Üç boyutlu inflamatuar insan dokusu jinjiva karşılıkları
Summary
Protokol amacı bir enflamatuar insan jinjiva modeli içinde vitrooluşturmaktır. Bu doku model insan hücreleri, HaCaT keratinositler, dişeti fibroblastlar ve THP-1 makrofajlar, üç boyutlu koşullar altında üç tür ortak yetiştirerek. Dişeti iltihabı ve periodontitis gibi periodontal hastalıkların araştırılması için bu modeli uygulayabilirsiniz.
Abstract
Periodontal (dişeti iltihabı ve periodontitis gibi) Yetişkin diş kaybına önde gelen nedenleri hastalıklardır. Periodontal hastalıkların temel Fizyopatoloji jinjiva içinde iltihabıdır. Geçerli modeller periodontal hastalıkların hayvan türleri içinde kurulmuştur. Ancak, hayvan modelleri Fizyopatoloji insanların, hücresel ve moleküler mekanizmaları analiz etmek ve periodontal hastalıklar için yeni ilaçların değerlendirmek üzere farklıdır. Burada, jinjiva (iGTE) vitroinsan inflamatuar doku karşılıkları yeniden inşa için detaylı bir iletişim kuralı mevcut. İlk insan dokusu karşılıkları jinjiva (GTE) insan hücreleri, insan dişeti fibroblastlar (HGF) ve insan derisi epidermal keratinositler (HaCaT), üç boyutlu koşullar altında da dahil olmak üzere iki tür kullanarak oluşturmak. Biz bir yara modeli GTE içinde bir delik açacak bir doku zımba kullanarak oluşturun. Kollajen jel ile karışık sonraki, insan THP-1 monosit GTE delik içine enjekte edilir. Tarafından adimistration 10 ng/mL phorbol 12-myristate 13-asetat (PMA) için 72 h THP-1 hücreleri ayrıştırılan GTE (iGTE) formu inflamatuar foci için makrofajlar içine (IGTE da-ebilmek var olmak stumilated ile 2 µg/mL lipopolisakkaritler (LPS) inflamasyonu başlatmak 48 saat ). IGTE inflamatuar jinjiva insan hücreleri ile üç boyutlu bir mimarisi kullanarak ilk vitro modeldir. IGTE periodontal hastalıklarda önemli patolojik değişiklikler (immunocytes hareket, fibryoblasts, epitel hücreleri, monosit ve makrofajlar arasında hücre içi etkileşimleri) yansıtır. GTE, yaralı GTE ve iGTE yara iyileşmesi çalışmaya çok yönlü araçlar, doku yenilenmesi, iltihap, hücre-hücre etkileşim ve ekran potansiyel ilaç periodontal hastalıklar için kullanılabilir.
Introduction
Yetişkin diş kaybına önde gelen nedenidir periodontal hastalıklardır. Dişeti iltihabı ve periodontitis en yaygın periodontal hastalıklardır. Her iki mevcut biyofilm aracılı akut veya kronik inflamatuar değişiklikler jinjiva. Periodontitis genellikle kronik inflamasyon sunar, ancak dişeti iltihabı akut iltihabı ile karakterizedir. Histolojik düzeyde, örneğin makrofajlar, lenfositler, plazma hücreleri ve mast hücreleri1,2bağışıklık hücrelerinin aktivasyonu bakteriyel bileşenleri tetikler. Bu bağışıklık hücreleri, özellikle makrofajlar, (dişeti epitel hücreleri, fibroblastlar, endotel hücreleri ve dokusunu da dahil olmak üzere) yerel hücreleri ile etkileşim periodontal doku3,4inflamatuar lezyonlar sonuçlanan. Periodontal hastalıkların deneysel modeller, fare gibi hayvanlar çeşitli kurulmuştur hamster, tavşan, yaban gelinciği, köpek dişleri ve primatlar. Ancak, hayvan modelleri Fizyopatoloji insanların, hücresel ve moleküler mekanizmaları analiz etmek ve periodontal hastalıklar5yeni ilaçların değerlendirmek üzere farklıdır. Periodontal bakteri ve monolayer insan sözlü epitel hücreleri co ekimi periodontal hastalık6mekanizmasının araştırmak için kullanılmıştır. Yine de, sözlü hücre kültürleri monolayer üç boyutlu (3D) hücresel mimarisi sağlam doku eksikliği; Bu nedenle, vitro durumu taklit edemez.
