Una base de RANKL osteoclasto cultura ensayo de médula ósea de ratón para investigar el papel de mTORC1 en la formación de osteoclastos
Summary
Este manuscrito describe un protocolo para aislar y la cultura osteoclastos en vitro de médula ósea de ratón y para estudiar el papel de lo mamíferos/mecanicista Diana de la rapamicina 1 complejo en la formación de osteoclastos.
Abstract
Los osteoclastos son único hueso-resorbing células que diferencian del linaje monocito/macrófago de la médula ósea. Disfunción de los osteoclastos puede resultar en una serie de enfermedades metabólicas del hueso, incluyendo la osteoporosis. Para desarrollar objetivos de productos farmacéuticos para la prevención de pérdida de masa ósea patológica, se deben entender los mecanismos por el cual los osteoclastos diferencian de precursores. La capacidad de aislar y un gran número de osteoclastos en vitro la cultura es fundamental para determinar el papel de genes específicos en la diferenciación de los osteoclastos. Inactivación del mecanicista/mamíferos objetivo de rapamicina complejo 1 (TORC1) en osteoclastos puede disminuir el número de osteoclastos y aumenta la masa ósea; sin embargo, los mecanismos subyacentes requieren estudio adicional. En el presente estudio, se describe un protocolo basado en RANKL para aislar y cultura osteoclastos de médula ósea de ratón y estudiar la influencia de mTORC1 inactivación en la formación de osteoclastos. Este protocolo con éxito dio lugar a un gran número de osteoclastos gigantes, normalmente dentro de una semana. Supresión de Raptor deterioró la formación de osteoclastos y disminución de la actividad de la fosfatasa ácida tartrato resistente secretor, indicando que eso mTORC1 es fundamental para la formación de osteoclastos.
Introduction
El hueso es un órgano siempre-que cambia y es remodelado por osteoblastos y osteoclastos durante toda la vida. Osteoclastos se encargan de la resorción de la matriz mineralizada y osteoblastos sintetizan y secretan nuevo hueso matrices1. El equilibrio entre la reabsorción ósea y formación ósea es crucial para la salud de los huesos incluyendo el mantenimiento del hueso masa y respuesta a la estimulación y lesiones. Si este equilibrio se interrumpe, puede ocurrir una serie de enfermedades metabólicas óseas, incluyendo osteoporosis y enfermedades periodontales. En estas enfermedades, pérdida de masa ósea resultante de la resorción ósea osteoclástica supera el hueso formando capacidad de osteoblastos2,3. Así, con el fin de desarrollar objetivos farmacéuticos para tratar trastornos esqueléticos como la osteoporosis, es fundamental para entender la generación y la biología de osteoclastos4.
Osteoclastos son las células multinucleated gigante únicas localizadas en o cerca de la superficie del hueso y pertenecen a la familia de monocito/macrófago1. Ibbotson K. J., et al. informó un método para generar células similares a osteoclastos en vitro con medio que contiene 1,25-dihidroxi-vitamina D35. La identificación del factor estimulante de colonias de macrófagos (M-CSF) y el receptor activador del ligando de factor nuclear-κ B (RANKL) como factores esenciales de la formación de osteoclastos ha aumentado dramáticamente la eficiencia de la osteoclastogénesis in vitro 1 , 6 , 7. la capacidad de cultura osteoclastos en vitro ha mejorado nuestra comprensión de la generación y regulación de los osteoclastos.
El mecanicista/mamíferos objetivo de rapamicina (mTOR) funciones en dos complejos estructuralmente y funcionalmente distintos, a saber mTORC1 y mTORC28,9. Los dos complejos son distintos unos de otros debido a sus diferentes componentes y sustratos aguas abajo. mTORC1 contiene la única proteína reguladoras asociadas de mTOR (Raptor), mientras mTORC2 contiene al rapamicina insensible compañero de mTOR (Powder)9. mTORC1 pueden integrar y transmitir señales importantes para regular la diferenciación, proliferación y crecimiento celular. Recientemente, hemos demostrado que eso mTORC1 desempeña un papel clave en la red de la resorción ósea catabólica por la eliminación de Raptor para inactivar mTORC1 en osteoclastos10. Sin embargo, los mecanismos subyacentes requieren estudio adicional. En el presente estudio, se utilizó un método basado en RANKL osteoclastogenic generar osteoclastos macrófagos derivados de médula ósea (BMMs) de tipo salvaje (WT) y ratones RapCtsk y estudiar la influencia de mTORC1 inactivación en osteoclastos formación.
