Summary

Isolering af Myoepitelial celler fra voksne murine lacrimal og submandibulære kirtler

Published: June 11, 2019
doi:

Summary

Den tåre kirtel (LG) har to celletyper, der udtrykker α-glat muskel aktin (αsma): myoepithelial celler (mecs) og pericytter. Mecs er af ektodermal oprindelse, findes i mange kirtel væv, mens pericytter er vaskulære glatte muskelceller af endodermale oprindelse. Denne protokol isolerer Mec’er og pericytter fra murine LGs.

Abstract

Den tåre kirtel (LG) er en eksokrin tubuloacinar kirtel, der udskiller et vandigt lag af tåre film. LG epitelial træet består af acinar, duktalt epitelial og myoepitel celler (mecs). Mecs Express Alpha glatte muskel aktin (αsma) og har en kontraktile funktion. De findes i flere kirtel organer og er af ektodermal oprindelse. Desuden, LG indeholder SMA + vaskulære glatte muskelceller af endodermale oprindelse kaldet pericytter: kontraktile celler, der omsluttes overfladen af vaskulære rør. En ny protokol giver os mulighed for at isolere både MECs og pericytter fra voksne murine LGs og submandibulære kirtler (SMGs). Protokollen er baseret på den genetiske mærkning af MECs og pericytter ved hjælp af SMACreErt2/+: Rosa26-tdtomatofl/fl musestamme, efterfulgt af forberedelsen af LG enkelt cellesuspension til fluorescens aktiveret celle sortering (FACS ). Protokollen giver mulighed for adskillelse af disse to cellepopulationer af forskellig oprindelse baseret på ekspression af EpCAM-cellens adhæsions molekyle, mens pericytterne ikke udtrykker EpCAM. Isolerede celler kan anvendes til celle dyrkning eller analyse af genekspression.

Introduction

Myoepithelial celler (MECs) er til stede i mange eksokrine kirtler herunder lacrimal, spyt, harderian, sved, prostata, og mammary. MECs er en unik celletype, der kombinerer en epitelial og en glat muskel fænotype. Mecs Express α-glatte muskel actin (SMA) og har en kontraktile funktion1,2. Ud over mecs, den tåre kirtel (LG) og submandibulær kirtel (SMG) indeholder SMA + vaskulære celler kaldet pericytter, som er celler af endodermale oprindelse, der indhyller overfladen af vaskulære rør3. Selv om mecs og pericytter udtrykke mange markører, SMA er den eneste markør, der ikke udtrykkes i andre LG og SMG celler1,3.

Inden for de sidste 40 år rapporterede flere laboratorier analyser for afkobling af forskellige eksokrine kirtel væv, hvor ikke-enzymatiske og enzymatiske tilgange blev anvendt. I en af de første rapporter, der blev offentliggjort i 1980, beskrev Fritz og medforfattere en protokol til isolering af felin parotideale acini ved hjælp af sekventiel fordøjelse i en kollagenase/trypsin opløsning4. I 1989 justerede Hann og coforfattere denne protokol for acini isolation fra rotte LGs ved hjælp af en blanding af collagenase, hyaluronidase og DNase5. I 1990 offentliggjorde Cripps og kolleger metoden med ikke-enzymatisk afkobling af tåre kirtel acini6. Senere, i 1998, vendte Zoukhri og medforfattere tilbage til en enzymatisk dissociations protokol for at følge op på ca2 +-Imaging på LG og SMG isoleret acini7. Inden for det sidste årti, har forskerne vendt deres fokus på isolering af stamceller/progenitorcellerne fra eksokrine kirtler. Pringle og medforfattere beskrev en protokol i 2011 til isolering af SMG-muse stamceller8. Denne metode var baseret på isolering af stamcelle-holdige salisfærer, som blev opretholdt i kulturen. Forfatterne hævdede, at prolifererende celler, der udtrykte stamcelle-associerede markører kunne isoleres fra disse salikugler8. Shatos og medforfattere offentliggjorde protokollen for progenitorcelle isolation fra uskadede voksne rotte LGs ved hjælp af enzymatisk fordøjelse og indsamling af “befriet” celler9. Senere, i 2015, justerede Ackermann og coforfattere denne procedure for at isolere formodede “murine tåre kirtelceller” (“mlgscs”), som kunne blive formeret som en mono-lags kultur over flere passager10. Ingen af de før nævnte procedurer tillod imidlertid at skelne mellem cellulære undertyper og individuelle populationer af isolerede epitelceller. I 2016 offentliggjorde Gromova og medforfattere en procedure for isolering af LG Stam-/progenitorceller fra voksne murine LGs ved hjælp af FACS11. Denne protokol havde imidlertid ikke til formål at isolere MECs.

