Questo studio presenta un metodo standardizzato e convalidato per l'isolamento e la coltura del mouse principale stromale endometriale e cellule epiteliali, che può essere utilizzato in un sistema di co-coltura per studiare in decidualizzazione vitro.
Decidualizzazione è un processo di differenziazione progesterone-dipendente delle cellule stromali endometriali ed è un prerequisito per il successo l'impianto dell'embrione. Sebbene molti sforzi sono stati fatti per rivelare i meccanismi sottostanti decidualizzazione, la segnalazione esatta tra le cellule epiteliali che sono in contatto con l'embrione e le cellule stromali sottostanti rimane poco compresa. Pertanto, lo studio decidualizzazione in un modo che prende sia la epiteliali e cellule stromali in considerazione potrebbero migliorare le nostre conoscenze circa i dettagli molecolari di decidualizzazione. A questo scopo, in modelli in vivo di decidualizzazione artificiale sono fisiologicamente più rilevanti; Tuttavia, la manipolazione di comunicazione intercellulare è limitata. Attualmente, in colture in vitro di cellule stromali endometriali vengono utilizzati per studiare la modulazione della decidualizzazione da più molecole di segnalazione. Convenzionalmente, le cellule stromali umane o il mouse endometriali sonousato. Tuttavia, la disponibilità di campioni umani è molto spesso limitata. Inoltre, l'uso di tessuti murini è accompagnato varietà nel metodo di coltura. Questo studio presenta un metodo validato e standardizzato per ottenere puro cellulare endometriale epiteliale (CEE) e le culture stromali cellulare (ESC) con adulti topi intatti trattati con estrogeni per tre giorni consecutivi. Il protocollo è ottimizzato per migliorare la resa, la vitalità e la purezza delle cellule ed è stato ulteriormente esteso per studiare decidualizzazione in un coculture di CEE e ESC. Questo modello può essere adatto a sfruttare l'importanza di entrambi i tipi di cellule in decidualizzazione e di valutare il contributo di molecole di segnalazione significativi secrete dalle CEE o ESC durante la comunicazione intercellulare.
L'endometrio umano è il rivestimento interno dell'utero e subisce cicli mensili di scomposizione e di riparazione come preparazione per eventuali gravidanze. È costituito da un singolo strato di cellule epiteliali che rivestono il lume uterine e stroma sottostante, che varia in spessore in funzione delle fluttuazioni di ormoni ovarici estrogeno e progesterone. Durante la fase luteale, l'aumento di progesterone dopo l'ovulazione si indurre la differenziazione delle cellule stromali endometriali in cellule deciduali rotonde più grandi, un processo chiamato decidualizzazione 1, 2. Nell'uomo, questo fenomeno si verifica spontaneamente per formare il predecidua, ma diventa più pronunciato su impianto dell'embrione. Una conseguenza funzionale decidualizzazione è che l'utero diventa transitoriamente ricettivo all'impianto dell'embrione. Questo intervallo è etichettato come 'finestra dell'impianto'. Durante il primo periodo di impianto dell'embrione, la decidualized ecellule stromali ndometrial circondano l'embrione impiantare fornirà una barriera per impedire il passaggio di sostanze nocive per l'embrione 3. Durante la gravidanza, questo decidua fornirà le sostanze nutrienti per il feto in via di sviluppo prima placentation ha avuto luogo, e poi formare la parte materna della placenta 4.
