Summary

胎盤におけるオートファジーの制御の母性的な肥満に関連付けられている炎症の影響を検討する主なひと胎盤絨毛細胞モデル

Published: September 27, 2017
doi:

Summary

ここで紹介は一次電池文化のよりよくの分離に続いてひと胎盤絨毛組織のサンプリングのためのプロトコルです。Tnf α と絨毛トロホブ ラストの治療肥満の子宮内環境で炎症を繰り返すし、母性的な肥満と胎盤の炎症によって調整される分子標的の探索が容易になります。

Abstract

母性的な肥満では、オートファジーの調節不全に起因する妥協の胎盤機能によって仲介される可能性の高い周産期副作用のリスクの増加に関連付けられます。肥満妊娠から胎盤におけるオートファジー因子の発現の異常な変化は、肥満や妊娠に関連付けられている炎症性プロセスによって規制される可能性があります。ここで説明した絨毛組織のサンプリングの一次電池文化期のひと胎盤から絨毛よりよくの隔離のためのプロトコルです。腫瘍壊死因子アルファ (tnf α)、肥満と高架は炎症性サイトカインと無駄のない妊娠からプライマリ トロホブを扱うことによって肥満の子宮内環境で炎症性の環境をシミュレートするためのメソッドが続きます妊娠。ここで説明されているプロトコルの実装、外因性への曝露が分られる tnf α は、ルビコン、メスの胎児で無駄のない妊娠からトロホブにおけるオートファジーの負の調節因子の発現を調節します。肥満の子宮内環境の生物学的要因の様々 な維持トロホブで重要な経路を調節する可能性、この前のヴィヴォシステムは表現パターンを生体内で観察された場合を決定するために特に便利ひと胎盤母性的な肥満では、tnf α シグナルの直接の結果です。最終的には、このアプローチはオートファジーと他細胞クリティカルパスに影響を与える可能性のあるトロホブの母性的な肥満に関連付けられている炎症の規制および分子の影響を解析する機会を与える胎盤がある機能。

Introduction

肥満は、余分な脂肪と栄養アベイラビリティから生じる慢性的な軽度の炎症によって特徴付けられる炎症性状態です。肥満の循環で全身だけでなく、新陳代謝のティッシュの炎症性サイトカインが昇格されます。証拠の堅牢なボディは、tnf α は大幅上昇肥満の設定で意味を持つインスリン抵抗性と代謝不全1を示しています。Tnf α の活性化は、癌や自己免疫疾患、それに魅力的な治療上のターゲット2で病気の発症にもつながります。

妊娠、また炎症状態3,4によって肥満で炎症は悪化します。それは以前胎盤の tnf α のコンテンツがメスの胎児との妊娠の母体肥満と増加する示されています。さらに、tnf α の治療は、tnf α が性的に二形の方法5で胎盤の代謝の調節に関与していることを示唆している女性が、男性ではない栄養膜細胞のミトコンドリアの呼吸を阻害します。母性的な肥満は妊娠中、最も影響を受けやすい3,6,7,8 をされている男性の胎児の死産を含む様々 な合併症の発生率の増加に関連付けられています。.母体胎児のインターフェイスで、その重要な役割のため炎症性シグナル伝達への応答で肥満の子宮内環境で胎盤の機能の変化が肥満妊娠の結果を調停する際に重要な役割を再生可能性があります。

よくおよび胎盤の絨毛組織の syncytiotrophoblasts 内分泌シグナリングと母と発展途上の胎児9間栄養と酸素交換のため重要です。(以下、トロホブ) 絨毛よりよくの機能容量で中断が胎児の健康と開発を危険にさらします。このプロトコルでは、一次電池文化の絨毛トロホブ ラストの分離の最適化プロシージャと共に絨毛基底板を離れて解剖によるひと満期胎盤絨毛組織のサンプリング方法について説明します。このプロトコルはトロホブ10を分離する差動密度遠心分離によって続いて細胞外マトリックスから細胞を解放する絨毛組織の酵素消化を含む確立された方法論から派生した11,12。このプロトコルの詳細は無駄のない妊娠から胎盤からプライマリ トロホブを扱われる炎症性の環境の 1 つのコンポーネントをシミュレートする tnf α を添加した培地でのアプローチは、母性的な肥満に関連付けられています。最後に、遺伝子発現の変化を検出するウエスタンブロット続いて tnf α 処理トロホブからの合計のセル lysates を収穫するための簡単な手順を説明します。

