Summary

À l’aide de In Vivo et tissulaire et cellulaire Explant approches à l’étude de la morphogénèse et la pathogenèse de l’aorte embryonnaire et périnatale

Published: September 12, 2017
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Summary

Protocoles pour l’étude de l’aorte murin embryonnaire et périnatale à l’aide en vivo clonale analyse et cartographie sort, explants aortiques et muscle lisse isolé des cellules sont détaillées ici. Ces diverses approches facilitent l’enquête de la morphogenèse de l’aorte embryonnaire et périnatale dans le développement normal et la pathogenèse de la maladie.

Abstract

L’aorte est la plus grosse artère du corps. La paroi aortique est constituée d’une couche interne de cellules endothéliales, une couche intermédiaire d’une alternance de lamelles élastiques et des cellules musculaires lisses (CML) et une couche externe de fibroblastes et de matrice extracellulaire. Contrairement à l’étude généralisée des modèles pathologiques (par exemple, l’athérosclérose) dans l’aorte adulte, sait beaucoup moins sur l’aorte embryonnaire et périnatale. Ici, nous nous concentrons sur les CGS et fournir des protocoles pour l’analyse de la morphogénèse et la pathogenèse de l’embryonnaires et périnatales SMCs aortiques dans un développement normal et la maladie. Plus précisément, les quatre protocoles inclus sont : J’ai) in vivo la cartographie sort embryonnaires et analyse clonale ; II) la culture embryonnaire aorte explant ; III) isolement de SMC de l’aorte périnatale ; et iv) placement pompe mini osmotiques sous-cutanées chez les souris enceintes (ou des femmes enceintes). Par conséquent, ces approches facilitent les recherches des origines, sort et architecture clonale de CML dans l’ aorte in vivo. Ils permettent de modulation aorte embryonnaires morphogenèse dans l’utérus par une exposition continue aux agents pharmacologiques. En outre, le tissu aortique isolé des explants ou SMCs aortiques peuvent être utilisés pour mieux comprendre le rôle des gènes spécifiques cibles au cours de processus fondamentaux tels que muscularization, la prolifération et la migration. Ces expériences génératrices d’hypothèse sur CML isolés et l’aorte explanté peuvent ensuite être évalués dans le contexte de in vivo au moyen d’approches pharmacologiques et génétiques.

Introduction

Les systèmes circulatoires de fonction multicellulaires pour fournir des nutriments et l’oxygène aux cellules qui ne sont pas en contact avec le milieu extérieur et pour enlever des déchets produits et dioxyde de carbone de ces cellules. Chez les vertébrés, le principal système circulatoire est composé du cœur, qui pompe le sang à travers une série de vaisseaux sanguins. Les murs de gros vaisseaux sanguins, comme les artères et les veines, se composent de trois couches : je) l’intima ou la couche interne de cellules endothéliales ; II) le support, ou la couche intermédiaire d’une alternance de circonférence allongés des cellules musculaires lisses CML et lamelles élastiques ; et iii) l’adventice ou couche extérieure du tissu conjonctif et des fibroblastes. La grande majorité des études en biologie vasculaire se consacrée sur les cellules endothéliales, enquête sur la formation de nouveaux tubes de bordées de cellules endothéliales par l’intermédiaire de l’angiogenèse. En comparaison, les CGS reçoivent relativement peu d’attention. Cependant, CML est un type de cellule critique dans la construction de la paroi artérielle normale et dans les pathologies vasculaires.

L’aorte est l’artère de plus gros calibre dans l’organisme, qui reçoit le débit cardiaque du ventricule gauche du cœur. Il est touché par diverses maladies humaines, y compris l’athérosclérose, anévrisme et dissection. Dans les organismes adultes, l’aorte et ses branches principales sont intensément étudiés dans des modèles de maladies vasculaires. Par exemple, régime riche en graisses nourri des souris qui ont la valeur null pour le gène codant le récepteur des lipoprotéines de basse densité ou apolipoprotéine E, développer l’athérosclérose et des études de cartographie sort récentes indiquent que SMCs préexistants donnent naissance à plusieurs types de cellules dans le plaque d’athérosclérose1. Dans les anévrismes de l’aorte, changements pathologiques incluent l’apoptose SMC et remodelage2,3de la matrice extracellulaire.

Considérablement moins est connu au sujet de la morphogenèse de la SMC et la pathogenèse pendant la période embryonnaire et périnatale. Ici, nous fournissons des protocoles pour l’étude embryonnaires et périnatale aortique SMCs in vivo, des explants de tissus et de cellules isolées. Par exemple, l’article premier du protocole délimite cartographie sort et analyse clonale chez les souris embryonnaires. Recombinase cre exprimée sous le contrôle d’un promoteur spécifique à la cellule facilite le marquage des cellules spécifiques et leur progéniture4,5,6; Toutefois, un contrôle temporel de l’étiquetage spécifique des cellules peut être difficile durant le développement embryonnaire chez la souris. Dans ce contexte, nous fournissons avec embryons expriment le conditionnel CreER sous un promoteur actif dans les CGS (e.g.,Myh11 ou Acta2) et un reporter de la Cre, méthodes d’injection de tamoxifène ou son métabolite actif 4-OH-tamoxifène chez les mères enceintes et pour analyser les cellules marquées dans les embryons ou descendants postnatal. En outre, contrairement aux études de cartographie du destin, dont principalement utiliser Cre reporters avec un seul journaliste fluorophore1,7, l’analyse clonale est considérablement amélioré avec des journalistes de Cre multicolores.

