Summary

La inducción de la regeneración muscular esquelético aguda por inyección Cardiotoxin

Published: January 01, 2017
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Summary

Este manuscrito describe un protocolo detallado para inducir la regeneración del músculo esquelético aguda en ratones adultos y posteriores manipulaciones de los músculos, tales como disección, congelación, corte, tinción de rutina, y miofibras análisis del área de la sección transversal.

Abstract

la regeneración del músculo esquelético es un proceso fisiológico que se produce en los músculos esqueléticos adultos en respuesta a una lesión o enfermedad. la regeneración del músculo esquelético inducida por la lesión aguda es un sistema poderoso modelo ampliamente utilizado para estudiar los eventos involucrados en la regeneración muscular, así como los mecanismos y diferentes jugadores. De hecho, un conocimiento detallado de este proceso es esencial para una mejor comprensión de las condiciones patológicas que conducen a la degeneración del músculo esquelético, y que ayuda en la identificación de nuevas estrategias terapéuticas dirigidas. El presente trabajo describe un protocolo detallado y reproducible para inducir la regeneración del músculo esquelético aguda en ratones a través de una única inyección intramuscular de cardiotoxina (CTX). CTX pertenece a la familia de toxinas de veneno de serpiente y causa miólisis de miofibras, que finalmente desencadena los eventos de regeneración. La dinámica de la regeneración del músculo esquelético es evaluado por el análisis histológico de secciones de músculo. El protocolo tambiénilustra los procedimientos experimentales para la disección, la congelación, y cortar el músculo tibial anterior, así como la tinción con hematoxilina y eosina de rutina que se utiliza ampliamente para el análisis morfológico y morfométrico posterior.

Introduction

músculos esqueléticos adultos de mamíferos están formados por grupos de fascículos de las células musculares multinucleadas (miofibras) que se especializan para la contracción. Cada miofibrilar es un sincitio alargada, rodeada por el sarcolema (membrana plasmática) y miofibrillas que contienen, que se compone de proteínas contráctiles organizadas regular y repetidamente (actina y miosina filamentos). En la vida adulta y en condiciones de reposo, los músculos esqueléticos tienen una muy baja rotación de su mionúcleos 1; de hecho, los mionúcleos, que se encuentran en la periferia de la miofibras, bajo el sarcolema, son detenidas en la fase G0 del ciclo celular y son incapaces de proliferar 1,2.

Los músculos esqueléticos tienen la capacidad peculiar de regenerarse después del daño, llegando a homeostasis después de varios acontecimientos de remodelación de tejidos que están estrechamente relacionados entre sí. Después de una lesión aguda o trauma, se induce la degeneración, seguida por los procesos de regeneraciónque implican diferentes poblaciones de células, incluyendo una población residente de las células musculares, las células satélite (SCS). En efecto, en ausencia de cualquier estímulo ambientales, las células satélite están en un estado de reposo y se encuentran en un nicho especializado entre el sarcolema y el 3,4 lámina basal. Después de una lesión o enfermedad, SCs se activan, proliferan, migran a las zonas dañadas, y, finalmente, diferenciar, dando lugar a las miofibras de nueva formación 5. SC activados establecen diafonía con diferentes poblaciones de células, células inflamatorias, principalmente, que son reclutadas en el sitio del trauma 6-8. Esta diafonía permite que las células siguen un paradigma regulado por el cual las señales moleculares que conducen modificaciones estructurales, que finalmente llevan a la homeostasis 9. Además de las SC, células inflamatorias e intersticiales, procesos angiogénicos, y eventos de re-inervación también están involucrados, actuando de manera coordinada para reparar este altamente organizado y specialized estructura.

