Summary

Yalıtım ve kültür insan yetişkin ve Fetal kalp örnekler elde edilen birincil Epicardial hücre

Published: April 24, 2018
doi:

Summary

Epicardium hücreleri ve büyüme faktörleri miyokardiyal duvara sağlayarak geliştirme ve onarım kalp önemli bir rol oynar. Burada, çalışma ve gelişimsel ve yetişkin özellikleri karşılaştırma sağlar kültür insan birincil epicardial hücreleri yöntemine açıklayın.

Abstract

Epicardium, Miyokardiyum kapsayan bir epitel hücre katmanı iskemik yaralanma sonra kalp geliştirme sırasında hem de onarım yanıt kalp önemli bir rol vardır. Aktif hale getirildiğinde, epicardial hücreleri epitelyal Mezenkimal geçiş (EMT) hücreleri Yenileyici Miyokardiyum için sağlamak için bilinen bir sürecinden geçmeleri. Ayrıca, epicardium temel parakrin faktörler salgılanmasını katkıda bulunur. Tam takdir epicardium rejeneratif potansiyelini ortaya çıkarmak için bir insan hücre modeli gereklidir. Burada bir roman hücre kültür model birincil epicardial türetilmiş hücre (EPDCs) insan yetişkin ve fetal kalp dokudan türetmek için anahat. EPDCs izole etmek için epicardium kalp numune dışarıdan disseke ve bir tek hücre süspansiyon işlenmiş. Ardından, EPDCs kaplama ve ALK 5-kinaz inhibitörü onların epitel fenotip korumak için SB431542 içeren EPDC ortamda kültürlenir. EMT stimülasyon ile TGFβ tarafından indüklenen. Bu yöntem sağlar, ilk kez, kontrollü bir ortamda insan epicardial EMT sürecinin incelenmesi ve kalp rejenerasyon yardımcı olabilir EPDCs secretome daha fazla anlayış kazanıyor kolaylaştırır. Ayrıca, bu üniforma yaklaşım insan yetişkin ve fetal epicardial davranışını doğrudan karşılaştırma için sağlar.

Introduction

Epicardium, zarflar, olduğunu kalp geliştirme ve (gözden Smits ve ark. tamir için hayati önemi olan bir tek hücreli epitel tabaka 1). proepicardial organ, gelişmekte olan kalp tabanında bulunan küçük bir yapı developmentally, epicardium kaynaklanmaktadır. Gelişimsel güne E9.5 fare ve 4 hafta sonrası anlayışı insan, hücreleri bu karnabahar yapısından geçirmek ve kapak gelişmekte olan Miyokardiyum2başlayın. Bir kez bir tek epitel hücre katmanı oluşturulur, bir kısmını epicardial hücreleri epitel Mezenkimal geçiş (EMT) uğrar. EMT sırasında hücreleri epitel onların niteliklerinden hücre-hücre yapışıklıklar, kaybetmek ve onları gelişen Miyokardiyum geçirmek için kapasitesi sayesinde daha çok bir Mezenkimal fenotip elde edilir. Her ne kadar ikinci farklılaşma iki hücre fibroblastlar, düz kas hücreleri ve potansiyel olarak cardiomyocytes ve endotel hücreleri3, gibi çeşitli kardiyak hücre türleri kurulan epicardial türetilmiş hücre (EPDCs) ayırt nüfus kalır (gözden Smits ve ark. içinde tartışma konu 4). Ayrıca, onun büyüme ve vaskülarizasyon5,6,7,8düzenlemek için öğretici parakrin sinyalleri Miyokardiyum için epicardium sağlar. Engelli epicardial oluşumu kalp kası9,10, damarlara11ve iletim sistemi12temel vurgu, gelişimsel hatalarına yol açar birden fazla çalışmalar göstermiştir epicardium kalp oluşumu için katkı.

Yetişkin kalbinde epicardium uyuyan bir katman olarak mevcut olsa da, iskemi13yeniden olur. Epicardial yeniden etkinleştirme sonrası yaralanma beyannamedir birkaç işlemler yayılması ve EMT14, olsa da dahil olmak üzere kalp geliştirme için daha az verimli bir şekilde açıklanan. İlginçtir, her ne kadar kesin mekanizması tam olarak anlaşılmış değildir, onarmak için epicardial katkı tedavi ile örneğin, Thymosin β415 tarafından geliştirilmiş veya VEGF-bir mRNA16iyileştirmiştir kalp kaynaklanan, değişikliğin Miyokard İnfarktüsü sonra işlev. Epicardium bu nedenle endojen onarım yaralı kalp geliştirmek için ilginç bir hücre kaynak olarak kabul edilir.

Kalp Geliştirme mekanizmalarının kez yaralanma sırasında daha az verimli bir şekilde her ne kadar recapitulated. Epicardial aktivatörleri arayışı içinde belirlemek ve fetal ve yetişkin epicardium tam kapasite karşılaştırmak önemlidir. Ayrıca, terapötik bir bakış açısından bu hayvan deneyleri ek olarak, biz bilgi ile ilgili insan epicardium yanıt uzatmak önemlidir. Burada, izole ve insan yetişkin ve fetal epicardial türetilmiş hücrelerinde (EPDCs) bir epitel hücre gibi Morfoloji kültür ve EMT ikna etmek için bir yöntem açıklanmaktadır. Bu model ile keşfetmek ve yetişkin ve fetal epicardial hücre davranış karşılaştırın hedefliyoruz.