Burada, jinjiva (iGTE) 3D inflamatuar insan dokusu karşılıkları periodontal hastalıklar vitrotemsil etmek üzere oluşturulur. Bu 3D model periodontal hastalıkların monolayer hücre kültürleri ve hayvan modelleri arasında orta bir konuma sahiptir. İnsan hücreleri HaCaT keratinositler, dişeti fibroblastlar ve THP-1 makrofajlar, dahil olmak üzere, üç tür ortak kollajen jel üzerinde ekili ve iGTE oluşturmak için inflamatuar başlatıcıları tarafından uyarılmış. IGTE yakından hücre farklılaşması, hücre-hücre etkileşim ve makrofaj etkinleştirme jinjiva ‘ vivo şartları simüle. Bu model birçok olası uygulama tarama ve yeni farmakolojik yaklaşımlar periodontal hastalıklarda test ilaç için hem de hücresel ve moleküler mekanizmaları yara iyileşmesi, inflamasyon ve doku rejenerasyonu analiz etmek için vardır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu iletişim kuralı dişeti doku eşdeğerleri ve deri altı yağ dokusu eşdeğerleri önceki raporlar8,21,22tarafından açıklanan oluşturma yöntemleri temel alır. Bu basit ve kolay bir yöntem olmasına rağmen bazı adımlar özel dikkat gerektirir. Örneğin, kollajen karışımı buz üstünde jel oluşumu çözüm önlemek için kullanım kadar tutulmalıdır. Kollajen karışımı içine kültür ekleme eklerken, ç…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu eser kısmen bilim promosyon (JSP’ler) Grant-in-Aid için bilimsel araştırmalar (26861689 ve 17 K 11813) Japonya Derneği tarafından desteklenmiştir. Yazarlar Bay Nathaniel Green proofreading için teşekkür etmek istiyorum.
Materials
| Collagen type I-A | Nitta Gelatin Inc | For making dermis of GTE | |
| MEM-alpha | Thermo Fisher Scientific | 11900073 | Cell culture medium |
| Cell Culture Insert (for 24-well plate), pore size 3.0 μm | Corning, Inc. | 353096 | For tissue culture |
| GlutaMAX | Thermo Fisher Scientific | 35050061 | Cell culture reagent |
| DMEM | Thermo Fisher Scientific | 31600034 | Cell culture medium |
| KnockOut Serum Replacement | Thermo Fisher Scientific | 10828028 | Cell culture reagent |
| Tissue puncher | Shibata system service co., LTD | SP-703 | For punching holes in GTE |
| RPMI 1640 | Thermo Fisher Scientific | 31800022 | Cell culture medium |
| BSA | Sigma-Aldrich | A3294 | For immunostaining |
| Hoechst 33342 (NucBlue Live Cell stain) | Thermo Fisher Scientific | R37605 | For labeling nuclei |
| Fluorescence mount medium | Dako | For mounting samples after immunostaining | |
| Anti-Cytokeratin 8+18 antibody [5D3] | abcam | ab17139 | For identifying epithelium |
| Scaning electron microscope | Hitachi, Ltd. | HITACHI S-4000 | For observing samples' surface topography and composition |
| Confocal laser scanning microscopy | LSM 700; Carl Zeiss Microscopy Co., Ltd. | LSM 700 | For observing samples' immunofluorescence staining |
| Anti-Cytokeratin 19 antibody | abcam | ab52625 | For identifying epithelium |
| Anti-vimentin antibody | abcam | ab92547 | For identifying fibroblasts and activated macrophages |
| Anti-TE-7 antibody | Millipore | CBL271 | For identifying fibroblasts in the dermis |
| Anti-CD68 antibody | Sigma-Aldrich | SAB2700244 | For identifying macrophages |
| Human CD14 Antibody | R&D Systems | MAB3832-SP | For identifying macrophages |
| Alexa Fluor 594-conjugated secondary goat anti-rabbit antibody | Thermo Fisher Scientific | A11012 | For immunofluorescence staining |
| Alexa Fluor 488-conjugated secondary goat anti-mouse antibody | Thermo Fisher Scientific | A11001 | For immunofluorescence staining |
| EVOS FL Cell Imaging System | Thermo Fisher Scientific | For observing the sample's immunofluorescence staining | |
| THP-1 cells | Riken BRC cell bank | RCB1189 | For making iGTE |
| PMA(Phorbol 12-myristate 13-acetate) | Sigma-Aldrich | P8139 | For differentiatting THP-1 cells |
References
- Cekici, A., Kantarci, A., Hasturk, H., Van Dyke, T. E. Inflammatory and immune pathways in the pathogenesis of periodontal disease. Periodontology 2000. 64 (1), 57-80 (2014).
- Hasturk, H., Kantarci, A., Van Dyke, T. E. Oral Inflammatory Diseases and Systemic Inflammation: Role of the Macrophage. Frontiers in Immunology. 3, 118 (2012).