このモデルはそっくりそのまま子宮内環境 obesogenic を要約するだろうではない、tnf α を介した炎症トロホブの応答の個々 の貢献を解析することができます制御システムを提供します母性的な肥満。このモデルを発見したり、tnf α シグナル トロホブによる直接規制されている分子標的を確認、両方の機会を与えるだけでなく体内の母体と胎盤の遺伝子発現パターンの変化をテストすることができます。肥満では tnf α を介した炎症の可能性があります。

ここで説明している方法は、ひと培養トロホブ ラストにおけるオートファジーの調節における tnf α を介した炎症の影響をテストする実装されました。オスの胎児の展示と肥満妊娠からトロホブ中断オートファジーの回転、またはオートファゴソーム成熟13。ルビコン (実行ドメイン蛋白質相互作用の Beclin1 およびシステイン豊富なを含む)、後期エンドソーム、リソソームにローカライズされて、最近に記載されている「ブレーキ」として autophagic 回転プロセスに否定的なので、それと呼ばれるタンパク質オートファゴソーム成熟14,15のレギュレータ。実際には、ルビコン、貴重な治療上のターゲットとなるオートファジーを抑制するタンパク質のまれな例です。微生物16,17と心筋保護18に生得の免疫反応における役割を除いて、ルビコンの病態生理学的意義については、非常に小さな情報があり。ここで説明されているプロトコルを使用して、それはルビコンである tnf α の最大 250 pg/mL の濃度の増加と治療への反応で女性のプライマリ トロホブで亢進が見つかった。ルビコンの規制が役割を果たす女子胎児運賃に妊娠で男性より母性的な肥満と。肥満におけるクリティカルパスの導入規制子宮内環境の影響を検討するためのプラットフォームを提供します外因性 tnf α にひと培養トロホブ ラストを公開することによって前のヴィヴォ母性的な肥満に関連付けられている炎症をさたトロホブと胎盤の機能拡張。

Protocol

からインフォームド コンセントとオレゴン健康制度検討委員会とオレゴン州ポートランドの大学によって承認プロトコルの下で労働と大学病院でのデリバリー ユニットから胎盤を採取、患者。 1。 コレクションの胎盤組織 準備 注: 組織が検出したすべての機器を滅菌する必要があります。 121 で 60 分間オートクレーブによる解離性装置?…

Representative Results

言葉のリーンから人間の胎盤 (妊娠前ボディマス指数 (BMI) < 25) 女性の子孫を運ぶ合併症妊娠と母親が収集し、帝王 (労働の禁止) でサンプル配信から 15 分以内。石灰化の典型的な開発の不在のため、胎盤を調べた: 丸型の形状、径 15-25 cm と臍帯の中間に挿入削除薄膜とへその緒で 300-600 g の重さがあって、胎盤。絨毛組織は主栄養膜分離の出発材料として絨毛組織?…

Discussion

胎盤は、胎児の成長を調整する責任は、肥満環境6で侵害された関数を展示します。絨毛トロホブ ラスト高の代謝要求にもかかわらず母性的な肥満と胎盤の機能不全のミトコンドリア呼吸6,19 を展示します。胎盤の代謝の変化合併症と肥満妊娠3,6,7で観察された?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

著者は、この研究のため、胎盤を寄付女性をありがとうございます。我々 も胎盤のコレクションを調整するため労働と配信部門大須母体と胎児の研究チームに感謝します。王博士は、エリックとケリー郭、MD にサポートに感謝して、実験方法と最適化を支援します。

