Summary

Grabaciones de parche de sujeción de células enteras de células epiteliales primarias aisladas del epidídimo

Published: August 03, 2017
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Summary

Se presenta un protocolo que combina el aislamiento de células y de células enteras patch-clamp de registro para medir las propiedades eléctricas de la primaria células epiteliales disociadas de la cauda de la rata epididimidas. Este protocolo permite investigar las propiedades funcionales de las células epiteliales epididimales primarias para dilucidar adicionalmente el papel fisiológico del epidídimo.

Abstract

El epidídimo es un órgano esencial para la maduración de los espermatozoides y la salud reproductiva. El epitelio epidídimo consiste en tipos de células intrínsecamente conectados que son distintos no sólo en características moleculares y morfológicas sino también en propiedades fisiológicas. Estas diferencias reflejan sus diversas funciones, que en conjunto establecen el microambiente necesario para el desarrollo de espermatozoides post-testicular en el lumen epididimario. La comprensión de las propiedades biofísicas de las células epiteliales epididimales es crítica para revelar sus funciones en el esperma y la salud reproductiva, tanto en condiciones fisiológicas como fisiopatológicas. Mientras que sus propiedades funcionales aún no se han dilucidado completamente, las células epiteliales epididimales se pueden estudiar mediante la técnica de parche-clamp, una herramienta para medir los eventos celulares y las propiedades de membrana de células individuales. Aquí, describimos los métodos de aislamiento de células y de células enteras de pinza de sujeción de grabación a meaAsegúrese de las propiedades eléctricas de las células epiteliales disociadas primarias de la rata cauda epididimidos.

Introduction

El epidídimo en el tracto reproductor masculino es un órgano revestido con una capa de células epiteliales de mosaico. Al igual que en otros tejidos epiteliales, los diversos tipos celulares del epitelio epidídimo, incluyendo células principales, células claras, células basales y células de los sistemas inmunológico y linfático, trabajan de manera concertada para funcionar como la barrera en el frente del túbulo y como Células de apoyo para la maduración de los espermatozoides y la fisiología 1 , 2 , 3 . Por lo tanto, estas células epiteliales desempeñan un papel esencial en la salud reproductiva.

Las células epiteliales se consideran generalmente como células no excitables que son incapaces de generar potenciales de acción de todo o nada en respuesta a los estímulos despolarizantes, debido a la falta de canales de Na + o Ca 2 + con voltaje controlado 4 , 5 . Sin embargo, las células epiteliales expresan uniQue conjuntos de canales de iones y los transportadores que regulan sus funciones fisiológicas especializadas, como la secreción y el transporte de nutrientes [ 6] . Diferentes células epiteliales, por lo tanto, poseen características eléctricas características. Por ejemplo, las células principales expresan el CFTR para el transporte de fluidos y cloruros y expresan el TRPV6 para la reabsorción de calcio, mientras que las células claras expresan la bomba de protones V-ATPasa para la acidificación luminal 1 , 7 , 8 , 9 . Algunos transportadores y canales iónicos que regulan las características fisiológicas de las células epiteliales epididimales han sido reportados, pero las propiedades funcionales de las células epiteliales epididimales en gran parte aún no se conocen 10 , 11 , 12 , 13 .

WhOle-cell patch-clamp es una técnica bien establecida para examinar las propiedades intrínsecas de ambas células excitables y no excitables, y es particularmente útil para estudiar las funciones de células primariamente disociadas en muestras de células heterogéneas; La pinza de tensión se utiliza para medir las propiedades de la membrana pasiva y las corrientes iónicas de las células individuales 14 , 15 . Las propiedades de la membrana pasiva incluyen resistencia de entrada y capacitancia. El primer parámetro indica la conductancia intrínseca de la membrana, mientras que el segundo implica el área superficial de la membrana celular (una bicapa de fosfolípidos, donde están localizados los canales iónicos y los transportadores, que sirve como aislante fino que separa los medios extracelulares e intracelulares). La capacitancia de la membrana es directamente proporcional a la superficie de la membrana celular. Junto con la resistencia de la membrana que se refleja por la resistencia de entrada, la constante de tiempo de la membrana, wQue indica la rapidez con que el potencial de la membrana celular responde al flujo de las corrientes de los canales iónicos. A este respecto, al combinar las características de respuesta de corriente de una serie de etapas de tensión aplicadas a las células, se determinan las cinéticas biofísicas y las propiedades de las células 15 , 16 , 17 , 18 .

En el presente artículo se describen los procedimientos para aislar células epiteliales del epidídimo de cauda de rata y los pasos para medir las propiedades de membrana de diferentes tipos de células en la mezcla de células disociadas usando la abrazadera de parche de células enteras. Se muestra que las células epididimales principales exhiben propiedades electrofisiológicas de membrana distintas y que las conductancias pueden identificarse fácilmente a partir de otros tipos de células.

