Ablazione specifiche Hepatocyte in Zebrafish allo Studio biliare-driven Liver Regeneration
Summary
To help assess the molecular mechanisms underlying zebrafish biliary-driven liver regeneration, we established a liver injury model in which the nitroreductase-expressing hepatocytes are genetically ablated upon metronidazole treatment. In this protocol, we describe how to adeptly manipulate, monitor and analyze hepatocyte ablation and biliary-driven liver regeneration.
Abstract
Il fegato ha una grande capacità di rigenerarsi. Gli epatociti, le cellule parenchimali del fegato, può rigenerare in uno di due modi: rigenerazione epatica hepatocyte- o biliare-driven. In rigenerazione del fegato epatociti-driven, epatociti rigeneranti sono derivati da epatociti preesistenti, mentre, nella rigenerazione biliare-driven, epatociti rigeneranti sono derivati da cellule epiteliali biliari (BECS). Per la rigenerazione del fegato epatociti-driven, ci sono ottimi modelli di roditori che hanno significativamente contribuito alla attuale comprensione della rigenerazione epatica. Tuttavia, non esiste tale modello roditore per la rigenerazione epatica biliare-driven. Recentemente abbiamo riportato su un modello di danno epatico zebrafish in cui BEC ampiamente danno luogo a epatociti sul grave perdita degli epatociti. In questo modello, gli epatociti sono specificamente asportate da un mezzo di farmacogenetica. Qui vi presentiamo in dettaglio i metodi per l'ablazione epatociti e di analizzare il processo di rigenerazione epatica BEC-driven.Questo modello di ablazione specifici epatociti può essere ulteriormente utilizzato per scoprire i meccanismi molecolari e cellulari alla base della rigenerazione epatica biliare-driven. Inoltre, questi metodi possono essere applicati agli schermi chimici per identificare piccole molecole che aumentano o sopprimono rigenerazione epatica.
Introduction
Il fegato è un organo altamente rigenerativa. Durante la rigenerazione del fegato, rigenerante epatociti, le cellule parenchimali del fegato, sono derivati da epatociti preesistenti (rigenerazione del fegato epatociti-driven) o BEC (rigenerazione epatica biliare-driven) 1,2. Danno epatico solito provoca la proliferazione di epatociti preesistenti; tuttavia, quando la proliferazione degli epatociti è compromessa, BEC può contribuire agli epatociti 2-4. Queste due modalità di rigenerazione epatica sono clinicamente significativi. Dopo la rimozione chirurgica di una porzione di fegato umano (ad esempio, a causa di tumori epatici o donatori di fegato vivi), epatociti nel fegato residuo proliferano per recuperare la massa epatica persa. Al contrario, nei pazienti con malattie epatiche gravi, epatociti proliferazione è notevolmente compromessa, in modo che BECs o cellule progenitrici epatiche (LPC) sembrano contribuire a epatociti rigeneranti 5,6. Il modello di epatectomia roditore 2/3 parziale, in cuiepatociti proliferano a recuperare la massa epatica perso, ha contribuito in modo significativo l'attuale comprensione di epatociti-driven rigenerazione epatica 7,8. Tuttavia, non esiste un modello roditore valido che epatociti rigeneranti sono derivati principalmente da BEC. Sebbene diversi modelli di tossina roditori fegato hanno portato all'identificazione di biliare-driven rigenerazione epatica 2-4, recenti studi lineage tracing in topi indicano un contributo minimo di BEC per rigenerare epatociti in questi modelli 9,10. Alcuni dei modelli di pregiudizio roditori fegato, tra cui epatectomia parziale 11-13 e paracetamolo indotto danni al fegato 14,15, sono state applicate a zebrafish e ha portato alla identificazione di nuovi geni o percorsi implicati nella rigenerazione epatica. Tuttavia, epatociti-driven, ma non BEC-driven, la rigenerazione del fegato si verifica in questi modelli danno epatico zebrafish. Pertanto, un modello di danno epatico romanzo in cui BEC contribuiscono ampiamente a regeneratepatociti zione è necessario per una migliore comprensione della rigenerazione epatica BEC-driven.
