本文介绍了牛颗粒细胞在无血清条件下的长期培养模型。该模型允许研究者研究不同电镀密度对雌激素产生的牛颗粒细胞特性的影响。
卵巢颗粒细胞 (GC) 是雌二醇合成的主要来源。由小鼠促黄体激素 (LH) 激增, 膜细胞, 特别是颗粒细胞层的诱导, 深刻改变其形态, 生理, 分子特征, 形成孕酮产生语料库负责维持妊娠的黄体。细胞培养模型是研究滤泡-黄体变换所涉及的基本调控机制的基本工具。本协议的重点是从中小卵泡 (< 6 毫米) 中提取牛气相色谱的分离过程和冷冻保存。利用这一技术, 可以获得几乎纯净的 GC 种群。冷冻保存程序极大地促进了细胞培养工作的时间管理, 独立于直接的初级组织 (卵巢) 供应。本协议描述一种无血清细胞培养模型, 模拟牛气相色谱的雌二醇活性状态。在整个《议定书》中讨论对成功的类固醇活性细胞培养必不可少的重要条件。实验表明, 增加细胞的镀层密度会诱发特定的反应, 如改变的基因表达谱和荷尔蒙产生。此外, 该模型为进一步研究 GC 分化和其它应用提供了依据。
成功的排卵和 luteinization 取决于细微调谐和精心编排的分子改变, 在不同的体细胞卵泡细胞类型。由于尚未充分了解这些发展进程的细节, 因此需要进一步澄清。在体内的方法是精心设计和昂贵的, 特别是未能解决在卵泡期间发生的特定分子机制。因此, 还原论的体外模型是需要的, 此外, 以提供洞察细胞和分子的细节。不同的研究描述在体外受精技术1,2,3的背景下, 整个卵泡的培养。由于研究人员对分化机制感兴趣, 许多研究侧重于滤泡 GC。这些细胞与卵子直接相关, 是雌激素产生的主要来源, 因此在整个卵泡和 luteinization4中起着至关重要的作用。
从不同的物种中开发出永生化的 GC 细胞系。然而, 他们中的大多数并没有显示出足够的类固醇激素生产5。到目前为止, 只有一条细胞线的牛 GC 已经建立了6, 但这条线失去了它的类固醇合成活动后, 几个通道7。因此, 由于类固醇激素分泌, 特别是雌二醇的生产是 GC 功能的一个基本特征, 所以最好在原细胞培养模型中研究这些方面。在以前的研究中, 它表明, 只有在无血清培养条件下, 才可以观察到相当多的雌二醇的产量8,9。此外, 补充雌二醇合成的前体是另一个先决条件, 因为 GC 未能表达出必要的酶, 可以将孕酮转化为 androstenedione10。此外, FSH 和 IGF-1在体外补充的协同作用揭示了芳香化酶的优化活性, 雌二醇合成的关键酵素11。在本议定书中, 还介绍了对 GC 文化模型产生重大影响的其他重要因素。特别是, 细胞的电镀密度对实验结果有巨大的影响12。此外, 还可以建立一种不显著干扰生物气相色谱生理的牛 gc 冷冻保存技术。该技术有助于改善细胞培养工作组织, 优化优选电镀密度。
所提出的细胞培养模型为分析颗粒细胞的体外分化提供了工具。一些研究表明, 无血清培养是维持激素活性的先决条件, 在养殖牛 gc 或 gc 其他物种8,9。另外, 将培养皿涂上细胞外基质 (如胶原 R)13, 显著改善了细胞的附着。另一个重要特征是长时间的文化周期。最近, 已经证明, 一个长期的文化是必要的, 以获得足够的类固醇合成活动和平衡表达的颗粒细胞标识标记17。在隔离过程中, GC 似乎需要时间从物理压力中恢复。
培养基补充 FSH, IGF-1, 和 androstenedione 被称为诱导芳香化酶活性的培养气相色谱。特别是, 补充与 androstenedione 是绝对必要的, 因为 GC 需要一个前体雌二醇合成。这是以前发表的11,18 , 因此, 在本研究期间没有进一步调查。然而, 对于其他实验性的 IGF-1, 可能需要对 FSH、androstenedione 浓度的适应。
在这里描述的冷冻保存技术可以帮助改善组织培养实验, 使其更独立于不同的供应与卵巢。根据以往的测试, 冷冻保存不影响的 GC 表型或类固醇生产的文化。此外, 培养细胞中标记转录的丰度并没有显示出比较新鲜分离细胞与先前被冷冻保存16的样品相比有显著差异。
目前 GC 培养模型的关键参数是细胞电镀密度。如代表结果所示, 增加镀层密度引起了生理和分子特征的显著变化。一些基因是以特定的方式调节的, 类似于在体内4,19的 LH 刺激诱发的变化。在培养的牛气相色谱中, 细胞密度的增加可以驱动分化样的过程, 这一事实必须经过精心考虑, 以避免复制之间的冲突结果。因此, 与其他研究的矛盾结果可能归因于不同的细胞密度, 应该更密切地研究。
这里描述的文化模型显示对 LH 没有反应, 因为受体LHCGR的记录接近检测极限。因此, 模拟 LH 的浪涌在体内的情况下未能诱导分化13。然而, 该模型为研究雌二醇活性气相色谱在原代培养中的作用提供了有益的工具, 尤其是目前尚无功能性牛 gc 线。
在目前的 GC 培养模型中可以测试不同的治疗方案, 这有助于解开类固醇生产或 GC 分化的调控机制。此外, 可以单独分析参与发展过程的单个因素。因此, 这种区域性模型为许多不同的应用程序提供了基础。
The authors have nothing to disclose.