Protocol

Todos los experimentos con animales se llevan a cabo de acuerdo con las directrices del Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales de la Universidad de Shanghai, que cumplen con los requisitos locales e internacionales. 1. Animales Experimentales Utilizar ratas Sprague-Dawley macho adultas (~ 300-450 g) entre 8-12 semanas de edad. A esta edad en las ratas, los espermatozoides han llegado a la cauda epididimida. 2. Aislamiento de las célula…

Representative Results

El procedimiento de digestión enzimática descrito para el aislamiento de células epiteliales del epidídimo de cauda de rata es un protocolo modificado de nuestros estudios anteriores 9 , 12 . Este método produce una mezcla de células individuales con más del 90% de viabilidad y sin ampollas superficiales o volumen de células hinchadas. La mezcla heterogénea de células se compone principalmente de células principales, c…

Discussion

En este protocolo, la dispersión enzimática de los epididimidos de cauda de rata produjo consistentemente células epiteliales sanas. La calidad de las células epiteliales epididimales para los experimentos de parche-clamp depende de unos pocos pasos críticos en el protocolo. Por ejemplo, la centrifugación de la mezcla celular a una fuerza centrífuga baja (30 xg) es importante para eliminar los espermatozoides y el contenido luminal epidídimo; Las células epiteliales del epidídimo se vuelven insalubres en prese…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Damos las gracias al Dr. Christopher Antos por sus útiles comentarios sobre el texto. Este trabajo fue apoyado por el financiamiento inicial de la Universidad de ShanghaiTech otorgado a Winnie Shum y por el financiamiento de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (NNSFC N ° 31471370).

Materials

Instrument of AXON system
Computer controlled amplifier Molecular Devices – Axon Multiclamp 700B patch-clamp amplifier
Digital Acquisition system Molecular Devices – Axon Digidata 1550 converter
Microscope Olympus BX-61WI
Micromanipulator Sutter Instruments MPC-325
Recording chamber and in-line Heater Warner Instruments TC-324C
Instrument of HEKA system
Patch Clamp amplifier Harvard Bioscience – HEKA EPC-10 USB double
Microscope Olympus IX73
Micromanipulator Sutter Instruments MPC-325
Recording chamber and in-line Heater Warner Instruments TC-324C
Other Instrument
Micropipette Puller Sutter Instrument  P-1000
Recording Chamber Warner Instruments RC-26G or homemade chamber
Borosilicate capillary glass with filament Sutter Instrument / Harvard Apparatus BF150-86-10
Vibration isolation table TMC  63544
Digital Camare HAMAMASTU ORCA-Flash4.0 V2 C11440-22CU
Reagents for isolation
RPMI 1640 medium Gibco 22400089
Penicillin/Streptomycin Gibca 15140112
IMDM ATCC  30-2005 
IMDM Gibco C12440500BT
Collagenase I Sigma C0130
Collagenase II Sigma C6885
5-α-dihydrotestosterone Medchemexpress HY-A0120
Fetal bovine serum capricorn FBS-12A
Micropipette internal solutions (K+-based solution) (pH 7.2, 280-295 mOsm)
KCl, 35mM Sigma/various V900068
MgCl2 · 6H2O, 2mM Sigma/various M2393
EGTA, 0.1mM Sigma/various E4378
HEPES, 10mM Sigma/various V900477
K-gluconate, 100mM Sigma/various P-1847
Mg-ATP, 3mM Sigma/Various A9187
The standard external recording physiological salt solution (PSS) (pH 7.4, 300-310 mOsm)
NaCl, 140mM Sigma/various V900058
KCl, 4.7mM Sigma/various V900068
CaCl2, 2.5mM Sigma/various V900266
MgCl2 · 6H2O, 1.2mM Sigma/various M2393
NaH2PO4, 1.2mM Sigma/various V900060
HEPES, 10mM Sigma/various V900477
Glucose, 10mM Sigma/various V900392
For pH adjustment
NaOH Sigma/various V900797 Purity >=97%
KOH Sigma/various 60371 Purity >=99.99%

References

  1. Shum, W. W. C., Ruan, Y. C., Da Silva, N., Breton, S. Establishment of Cell-Cell Cross Talk in the Epididymis: Control of Luminal Acidification. J Androl. 32 (6), 576-586 (2011).
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Cite This Article
Zhang, B. L., Gao, D. Y., Zhang, X. X., Shi, S., Shum, W. Whole-cell Patch-clamp Recordings of Isolated Primary Epithelial Cells from the Epididymis. J. Vis. Exp. (126), e55700, doi:10.3791/55700 (2017).

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