Un romanzo In Vitro ferita guarigione test per valutare la migrazione cellulare
Summary
Qui, presentiamo un protocollo per valutare l’effetto dei peptidi sulla migrazione di cellule epiteliali bronchiali. Questo metodo consente l’ottenimento rapido e altamente riproducibile di dati quantitativi sulla velocità di chiusura della ferita e migrazione cellulare.
Abstract
Lo scopo di questo lavoro è quello di mostrare un nuovo metodo per valutare la capacità di alcune molecole di immunomodulatori, quali peptidi antimicrobici (amp), per stimolare la migrazione cellulare. D’importanza, migrazione delle cellule è un evento limitante durante il processo di guarigione della ferita per ristabilire l’integrità e la funzione normale di strati di tessuto dopo la ferita. Il vantaggio di questo metodo oltre l’analisi classica, che si basa su un graffio fatto manualmente in un monostrato di cellule, è che l’utilizzo della cultura di silicone speciale inserisce fornendo due scomparti per creare un campo di pseudo-ferito senza cellula con una larghezza ben definita (500 μm ). Inoltre, a causa di una piattaforma di analisi di immagine automatizzato, è possibile ottenere rapidamente i dati quantitativi sulla velocità di migrazione delle cellule e la chiusura della ferita. Più precisamente, verrà mostrato l’effetto di due amplificatori di pelle di rana sulla migrazione di cellule epiteliali bronchiali. Inoltre, il pretrattamento di queste cellule con inibitori specifici fornirà informazioni sui meccanismi molecolari alla base di tali eventi.
Introduction
È ampiamente noto che la guarigione arrotolata negli animali è un processo fondamentale per ristabilire l’integrità e la funzione normale di strati di tessuto dopo lesioni1. Nonostante le superfici epiteliali esposte all’ambiente esterno (ad es., pelle, vie respiratorie e tratti gastrointestinali) formano una barriera protettiva dagli insulti chimici e fisici, la formazione di ferite può facilmente verificarsi, soprattutto dopo chirurgia o infezioni microbiche2. Ad esempio, la colonizzazione del tessuto polmonare di agente patogeno batterico opportunistico Pseudomonas aeruginosa, soprattutto in chi soffre di fibrosi cistica (CF), porta a danni dell’epitelio airways con conseguente insufficienza respiratoria3, 4. La guarigione della ferita è un meccanismo di riparazione complessi host per ripristinare la normale architettura di un tessuto danneggiato5. È caratterizzata da infiammazione iniziale, seguita da un periodo di rigenerazione che comprende epithelialization, angiogenesi e rimodellamento tissutale con la produzione di collagene e cellule differenziazione6,7,8 . Per garantire l’integrità epiteliale e per controllare la proliferazione microbica, tutti gli organismi viventi producono molecole di difesa, tra cui peptidi antimicrobici (amp)9,10. Il processo di guarigione della ferita è molto difficile da simulare in vitro a causa della mancanza di detriti cellulari e delle complesse interazioni tra diversi tipi di cellule. Tuttavia, la capacità in vitro di un peptide di accelerare la chiusura di una pseudo-ferita di stimolando la migrazione delle cellule epiteliali è indicativa della sua capacità di guarire un epitelio compromesso. Infatti, migrazione delle cellule è un evento di tasso-di limitazione nella guarigione delle ferite, e studiare i fattori che possono influenzare la migrazione cellulare vi aiuterà a terapie target per una migliore cicatrizzazione.
Qui, un’analisi sperimentale altamente riproducibile viene fornita in base su inserti in silicone speciale cultura per valutare di migrazione delle cellule in vitro. Si basa sulla creazione di un 500 μm gap (pseudo-ferita) su un monostrato di cellule confluenti. Le cellule al bordo del campo artificiale “ferito” inizierà la migrazione nell’area senza cellula, formando nuovi contatti cellula-cellula. L’inserto di cultura rappresenta un nuovo strumento per esperimenti di cicatrizzazione veloce. Sono forniti due serbatoi separati da una parete di 500 μm, e possono essere inseriti correttamente in una piastra di 3 cm piatto o nel pozzetto di una piastra 12-pozzetti. Ogni vano dell’inserto di riempimento con una sospensione cellulare permette alle cellule di crescere in ogni area designata fino alla confluenza, mentre la rimozione dell’inserto e concernente un gap pulito privo di cella di circa 500 μm (la stessa larghezza come il muro di separazione). Un mezzo di coltura cellulare adeguata completato con un composto in esame può essere quindi aggiunto nel piatto piatto/pozzetto. In seguito, la chiusura del divario possa essere visualizzata a intervalli di tempo differenti sotto un microscopio invertito, preferibilmente uno dotato di una videocamera per acquisizione di immagini. Misurazione delle variazioni nella zona cella-coperti dal programma di analisi di immagine automatizzata basata su web consentirà, infine, la quantificazione della velocità di migrazione delle cellule e la chiusura della ferita. Nel complesso, questo metodo è un passo avanti per quanto riguarda il dosaggio classico, dove un graffio fatta manualmente dal pungere monostrati confluenti di cellule umane con un ago sterile o una pipetta11suggerimento. Infatti, l’ultima procedura può distruggere il fondo in plastica del piatto piatto/pozzetto ed il rivestimento di superficie, creando le rughe. Inoltre, l’area “ferito” non ha una larghezza ben definita lungo l’intera lunghezza del gap, come questo altamente dipende dalla pressione applicata dai ricercatori alla punta dell’ago. Inoltre, le cellule sloggiate possono formare grumi di cellule vive e morte ai bordi del graffio; Inoltre, la diffusione delle cellule viventi nell’area “ferito” può interferire con la velocità della migrazione cellulare, generando risultati non riproducibili12.