NIH HD076259A (AM) によって資金が供給されたこの作品、AHA GRNT29960007 (AM)。

Materials

10X HBSS Gibco 14185-052
CaCl2 (anhyd.) Sigma-Aldrich C1016-100G
MgSO4 (anhyd.) Sigma-Aldrich M7506-500G
Hepes Fisher Scientific BP310-500
Trypsin Gibco 15090-046
DNAse Worthington Biochemical Corp. LS002139
Protease/Phosphatase inhibitors Thermofisher Scientific 88668
Tris HCl Invitrogen 15506-017
EDTA Invitrogen 15576-028
NaCl Sigma-Aldrich S7653-1KG
SDS Fisher Scientific BP166-600
Sodium deoxycholate. Fisher Scientific AAJ6228822
Triton X-100 Sigma-Aldrich X100-500ML
Iscove’s Modified Dulbecco’s Medium (IMDM) Gibco 12440-046
Fetal Bovine Serum (FBS) Corning 35-010-CV
Neonatal Calf Serum (NCS) Gibco 26010-074
Penicillin/Streptomycin (Pen/Strep) Gibco 15140-122
10% Formalin Fisher Scientific 23-427-098
DMSO Sigma-Aldrich D2650-100ML
TNFα Sigma-Aldrich SRP3177-50UG
Phosphate Buffered Saline (PBS) Gibco 70013-032
K2EDTA vacutainer blood collection tubes BD 366450
Percoll (Density Gradient Media, DGM) GE Healthcare 17-0891-01
6 well plates Corning 353046
Cell strainers Fisher Scientific 22363549
Eppendorf Safe-Lock Tubes 2.0 mL, natural Fisher Scientific 22363352
Trypan Blue Corning 25-900-Cl
Bio-Rad Mini-PROTEAN Tetra System Bio-Rad 1658001FC
Bio-Rad Mini Trans-Blot Cell Bio-Rad 1658033
TGX FastCast Acrylamide Kit, 12% Bio-Rad 1610175
Mini-Protean 3 Multi-Casting Chamber Bio-Rad 1654112
4X Laemmli Sample Buffer Bio-Rad 1610747
2-Mercaptoethanol Sigma-Aldrich M3148-100ML
Glycine Bio-Rad 1610718
Tween-20 Sigma-Aldrich P7949-500ML
Instant Nonfat Dry Milk Carnation
Rubicon (D9F7) Rabbit mAb Cell Signalling Technology 8465S
Monoclonal Anti-β-Actin antibody produced in mouse Sigma-Aldrich A2228-100UL
Anti-rabbit IgG, HRP-linked Antibody Cell Signalling Technology 7074S
Anti-mouse IgG, HRP-linked Antibody Cell Signalling Technology 7076S
SuperSignal West Pico PLUS Chemiluminescent Substrate Thermo Scientific 34578