我们感谢维罗妮卡 Schreiter 为她提供了出色的技术帮助和对已建立的冷冻保存技术和细胞培养模型的有益修改。此外, 我们还要感谢麻仁和 Swanhild Rodewald 在随后的分析中提供了出色的技术援助。
PBS Instamed w/o Ca2+, Mg2+ | Merck-Millipore | L 182-05 | originally purchased at Biochrom AG that is now part of the Merck-Millipore Company; the Cat.-No of Biochrom still exists |
penicillin / streptomycin (10,000 IU / 10,000 µg/ml) | Merck-Millipore | A 2213 | originally purchased at Biochrom AG that is now part of the Merck-Millipore Company; the Cat.-No of Biochrom still exists |
amphotericin (250 µg/ml) | Merck-Millipore | A 2612 | originally purchased at Biochrom AG that is now part of the Merck-Millipore Company; the Cat.-No of Biochrom still exists |
3 ml syringe (Omnifix Luer) | Braun | 4616025V | |
18 G needle | Roth | C724.1 | |
fetal calf serum | Merck-Millipore | S 0115 | originally purchased at Biochrom AG that is now part of the Merck-Millipore Company; the Cat.-No of Biochrom still exists |
cryo-preservation vials (2 ml) | TPP Faust | TPP 89020 | |
CoolCell LX cell freezing container | Corning | 432004 | |
culture dish, 24-well, flat bottom | TPP Faust | TPP 92424 | |
collagen R (0.2 %) | Serva | 47254 | |
α-MEM | Merck-Millipore | F 0915 | originally purchased at Biochrom AG that is now part of the Merck-Millipore Company; the Cat.-No of Biochrom still exists |
L-Glutamin (200 mM) | Merck-Millipore | K 0282 | originally purchased at Biochrom AG that is now part of the Merck-Millipore Company; the Cat.-No of Biochrom still exists |
sodium bicarbonate | Merck-Millipore | L 1713 | originally purchased at Biochrom AG that is now part of the Merck-Millipore Company; the Cat.-No of Biochrom still exists |
BSA | Sigma | A3311 | |
HEPES | Merck-Millipore | L 1603 | originally purchased at Biochrom AG that is now part of the Merck-Millipore Company; the Cat.-No of Biochrom still exists |
sodium selenite | Sigma | S9133 | dissolved in sterile water |
transferrin | Sigma | T1283 | dissolved in sterile water |
insulin (10 mg/ml) | Sigma | I0516 | dissolved in 1x PBS |
NEA | Merck-Millipore | K 0293 | originally purchased at Biochrom AG that is now part of the Merck-Millipore Company; the Cat.-No of Biochrom still exists |
FSH | Sigma | F4021 | we prefer to use a stock solution of 2 µg/ml, diluted in 0.9 % NaCl |
LR3-IGF-1 | Sigma | I1146 | we use a stock solution of 2 µg/ml, dissolved in 10 mM HCl and 1x PBS with 1 mg/ml BSA |
androstenedione | Sigma | 46033 | we use a stock solution of 10 mM, diluted in 100 % ethanol |