- Koh, T. J., DiPietro, L. A. Inflammation and wound healing: The role of the macrophage. Expert reviews in molecular medicine. 13, e23 (2011).
- Mescher, A. L. Macrophages and fibroblasts during inflammation and tissue repair in models of organ regeneration. Regeneration. 4 (2), 39-53 (2017).
- Struillou, X., Boutigny, H., Soueidan, A., Layrolle, P. Experimental Animal Models in Periodontology: A Review. The Open Dentistry Journal. 4, 37-47 (2010).
- Han, Y. W., et al. Interactions between Periodontal Bacteria and Human Oral Epithelial Cells: Fusobacterium nucleatum Adheres to and Invades Epithelial Cells. Infection and Immunity. 68 (6), 3140-3146 (2000).
- Boukamp, P., Petrussevska, R. T., Breitkreutz, D., Hornung, J., Markham, A., Fusenig, N. E. Normal keratinization in a spontaneously immortalized aneuploid human keratinocyte cell line. J Cell Biol. 106 (3), 761-771 (1988).
- Xiao, L., Miwa, N. Hydrogen-rich water achieves cytoprotection from oxidative stress injury in human gingival fibroblasts in culture or 3D-tissue equivalents, and wound-healing promotion, together with ROS-scavenging and relief from glutathione diminishment. Hum Cell. 30 (2), 72-87 (2017).
- Tsuchiya, S., Yamabe, M., Yamaguchi, Y., Kobayashi, Y., Konno, T., Tada, K. Establishment and characterization of a human acute monocytic leukemia cell line (THP-1). Int J Cancer. 26 (2), 171-176 (1980).
- Ara, T., Kurata, K., Hirai, K., Uchihashi, T., Uematsu, T., Imamura, Y., Furusawa, K., Kurihara, S., Wang, P. L. Human gingival fibroblasts are critical in sustaining inflammation in periodontal disease. J Periodontal Res. 44 (1), 21-27 (2009).
- Park, E. K., Jung, H. S., Yang, H. I., Yoo, M. C., Kim, C., Kim, K. S. Optimized THP-1 differentiation is required for the detection of responses to weak stimuli. Inflamm Res. 56 (1), 45-50 (2007).
- Sharif, O., Bolshakov, V. N., Raines, S., Newham, P., Perkins, N. D. Transcriptional profiling of the LPS induced NF-kappaB response in macrophages. BMC Immunol. 8, 1 (2007).
- Shetty, S., Gokul, S. Keratinization and its disorders. Oman Med J. 27 (5), 348-357 (2012).
- Klinge, B., Matsson, L., Attström, R. Histopathology of initial gingivitis in humans. A pilot study. J Clin Periodontol. 10 (4), 364-369 (1983).
- Nagarakanti, S., Ramya, S., Babu, P., Arun, K. V., Sudarsan, S. Differential expression of E-cadherin and cytokeratin 19 and net proliferative rate of gingival keratinocytes in oral epithelium in periodontal health and disease. J Periodontol. 78 (11), 2197-2202 (2007).
- Goodpaster, T., Legesse-Miller, A., Hameed, M. R., Aisner, S. C., Randolph-Habecker, J., Coller, H. A. An immunohistochemical method for identifying fibroblasts in formalin-fixed, paraffin-embedded tissue. J Histochem Cytochem. 56 (4), 347-358 (2008).
- Langeland, K., Rodrigues, H., Dowden, W. Periodontal disease, bacteria, and pulpal histopathology. Oral Surg Oral Med Oral Pathol. 37 (2), 257-270 (1974).
- Holness, C. L., Simmons, D. L. Molecular cloning of CD68, a human macrophage marker related to lysosomal glycoproteins. Blood. 81 (6), 1607-1613 (1993).
- Mor-Vaknin, N., Punturieri, A., Sitwala, K., Markovitz, D. M. Vimentin is secreted by activated macrophages. Nat Cell Biol. 5 (1), 59-63 (2003).
- Xiao, L., Aoshima, H., Saitoh, Y., Miwa, N. The effect of squalane-dissolved on adipogenesis-accompanied oxidative stress and macrophage in a preadipocyte-monocyte co-culture system. Biomaterials. 31 (23), 5976-5985 (2010).
- Xiao, L., Aoshima, H., Saitoh, Y., Miwa, N. Highly hydroxylated fullerene localizes at the cytoskeleton and inhibits oxidative stress in adipocytes and a subcutaneous adipose-tissue equivalent. Free Radic Biol Med. 51 (7), 1376-1389 (2011).
