膜成熟脂肪细胞聚集培养(MAAC)是培养成熟人类脂肪细胞的新方法。在这里,我们详细介绍了如何从人类脂肪中分离脂肪细胞,以及如何设置MAAC。
白色脂肪组织 (WAT) 调节障碍在胰岛素抵抗和 2 型糖尿病 (T2D) 的发展中起着核心作用。为了开发T2D的新疗法,需要更具有生理相关性的体外脂肪细胞模型。本研究描述了一种分离和培养成熟的人类脂肪细胞的新技术。该方法名为MAAC(膜成熟脂肪细胞聚集培养),与其他腺细胞体外模型相比,MAAC具有最接近新分离的成熟腺细胞的腺基因特征。使用MAAC,可以从瘦和肥胖患者培养脂肪细胞,不同的脂肪库,与不同的细胞类型共同培养,重要的是,可以在培养中保存2周。功能实验也可以对MAAC进行,包括葡萄糖的摄入、脂质生成和脂质化。此外,MAAC对各种药理学痛苦有强烈反应,可用于研究脂肪细胞型异型变化,包括将白蛋白细胞转分化为棕色脂肪细胞。
全世界肥胖和肥胖相关共同疾病的增加使得新的治疗方法需要开发。白脂肪组织(WAT)是全身代谢、能量平衡的重要调节剂,是胰岛素抵抗和2型糖尿病(T2D)1、2型发展的核心作用者。在长期过量的卡路里消耗期间,脂肪细胞放大以处理能量过剩。然而,脂质脂质的储存能力可能会超过,导致脂肪酸的循环水平升高,增加周围非脂肪组织的储存,并导致脂毒性3,4。
缺乏具有高转化相关性的体外细胞模型是开发肥胖和T2D新疗法的关键挑战。前体外植模型,其中小片脂肪组织被培养,与由低氧和炎症5,6驱动的腺基因表达的快速改变相关。天花板培养物(CC),其中成熟的脂肪细胞漂浮并粘附在充满介质的烧瓶的顶部,迅速分化成纤维细胞状细胞,缺乏脂质7、8、9、10。最常用的模型是在体外与已提交前体区分的脂肪细胞。然而,分化的细胞在形态上不同于体内成熟的脂肪细胞,因为它们体积小得多,而且缺乏一个未分离的脂质滴。该模型的其他局限性包括非生理上需要化学鸡尾酒来推动分化,以及分化效率的可变性,这可能受多种因素11、12、13、14的影响。
我们最近开发了膜成熟腺细胞聚合培养(MAAC),这是一种用于新分离的成熟腺细胞的长期培养方法,其中腺细胞在透膜10下培养。对RNA测序数据的无偏见分析表明,相对于脂肪组织外植和体外分化的脂肪细胞,MAAC最类似于新鲜分离的腺细胞。MAAC可用于培养从皮下和内脏脂肪组织分离的成熟脂肪细胞,以及肥胖和瘦受试者的脂肪细胞。该方法允许研究长期的腺细胞型型变化,并促进其他细胞类型的腺细胞与其他培养。在这里,我们提供了一个详细的协议,从人类脂肪组织分离成熟的脂肪细胞,以及如何建立MAAC系统。
膜成熟脂肪团聚集培养(MAAC)是新分离成熟腺细胞长期培养的新方法。在设置 MAAC 时,协议中有几个关键步骤,这些步骤极大地影响了成熟蛋白细胞的产量、质量和生存能力。在步骤3.2中,应该付出很多努力来切碎脂肪,因为这个步骤直接影响到蛋白酶暴露于胶原酶的时间。如果脂肪片过大,消化时间将不得不延长,这对细胞的生存能力产生负面影响。相反,如果组织用剪刀处理得太精细,生存能力也会受到影响。对于作为 MAAC 的成熟脂肪细胞的成功培养,应特别注意以下步骤:为了成功地将脂肪细胞播种到膜上,从成熟的脂肪细胞中去除游离脂质和结转洗涤缓冲液至关重要在步骤 5.3 和 5.4 中。剩余的脂质或洗涤缓冲液将降低脂肪细胞的表面张力,并增加脂肪细胞在翻转膜时滴出膜的风险。当蛋白细胞被播种并在介质中时,细胞主要通过浮力与膜接触,因此,在改变介质以不失去细胞时,建议采用缓慢而温和的技术。如步骤 7.1 所述,从井底取下介质,并通过缓慢移液介质从墙壁两侧移移来添加介质。最后,一个节省时间的建议是在脂肪细胞分离过程之前用介质和治疗准备板。尤其对于复杂的实验设计,预准备板可以节省大量时间,并确保在分离后立即将脂肪细胞与介质一起置于介质中进行治疗。
与区分preadipo细胞相比,使用MAAC的一个好处是使用MAAC介质非常简单,不需要非生理激素鸡尾酒。在这里,我们在富含葡萄糖的介质 (DMEM/F12)、10% FBS、1% 便士/链球菌和 20 nM 胰岛素中培养了 MAAC。重要的是,我们发现胰岛素是绝对需要的罗西格列酮/皮格列酮驱动诱导UCP110。胰岛素,但是,不要求保持细胞的副体性表型。因此,根据实验问题,胰岛素可以包括或省略。
上述详细程序已针对人类脂肪细胞的隔离和培养进行了优化。然而,小鼠,可能还有其他生物体的脂肪细胞,也可以培养为MAAC。如果要将小鼠脂肪细胞培养为 MAAC,则应牢记其他注意事项和预防措施。我们发现,来自小鼠的成熟脂肪细胞比来自人类的成熟脂肪细胞要脆弱得多。因此,消化时间应缩短到绝对最小,以增加细胞活力。我们还发现,来自幼鼠(8周及小)的脂肪细胞提供了最健壮和可重复的结果。最后,小鼠MAAC可以培养长达一个星期,但是考虑到它们的机敏表型似乎不如人类稳定(这可以通过至少两周培养),我们建议在最短的时间内培养小鼠MAAC,以最少的需要时间解决实验问题。
由于MAAC模型基于使用渗透膜,该技术的一个优点是有可能与其他细胞类型共同培养成熟的腺细胞。我们之前已经证明了成熟的脂肪细胞和巨噬细胞的能力,通过使用MAAC10串扰。这为进一步探讨肥胖、胰岛素抵抗和免疫反应之间的联系提供了机会。未来的实验可以合并其他细胞类型,如肝细胞、肝细胞、内皮细胞或胰腺细胞,以进一步提高MAAC模型的复杂性和转化相关性,并研究多种细胞类型之间的串扰。
