Effektive Isolation von funktionellen Inselchen von Neonatal Maus Pancreas
Summary
Wir beschreiben ein Protokoll hier für intakte Inseln von neugeborenen Mäusen zu isolieren. Bauchspeicheldrüsen wurden teilweise mit Kollagenase, gefolgt von Waschen und Hand picking verdaut. 20-80 islet Cluster können pro Bauchspeicheldrüse von neugeborenen Mäusen erhalten werden, die für mehrere islet Studien geeignet sind.
Abstract
Perfusions-basierte Inselisolierung Protokolle von großen Säugetieren Bauchspeicheldrüsen sind gut etabliert. Solche Protokolle sind in vielen Laboratorien aufgrund der großen Größe der Pankreasgang, der ermöglicht bereit Kollagenase Injektion und anschließende Gewebeperfusion leicht durchgeführt. Im Gegensatz dazu Inselisolierung von kleinen Bauchspeicheldrüsen, wie die von neugeborenen Mäusen, ist schwierig, weil die Perfusion nicht leicht erreichbar in dem kleinen pancreata ist. Hier haben wir ein detailliertes einfaches Verfahren beschreiben, die von neu geborenen Mäusen, die mit visuellen Unterstützung einer beträchtlichen Zahl von Inseln erholt. Frisch sezierte ganze Bauchspeicheldrüsen wurden mit 0,5 mg / ml Kollagenase IV in Hanks 'Balanced Salt Solution (HBSS) bei 37 ° C, in Mikrozentrifugenröhrchen gelöst verdaut. Die Röhrchen wurden regelmäßig zu unterstützen Gewebe Zerstreuung angezapft. Wenn der größte Teil des Gewebes zu kleinen Gruppen etwa 1 mm dispergiert, drei- bis viermal mit Nährmedien Lysate wurden mit 10% fötalem Rinderserum (FBS), gewaschen. Islet Cluster,ohne erkennbare acinar Gewebe kann dann unter Sezieren Stereoskop zurückgewonnen werden. Dieses Verfahren gewinnt 20 – 80 kleine bis große Inseln pro Bauchspeicheldrüse von Neugeborenen Maus. Diese Inseln sind für die meisten denkbaren Downstream-Assays, einschließlich der Insulinsekretion, Genexpression und Kultur. Ein Beispiel für die Insulinsekretion Assay dargestellt, um den Isolationsprozess zu validieren. Der genetische Hintergrund und der Grad der Verdauung sind die größten Faktoren, die Ausbeute zu bestimmen. Frisch mit hoher Aktivität hergestellt Kollagenase-Lösung wird bevorzugt, da es in endokrin exokrinen Isolation hilft. Die Anwesenheit von Kationen [Calcium (Ca 2+) und Magnesium (Mg 2+)] in allen Lösungen und fötales Rinderserum in der Wasch- / Kommissionierung Medien sind notwendig für eine gute Ausbeute an kleinen Inseln mit der richtigen Integrität. Ein Binokular mit gutem Kontrast und Vergrößerung wird auch dazu beitragen.
Introduction
Isolating pure pancreatic islets is essential for assaying glucose stimulated insulin secretion (GSIS) of beta cells and for islet transplantation from cadaveric donors 1-3. It is also necessary to establish endocrine gene expression in islet cells 4, 5. For this purpose, detailed protocols have been established to allow for isolation of pancreatic islets from large pancreata (6 and references therein). These methods are based on enzymatic perfusion to dissociate acinar from islet tissues, coupled with gradient separation and hand picking. Thus, islet isolation from large pancreas can be performed readily in most laboratories. On the other hand, no detailed step-by-step protocol exists to allow for the isolation of islets from pancreata that are too small to perfuse.
Studying gene expression and function of neonatal islets is important. Neonate islets have different properties from adults in insulin secretion and proliferation capability 7, 8. However, isolating islets from newly born animals, especially mice is challenging due to the small size of the newly born pancreas. The size prevents the usual perfusion process when collagenase is injected though the pancreatic duct. Indeed, several papers have presented studies along these lines, with enzyme or non-enzyme aided isolation procedures 7, 9, 10. However, detailed description of the islet isolation process with visual aid is lacking 7, 9, making it a challenge for most researchers to perform similar studies.
We have explored several different conditions that yield high quality islets from neonatal mice. Here we present a protocol that is expected to help researchers learn the key details in the islet isolation process. This protocol is applicable to mouse pancreas up to two weeks of age, after which perfusion can be performed for routine islet isolation. Islets can be directly used for insulin secretion and gene expression assays.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hier bieten wir eine Schritt-für-Schritt-Protokoll auf Inselisolierung von Bauchspeicheldrüsen, die für konventionelle Perfusion zu klein sind. Es wird erwartet , Inselchen bereit für alle islet-basierten Untersuchungen wie beta-Zellreinigung, Genexpressionsanalyse, islet beta-Zell – Reifung, Proliferation, Zellstressreaktionen, Zellüberleben, Metabolismus und funktionelle GSIS Wartung, usw. zu ergeben. Dies wird nach bestem Wissen unseren Erkenntnissen die erste detaillierte visuelle Protokoll, das neue F…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported by grant from NIDDK (DK065949 for GG). We thank Dr. Brenda M. Jarvis and Jeff Duryea Jr. for reading the manuscript.