Considerazioni etiche e pratiche limitano la progettazione di studi umani di indagare il processo di decidualizzazione e hanno spinto l'uso di modelli animali. Essere un membro del gruppo placentazione hemochorial, l'endometrio di roditori subirà decidualizzazione prima placentazione 5. Nei roditori, tuttavia, l'avvio del processo decidualizzazione dipende dalla presenza di blastocisti nel lume uterino, indicando che uno stimolo supplementare è necessaria per innescare le reazioni deciduali 6. Ciò implica una comunicazione complicato tra the endometriali cellule epiteliali che hanno il contatto diretto con la blastocisti, e le cellule stromali sottostanti. Tuttavia, decidualizzazione può essere artificialmente indotta utilizzando stimoli come graffi meccanica o l'instillazione di olio in un utero ormonalmente innescato. Anche se gli studi in vivo utilizzando modelli decidualizzazione artificiali ci hanno permesso di migliorare le nostre conoscenze nel complesso processo di segnalazione di decidualizzazione, meccanicistici studi approfonditi, ad esempio, l'indagine della comunicazione indispensabile tra le cellule epiteliali e stromali, sono limitate. Pertanto, in vitro studi decidualizzazione possono essere utilizzati per manipolare percorsi importanti e studiare processi fondamentali. A tal fine, colture di cellule stromali endometriali primarie possono essere impostati da endometrio umano o roditori. Impiegando roditori acconsente l'uso di animali geneticamente modificati per studiare il ruolo di una specifica proteina di interesse durante il processo di decidualizzazione. Tuttavia, immaturo, prepubertopi ty sono spesso utilizzati per evitare complicazioni del ciclo estrale, mentre in altri casi uteri vengono raccolti da tutte le fasi del ciclo estrale, che si traduce in una eterogeneità nelle colture. Inoltre, il processo di decidualizzazione è stato studiato in diversi protocolli, ad esempio, da (i) ormoni addizionale (estrogeni, progesterone o adenosina monofosfato ciclico (cAMP)) al mezzo di coltura, oppure (ii) isolamento di cellule deciduali da topi a giorno 4,5 di (pseudo) la gravidanza, che richiedono ulteriore necessità di un controllo spina e maschi vasectomized. Queste limitazioni dimostrano la necessità di un metodo standardizzato per studiare in decidualizzazione vitro. In questo studio, un modello fisiologico per esaminare decidualizzazione in vitro a partire da adulto, saranno presentati (pseudo) femmine di topo gravide non. In questo metodo, iniezione giornaliera di 17β-estradiolo (E2) induce la proliferazione di cellule endometriali, con un conseguente aumento della resa di omogeneo e ppopolazioni di cellule ure. Inoltre, l'uso di un sistema coculturing permette lo studio del crosstalk epitelio-stromale e la capacità di manipolare il processo di decidualizzazione su diversi livelli.
Decidualizzazione è la differenziazione progesterone-dipendente delle cellule stromali endometriali in cellule secernenti deciduali turno. Nell'uomo, questo processo avviene spontaneamente durante la fase luteale del ciclo mestruale e viene iniziato nelle cellule stromali che circondano le cellule vascolari per formare il predecidua. Tuttavia, nei roditori, la presenza di una blastocisti è indispensabile per indurre decidualizzazione. Il fatto che decidualizzazione avviene solo dopo il contatto con le cellule epiteliali dell'endometrio implica che i fattori importanti sono secreti dalle cellule epiteliali per indurre decidualizzazione nello stroma sottostante. Anche se questa differenza l'avvio del processo di decidualizzazione dovrebbe essere riconosciuto, il fatto che decidualizzazione umano diventa più robusto su impianto dell'embrione suggerisce che meccanismi simili potrebbero essere coinvolti. In vitro colture cellulari sono spesso usati per studiare l'effetto di molecole specifiche durante il processo di decidualizzazione.Tuttavia, la disponibilità e la quantità di tessuto umano che possono essere raccolti è spesso limitato e accompagnati da variazioni, ad esempio, fase del ciclo, numero di gravidanze e presenza di malattie ginecologiche, come l'endometriosi o adenomiosi. Molti di questi problemi possono essere evitati con l'uso di tessuto murino che è facilmente accessibile e fase del ciclo indipendente. Un altro notevole vantaggio dell'utilizzo di tessuto murino è la possibilità di utilizzare roditori geneticamente modificati e la possibilità di impostare un gran numero di esperimenti. Attualmente, molti protocolli di isolamento differenti sono stati descritti in letteratura con elevata variabilità nella età degli animali e il periodo in fase di estro al momento dell'uso.
Questo studio presenta un nuovo metodo per primarie endometriali co-colture di cellule stromali ed epiteliali in cui si è avvalsi di un ciclo estrale standardizzata da una iniezione giornaliera di estrogeni prima dell'isolamento. Inoltre, gli estrogeni è kNown per indurre la proliferazione di cellule epiteliali e stromali che aumenta ulteriormente la resa per isolamento. Il protocollo isolamento descritto in questo documento si basava su Grant et al. 7, tuttavia, ulteriori passi di ottimizzazione sono stati inclusi per aumentare la resa, la purezza, e la vitalità delle diverse colture cellulari. In primo luogo, HBSS è sempre integrato con antibiotici per evitare la contaminazione della coltura principale. Durante l'isolamento di MEEC, un adattamento della temperatura è stato fatto (15 min a 37 ° C) per aumentare la raccolta delle cellule epiteliali durante la prima digestione. Successivamente, un passaggio aggiuntivo è stato incluso per temperare attività enzimatica dopo tripsina-digestione aggiungendo mezzo contenente FBS per inibire la sua attività. Inoltre, MEECs sono stati passati attraverso un filtro di cui la maglia era più grande di quella che viene comunemente descritto (100 micron), come vengono spesso in raggruppamenti e fogli di cellule. Inoltre, la contaminazione da parte di cellule stromali stato ridotto eseguendo un addpasso transi- in cui MEECs e MESCs sono stati separati basati sulla sedimentazione di gravità. Infine, MEECs sono state seminate su vetrini collagene rivestite per aumentare l'attaccamento delle cellule di vetrini, come è apparso chiaro che l'attaccamento di vetrini non rivestiti o PLL rivestite era insufficiente. Durante l'isolamento dei MESCs, collagenasi (1 mg / mL) è stato integrato per migliorare la digestione. Inoltre, questa fase di digestione è stato eseguito in duplicato per evitare la contaminazione del MEECs rimanenti. Tutti questi passaggi aggiuntivi provocato colture pure e vitali di popolazioni di cellule omogenee.
