Visualisierung von Zellzyklus-Variationen und Bestimmung der Nukleation in postnatale Kardiomyozyten
Summary
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.
Abstract
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.
Introduction
Die korrekte Identifizierung von Kardiomyozyten Kerne und der Zellzyklusstatus ist von entscheidender Bedeutung für die Bestimmung der Herzmuskel Umsatz und Regeneration. Dies gilt insbesondere für die Nutzung der Kernmarker wie pHH3, Ki-67, oder Thymidin-Analoga, für die Zellzyklusaktivität identifiziert. Da die proliferative Kapazität von erwachsenen Säugetieren Kardiomyozyten ist sehr klein 1, eine falsche Identifizierung eines Kerns für eine positive Proliferationsmarker eines Kardiomyozyten Kern einen entscheidenden Unterschied in dem Ergebnis eines Proliferationsassay machen könnte. Außerdem sind Kardiomyozyten anfällig für Schwankungen in den Zellzyklus, wie Endoreduplikation und acytokinetic Mitose, die in polyploiden und mehrkernige Zellen führen, anstatt in der Zellteilung. Zu diesem Zweck ist die Interpretation der Antikörperfärbung gegen gemeinsame Zellzyklus-Marker in allen Fällen nicht schlüssig.
Hier präsentieren wir Methoden für die lineare forwa rd Anerkennung der Maus Kardiomyozyten und ihre Nuklearität in nativen isolierten Zellen und dicke Gewebeschnitte bei postnatalen und adulten Stadien durch die eindeutige Identifizierung ihrer Kerne. Zu diesem Zweck wird eine transgene Mauslinie mit Kardiomyozyten-spezifische Expression eines Fusionsproteins bestehend aus humanem Histon H2B und mCherry unter der Kontrolle des Promotors Myh6 (Myh6-H2B-MCH) 2 verwendet. Kreuz-Zucht Mauslinie mit einer transgenen Proliferation Indikator Mauslinie, in denen die Expression eines eGFP-Anillin Fusionsprotein unter der Kontrolle des allgegenwärtigen Huhn-Aktin-Promotor mit einem CMV-Enhancer (CAG-eGFP-Anillin), ermöglicht die Bestimmung der Zellzyklus-Status. Das Gerüstprotein Anillin wird in Zellzyklus – aktiven Zellen 3 und seine differentielle subzelluläre Lokalisierung während des Zellzyklus ermöglicht Live-tracking Zellzyklusprogression mit einer hohen Auflösung von M-Phase spezifisch exprimiertef "> 4. Daher kann der doppelt transgenen Mäuse verwendet werden , um zwischen proliferierenden Kardiomyozyten und diejenigen zu unterscheiden , die Zellzyklus – Variationen unterzogen werden . Dies erweist sich als besonders nützlich beim Screening auf die Proliferation induzierenden Substanzen in vitro.
Protocol
Representative Results
Discussion
Es gibt eine Kontroverse darüber, ob Kardiomyozyten können den Zellzyklus und teilen sich nach der Verletzung und während der Gewebehomöostase erneut einzugeben. Werte für den Grundumsatz von Kardiomyozyten wurden im Bereich zwischen 1% und 80% 1 7 angegeben. Auch nach einer kardialen Läsion, die Induktion von Zellzyklusaktivität und die Erzeugung neuer Kardiomyozyten wurde in der Grenzzone berichtet, wobei Werte zwischen 0,0083% 8 und 25 – 4…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We thank S. Grünberg (Bonn, Germany) and P. Freitag (Bonn, Germany) for their technical assistance.
Materials
| 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 |
References
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