尽管MAAC已被证明在保持脂肪细胞的功能和特性方面优于其他体外细胞,但它也有需要考虑的局限性。与使用与前体细胞区别开来的脂肪细胞相比,MAAC是一种更费力和费时的模型。与常规细胞培养板相比,带膜的板也更昂贵。重要的是,成熟的卵波细胞需要在播种时每次被新鲜分离,不能扩大或冷冻成前体细胞等种群。因此,这需要获得新鲜的白色脂肪组织样本,但也增加了从捐赠者到捐赠者变异的复杂性。
在这里,我们提出了一个详细的协议,用于分离人类成熟的脂肪细胞和设置MAAC。我们已经证明,作为MAAC培养的脂肪细胞在两周内仍然存活,其腺基因特征得以保存,并且它们对各种药理学的疼痛做出反应。使用MAAC可以研究串扰性细胞和其他细胞类型,并评估成熟腺细胞在响应不同刺激时的长期型板体变化。
The authors have nothing to disclose.
我们感谢彭小荣和斯特凡·哈伦提供资源并优化脂肪细胞隔离,马丁·乌勒博姆提供技术援助,丹尼尔·奥劳森和马林·伦协调和提供人类脂肪。
Autoclaved scissors | |||
Autoclaved spoons | |||
Autoclaved tweezers | |||
Bovine Serum Albumin (BSA) | Sigma-Aldrich | A6003 | |
Buffer RLT | QIAGEN | 79216 | Lysis buffer |
CaCl2*2H2O | Sigma-Aldrich | C7902 | |
Conical tubes, 50 mL | |||
D-(+)-Glucose | Sigma-Aldrich | G7528 | |
DMEM/F-12 | Gibco | 31331-028 | |
Fetal bovine serum (FBS) | Gibco | 10270-106 | |
Filter flask 0.2 µm pore size, 75 mm | Thermo Scientific | 156-4020 | 500 mL |
Filter flask 0.2 µm pore size, 75 mm | Thermo Scientific | 158-0020 | 1000 mL |
HBSS+CaCl2+MgCl2 | Gibco | 14065-49 | |
HEPES buffer solution (1M) | Gibco | 15630-056 | |
High-Capacity cDNA Reverse Transcription kit | Applied Biosystems | 4368814 | |
Insulin (Actrapid Penfill) | Novo Nordisk A/S | ||
KCl | Merck | 104936 | |
KH2PO4 | Merck | 104873 | |
Medium 199 | Gibco | 10012-011 | |
Mesh filter (250 µM) | Sintab AB | 6111-025043 | |
MgSO4*7H2O | Sigma-Aldrich | M1880 | |
NaCl | Sigma-Aldrich | S7653 | |
Needles, 18G, 1.20×40 mm | Sterican | 613-2948 | |
Pencillin-Streptomycin (Penn/Strep) | Gibco | 15140 | |
Petri dishes, 150×21 mm | Thermo Scientific | 168381 | |
Power SYBR Green PCR master mix | Applied Biosystems | 4367659 | |
Quantstudio 7 Flex Real-Time PCR machine | Applied Biosystems | ||
RNeasy Mini kits | QIAGEN | 74106 | |
Separation funnel | VWR | 527-0008 | For large scale preparation |
Separation funnel | VWR | 527-0005 | For small scale preparation |
Shaking incubator (37 °C) | |||
Syringes, 5 mL | Omnifix | 612-2892 | 100 st |
Tissue culture incubator (37 °C, 5% CO2) | |||
Transwells, 24-well (6,5 mm) | Costar | 3397 | Permeable membrane inserts |
TRIzol reagent | Invitrogen | 10296010 | Lysis buffer |
Type 2 Collagenase | Worthington | LS004177 |