Materials
| Collagenase Type IV | Sigma Aldrich, St Louis, MO | C5138 | |
| 1X HBSS with Ca2+/Mg2+ | Mediatech/Cellgro, Manassas, VA | MT21020CV | If HBSS wihout Ca2+/Mg2+ is obtained, CaCl2 and MgSO4 can be added to 1.26 and 0.5 mM, respectively. |
| RPMI 1640 w/o glucose | Thermo Fisher Scientific/Life Technologies, Waltham, MA | 11879-020 | Glucose needs to be added to specific levels to not interfere with seusequent islet usage. |
| Glucose | Sigma Aldrich, St Louis, MO | G-7021 | |
| polysucrose and sodium diatrizoate solution | Sigma Aldrich, St Louis, MO | Histopaque-10771 | |
| Stereoscope | Carl-Zeiss, Oberkochen, Germany | Stemi2000 | |
| Stereoscope | Leica, Wetzlar, Germany | Leica M165 | |
| Microcentrifuge | Eppendorf, Hauppauge, NY | Centrifuge 5417C | |
| Centrfuge | Eppendorf, Hauppauge, NY | Centrifuge 5810R | |
| 15-ml centrfuge tubes | VWR, Radnor, PA | 89039-666 | |
| 50-ml centrfuge tubes | VWR, Radnor, PA | 89039-658 | |
| Precision balance | VWR, Radnor, PA | VWR-225AC | |
| Microfuge tubes | VWR, Radnor, PA | 87003-294 | |
| Pipetman P1000 | Fisher Scientific, Waltham, MA | F123602 | |
| Pipetman P20 | Fisher Scientific, Waltham, MA | F123600 | |
| 100X15 millimeter dish | VWR, Radnor, PA | 25384-088 | |
| 60X15 millimeter dish | VWR, Radnor, PA | 25384-168 | |
| 12-well plates | VWR, Radnor, PA | 665-180 | |
| Scissor | Fine Scientific Tools, Foster City, CA | 14080-11 | |
| Tweezers | Fine Scientific Tools, Foster City, CA | 5708-5 | |
| CD1 mice | Charles River Laboratories, Wilminton, MA | CD-1 | |
| C57BL/6J | The Jackson laboratory, Farmington, CT | C57BL/6J | |
| B6CBAF1/J | The Jackson laboratory, Farmington, CT | B6CBAF1/J |
References
- Matsumoto, S., et al. Improvement of pancreatic islet cell isolation for transplantation. Proc (Bayl Univ Med Cent). 20 (4), 357-362 (2007).
- Zmuda, E. J., Powell, C. A., Hai, T. A method for murine islet isolation and subcapsular kidney transplantation. J Vis Exp. (50), (2011).
- Zhao, A., et al. Galphao represses insulin secretion by reducing vesicular docking in pancreatic beta-cells. Diabetes. 59 (10), 2522-2529 (2010).
- Planas, R., et al. Gene expression profiles for the human pancreas and purified islets in type 1 diabetes: new findings at clinical onset and in long-standing diabetes. Clin Exp Immunol. 159 (1), 23-44 (2010).
- Tonne, J. M., et al. Global gene expression profiling of pancreatic islets in mice during streptozotocin-induced beta-cell damage and pancreatic Glp-1 gene therapy. Dis Model Mech. 6 (5), 1236-1245 (2013).
- London, N. J., Swift, S. M., Clayton, H. A. Isolation, culture and functional evaluation of islets of Langerhans. Diabetes Metab. 24 (3), 200-207 (1998).
- Rorsman, P., et al. Failure of glucose to elicit a normal secretory response in fetal pancreatic beta cells results from glucose insensitivity of the ATP-regulated K+ channels. Proc Natl Acad Sci U S A. 86 (12), 4505-4509 (1989).
- Hellerstrom, C., Swenne, I. Functional maturation and proliferation of fetal pancreatic beta-cells. Diabetes. 40 (Suppl 2), 89-93 (1991).
- Blum, B., et al. Functional beta-cell maturation is marked by an increased glucose threshold and by expression of urocortin 3. Nat Biotechnol. 30 (3), 261-264 (2012).
- Hegre, O. D., et al. Nonenzymic in vitro isolation of perinatal islets of Langerhans. In Vitro. 19 (8), 611-620 (1983).
- Dolenšek, J., Rupnik, M. A., Stožer, A. Structural similarities and differences between the human and the mouse pancreas. Islets. 7 (1), e102445 (2015).
- White, J., White, D. C. . Source Book of Enzymes, Source Book of Enzymes. , (1997).
- Bock, T., Pakkenberg, B., Buschard, K. Genetic background determines the size and structure of the endocrine pancreas. Diabetes. 54 (1), 133-137 (2005).
- Bouwens, L., Rooman, I. Regulation of pancreatic beta-cell mass. Physiol Rev. 85 (4), 1255-1270 (2005).
