Coltura in vitro di cellule provenienti da epicardici Cuore embrionali di topo
Summary
The epicardium is an essential source of multipotent cardiovascular progenitor cells and paracrine factors that are required for cardiovascular development and regeneration. We describe here a method to culture mouse embryonic epicardial cells.
Abstract
During embryogenesis, the epicardial contribution to coronary vasculature development has been very well established. Cells derived from the epicardium differentiate into smooth muscle cells, fibroblasts and endothelial cells that contribute to the formation of coronary vessels. Here we have established an in vitro culture method for embryonic epicardial cells. Using genetic labelling, we have demonstrated that the majority of the migrating cells in our explant culture are of epicardial origin. Epicardial explant cells also retain the expression of epicardial markers (Wt1 and Tbx18). Furthermore, we provide evidence that epicardial explant cells undergo epithelial to mesenchymal transition (EMT), migrate and differentiate into smooth muscle cells after Transforming growth factor beta 1 (TGF-β1) treatment in a manner indistinguishable from that of epicardial cells in vivo. In conclusion, we provide a novel method for the culture of embryonic epicardial cells, which will help to explore the role of specific genes in epicardial cell biology.
Introduction
Un patrimonio di dati sperimentali hanno mostrato che l'epicardio influenza passaggi critici nello sviluppo cardiaco. Durante lo sviluppo, la transversum setto dà luogo ad un gruppo di cellule mesoteliali noto come proepicardium 1-4. Le cellule del proepicardium poi migrano e la busta miocardio formare il epicardio. In seguito, un sottogruppo di cellule epicardici subiscono EMT dando luogo ad una popolazione di cellule migratoria epicardio-derivato (EPDCs) che poi invadono il miocardio. Genetica così come retrovirale lignaggio tracciando esperimenti hanno dimostrato che EPDCs differenziarsi in vari lignaggi comprese le cellule muscolari lisce, i fibroblasti, cellule endoteliali e cardiomiociti (se presenti). Pertanto EPDCs contribuiscono significativamente allo sviluppo del sistema vascolare coronarico e architettura miocardica 1,2,4-9. Inoltre, l'epicardio è essenziale per lo sviluppo dello strato compatto ventricolare 10-12. per postaxample Gittenberger-de Groot et al. hanno dimostrato che inibendo la conseguenza del proepicardium porta ad una serie di difetti come un miocardio sottile, loop carente del cuore e anormale formazione setto interventricolare e, di conseguenza, embrionali letalità 13. fattori paracrini secreti dal dell'epicardio embrionale modulano la proliferazione dei cardiomiociti e differenziazione. Coerentemente con questo, specifici per epicardium cancellazione dei percorsi di segnalazione come l'acido retinoico (RA), i fattori di crescita dei fibroblasti (FGF) e Wnt / β-catenina ha provocato la crescita del miocardio difettoso e letalità embrionale 14-16.
Anche se il epicardio è stato creduto di essere quiescente nei cuori adulti, recenti studi hanno dimostrato che il programma di sviluppo si riattiva nel epicardio seguente lesione cardiaca 17,18. Dopo l'attivazione, le cellule subiscono una rapida proliferazione e EMT che si traducono in formazione EPDC. Queste cellule presentano la capacity di differenziarsi in fibroblasti e cellule muscolari lisce, ma non cardiomiociti e cellule endoteliali 18. Inoltre, i EPDCs secernono fattori pro-angiogenici che gli aiuti nella vascolarizzazione della zona danneggiata e quindi facilitare il miglioramento della funzione cardiaca, riducendo la dimensione dell'infarto. A causa di questi risultati, l'epicardio ha guadagnato interesse per lo studio dello sviluppo cardiovascolari, malattie e rigenerazione.