For nylig har vi vist, at vi er i stand til at isolere SMA + celler fra 3 uger gamle SMA-GFP mus12. Men på dette tidspunkt har vi ikke adskilt forskellige populationer af SMA + celler. Her etablerede vi en ny procedure for direkte isolation af differentierede Mec’er og pericytter fra voksne LGs og SMGs.

Protocol

Al animalsk arbejde var gennemført i overensstemmelse med den National Institute i helbred (NIH) retningslinjer og var godkendt af institutionel animalsk omhu og hjælp udvalg i den Scripps forskningsinstitut. Alle bestræbelser blev gjort for at minimere antallet af mus og deres lidelser. Alle forsøgsdyr fik en standard diæt med fri adgang til ledningsvand. Bemærk: De vigtigste trin for MEC og pericyt isolation er skitseret skematisk i figur 1a-F. Alle re…

Representative Results

Musemodel til at isolere SMA + MECs og pericytterDen etablerede protokol giver mulighed for isolering af to rene populationer: Mec’er og pericytter fra LGs og Smg’er (Se tabel 1). Disse to typer celler har forskellig størrelse og udseende. Mikrovaskulære pericytter, udvikle sig omkring væggene i kapillærer (figur 5a) og har en kvadreret form (figur 5b), mens mecs omgiver LG sekretoriske a…

Discussion

Dette manuskript beskrev en protokol af MEC og pericyt isolation fra LG og SMG. Denne procedure var baseret på genetiske mærkning af SMA, den eneste pålidelige biomarkør af MECs og pericytter.

Det haster med at udvikle denne protokol var motiveret af den næsten totale fravær af litteratur, der fremhæver isoleringen af MECs fra murine LGs og SMGs. Selv om genetiske mærkning tidligere blev brugt, ved hjælp af SMA-GFP mus til at isolere SMA + celler fra unge tre-ugers gamle LGs<sup class…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Vi takker Dr. Ivo kalajzic for at give os med SMACreErt2 mus stamme, Takeshi umazume for mus hale og genotyping, Mark Shelley for at erhverve professionelle billeder til figur 2. Vi takker også Scripps Rådet for videnskabelige redaktører og Mark Shelley for videnskabelig engelsk redigering. Vi er taknemmelige for den Scripps Research Institute flow cytometry kerne for hjælp med celle sortering og til Dr. Robin Willenbring for flere diskussioner/rådgivning om FACS dataanalyse.

Dette arbejde blev støttet af nationale institutter for sundhed, National Eye Institute tilskud 5 R01 EY026202 og 1 R01 EY028983 til H.P.M.