References

  1. Gregor, M. F., Hotamisligil, G. S. Inflammatory mechanisms in obesity. Annu. Rev. Immunol. 29, 415-445 (2011).
  2. van Horssen, R., Ten Hagen, T. L. M., Eggermont, A. M. M. TNF-alpha in cancer treatment: molecular insights, antitumor effects, and clinical utility. Oncologist. 11 (4), 397-408 (2006).
  3. Yogev, Y., Catalano, P. M. Pregnancy and obesity. Obstet. Gynecol. Clin. North Am. 36 (2), 285-300 (2009).
  4. Basu, S., et al. Pregravid obesity associates with increased maternal endotoxemia and metabolic inflammation. Obesity (Silver Spring). 19 (3), 476-482 (2011).
  5. Muralimanoharan, S., Guo, C., Myatt, L., Maloyan, A. Sexual dimorphism in miR-210 expression and mitochondrial dysfunction in the placenta with maternal obesity. Int J Obes (Lond). 39 (8), 1274-1281 (2015).
  6. Myatt, L., Maloyan, A. Obesity and placental function. Semin. Reprod. Med. 34 (1), 42-49 (2016).
  7. Aune, D., Saugstad, O. D., Henriksen, T., Tonstad, S. Maternal body mass index and the risk of fetal death, stillbirth, and infant death: a systematic review and meta-analysis. JAMA. 311 (15), 1536-1546 (2014).
  8. Eriksson, J. G., Kajantie, E., Osmond, C., Thornburg, K., Barker, D. J. P. Boys live dangerously in the womb. Am. J. Hum. Biol. 22 (3), 330-335 (2010).
  9. Kliman, H. J., Knobil, E., Neill, J. D. Trophoblast to human placenta. Enc. Reprod. 4, 834-846 (1999).
  10. Kliman, H. J., Nestler, J. E., Sermasi, E., Sanger, J. M., Strauss, J. F. Purification, characterization, and in vitro differentiation of cytotrophoblasts from human term placentae. Endocrinology. 118 (4), 1567-1582 (1986).
  11. Bax, C. M., et al. Ultrastructural changes and immunocytochemical analysis of human placental trophoblast during short-term culture. Placenta. 10 (2), 179-194 (1989).
  12. Le Bellego, F., Vaillancourt, C., Lafond, J. Isolation and culture of term human cytotrophoblast cells and in vitro methods for studying human cytotrophoblast cells’ calcium uptake. Methods Mol. Biol. 550, 73-87 (2009).
  13. Muralimanoharan, S., Gao, X., Weintraub, S., Myatt, L., Maloyan, A. Sexual dimorphism in activation of placental autophagy in obese women with evidence for fetal programming from a placenta-specific mouse model. Autophagy. 12 (5), 752-769 (2016).
  14. Matsunaga, K., et al. Two Beclin 1-binding proteins, Atg14L and Rubicon, reciprocally regulate autophagy at different stages. Nat. Cell. Biol. 11 (4), 385-396 (2009).
  15. Zhong, Y., et al. Distinct regulation of autophagic activity by Atg14L and Rubicon associated with Beclin 1-phosphatidylinositol-3-kinase complex. Nat. Cell. Biol. 11 (4), 468-476 (2009).
  16. Yang, C. -. S., et al. Autophagy Protein Rubicon Mediates Phagocytic NADPH Oxidase Activation in Response to Microbial Infection or TLR Stimulation. Cell Host & Microbe. 11 (3), 264-276 (2012).
  17. Yang, C. -. S., et al. The Autophagy Regulator Rubicon Is a Feedback Inhibitor of CARD9-Mediated Host Innate Immunity. Cell Host & Microbe. 11 (3), 277-289 (2012).
  18. Zi, Z., et al. Rubicon deficiency enhances cardiac autophagy and protects mice from lipopolysaccharide-induced lethality and reduction in stroke volume. J. Cardiovasc. Pharmacol. 65 (3), 252-261 (2015).
  19. Mele, J., Muralimanoharan, S., Maloyan, A., Myatt, L. Impaired mitochondrial function in human placenta with increased maternal adiposity. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 307 (5), E419-E425 (2014).
  20. Mor, G., Cardenas, I., Abrahams, V., Guller, S. Inflammation and pregnancy: the role of the immune system at the implantation site. Ann N Y Acad Sci. 1221 (1), 80-87 (2011).
  21. Resi, V., et al. Molecular inflammation and adipose tissue matrix remodeling precede physiological adaptations to pregnancy. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 303 (7), E832-E840 (2012).
  22. Levine, B., Mizushima, N., Virgin, H. W. Autophagy in immunity and inflammation. Nature. 469 (7330), 323-335 (2011).
  23. Virgin, H. W., Levine, B. Autophagy genes in immunity. Nat. Immunol. 10 (5), 461-470 (2009).
  24. Sagrillo-Fagundes, L., et al. Human Primary Trophoblast Cell Culture Model to Study the Protective Effects of Melatonin Against Hypoxia/reoxygenation-induced Disruption. JoVE. (113), (2016).
  25. Segovia, S. A., Vickers, M. H., Gray, C., Reynolds, C. M. Maternal obesity, inflammation, and developmental programming. Biomed. Res. Int. , 418975 (2014).
  26. Komatsu, M., et al. Tumor necrosis factor-alpha in serum of patients with inflammatory bowel disease as measured by a highly sensitive immuno-PCR. Clin. Chem. 47 (7), 1297-1301 (2001).
  27. Matsunaga, K., Noda, T., Yoshimori, T. Binding Rubicon to cross the Rubicon. Autophagy. 5 (6), 876-877 (2009).

Play Video

Cite This Article
Simon, B., Bucher, M., Maloyan, A. A Primary Human Trophoblast Model to Study the Effect of Inflammation Associated with Maternal Obesity on Regulation of Autophagy in the Placenta. J. Vis. Exp. (127), e56484, doi:10.3791/56484 (2017).

View Video