Protocol
Representative Results
Discussion
El ensayo de osteoclastogenic es el método más utilizado para aislar y cultura osteoclastos en vitro12,13. Mientras que varias inducciones basadas en RANKL osteoclasto se han descrito13,14,15, el presente estudio describe un protocolo con algunas modificaciones basadas en los métodos anteriores.
En el estudio anterior, eran placas …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Los autores agradecen a Dr. Minghan Tong y S. Kato para ratones y reactivos que amablemente. Agradecemos a los miembros del laboratorio de Zou para discusiones útiles. Este trabajo fue apoyado en parte por subvenciones de 973 programa del Ministerio Chino de ciencia y tecnología (MOST) [2014CB964704 y 2015CB964503], programa de investigación clínica del Hospital de 9 personas, Shanghai Jiao Tong University School of Medicine. Gracias por la ayuda de instalaciones centrales para la biología de la célula e instalaciones centrales de Biología química, CAS centro de excelencia en Ciencia Molecular de la célula, Instituto Shanghai de Bioquímica y biología celular, Academia China de Ciencias.
Materials
| Raptorfl/fl mice | The Jackson Laboratory | 013188 | |
| Ctsk-cre mice | a gift from S. Kato, University of Tokyo, Tokyo, Japan | ||
| α-MEM | Corning | 10-022-CVR | |
| Glutamine | Gibico | 25030081 | |
| Penicillin streptomycin | Gibico | 15140122 | |
| Fetal calf serum | BioInd | 04-001-1A | |
| Recombinant mouse M-CSF protein | R&D | Q3U4F9 | |
| Recombinant mouse RANKL protein | R&D | Q3TWY5 | |
| RBC lysis buffer | Beyotime | C3702 | |
| Trypan blue | Sigma-Aldrich | 302643 | |
| Acetone | Shanghai Chemical Co. Ltd. | ||
| Citrate solution | Sigma-Aldrich | 915 | |
| Formaldehyde solution | Shanghai Chemical Co. Ltd. | ||
| Acid Phosphatase, Leukocyte (TRAP) Kit | Sigma-Aldrich | 387A-1KT | |
| Fast Garnet GBC Base solution | Sigma-Aldrich | 3872 | |
| Sodium Nitrite Solution | Sigma-Aldrich | 914 | |
| Naphthol AS-BI Phosphate Solution | Sigma-Aldrich | 3871 | |
| Acetate solution | Sigma-Aldrich | 3863 | |
| Tartrate solution | Sigma-Aldrich | 3873 | |
| Dulbecco's phosphate-buffered saline | Corning | 21-031-CVR | |
| L-tartaric acid | Sigma-Aldrich | 251380 | |
| Sodium tartrate dibasic dehydrate | Sigma-Aldrich | s4797 | |
| Glycine | Shanghai Chemical Co. Ltd. | ||
| MgCl2 | Shanghai Chemical Co. Ltd. | ||
| ZnCl2 | Shanghai Chemical Co. Ltd. | ||
| NaOH | Shanghai Chemical Co. Ltd. | ||
| Phosphatase substrate | Sigma-Aldrich | P4744 | |
| anti-Raptor | Cell Signaling Technology | 2280 | |
| anti-P-ribosomal protein S6 (S235/236) | Cell Signaling Technology | 2317 | |
| anti-ribosomal protein S6 | Cell Signaling Technology | 2211 | |
| anti-β-actin | Santa Cruz Biotechnology | sc-130300 | |
| 37% formaldehyde | Xilong scientific | ||
| polyvinylidene fluoride (PVDF) membrane | Bio-Rad | ||
| Western Chemiluminescent HRP Substrate (ECL) | Millipore | 00000367MSDS | |
| IX71 | Olympus | ||
| Envision | Perkin Elmer | ||
| 0.45-mm Syringe | |||
| Scissor | |||
| Mosquito forcep |
References
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