La purezza della popolazione cellulare è stata valutata con immunocolorazione e qRT-PCR utilizzando vimentina come marcatore stromale e citocheratina come marker epiteliale. Chiaramente, un pattern di espressione opposto di vimentina e citocheratina è stata osservata in MEEC e MESC. Tuttavia, si può notare che l'mRNA espressione relativa di vimentina e citocheratina è simile nelle culture MEEC. similrisultati ar sono pubblicati da altri gruppi di ricerca, in cui le cellule epiteliali in coltura acquisiscono vimentin espressione 9. Più importante è la differenza di espressione proteica tra vimentina e citocheratina come è stato osservato nelle colorazioni immunoistochimiche delle diverse popolazioni cellulari. Doppia immunoistochimica hanno dimostrato che TEE sono stati positivi per citocheratina ed ESC sono stati positivi per vimentina. L'uso di questi marcatori in immunocolorazione è un metodo consolidato e come standard usato per indicare i tipi cellulari 10.
Anche se un sacco di ricerca è stata eseguita sul decidualizzazione di MESC, rimane la possibilità che la presenza di cellule epiteliali in questo modello può alterare i risultati di decidualizzazione. In primo luogo, è stato dimostrato che se MEEC crescere ad un monostrato in presenza di medie MESC condizionata o in un ambiente di co-coltura, il monostrato ha una resistenza elettrica migliorata epiteliale transepiteliale cella (TEER), derivanti da fattori secreti dal MESC 7. Inoltre, Pierro et al. 11 dimostrato che la proliferazione epiteliale, influenzato da 17β-estradiolo, potrebbe essere mediata da fattori secreti dalle cellule stromali, e in alternativa, le cellule epiteliali possono rilasciare fattori che modulano stromale decidualizzazione 12, 13. Nel complesso, è chiaro che l'ambiente co-coltura epitelio-stromale fornisce una situazione più fisiologico che consente l'interazione paracrino e comunicazione. Il metodo di coltura due tipi cellulari diversi utilizzando un sistema di co-coltura inserto è stato descritto in precedenza 14, 15 ed è stato adattato per l'uso di cellule primarie murine. Per la rilevazione dei livelli di prolattina mRNA come lettura per decidualizzazione, la tecnica descritta ha una riproducibile lettura per decidualizzazione disponibili e consentires così lo studio del rapporto epitelio-stromale durante decidualizzazione. segnali paracrini mediati da MEEC potrebbero alterare la portata delle decidualizzazione nelle cellule stromali. Inoltre, il modello consente specifica modulazione del lato epiteliale senza influenzare direttamente le cellule stromali. Pertanto, questa co-coltura di MEEC e MESC offre uno strumento ideale per valutare l'effetto degli ormoni, citochine, ecc su cellule epiteliali con un read-out sul stromale decidualizzazione. Un altro vantaggio di questo sistema di co-coltura è che permette ai ricercatori di indagare il coinvolgimento di una proteina specifica nel decidualizzazione processo sia nel epiteliale o compartimento stromale utilizzando cellule isolate da animali transgenici. Inoltre, questa tecnica sarà molto utile per indagare adesione blastocisti di valutare se fattori paracrini secreti dalle cellule epiteliali in presenza di una blastocisti sono sufficienti ad indurre decidualizzazione del stromale sottostantecellule. Un passo importante in trofoblasto invasione correlata alla degradazione della matrice extracellulare, che è mediata dall'azione degli enzimi proteolitici. La tecnica proposta può essere applicato come un modello in vitro per studiare il cross-talk tra blastocisti, le cellule epiteliali e lo stroma di sostegno.