La deuxième et la troisième section du protocole décrire des méthodes d’isolement et de mise en culture des explants aortiques embryonnaires et SMCs aortiques de nouveaux-nés, respectivement. Ces approches permettent la manipulation des voies de signalisation, plus précisément dans les explants aortiques ou CML et pour analyser les effets directs des agents pharmacologiques. Ainsi, le rôle de certains gènes dans le tissu d’intérêt peut subir de façon beaucoup plus rapide que par le biais de manipulations génétiques traditionnelles chez les souris. En outre, les études SMC isolés facilitent l’analyse de la migration cellulaire et adhérence, qui sont techniquement limité in vivo.

Enfin, la quatrième section du protocole délimite le placement d’une pompe osmotique mini sous-cutanée, chargé avec des agents pharmacologiques chez des souris enceintes (ou des femmes enceintes). Cette méthode facilite l’analyse de l’effet sur le développement embryonnaire causé par des agents nécessitant une perfusion continue en raison d’un métabolisme rapide. L’alternative des injections fréquentes n’est pas pratique pour de nombreux agents et doit être évitée, car elle peut causer une gêne importante dans le barrage enceinte.

Protocol

tous les protocoles de souris sont approuvées par le Comité de l’urbanisme à l’Université de Yale et d’institutionnels animalier. 1. In Vivo embryonnaires sort cartographie et analyse clonale Remarque : nous avons largement utilisé ces approches pour évaluer les origines des cellules et leur architecture clonale dans les modèles de développement et de la maladie 7 , 8 , …

Representative Results

Dans une analyse représentative clonale de CML en mutant des embryons pour Eln (le gène codant l’élastine protéine de matrice extracellulaire), Eln(+/-), Acta2-CreERT2 de souris ont été accouplés à des souris Eln(+/-) transportant également les multi-color ROSA26R(Rb/Rb) journaliste. Tel que décrit à l’étape 1, bouchons ont été vérifiés, enceintes barrages ont été induites par une injection uniq…

Discussion

Contrairement à l’enquête approfondie de l’aorte murin et ses branches principales pathologies adultes, tels que les modèles de l’athérosclérose, moins est connu au sujet de la morphogénèse et la pathogenèse de l’aorte embryonnaire et périnatale. Ici, nous nous concentrons sur l’aorte embryonnaire/périnatale, spécifiquement la CML et fournir des protocoles afin d’étudier l’aorte à travers en vivo, explant de tissu, et isolement SMC s’approche. Ces approches complémentaires fournisse…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Nous remercions Dean Li pour partage de protocole de son laboratoire pour l’isolement de SMC aortique. Soutien financier a été fourni par le National Institutes of Health (R21NS088854, R01HL125815 et R01HL133016 à D.M.G), l’American Heart Association (subvention 14GRNT19990019 à usinage mécanique D.M.G.) et l’Université de Yale (Brown-Coxe Fellowship à a.m. et mise en service fonds destinés à l’usinage mécanique D.M.G.).

Materials

Tamoxifen Sigma T5648
Corn oil Sigma C-8267 Vehicle for tamoxifen
4-OH-tamoxifen Sigma H7904 Active metabolite of tamoxifen
Progesterone Sigma P8783-5G Use at half the concentration of tamoxifen
OCT compound Sakura tissue tek 4583 For making cryoblocks
Cryomolds Polysciences inc 18986
DAPI Sigma D9542 IHC staining of nucleus, final concentration 5 mg/ml
Cy3 directly conjugated anti-SMA antibody Sigma A2547 IHC staining of SMA, final dilution 1:500
Anti-CD31 antibody BD Pharmingen 550274 IHC staining of GFP, final concentration 0.006 mg/ml
Anti-GFP antibody Thermo Fisher Scientific A-11121 IHC staining of CD31, final concentration 0.0016 mg/ml
Secondary antibody goat anti-rabbit, Alexa 647 Life Technologies a21244 IHC staining, final concentration 0.004 mg/ml
Secondary antibody goat anti-rabbit, Alexa 488 Life Technologies a11008 IHC staining, final concentration 0.004 mg/ml
DMEM Thermo Fisher Scientific 10567-014 For cell culture
FBS Thermo Fisher Scientific 10437028
Anti-integrin beta3 blocking antibody BD Biosciences 553343 Clone 2C9.G2, final concentration 0.02 mg/ml
Collagenase Worthington Biochemical Corp 44H14977A For digesting aorta
Elastase Worthington Biochemical Corp 34K15139 For digesting aorta
Antibiotic-antimycotic (100X) Thermo Fisher Scientific 15240062
Recombinant human FGF Promega G5071
Recombinant human EGF Promega G5021
Penicillin/streptomycin (10,000 U/ml) Thermo Fisher Scientific 15140122
Amphotericin B Thermo Fisher Scientific 15290026
Tissue culture plates Corning CLS430165
Alzet osmotic mini-pump Durect Corporation 2001
ECLIPSE 80i Upright Fluorescent Microscope Nikon
TCS SP5 Leica
Branson Sonifier 450 VWR
Myh11-CreERT2 mice The Jackson Laboratory 19079
Acta2-CreERT2 mice Obtained from lab of Dr. Pierre Chambon and Daniel Metzger
ROSA26R-CreERT2 mice The Jackson Laboratory 8463
ROSA26R(mTmG/mTmG) mice The Jackson Laboratory 026862
ROSA26R(EYFP/EYFP) mice The Jackson Laboratory 006148
ROSA26R(Confetti/Confetti) mice The Jackson Laboratory 13731
ROSA26R(Rb/Rb) mice Lab of Dr. Irv Weissman Obtained from lab of Dr. Irv Weissman

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Misra, A., Feng, Z., Zhang, J., Lou, Z., Greif, D. M. Using In Vivo and Tissue and Cell Explant Approaches to Study the Morphogenesis and Pathogenesis of the Embryonic and Perinatal Aorta. J. Vis. Exp. (127), e56039, doi:10.3791/56039 (2017).

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