素 (雌二醇 (E2), 醋酸甲羟孕酮 (MPA) 和环腺苷来进行体外蜕膜化单磷酸 (营)) 到培养基中。在这种方法中, 蜕膜化的程度是根据激素治疗的总天数而改变的。与骨架重排, 激素补充诱导的生物化学适应, 其中蜕细胞经历分泌样素质2,4。标记基因的表达, 如催乳素和胰岛素样生长因子结合蛋白 1 (IGFBP1), 可以用来确认和量化人类胚胎干细胞蜕膜化的程度5,12,13,14. 重要的是, 这项议定书是否有能力进行基因特定的击倒, 也证明了这一点。

Protocol

为这项研究收集的所有人类子宫内膜活检都是从圣路易斯华盛顿大学, 妇产科学系通过一个机构审查委员会批准的书面同意表格获得的。 1. 准备 准备500毫升的1x 汉克平衡盐溶液 (HBSS), 加入100的 U/毫升青霉素和100µg/毫升链霉素到含有瓶子的介质 (进一步引用为 HBSS + 培养基)。 通过添加1种抗生素-HEPES 溶液, 制备500毫升 Dulbecco 的改良鹰培养基: 营养混合物 F-12 (DMEM/F…

Representative Results

人类胚胎干细胞文化中的蜕膜化 分离后, 将人子宫内膜间质细胞培养成单层80-90% 融合, 并蜕膜化 10 nM E2、1µM MPA 和50µM 营 (EPC) 治疗体外诱导。与体外蜕膜化相关的形态学变化可视于图 1A。在蜕膜化, 干细胞接受骨架重排从拉长, 成纤维细胞细胞到圆上皮样细胞。因此, 罗丹明染色…

Discussion

女性生殖月经周期的特点是孕激素水平在整个黄体期的上升, 从而诱导蜕膜化到圆形, 上皮样分泌细胞3,8。蜕膜化的启动是物种依赖性的。在人类中, 蜕膜化自发发生在孕激素浓度上升, 而小鼠需要囊胚存在10,11。这种不一致的蜕膜化例证了研究细胞分化的人细胞系的转化优势。通过原代细胞培养的体外检测, 经…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

作者没有什么可透露的。

Materials

Opti-MEM I (1X) Reduced Serum Medium Gibco 31985-070 For decidualization media
DMEM / F12 (1:1) (1X) Gibco 11330-032
Trypan Blue Stain (0.4%) Gibco 15250-061 For cell count
PureLink RNA Mini Kit Invitrogen 12183018A For RNA Isolation/Purification
TaqMan 2X Universal PCR Master Mix Applied Biosystems 4304437
High Capacity cDNA Reverse Transcription Kit Applied Biosystems 4374967
Eukaryotic 18S rRNA Endogenous Control Life Technologies 4319413E For qPCR internal control
TaqMan Gene Expression Assay Prolactin Probe Applied Biosystems 4331182 For qPCR internal control
TaqMan Gene Expression Assay IGFBP1 Probe Applied Biosystems 4331182 For qPCR internal control
Phalloidin-iFluor 488 Reagent – CytoPainter Abcam ab176753
Human Prolactin ELISA Kit Invitrogen EHIAPRL
16% Paraformaldehyde Alfa Aesar 30525-89-4 Fixative
Lipofectamine RNAiMAX Invitrogen 13778150 Transfection Reagent
ProLong Gold antifade reagent with DAPI Invitrogen P36935 For mounting
0.25% Trypsin-EDTA (1X) Gibco 25200-056
Penicillin Streptomycin Gibco 15140-122
Charcoal Stripped Fetal Bovine Serum Sigma F6765-500ML
Sodium Bicarbonate (7.5%) Gibco 25080-094
Ficoll-Paque PLUS Reagent Fisher Scientific 45001749
Collagenase from Clostridium histolyticum Sigma C0130-1G
Deoxyribonuclease I from bovine pancreas Sigma DN25-100MG
Medroxyprogesterone 17-acetate Sigma M1629-1G For EPC Media
Estradiol Sigma E1024-1G For EPC Media
cAMP Sigma A6885-100MG For EPC Media
Fine straight stitch scissors Fine Science Tools 15396-00
TaqMan Gene Expression Assay NCOA2 Probe Applied Biosystems 4351372
Fetal Bovine Serum, heat inactivated Gibco 10-082-147
Antibiotic-antimycotic Thermo Scientific 15240062
Hank’s Balanced Salt Solution  Corning 21-021-cv
50 mL conical polypropylene Falcon tube Corning 352098
Dumont #5/45 Forceps Fine Science Tools 11251-35
100 x 15 mm Glass Petri dish VWR 75845-546
40 micron cell strainer Midsci 229481
Isotemp 215 Water bath Fisher Scientific FS-215
LSE Centrifuge  Corning 6755
Human NCOA2 siRNA  Dharmacon L-020159-00 Gene specific qPCR probe
Steri-cycle i160 CO2 Incubator  Thermo Scientific 51030301
NanoDrop 2000 Thermo Scientific ND-2000 For RNA quantification
Phosphate Buffered Saline  Fisher Scientific 50146771
75 cm Canted Neck Cell Culture flask Corning 430641U
6 well Non-Pyrogenic Cell Culture Plate Corning 3506
Pipet Controller Ultra Corning 4099
Photoshop Adobe 19.0.1.334
25 cm Canted Neck Cell Culture flask Corning 7200876
Triton X-100 Sigma X100-1L
15 mL conical polypropylene Falcon tube Corning 352099
10 mL Syringe BD 302995
1300 Series A2 Biological Safety Hood Thermo Scientific 1377
accuspin Micro17 centrifuge Fisher Scientific 13100675
7500 Fast real time PCR system Applied Biosystems 3052632
EVOS FL Immunofluorescence Microscope Life Technologies 01414-155G-291
Leica Inverted Light Microscope Leica DMi1
Illrustrator Adobe 22.0.1.253
Excel Spreadsheets Microsoft 2016
Deckglaser 18 mm cover glasses NeuVitro GG-18
Reichert Bright-Line Hemacytometer Sigma Z359629-1EA
2-mercaptoethanol Fisher Bioreagents BP176-100 For RNA lysis buffer
1.2mL External Threaded Polypropylene Cryogenic Vial Corning 430658 For freezing HESC cells 
Dimethyl Sulfoxide (DMSO) Sigma D2650-100mL For freezing media