Bu iletişim kuralı en büyük avantajı değil iyice incelenmiştir insan epicardial malzeme kullanmaktır. Önemlisi, açıklanan yalıtım ve hücre kültürü iletişim kuralı bu iki hücre kaynakları arasında doğrudan bir karşılaştırma etkinleştirme her iki fetal ve yetişkin Arnavut kaldırımı EPDCs türetmek için tek bir üniforma yöntemi sağlar. Ayrıca, epicardium, konuma göre izole olduğu için aslında epicardially türetilmiş17hücrelerdir sağlanmaktadır.

İnsan EPDC izolasyon yöntemleri daha önce kurulmuş olan sağlarken, bunlar çoğunlukla nerede kalp veya epicardial doku parçaları bir hücre kültür çanak18,19kaplama yapılan protokol bağlıdır. Bu yaklaşım böylece bunu kısmen geçirmek için onların epitel fenotip kaybetmek ve spontan EMT geçmesi daha eğilimli olan özellikle hücreleri için seçer. Geçerli protokol epicardium epitel onların durumunu korumak izole EPDCs sağlayan bir tek hücre çözümü önce işlenir. Bu yöntem bu nedenle epicardial EMT eğitim için bir katı vitro modeli sağlar.

Protocol

İnsan dokusu numuneler ile tüm deneyler Leiden Üniversitesi Tıp Merkezi Etik Komitesi tarafından onaylanmış ve Helsinki Deklarasyonu için uygundur. Tüm adımlar bir hücre kültür akışı kabine steril ekipmanları ile gerçekleştirilir. 1. hazırlıkları EPDC orta Dulbecco’nın değiştirilmiş kartal orta (DMEM düşük-glikoz) ve orta 199 (M199) 1:1 oran içinde karıştırarak hazırlayın. % 10 ısı inaktive fetal sığır serum (FBS, 25 dk 56 ° c için inak…

Representative Results

Burada, EPDCs insan yetişkin ve fetal kalp dokusu (şekil 1) izole etmek için basit bir protokol anahat. Bu iletişim kuralı, kalp (şekil 1A) dışarıdan epicardium kolay erişilebilecek bir konuma yararlanır. Diseksiyon temel subepicardial hücre dışı matriks ve miyokard dokusu bozulmamış (şekil 1J) kalırken WT1 + epicardium kaldırılır gösterir sonra kalp auricle boyama. Geniş kara…

Discussion

Burada bir yalıtmak için detaylı Protokolü ve birincil epicardial hücreleri insan yetişkin ve fetal kalp türetilmiş kültür açıklar. Kapsamlı bu hücrelerin karakterizasyonu önceden yayınlanan17oldu. Biz her iki hücre tipleri ALK5 kinaz inhibitörü SB431542 ile kültürlü zaman epitel Arnavut kaldırımlı benzeri hücreler olarak muhafaza edilmesi göstermiştir. EMT geliştirme ve sonrası yaralanma yanıt sırasında epicardial harekete geçirmek içinde vivo ayrılmaz…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Bu araştırma Hollanda organizasyon bilimsel araştırma (NWO) (VENI 016.146.079) için ve bir LUMC araştırma bursu hem AMS ve LUMC Bontius Stichting (MJG) tarafından desteklenmektedir.

Materials

Dulbecco’s modified Eagle’s medium + GlutaMAX Gibco 21885-025
Medium 199  Gibco 31150-022
Fetal Bovine Serum  Gibco 10270-106
Trypsin 0.25% Invitrogen 25200-056
Penicillin G sodium salt Roth HP48
Streptomycin sulphate Roth HP66
Trypsin 1:250 from bovine pancreas Serva 37289
EDTA Sigma E4884
Gelatin from porcine skin Sigma-Aldrich G1890
Culture plates 6 well Greiner bio-one 657160
Culture plates 12 well Corning 3512
Culture plates 24 well Greiner bio-one 662160
SB 431542 Tocris 1614
Dimethyl Sulfoxide (DMSO) Merck 102931
100-1000µL Filtered Pipet Tips Corning 4809
10-ml pipet Greiner bio-one 607180
5-ml pipet Greiner bio-one 606180
Cell culture dish 100/20 mm Greiner bio-one 664160
PBS Gibco 10010056 Or home-made and sterilized
Eppendorf tubes 1.5 mL Eppendorf 0030120086
15-ml centrifuge tubes Greiner bio-one 188271
50-ml centrifuge tubes Greiner bio-one 227261
10 mL Syringe Becton Dickinson 305959
Needles 19 Gauge Becton Dickinson 301700
Needles 21 Gauge Becton Dickinson 304432
EASYstrainer Cell Sieves, 100 µm Greiner bio-one 542000
TGFβ3  R&D systems 243-B3
Monoclonal Anti-Actin, α-Smooth Muscle Sigma A2547 
Anti-Mouse Alexa Fluor 555 Invitrogen A31570
Alexa Fluor 488 Phalloidin Invitrogen A12379
Equipment
Name Company Catalog Number Comments
Pipet P1,000 Gilson F123602
Pipet controller Integra 155 015
Stereomicroscope Leica M80
Inverted Light Microscope Olympus CK2
Centrifuge Eppendorf 5702
Waterbath GFL 1083