Materials

Biosafety Cabinet SterilCard Baker 19669.1 Class II type A/B3
10 ml Disposable serological pipets VWR 89130-910 Manufactured from polystyrene and are supplied sterile and plugged
10 mL Disposable serological pipets VWR 89130-908 Manufactured from polystyrene and are supplied sterile and plugged
15 mL High-clarity polypropylene conical tubes Falcon 352196
25 mL Disposable serological pipets VWR 89130-900 Manufactured from polystyrene and are supplied sterile and plugged
5 mL FACS round-bottom tubes Fisher Scientific, Falcon 14-959-11A
50 mL High-clarity polypropylene conical tubes Falcon 352070
Antibiotic-antimycotic Invitrogen 15240-062
Appropriate filter and non-filter tips Any available Any available
BD Insulin Syringes Becton Dickinson 328468 with BD Ultra-Fine needle ½ mL 8 mm 31G
BD Syringes 10 mL Becton Dickinson 309604 Sterile
Brilliant Violet 421 anti mouse CD326 (EpCAM) Biolegend 118225 Monoclonal Antibody (G8.8)
CaCl2 1M solution BioVision B1010 sterile
Cell culture dishes 35 mm Corning 430165 Non-pyrogenic, sterile
Collagenase Type I Wortington LS004194
Corn oil Any avaliable Any avaliable From grocery store
Corning cell strainer size 70 μm Sigma-Aldrich CLS431751-50EA
Digital Stirrer PC-410D Corning Item# UX-84302-50
Dispase II Sigma-Aldrich D4693-1G
Dissecting scissors, curved blunt McKesson Argent 487350 Metzenbaum 5-1/2 Inch surgical grade stainless steel non-sterile finger ring handle
DNase I Akron Biotech, catalog number AK37778-0050
Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium – low glucose (DMEM) Sigma-Aldrich D5546-500ML with 1000mg/L glucose and sodium bicarbonate, without L-glutamine
Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium/F12 (DMEM/F12) Millipore DF-042-B without HEPES, L-glutamine
Easypet 3 pipette controller Eppendorf 4430000018 with 2 membrane filters 0.45 µm, 0.1 – 100 mL
Ethanol Sigma-Aldrich E7023-500ML
Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) Sigma-Aldrich E6758
Fisher Vortex Genie 2 Fisher Scientific 12-812
FlowJo version 10 Any available Any available
Fluorescence binocular microscope Axioplan2 Carl Zeiss ID# 094207
Ghost Red 780 Viability Dye Tonbo Biosciences 13-0865-T100
GlutaMAX Supplement ThermoFisher Scientific, Gibco 35050061
Glycerol 99% Sigma-Aldrich G-5516
Hand tally counter Heathrow Scientific HEA6594
Hank's Balanced Salt Solution (HBSS) Sigma Millipore H6648-500ML Modified, with sodium bicarbonate, without calcium chloride, magnesium sulphate, phenol red.
Hank's Balanced Salt Solution (HBSS) ThermoFisher Scientific 14025092 With calcium, magnesium, no phenol red.
Hausser Bright-Line Phase Hemocytometer Fisher Scientific 02-671-51B 02-671-51B
HEPES 1M solution ThermoFisher Scientific, Gibco 15630-080 Dilute 1/10 in ddH20
HyClone Fetal Bovine Serum (FBS) Fisher Scientific SH3007002E
Hydrochloric Acid (HCl), 5N Volumetric Solution JT Baker 5618-03 To adjust Tris buffer pH
Innova 4230 Refrigerated Benchtop Incubator New Brunswick Scientific SKU#: Shaker; 37 °C, 5% CO2 in air
Iris scissors Aurora Surgical AS12-021 Pointed tips, delicate, curved, 9 cm, ring handle
Isoflurane Inhalation Anesthetic Southern Anesthesia Surgical (SAS) PIR001325-EA
MgCl2 1M solution Sigma-Aldrich 63069-100ML
Microcentrifuge tubes 1.5 mL ThermoFisher Scientific 3451 Clear, graduated, sterile
Microsoft Power Point Any available Any available
NaCl powder Sigma-Aldrich S-3014
Nalgene 25 mm Syringe Filters Fisher Scientific 724-2020
Pen Strep Gibco 15140-122
pH 510 series Benchtop Meter Oakton SKU: BZA630092
Phosphate buffered saline (PBS) ThermoFisher Scientific 10010023 pH 7.4
Pure Ethanol 200 Proof Pharmco-Aaper 111000200
Red blood cell lysis buffer 10x BioVision 5831-100
Roto-torque Heavy Duty Rotator Cole Parmer MPN: 7637-01
Safe-lock round bottom Eppendorf tubes 2 mL Eppendorf Biopur 22600044 PCR inhibitor, pyrogen and RNAse-free
Scissors Office Depot 375667
Sorting flow cytometer MoFlo Astrios EQ Beckman Coulter B25982 With Summit 6.3 software
Sorvall Legend Micro 17R Microcentrifuge Thermo Scientific 75002441 All centrifugation performed at RT
Sorvall RT7 Plus Benchtop Refrigerated Centrifuge Thermo Scientific ID# 21550 RTH-750 Rotor. All centrifugation performed at RT
Stemi SV6 stereo dissecting microscope Carl Zeiss 455054SV6 With transmitted light base
Tamoxifen Millipore Sigma T5648-1G
Trizma base powder Sigma-Aldrich T1503
Trypan blue solution Millipore Sigma T8154
Two Dumont tweezers #5 World Precision Instruments 500342 11 cm, Straight, 0.1 x 0.06 mm tips
Upright microscope Any available Any available With transmitted light base
Vacuum filtration systems, standard line VWR 10040-436
Variable volume micropipettes Any available Any available

