To distinguish cell division from cell cycle variations in cardiomyocytes, we present protocols using two transgenic mouse lines: Myh6-H2B-mCh transgenic mice, for the unequivocal identification of cardiomyocyte nuclei, and CAG-eGFP-anillin mice, for distinguishing cell division from cell cycle variations.
Cardiomyocytes are prone to variations of the cell cycle, such as endoreduplication (continuing rounds of DNA synthesis without karyokinesis and cytokinesis) and acytokinetic mitosis (karyokinesis but no cytokinesis). Such atypical cell cycle variations result in polyploid and multinucleated cells rather than in cell division. Therefore, to determine cardiac turnover and regeneration, it is of crucial importance to correctly identify cardiomyocyte nuclei, the number of nuclei per cell, and their cell cycle status. This is especially true for the use of nuclear markers for identifying cell cycle activity, such as thymidine analogues Ki-67, PCNA, or pHH3. Here, we present methods for recognizing cardiomyocytes and their nuclearity and for determining their cell cycle activity. We use two published transgenic systems: the Myh6-H2B-mCh transgenic mouse line, for the unequivocal identification of cardiomyocyte nuclei, and the CAG-eGFP-anillin mouse line, for distinguishing cell division from cell cycle variations. Combined together, these two systems ease the study of cardiac regeneration and plasticity.
L'identification correcte des noyaux de cardiomyocytes et l'état du cycle cellulaire est d'une importance cruciale pour la détermination du chiffre d'affaires du muscle cardiaque et de la régénération. Cela est particulièrement vrai pour l'utilisation de marqueurs nucléaires, tels que pHH3, Ki-67, ou des analogues de la thymidine pour identifier l'activité du cycle cellulaire. Comme la capacité proliférative des cardiomyocytes de mammifères adultes est très faible 1, une fausse identification d'un noyau positif pour un marqueur d'un noyau de cardiomyocytes de prolifération pourrait faire une différence cruciale dans l'issue d'un essai de prolifération. En outre, les cardiomyocytes sont sujettes à des variations du cycle cellulaire, tels que endoréduplication et la mitose acytokinetic qui conduisent à des cellules polyploïdes et multinucléées plutôt que dans la division cellulaire. À cette fin, l'interprétation de la coloration des anticorps contre des marqueurs du cycle cellulaire communs ne sont pas concluantes dans tous les cas.
Ici, nous présentons les méthodes pour la ligne droite-forwa reconnaissance rd des cardiomyocytes de souris et de leur nucléarité dans des cellules isolées indigènes et des coupes de tissus épais aux stades postnataux et des adultes par l'identification sans équivoque de leurs noyaux. À cette fin, une lignée de souris transgéniques avec une expression spécifique de cardiomyocytes d'une protéine de fusion consistant en histone H2B humaine et mCherry sous le contrôle du promoteur Myh6 (Myh6-H2B-MCH) a été utilisé 2. Le croisement de cette ligne de souris avec une lignée de souris transgénique de l'indicateur de la prolifération, dans laquelle l'expression d'une protéine de fusion eGFP anillin est sous le contrôle de l'ubiquité promoteur d'actine de poulet avec un activateur de CMV (ACG-eGFP anillin), permet la détermination de l'état du cycle cellulaire. Anillin la protéine d'échafaudage est spécifiquement exprimée dans le cycle cellulaire des cellules actives 3 et son différentiel localisation subcellulaire au cours du cycle cellulaire permet un suivi en temps réel, progression du cycle cellulaire avec une résolution élevée de la phase Mef "> 4. Par conséquent, les souris transgéniques doubles peuvent être utilisées pour établir une discrimination entre les cardiomyocytes qui prolifèrent et celles qui subissent des variations du cycle cellulaire. Cela montre particulièrement utile dans le criblage de substances induisant la prolifération in vitro.
Il y a une controverse quant à savoir si cardiomyocytes sont en mesure de réintégrer le cycle cellulaire et de diviser après une blessure et pendant l'homéostasie tissulaire. Les valeurs pour le chiffre d' affaires de base de cardiomyocytes ont été donnés dans la plage comprise entre 1% 1 et 80% 7. De plus , après une lésion cardiaque, l'induction de l' activité du cycle cellulaire et la production de nouveaux cardiomyocytes ont été signalés d…
The authors have nothing to disclose.
We thank S. Grünberg (Bonn, Germany) and P. Freitag (Bonn, Germany) for their technical assistance.