Tuttavia, al momento poco si sa circa l'origine delle cellule epiteliali che possono essere così luminale come ghiandolare. Pertanto, è necessaria un'ulteriore caratterizzazione del profilo genetico e molecolare delle cellule epiteliali. Inoltre, il metodo descritto è limitato nella conoscenza disponibili sulla polarizzazione delle cellule epiteliali. Al momento, la polarizzazione delle cellule epiteliali non è stata presa in considerazione. Tuttavia, differenze di espressione di proteine di membrana sono descritte nelle membrane apicali e basali. la polarizzazione non appropriato dello strato epiteliale potrebbe avere un impatto sulla interazione tra paracrino epitheliAl e cellule stromali. Tuttavia, i metodi per ottenere cellule epiteliali polarizzate è stato descritto e potrebbero essere incluse nella tecnica descritta 15, 16.
Complessivamente, il protocollo descritto propone una tecnica per stabilire con successo colture cellulari primarie di topo epiteliali endometriale e cellule stromali. Questa tecnica si traduce in colture cellulari pure come confermato da qRT-PCR e immunostaining di vimentina e citocheratina. In definitiva, un epiteliale e stromale co-coltura è stata introdotta che consente la ricerca di segnali paracrini mediati da uno MEEC e / o MESC nel processo decidualizzazione.
The authors have nothing to disclose.
Questo lavoro è stato sostenuto da sovvenzioni dal Research Foundation-Flanders (FWO G.0856.13N) e il Consiglio di ricerca del KU Leuven (OT / 13/113). KDC è finanziato dal FWO Belgio. AH è finanziato da OT / 13/113. Vorremmo ringraziare il cellulare impianto Imaging Nucleo della KU Leuven (http://gbiomed.kuleuven.be/english/corefacilities/microscopy/cic/cic.htm) per l'uso del microscopio confocale.
ThinCert Tissue culture insert for 24 well plates; 1 µm pore size; transparant | Greiner Bio-one | 662610 | Inserts are also provided for other multiwell plates and/or other pore sizes. Other suppliers: Merck Millipore. https://shop.gbo.com/en/row/articles/catalogue/article/0110_0110_0090_0030/13408/ |
Nunc Cell culture treated 24 well plates | Thermo Scientific | 142475 | http://www.thermofisher.com/order/catalog/product/142475 |
8-Bromoadenosine 3′,5′-cyclic monophosphate sodium salt | Sigma Aldrich | B7880 | Prepare a stock solution of 100 mM in Milli Q water. Store aliquots at -20 °C. http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/b7880?lang=en®ion=BE |
Medroxyprogesterone 17-acetate | Sigma Aldrich | M1629 | Prepare a stock solution of 250 µM in ethanol. Store aliquots at -20 °C. http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/m1629?lang=en®ion=BE |
Arachis oil | Supermarket | Standard cooking arachis oil that can be found in every supermarket is used |
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PrestoBlue cell viability reagent | Thermo Scientific | A13261 | https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/A13261?ICID=cvc-prestoblue-c1t1 |
HBSS 1x, no calcium, no magnesium, no phenol red | Gibco | 14175-046 | Store in fridge as long as possible. Use cold HBSS+ during the protocol. https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/14175046 |
17-β Estradiol | Sigma Aldrich | E8875 | Prepare a stock solution of 1mg/ml in EtOH before diluting in arachis oil (1:1000). http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/e8875?lang=en®ion=BE |
Cell medium filter Stericup, 0.22 µm, polyethersulfone, 500 mL, radio-sterilized | Merck Millipore | SCGPU05RE | http://www.merckmillipore.com/BE/en/product/Stericup-GP%2C-0.22%C2%A0%C2%B5m%2C-polyethersulfone%2C-500%C2%A0mL%2C-radio-sterilized,MM_NF-SCGPU05RE |
Penicillin-Streptomycin (5,000 U/mL) | Gibco | 15070-063 | https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/15070063?ICID=search-15070-063 |
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Fetal Bovine Serum, qualified, heat inactivated, E.U.-approved, South America Origin | Gibco | 10500-056 | https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/10500064?ICID=search-10500-064 |
Amphotericin B | Gibco | 15290-018 | https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/15290018?ICID=search-15290-018 |
Gentamicin (50mg/ml) | Gibco | 15750-037 | https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/15750037?ICID=search-15750-037 |