Inoltre, grazie ad una piattaforma di analisi di immagine gratta e Vinci, gli utenti possono rapidamente ricevere (in minuti) dati quantitativi sul comportamento migratorio delle celle selezionate senza la necessità di acquisizione di software aggiuntivo. Questa piattaforma è in grado di analizzare le immagini di microscopia di contrasto di fase di bassa (~ 5 X), media (~ 10x) e alto (~ 20 X) ingrandimento. Dopo aver caricato un file zip di immagini (in *. jpg, *. jpeg, *.jp2, *. png, *. gif, formato TIFF) l’analisi è condotta automaticamente per generare un file di riepilogo che mostra la percentuale di zone coperte di cella e di aree gratta e Vinci, così come la velocità della cella migrazione, a intervalli di tempo distinti.
In questo lavoro, utilizzando un Rana-pelle AMP-derivato, cioè Esc(1-21) e relativo diastereomer Esc(1-21) – 1C13e una linea di cellule bronchiali esprimendo il funzionale CF conduttanza transmembrana regolatore (CFTR)14,15, viene fornito un esempio di migrazione cellulare indotta da peptide in confronto con campioni non trattati (controllo). Si noti che l’epitelio delle vie aeree e la CFTR gioca un ruolo cruciale nel mantenimento della funzione polmonare e la ferita riparazione16. Inoltre, per mezzo di inibitori selettivi (ad es., AG1478)17 del recettore del fattore di crescita epidermico (EGFR), prova che la migrazione di cellule bronchiali indotta dai peptidi di cui sopra comporta l’attivazione di EGFR12, 18 è segnalato.
In sintesi, l’obiettivo di questa procedura è di dimostrare come l’utilizzo di tali inserti di cultura in silicone rappresenta un’analisi veloce e facilmente accessibile per determinare con precisione la migrazione di cellule aderenti (ad es., cellule epiteliali bronchiali) e molecolare meccanismi di controllo di tali eventi.
Protocol
Representative Results
Discussion
Migrazione delle cellule è un processo essenziale in molti eventi fisiologici e patologici, tra cui la guarigione della ferita, lo sviluppo embrionale e metastasi del cancro. La procedura di base per studiare la migrazione delle cellule in vitro comporta: (i) la creazione di un monostrato di cellule, (ii) la produzione di una pseudo-ferita nello strato confluente di cellule, (iii) l’acquisizione di immagini a intervalli di tempo diversi fino a quando ferita chiusura viene raggiunto e (iv) l’analisi della sequen…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Quest’opera è stata sostenuta da finanziamenti da Sapienza Università di Roma e la Fondazione ricerca fibrosi cistica (progetto FFC #11/2014 adottato dalle delegazioni FFC da Siena, Sondrio Valchiavenna, Cerea Il Sorriso di Jenny e Pavia). Parte di questo lavoro è stata anche sostenuta da FILAS Grant Prot. FILAS-RU-2014-1020.
Siamo grati al Dr. Loretta Ferrera (u.o.c. di Genetica Medica, Istituto Giannina Gaslini, Genova, Italia) per la fornitura di cellule epiteliali bronchiali.
Materials
| Minimal essential medium (MEM) | Euroclone | ECB2071L | Warm in 37 °C water bath before use |
| Glutamine | Euroclone | ECB3000D | |
| Heat inactivated Fetal Bovine Serum (FBS) | Euroclone | ECS0180DH | |
| Penicillin and Streptomycin | Euroclone | ECB3001D | |
| Puromycin | Sigma-Aldrich | P8833 | |
| Trypsin/EDTA 1X in PBS | Euroclone | ECB3052D | Warm at room temperature before use |
| DPBS without calcium and magnesium (CMF-PBS) | Sigma-Aldrich | D8537 | |
| DPBS with calcium and magnesium (PBS) | Sigma-Aldrich | D8662 | |
| Ibidi Culture-Insert 2 well | Ibidi | 80209 | |
| Wimasis Image Analysis | Ibidi | 30002 | |
| PRISM software | GraphPad | version 6.0 |
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