Gli obiettivi generali del modello di ablazione epatociti qui descritte sono (1) per generare un modello di danno epatico nel quale BEC contribuiscono ampiamente a epatociti rigeneranti, e (2) chiarire i meccanismi molecolari e cellulari alla base di rigenerazione epatica BEC-driven. Abbiamo ipotizzato che la gravità del danno determina la modalità di rigenerazione epatica; quindi, abbiamo previsto che la rigenerazione epatica biliare-driven avrebbe avviato su gravi lesioni degli epatociti. Per verificare questa ipotesi, abbiamo sviluppato un modello danno epatico zebrafish generando una linea transgenica, Tg (fabp10a: CFP-NTR) s931, che altamente esprime nitroreduttasi batterica (NTR) fusa con proteina fluorescente ciano (PCP) sotto il fabp10a specifiche epatociti promoter. Poiché NTR converte il profarmaco non tossico, metronidazolo (Mtz), in un farmaco citotossico, che l'ablazione solo destinato NTR-cellule che esprimono 16-18, in questo caso, gli epatociti. Manipolando la durata del trattamento Mtz, il grado di epatociti ablazione può essere controllato. Utilizzando questo modello, abbiamo recentemente riportato che su di una grave perdita epatociti, BEC ampiamente danno luogo a rigeneranti epatociti 19, che è stato ulteriormente confermato da altri due studi indipendenti 20,21. Pertanto, rispetto al suddetto roditori e modelli danno epatico zebrafish, il nostro modello ablazione epatociti è più vantaggiosa per studiare la rigenerazione epatica BEC-driven.
Questo protocollo descrive la procedura per eseguire esperimenti di rigenerazione del fegato utilizzando il modello di epatociti di ablazione zebrafish. Questo modello sarà opportuno per determinare i meccanismi alla base di rigenerazione epatica biliare-driven e per schermi chimici per identificare piccole molecole in grado di reprimere o aumentare la rigenerazione del fegato.
Protocol
Representative Results
Discussion
Grave, ma non mite, epatociti ablazione suscita rigenerazione epatica biliare-driven. Pertanto, dopo il trattamento Mtz e washout, è importante esaminare la dimensione del fegato delle larve Mtz trattato, che può essere valutata intrinseca CFP fluorescenza dal fabp10a: CFP-NTR transgene. Poiché una piccola percentuale di larve Mtz trattati visualizzerà non ablazione (0-5%) o parzialmente ablato (10-20%) fegati, è essenziale per risolvere e solo analizzare le larve con un piccolo fegato, che è indicativo d…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors thank Drs. Hukriede and Tsang for discussions. M.K. was supported by an NIH training grant (T32EB001026). This work was supported in part by grants from the American Liver Foundation, the March of Dimes Foundation (5-FY12-39), and the NIH (DK101426) to D.S.
Materials
| 3-amino benzoic acid ethyl ester (Tricaine) powder | Sigma-Aldrich | A5040 | Make 0.4% (15 mM) tricaine stock : Bring 0.4 g tricaine to 100 mL with egg water. Adjust to pH 7. |
| Dimethyl sulfoxide (DMSO) | Sigma-Aldrich | D8418 | |
| Metronidazole | Sigma-Aldrich | M1547 | |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | T8532 | |
| Formaldehyde | Sigma-Aldrich | 252549 | |
| Calcium sulfate dihydrate | Sigma-Aldrich | C3771 | |
| N-Phenylthiourea (PTU) | Sigma-Aldrich | P7629 | |
| Mounting media (Vectashield) | Vector Laboratories | H-1000 | |
| 100 x 15 mm petri dish | Denville Scientific Inc. | M5300 | |
| clear nail polish | Fisher Scientific | 50949071 | |
| fine forceps | Fine Science Tools | 11251-20 | Dumont #5 |
| glass slide | Fisher Scientific | 12-544-1 | |
| glass coverslip | Fisher Scientific | 12-540-A and 12-542-A | 18 x 18 mm |
| zn-5 (mouse anti-Alcam) | ZIRC | zn-5 | 1:10 dilution |
| goat anti-Hnf4a | Santa Cruz | sc-6556 (C-19) | 1:50 dilution |
| rat anti-RFP | Allele Biotechnology | ACT-CM-MRRFP10 | 1:300 dilution |
| AlexaFluor 647 AffiniPure Donkey Anti-goat IgG (H+L) | Jackson laboratories | 705-605-147 | 1:500 dilution |
| AlexaFluor 647 AffiniPure Goat Anti-mouse IgG (H+L) | Invitrogen | A21240 | 1:500 dilution |
| Cy3 donkey anti-rat IgG | Jackson laboratories | 712-165-150 | 1:500 dilution |
| dissecting microscope | Leica Microsystems | S6F | |
| epifluorescence microscope | Leica Microsystems | M205FA | |
| confocal microscope | Carl Zeiss | LSM700 | |
| egg water | 0.3 g/L of sea salts ‘Instant Ocean’ and 0.5 mM CaSO4 in distilled water. | ||
| 10X PBS | 25.6 g Na2HPO4·7H2O, 80 g NaCl, 2 g KCl, 2 g KH2PO4. Bring to 1 L with distilled water. Adjust pH 7. Autoclave for 20 min at 121°C. | ||
| 1X PBSDT | 0.2% Triton X-100 and 0.2% DMSO in 1 X PBS. | ||
| PEM buffer | 30.2 g PIPES, 761 mg EGTA, 1 mM MgSO4. Bring to 1 L with distilled water. Adjust pH 7. | ||
| Blocking solution | Mix 1 ml of heat-inactivated horse serum with 9 ml of 1X PBSDT. |
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