DMEM, low glucose, pyruvate, no glutamine, no phenol red | Sigma Aldrich | D5921 | http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/d5921?lang=en®ion=BE |
MCDB-105 | Sigma Aldrich | M6395 | Dilute in Milli Q water, adjust pH to 7 with NaOH and filter before use. Store in the dark. http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/m6395?lang=en®ion=BE |
Insulin from bovine pancreas | Sigma Aldrich | I1882 | http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/i1882?lang=en®ion=BE |
Coverslips, glass, 18 mm Ø | Glaswarenfabrik Karl Hecht | 1001/18 | http://www.hecht-assistent.de/187/?L=1&tx_rmproducts_pi1[g]=937&tx_rmproducts_pi1[p]=3504&tx_rmproducts_pi1[v]=20088&cHash=abd12065683fe74b00eaa5e562824d06 |
Poly-L-lysine | Sigma Aldrich | P2636 | http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/p2636?lang=en®ion=BE |
Collagenase type IA from Clostridium histolyticum | Sigma Aldrich | C2674 | http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/c2674?lang=en®ion=BE |
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Trypsin from bovine pancreas | Sigma Aldrich | T7409 | http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/t7409?lang=en®ion=BE |
Trypsin-EDTA (0.05%), phenol red | Gibco | 25300-054 | Warm to room temperature before use. https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/25300054?ICID=search-25300-054 |
Cell strainer, 40 µm mesh, disposable | BD Falcon | 352340 | https://www.fishersci.com/shop/products/falcon-cell-strainers-4/p-48680 |
Cell strainer, 100 µm mesh, disposable | BD Falcon | 352360 | https://www.fishersci.com/shop/products/falcon-cell-strainers-4/p-48680 |
Millex-GP Syringe Filter Unit, 0.22 µm, polyethersulfone, 33 mm, gamma sterilized | Merck Millipore | SLGP033RS | https://www.merckmillipore.com/BE/en/product/Millex-GP-Syringe-Filter-Unit%2C-0.22%C2%A0%C2%B5m%2C-polyethersulfone%2C-33%C2%A0mm%2C-gamma-sterilized,MM_NF-SLGP033RS?bd=1 |
Acetic acid (glacial) 100% | Merck Millipore | 1.00063 | https://www.merckmillipore.com/BE/en/product/Acetic-acid-%28glacial%29-100%25,MDA_CHEM-100063 |
Collagen I | Corning | 354236 | From rat tail. https://catalog2.corning.com/LifeSciences/en-BR/Shopping/ProductDetails.aspx?categoryname=&productid=354236%28Lifesciences%29# |
Pancreatin from porcine pancreas | Sigma Aldrich | P3292 | http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/p3292?lang=en®ion=BE |
35 mm Tissue Culture Dishes, Polystyrene, Sterile | BD Falcon | 353001 | https://us.vwr.com/store/catalog/product.jsp?product_id=4675630 |
Ethanol absolute AnalaR NORMAPUR ACS, Reag. Ph. Eur. analytical reagent | VWR Chemicals | 20821296 | https://uk.vwr.com/store/catalog/product.jsp?catalog_number=20821.310DP |
monoclonal rabbit anti-human vimentin (D21H3) | Cell Signalling Tech | #5741 | use 1/500. http://www.cellsignal.com/products/primary-antibodies/vimentin-d21h3-xp-rabbit-mab/5741 |
monoclonal mouse anti-human pan cytokeratin | Sigma Aldrich | C2562 | use 1/1000. http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/c2562?lang=en®ion=BE |
Paraformaldehyde Solution, 4% in PBS | Affymetrix | 19943 | http://www.affymetrix.com/catalog/130621/USB/Paraformaldehyde+Solution+4+percent+in+PBS#1_1 |
Triton X-100 | Sigma Aldrich | X100 | http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/SIAL/X100?lang=en®ion=BE&gclid=Cj0KEQjwhN-6BRCJsePgxru9iIwBEiQAI8rq879lESeuIU4N4AEQRLNEXj4f8z65KkD-q8Xr35sQDRgaAp-k8P8HAQ |
Goat serum | Sigma Aldrich | G9023 | http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/g9023?lang=en®ion=BE |
Goat anti-rabbit Alexa Fluor 488 | Thermo Scientific | A-11034 | http://www.thermofisher.com/order/genome-database/searchResults?query=488&resultPage=1&resultsPerPage=15&autocomplete=&searchMode=keyword&productTypeSelect=antibody&targetTypeSelect=antibody_secondary&species=ltechall&keyword=488#filters=genericsort2:%22Capra%20hircus%22;;generic6:^%22Oryctolagus%20cuniculus%22$;;conjugates:^%22Alexa%20Fluor®%20488%22$;; |
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VECTASHIELD mounting medium with DAPI | Vector Laboratories | H-1200 | http://vectorlabs.com/vectashield-mounting-medium-with-dapi.html |
DPBS, with calcium and magnesium | Gibco | 14040174 | https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/14040133 |