Equivalenti di tessuto umano infiammatorio tridimensionale del Gingiva
Summary
L’obiettivo del protocollo è quello di costruire un modello di infiammatorio gengiva umana in vitro. Questo modello di tessuto Co-coltiva tre tipi di cellule umane, keratinocytes di HaCaT, fibroblasti gengivali e macrofagi THP-1, in condizioni tridimensionali. Questo modello può essere applicato a indagare le malattie parodontali, quali gengivite e parodontite.
Abstract
Le malattie parodontali (come gengivite e parodontite) sono le principali cause di perdita dei denti negli adulti. L’infiammazione nella gengiva è fondamentale fisiopatologia delle malattie parodontali. Attuali modelli sperimentali di malattie parodontali sono stati stabiliti in vari tipi di animali. Tuttavia, la fisiopatologia dei modelli animali è diversa da quella degli esseri umani, rendendo difficile per analizzare i meccanismi cellulari e molecolari e valutare nuovi farmaci per malattie parodontali. Qui, presentiamo un protocollo dettagliato per la ricostruzione di equivalenti di tessuto infiammatorio umano della gengiva (iGTE) in vitro. Costruiamo prima equivalenti di tessuto umano della gengiva (GTE) utilizzando due tipi di cellule umane, tra cui fibroblasti gengivali umani (HGF) e cheratinociti epidermici della pelle umana (HaCaT), in condizioni tridimensionali. Creiamo un modello di ferita utilizzando un perforatore di tessuto per fare un buco nel GTE. Prossimi, umani monociti THP-1 mescolati con gel di collagene sono iniettati nel foro il GTE. Da adimistration di 10 ng/mL phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) per 72 h, cellule THP-1 differenziano nei macrofagi di focolai infiammatori forma in GTE (iGTE) (IGTE inoltre può essere stumilated con 2 µ g/mL di lipopolisaccaridi (LPS) per 48 h avviare l’infiammazione ). IGTE è il primo modello in vitro di gengiva infiammatoria utilizzando cellule umane con un’architettura tridimensionale. IGTE riflette le modifiche patologiche principali (activition immunociti, interazioni intracellulari tra fibryoblasts, cellule epiteliali, monociti e macrofagi) a malattie parodontali. GTE, GTE feriti e iGTE utilizzabile come versatile di strumenti per studiare la guarigione della ferita, rigenerazione tissutale, infiammazione, interazione cellula-cellula e potenziali farmaci schermo per malattie parodontali.
Introduction
Le malattie parodontali sono la principale causa di perdita dei denti negli adulti. Gengivite e parodontite sono le più comuni malattie parodontali. Entrambi presenti alterazioni infiammatorie acute o croniche biofilm-mediata nella gengiva. Gengivite è caratterizzata da infiammazione acuta, considerando che la parodontite si presenta solitamente come l’infiammazione cronica. A livello istologico, componenti batteriche innescano l’attivazione di cellule immunitarie, come i macrofagi, linfociti, plasmacellule e mastociti1,2. Queste cellule immuni, soprattutto macrofagi, interagiscono con le cellule locali (tra cui cellule epiteliali gingival, fibroblasti, cellule endoteliali e osteoblasti) con conseguente lesioni infiammatorie nel tessuto peridentale3,4. Modelli sperimentali di malattie parodontali sono state stabilite in vari tipi di animali, come ratti, criceti, conigli, furetti, canini e primati. Tuttavia, la fisiopatologia dei modelli animali è diversa da quella degli esseri umani, rendendo difficile per analizzare i meccanismi cellulari e molecolari e valutare nuovi farmaci di malattie parodontali5. Co-coltura di batteri parodontali e cellule epiteliali orali umane monostrato è stato utilizzato per studiare il meccanismo di infezioni parodontali6. Tuttavia, colture monostrato di cellule orali mancano l’architettura cellulare di tridimensionale (3D) di tessuto intatto; Pertanto, essi non può simulare la situazione in vitro .
Qui, gli equivalenti 3D infiammatoria del tessuto umano della gengiva (iGTE) sono istituiti per rappresentare malattie parodontali in vitro. Questo modello 3D delle malattie parodontali occupa una posizione intermedia tra colture delle cellule dello strato monomolecolare e modelli animali. Tre tipi di cellule umane, incluse HaCaT cheratinociti e fibroblasti gengivali macrofagi THP-1, sono co-coltivati su gel di collagene e stimolati dagli iniziatori infiammatori di costruire iGTE. IGTE simula molto attentamente le condizioni in vivo del differenziamento cellulare, l’interazione cellula-cellula e l’attivazione del macrofago nel gingiva. Questo modello ha molte possibili applicazioni per droga di screening e test di nuovi approcci farmacologici in malattie parodontali, nonché per l’analisi dei meccanismi cellulari e molecolari nella guarigione della ferita, infiammazione e rigenerazione dei tessuti.
Protocol
Representative Results
Discussion
Questo protocollo è basato su metodi di creazione di tessuto gengivale equivalenti ed equivalenti di tessuto adiposo sottocutanei descritti da precedenti rapporti8,21,22. Anche se si tratta di un metodo semplice e facile, alcuni passaggi richiedono particolare attenzione. Ad esempio, la miscela di collagene dovrebbe essere tenuta su ghiaccio fino all’utilizzo per evitare la formazione di un gel nella soluzione. Quando si aggiun…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato supportato in parte dalla Japan Society per la promozione della scienza (JSPS) sovvenzione per la ricerca scientifica (26861689 e 17 K 11813). Gli autori vorrei ringraziare Mr. Nathaniel Green per la correzione di bozze.
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 |
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