tecnologia transgenica ha rivoluzionato la ricerca medica nel 21 ° secolo. Con l'aiuto di tecnologie transgeniche, modelli di malati di topo che mimano la condizione umana metabolicamente e fisiopatologico sono stati sviluppati con successo. Tuttavia, lo studio del comportamento delle cellule epicardico in questi mutanti è stata una sfida dovuta principalmente ai primi di letalità embrionale. Considerando il ruolo significativo che la epicardio gioca nello sviluppo cardiaco e la rigenerazione, abbiamo istituito un sistema di coltura in vitro per epicardia del mouseL cellule. Questo metodo permette la coltura a lungo termine delle cellule epicardici e facilita lo studio dettagliato delle due proprietà importanti dell'epicardio: la sua capacità di migrare e differenziarsi. I ventricoli escisse dal mouse potrebbero essere coltivati in gel di collagene che possono essere utilizzati per condurre saggi di migrazione. Essendo coltivate in una matrice 3D che replica la matrice extracellulare ricca di collagene dello strato subepicardico meglio riassume il vivo fisiologia cellulare in. In alternativa possono essere coltivate su vetrini da camera per stabilire un monostrato epicardico che può quindi essere utilizzato per una varietà di applicazioni a valle. Questo monostrato può essere utilizzato per colorare per proteine di giunzione stretti che forniranno approfondimenti sulla capacità del epicardio sottoporsi EMT che è cruciale per la migrazione. Inoltre, esperimenti differenziazione possono essere effettuati anche su queste cellule. Inoltre, profilo di espressione genica può essere analizzata per estrarre l'RNA dalle cellule el'esecuzione di reazione a catena della polimerasi quantitativa (qPCR). Infine, i monostrati potrebbero anche essere trattati con agenti seguita da un'analisi molecolare per verificare le potenziali terapie. Mettere insieme, questo sistema di coltura epicardico ci offre la possibilità di visualizzare e raccogliere dati molecolare che favorisce la nostra comprensione dello sviluppo epicardico.
Un'altra caratteristica desiderabile di questo metodo è che è semplice e non richiede alcuna configurazione elaborata. In breve, gli embrioni vengono raccolte al E11.5 E12.5 o in seguito alla quale il cuore è asportato. I ventricoli sono poi coltivate su entrambi i gel di collagene o diapositive da camera. Successivamente, queste cellule possono essere usate per condurre esperimenti a valle.
Protocol
Representative Results
Discussion
È fondamentale per sviluppare tecniche che facilitano lo studio della epicardio per soddisfare la crescente importanza della epicardio in sviluppo cardiaco e rigenerazione. Il sistema di coltura epicardico pone notevoli vantaggi per la ricerca epicardico.
Un modo alternativo per isolare le cellule epicardial è usare fluorescenza attivato cell sorting (FACS). Questo metodo si basa sull'utilizzo di marcatori epicardici (o-specifica epicardio cellule transgenici espressione di una protein…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato sostenuto da fondi da Duke-NUS Graduate Medical School di Singapore, Goh fondazione e Singapore NRF borsa di studio (NRF-NRFF2016-01) per Manvendra K. Singh.
Materials
| Dulbecco’s modified Eagle’s medium (DMEM) | Life tech invitrogen | 11995065 |
| Penicillin/streptomycin solution | Life tech invitrogen | 15140122 |
| Fetal bovine serum (FBS) | Life tech invitrogen | 10500064 |
| Paraformaldehyde | Sigma | P6148-5KG |
| Recombinant fibroblast growth factor 2 (FGF2) | PeproTech | 450-33 |
| Recombinant transforming growth factor beta 1 (TGF-β1) | PeproTech | 100-21 |
| ZO-1 antibody | Life tech invitrogen | 40-2200 |
| α-Tubulin antibody | Sigma | T 6074 |
| α-smooth muscle actin (SMA) antibody | Sigma | A 2547 |
| Phalloidin antibody | Life tech invitrogen | A12379 |
| 3D Collagen Culture kit | Millipore | ECM 675 |
| 8-well chamber slide | Fisher Scientific | NNU 154534-PK |
| Trizol reagent | Life Technologies | 15596-018 |
| ViiA 7 Real-Time PCR System | Life Technologies | 4453536 |
| Superscript First Strand Synthesis kit | Life Technologies | 11904-018 |
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