10 cm petri dish | Sarstedt | 821472 | |
100 µm cell strainer | Becton Dickinson GmbH/Falcon | 352360 | |
2,3-Butanedione monoxime (BDM) | Sigma-Aldrich | B0753 | |
G20x1 ½ injection cannula, Sterican | Braun, Melsungen | 4657519 | |
20 gauge needle | Becton Dickinson GmbH | 301300 | |
24-well plates | Becton Dickinson GmbH/Falcon | 353047 | |
2-Methyl-butane | Carl Roth GmbH + Co. KG | 3927.1 | |
37% formaldehyde solution | AppliChem GmbH | A0936,1000 | |
3-way stopcock | B. Braun Medical Inc. | 16494C | |
50 ml syringe | B. Braun Medical Inc. | 8728810F | |
70% ethanol | Otto Fischar GmbH | 27669 | |
Alexa-Fluor-conjugated secondary antibody | Jackson ImmunoResearch | 115-605-205 | |
Alpha-Aktinin EA-53, Mouse IgG | Sigma-Aldrich, Steinheim | A7811 | |
CaCl | Sigma-Aldrich | C4901 | |
Cell Culture Microplate, 96 Well, Half Area | Greiner bio-one | 675986 | |
Collagenase B | Roche | 11088815001 | |
confocal microscope Eclipse Ti-E | Nikon | ||
cryostat CM 3050S | Leica | ||
donkey serum | Jackson Immuno Research, Suffolk, GB | 017-000-121 | |
Dulbecco's Phosphate Buffered Saline | Sigma-Aldrich | D8537 | |
EDTA | Sigma-Aldrich | E4884 | |
fetal calf serum | PromoCell, Heidelberg | ||
Formaldehyde solution (4%) | PanReac AppliChem | A3697 | |
Gelatine from porcine skin, Type A | Sigma-Aldrich, Steinheim | G2500 | |
glass coverslips | VWR | 631-0146 | |
Glucose | Sigma-Aldrich | G7021 | |
Heidelberger extension tube | IMPROMEDIFORM GmbH | MF 1833 | |
Heparin-Natrium | Ratiopharm | 5394.02.00 | |
HEPES | Sigma-Aldrich | H3375 | |
HistoBond microscope slides | Marienfeld | 0810000 | |
Hoechst 33342 (1mg/ml) | Sigma Aldrich, Taufkirchen | B2261 | |
Insulin syringe | Becton Dickinson GmbH | 300334 | |
Iscove’s ModifiedDulbecco’s Medium (IMDM) | Gibco/Life Technologies, Darmstadt | 21980-032 | |
KCl | Sigma-Aldrich | P9333 | |
Laminin | Corning | 354221 | |
Laser Scanning Mikroskop Eclipse Ti | Nikoninstruments, Düsseldorf | ||
Lipofectamine RNAiMAX | Invitrogen/Life Technologies, Darmstadt | 13778075 | |
Mouse IgG Cy5 (donkey) | Jackson ImmunoResearch | 715-175-151 | |
MGCl | Sigma-Aldrich | M8266 | |
microcentrifuge tube | Sarstedt | 72690 | |
Mini shaker | VWR | 12620-940 | |
mirVana miRNA mimic, hsa-miR199a-3p | Ambion/Thermo Fischer Scientific | 4464066 | |
Biopsy Mold | Sakura Finetek/ VWR | 4565 | |
M-slide 8-well ibiTreat | ibidi | 80826 | |
NaCl | Sigma-Aldrich | S9888 | |
NaOH | Merck Millipore | 567530 | |
negative control(scrambled RNA) | Ambion/Thermo Fischer Scientific | AM4611 | |
Neonatal Heart Dissociation Kit | Miltenyi Biotech, Bergisch Gladbach | 130-098-373 | |
NIS Elements AR 4.12.01-4.30.02-64bit | Nikoninstruments, Düsseldorf | ||
Non essential amino acids, NEAA | Gibco/Life Technologies, Darmstad | 11140-035 | |
Opti-MEM, Reduced Serum Medium | Gibco | 51985-026 | |
P21-siRNA | Ambion/Thermo Fischer Scientific | 4390771 | |
P27-siRNA | Ambion/Thermo Fischer Scientific | 4390771 | |
Penicillin/Streptomycin | Gibco/Life Technologies, Darmstadt | 15140-122 | |
Phosphate buffered saline (PBS) | Sigma-Aldrich, Steinheim | 14190-094 | |
Polyvinyl alcohol mounting medium with DABCO®, antifading | Sigma-Aldrich | 10981 | |
RNase A | Qiagen | 1007885 | |
RNaseZap | Invitrogen/Life Technologies, Darmstadt | AM9780 | |
sample containers | Vitlab | 80731 | |
Serological pipette | Greiner | 607180 | |
software NIS Elements | Nikon | ||
Sucrose | Sigma-Aldrich | S0389 | |
Tissue-Tek O.C.T. Compound | Sakura Finetek/ VWR | 25608-930 | |
ToPro3 iodide (642/661) | Molecular probes/ThermoFisher Scientific | T3605 | |
Tris | Sigma-Aldrich | T1503 | |
Triton X | Fluka | 93418 | |
Triton X-100 | Fluka | 93418 | |
Trypsin | Sigma-Aldrich | T1426 | |
Wheat germ agglutinine (WGA) Fluorescein labeled | Vector Laboratories | VEC-FL-1021-5 | |
α-actinin antibody | Sigma-Aldrich | A7811 | |
β-Mercaptoethanol | Sigma-Aldrich, Steinheim | M3148 |