Riferimenti

  1. Maruyama, T., Yoshimura, Y. Molecular and cellular mechanisms for differentiation and regeneration of the uterine endometrium. Endocrine Journal. 55, 795-810 (2008).
  2. Yu, J., et al. Endometrial Stromal Decidualization Responds Reversibly to Hormone Stimulation and Withdrawal. Endocrinology. 157, 2432-2446 (2016).
  3. Ahn, J. I., et al. cAMP-Response Element-Binding 3-Like Protein 1 (CREB3L1) is Required for Decidualization and its Expression is Decreased in Women with Endometriosis. Current Molecular Medicine. 16, 276-287 (2016).
  4. Gellersen, B., Brosens, J. J. Cyclic decidualization of the human endometrium in reproductive health and failure. Endocrine Reviews. 35, 851-905 (2014).
  5. Telgmann, R., Gellersen, B. Marker genes of decidualization: activation of the decidual prolactin gene. Human Reproduction Update. 4, 472-479 (1998).
  6. Camden, A. J., et al. Growth regulation by estrogen in breast cancer 1 (GREB1) is a novel progesterone-responsive gene required for human endometrial stromal decidualization. Molecular Human Reproduction. 23, 646-653 (2017).
  7. Kommagani, R., et al. The Promyelocytic Leukemia Zinc Finger Transcription Factor Is Critical for Human Endometrial Stromal Cell Decidualization. PLoS Genetics. 12, e1005937 (2016).
  8. Large, M. J., DeMayo, F. J. The regulation of embryo implantation and endometrial decidualization by progesterone receptor signaling. Molecular and Cellular Endocrinology. 358, 155-165 (2012).
  9. Zhang, X. H., et al. The mesenchymal-epithelial transition during in vitro decidualization. Reproductive Sciences. 20, 354-360 (2013).
  10. Kommagani, R., et al. Acceleration of the glycolytic flux by steroid receptor coactivator-2 is essential for endometrial decidualization. PLoS Genetics. 9, e1003900 (2013).
  11. Ramathal, C. Y., Bagchi, I. C., Taylor, R. N., Bagchi, M. K. Endometrial decidualization: of mice and men. Seminars in Reproductive Medicine. 28, 17-26 (2010).
  12. Tamura, I., et al. Novel Function of a Transcription Factor WT1 in Regulating Decidualization in Human Endometrial Stromal Cells and Its Molecular Mechanism. Endocrinology. 158, 3696-3707 (2017).
  13. Vinketova, K., Mourdjeva, M., Oreshkova, T. Human Decidual Stromal Cells as a Component of the Implantation Niche and a Modulator of Maternal Immunity. Journal of Pregnancy. , 8689436 (2016).
  14. Wu, D., et al. Chronic endometritis modifies decidualization in human endometrial stromal cells. Reproductive Biology and Endocrinology. 15, 16 (2017).
  15. Garcia-Elias, A., et al. Defining quantification methods and optimizing protocols for microarray hybridization of circulating microRNAs. Scientific Reports. 7, 7725 (2017).
  16. Brosens, J. J., et al. Human endometrial fibroblasts immortalized by simian virus 40 large T antigen differentiate in response to a decidualization stimulus. Endocrinology. 137, 2225-2231 (1996).
  17. Koukouritaki, S. B., Margioris, A. N., Gravanis, A., Hartig, R., Stournaras, C. Dexamethasone induces rapid actin assembly in human endometrial cells without affecting its synthesis. Journal of Cellular Biochemistry. 65, 492-500 (1997).
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Citazione di questo articolo
Michalski, S. A., Chadchan, S. B., Jungheim, E. S., Kommagani, R. Isolation of Human Endometrial Stromal Cells for In Vitro Decidualization. J. Vis. Exp. (139), e57684, doi:10.3791/57684 (2018).

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