Hay un gran interés en el estudio de los diferentes aspectos de la regeneración del músculo esquelético, no sólo para entender la fisiología del músculo, pero también para mejorar las estrategias terapéuticas que requieren conocimiento más profundo de todo el proceso. Varios enfoques experimentales están disponibles actualmente para estudiar la identidad y la función de las diferentes poblaciones de células, las vías de señalización, y los mecanismos moleculares implicados. Los modelos de ratón de lesión aguda representan una herramienta poderosa para investigar muchos aspectos de este proceso. Diferentes usados comúnmente técnicas para inducir daño muscular aguda permiten a los investigadores siguen el proceso de regeneración in vivo, desde las primeras etapas hasta el final del proceso. Este protocolo describe los pasos de la inyección intramuscular de cardiotoxina derivada de veneno de serpiente (CTX), que induce miólisis y desencadena el proceso de regeneración, hasta el análisis de muestras de tejido. Después de la inyección CTX, mice puede ser sacrificada en diferentes puntos de tiempo dependiendo de las necesidades experimentales, y los músculos del esqueleto puede ser disecado y procesada para su posterior análisis. Finalmente, se describe el protocolo de tinción de secciones de tejido para realizar observaciones morfológicas y análisis cuantitativos básicos. Este protocolo permite el estudio de la regeneración del músculo esquelético aguda in vivo de una manera altamente reproducible 10.

Protocol

Todos los experimentos se llevaron a cabo en estricta conformidad con las directrices institucionales para la investigación con animales y aprobados por el Departamento de Salud Pública, Sanidad Animal, Nutrición y Seguridad del Ministerio de Salud de Italia Alimentación, de acuerdo con la ley en la experimentación animal. procedimientos dislocación cervical pueden variar de una institución a otra basada en IACUC o sus requisitos equivalentes. 1. Inyección Cardiotoxin en el músculo tibial anterior <ol…

Representative Results

H & E tinción permite la evaluación de la morfología del proceso de regeneración en los puntos de tiempo específicos durante la regeneración del músculo esquelético. La figura 3 muestra el tiempo de análisis se realiza en los músculos TA heridas de los ratones de tipo salvaje. Los músculos se han aislado a los 3, 7, 15, y 30 días después de la inyección CTX, como se esquematiza en la Figura 3A. Imágenes representativas de secciones tra…

Discussion

A continuación, se describe un protocolo para inducir una lesión aguda en el músculo esquelético (es decir, la inyección intramuscular de CTX). Es ampliamente utilizado como una herramienta poderosa para estudiar la dinámica de la regeneración del músculo esquelético in vivo. Inyección CTX induce la degeneración de las fibras musculares, que es causada por la despolarización de la sarcolema y la contracción de las fibras 12, y desencadena la cascada de eventos que conduce a la r…

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

We thank the Animal House and the Integrated Microscopy Facilities of IGB-CNR. This work has benefited from research funding from the European Community’s Seventh Framework Programme in the project ENDOSTEM (Activation of vasculature associated stem cells and muscle stem cells for the repair and maintenance of muscle tissue, grant agreement number 241440), the Italian Ministry of Education-University-Research (MIUR-PRIN2 010-2011) to G.M. and S.B. and PON Cluster IRMI to G.M., and the CARIPLO foundation to G.M. and S.B.

Materials

Cardiotoxin from Naja mossambica mossambica SIGMA ALDRICH C9759
Syringe For Insulin BD Micro-Fine+ Needle 30 G X 8 mm – Da 0,3 ml BD 324826
Tragacanth Gum MP BIOMEDICALS,LLC 104792
2-Methylbutane (Isopentane) SIGMA ALDRICH 78-78-4.
OCT Killik Solution For Inclusion Cryostat Bio-optica  05-9801
Feather Microtome Blade S35 Bio-optica  01-S35
Glass Slide Superfrost Plus Menzel-Gläser 09-OPLUS
Dumon #5 Mirror Finish Forceps  2BIOLOGICAL INSTRUMENTS 11251-23
Scissors Straight Sharp/Sharp 2BIOLOGICAL INSTRUMENTS 15024-10
Scissors Noyes Straight 2BIOLOGICAL INSTRUMENTS 15012-12
Fine Iris Scissors Straight Sharp/Sharp 10,5 Cm 2BIOLOGICAL INSTRUMENTS 14094-11
Eukitt Bio-optica 09-00100
Slide Coverslip BIOSIGMA VBS651
Xylene SIGMA ALDRICH 214736
Ethanol 100% sigma-Aldrich 02860-2.5L
Hematoxyline J.T. BAKER 3873
Eosin SIGMA ALDRICH HT110116
Cryostat LEICA CM3050 S

Referencias

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Citar este artículo
Guardiola, O., Andolfi, G., Tirone, M., Iavarone, F., Brunelli, S., Minchiotti, G. Induction of Acute Skeletal Muscle Regeneration by Cardiotoxin Injection. J. Vis. Exp. (119), e54515, doi:10.3791/54515 (2017).

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