References

  1. Makarenkova, H. P., Dartt, D. A. Myoepithelial Cells: Their Origin and Function in Lacrimal Gland Morphogenesis, Homeostasis, and Repair. Current Molecular Biology Reports. 1 (3), 115-123 (2015).
  2. Haaksma, C. J., Schwartz, R. J., Tomasek, J. J. Myoepithelial cell contraction and milk ejection are impaired in mammary glands of mice lacking smooth muscle alpha-actin. Biology Of Reproduction. 85 (1), 13-21 (2011).
  3. Siedlecki, J., et al. Combined VEGF/PDGF inhibition using axitinib induces alphaSMA expression and a pro-fibrotic phenotype in human pericytes. Graefe’s Archive for Clinical and Experimental Ophthalmology. , (2018).
  4. Fritz, M. E., LaVeau, P., Nahmias, A. J., Weigel, R. J., Lee, F. Primary cultures of feline acinar cells: dissociation, culturing, and viral infection. American Journal of Physiology. 239 (4), G288-G294 (1980).
  5. Hann, L. E., Tatro, J. B., Sullivan, D. A. Morphology and function of lacrimal gland acinar cells in primary culture. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 30 (1), 145-158 (1989).
  6. Cripps, M. M., Bromberg, B. B., Bennett, D. J., Welch, M. H. Structure and function of non-enzymatically dissociated lacrimal gland acini. Current Eye Research. 10 (11), 1075-1080 (1991).
  7. Zoukhri, D., Hodges, R. R., Rawe, I. M., Dartt, D. A. Ca2+ signaling by cholinergic and alpha1-adrenergic agonists is up-regulated in lacrimal and submandibular glands in a murine model of Sjogren’s syndrome. Clinical Immunology and Immunopathology. 89 (2), 134-140 (1998).
  8. Pringle, S., Nanduri, L. S., van der Zwaag, M., van Os, R., Coppes, R. P. Isolation of mouse salivary gland stem cells. Journal of Visualized Experiments. (48), (2011).
  9. Shatos, M. A., Haugaard-Kedstrom, L., Hodges, R. R., Dartt, D. A. Isolation and characterization of progenitor cells in uninjured, adult rat lacrimal gland. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 53 (6), 2749-2759 (2012).
  10. Ackermann, P., et al. Isolation and Investigation of Presumptive Murine Lacrimal Gland Stem Cells. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 56 (8), 4350-4363 (2015).
  11. Gromova, A., et al. Lacrimal Gland Repair Using Progenitor Cells. Stem Cells Translational Medicine. 6 (1), 88-98 (2017).
  12. Hawley, D., et al. Myoepithelial cell-driven acini contraction in response to oxytocin receptor stimulation is impaired in lacrimal glands of Sjogren’s syndrome animal models. Scientific Reports. 8 (1), 9919 (2018).
  13. Matic, I., et al. Quiescent Bone Lining Cells Are a Major Source of Osteoblasts During Adulthood. Stem Cells. 34 (12), 2930-2942 (2016).
  14. Bond, M. D., Van Wart, H. E. Characterization of the individual collagenases from Clostridium histolyticum. Biochemistry. 23 (13), 3085-3091 (1984).
  15. Eckhard, U., Schonauer, E., Brandstetter, H. Structural basis for activity regulation and substrate preference of clostridial collagenases. G, H, and T. Journal of Biological Chemistry. 288 (28), 20184-20194 (2013).
  16. Breggia, A. C., Himmelfarb, J. Primary mouse renal tubular epithelial cells have variable injury tolerance to ischemic and chemical mediators of oxidative stress. Oxidative Medicine and Cellular Longevity. 1 (1), 33-38 (2008).
  17. Mueller, S. O., Clark, J. A., Myers, P. H., Korach, K. S. Mammary gland development in adult mice requires epithelial and stromal estrogen receptor alpha. Endocrinology. 143 (6), 2357-2365 (2002).
  18. Guthmiller, J. J., Zander, R. A., Butler, N. S. Measurement of the T Cell Response to Preerythrocytic Vaccination in Mice. Methods in Molecular Biology. 1325, 19-37 (2015).
  19. Seime, T., et al. Inducible cell labeling and lineage tracking during fracture repair. Development, Growth & Differentiation. 57 (1), 10-23 (2015).
  20. Hawley, D., et al. RNA-Seq and CyTOF immuno-profiling of regenerating lacrimal glands identifies a novel subset of cells expressing muscle-related proteins. PLoS One. 12 (6), e0179385 (2017).
  21. Tata, A., et al. Myoepithelial Cells of Submucosal Glands Can Function as Reserve Stem Cells to Regenerate Airways after Injury. Cell Stem Cell. 22 (5), 668-683 (2018).
  22. Song, E. C., et al. Genetic and scRNA-seq Analysis Reveals Distinct Cell Populations that Contribute to Salivary Gland Development and Maintenance. Scientific Reports. 8 (1), 14043 (2018).
  23. Knight, A. n. d. r. e. w. W., B, N. Distinguishing GFP from cellular autofluorescence. Biophotonics International. 8 (7), 7 (2001).
  24. Januszyk, M., et al. Evaluating the Effect of Cell Culture on Gene Expression in Primary Tissue Samples Using Microfluidic-Based Single Cell Transcriptional Analysis. Microarrays (Basel). 4 (4), 540-550 (2015).

Play Video

Cite This Article
Zyrianova, T., Basova, L. V., Makarenkova, H. Isolation of Myoepithelial Cells from Adult Murine Lacrimal and Submandibular Glands. J. Vis. Exp. (148), e59602, doi:10.3791/59602 (2019).

View Video