References

  1. Smits, A. M., Dronkers, E., Goumans, M. J. The epicardium as a source of multipotent adult cardiac progenitor cells: Their origin, role and fate. Pharmacological research. 127, 129-140 (2017).
  2. Risebro, C. A., Vieira, J. M., Klotz, L., Riley, P. R. Characterisation of the human embryonic and foetal epicardium during heart development. Development. 142 (21), 3630-3636 (2015).
  3. Zhou, B., Ma, Q., et al. Epicardial progenitors contribute to the cardiomyocyte lineage in the developing heart. Nature. 454 (7200), 109-113 (2008).
  4. Smits, A., Riley, P. Epicardium-Derived Heart Repair. Journal of Developmental Biology. 2 (2), 84-100 (2014).
  5. Chen, T. H. P., Chang, T. C., et al. Epicardial Induction of Fetal Cardiomyocyte Proliferation via a Retinoic Acid-Inducible Trophic Factor. Developmental Biology. 250 (1), 198-207 (2002).
  6. Pennisi, D. J., Ballard, V. L. T., Mikawa, T. Epicardium is required for the full rate of myocyte proliferation and levels of expression of myocyte mitogenic factors FGF2 and its receptor, FGFR-1, but not for transmural myocardial patterning in the embryonic chick heart. Developmental Dynamics. 228 (2), 161-172 (2003).
  7. Lavine, K. J., Yu, K., et al. Endocardial and epicardial derived FGF signals regulate myocardial proliferation and differentiation in vivo. Developmental Cell. 8 (1), 85-95 (2005).
  8. Stuckmann, I., Evans, S., Lassar, A. B. Erythropoietin and retinoic acid, secreted from the epicardium, are required for cardiac myocyte proliferation. Developmental biology. 255 (2), 334-349 (2003).
  9. Männer, J., Schlueter, J., Brand, T. Experimental analyses of the function of the proepicardium using a new microsurgical procedure to induce loss-of-proepicardial-function in chick embryos. Developmental Dynamics. 233 (4), 1454-1463 (2005).
  10. Weeke-Klimp, A., Bax, N. A. M., et al. Epicardium-derived cells enhance proliferation, cellular maturation and alignment of cardiomyocytes. Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 49 (4), 606-616 (2010).
  11. Eralp, I., Lie-Venema, H., et al. Coronary Artery and Orifice Development Is Associated With Proper Timing of Epicardial Outgrowth and Correlated Fas Ligand Associated Apoptosis Patterns. Circulation Research. 96 (5), (2005).
  12. Kelder, T. P., Duim, S. N., et al. The epicardium as modulator of the cardiac autonomic response during early development. Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 89, 251-259 (2015).
  13. van Wijk, B., Gunst, Q. D., Moorman, A. F. M., van den Hoff, M. J. B. Cardiac regeneration from activated epicardium. PloS one. 7 (9), e44692 (2012).
  14. Zhou, B., Honor, L. B., et al. Adult mouse epicardium modulates myocardial injury by secreting paracrine factors. The Journal of clinical investigation. 121 (5), 1894-1904 (2011).
  15. Smart, N., Bollini, S., et al. De novo cardiomyocytes from within the activated adult heart after injury. Nature. 474 (7353), 640-644 (2011).
  16. Zangi, L., Lui, K. O., et al. Modified mRNA directs the fate of heart progenitor cells and induces vascular regeneration after myocardial infarction. Nature Biotechnology. 31 (10), 898-907 (2013).
  17. Moerkamp, A. T., Lodder, K., et al. Human fetal and adult epicardial-derived cells: a novel model to study their activation. Stem Cell Research & Therapy. 7 (1), 1-12 (2016).
  18. Clunie-O’Connor, C., Smits, A. M., et al. The Derivation of Primary Human Epicardium-Derived Cells. Current Protocols in Stem Cell Biology. 35, 2C.5.1-2C.5.12 (2015).
  19. Van Tuyn, J., Atsma, D. E., et al. Epicardial Cells of Human Adults Can Undergo an Epithelial-to- Mesenchymal Transition and Obtain Characteristics of Smooth Muscle Cells In Vitro. Stem Cells. 25 (2), 271-278 (2007).
  20. Bax, N. A. M., van Oorschot, A. A. M., et al. In vitro epithelial-to-mesenchymal transformation in human adult epicardial cells is regulated by TGFβ-signaling and WT1. Basic research in cardiology. 106 (5), 829-847 (2011).
  21. Chechi, K., Richard, D. Thermogenic potential and physiological relevance of human epicardial adipose tissue. International Journal of Obesity Supplements. 5 (Suppl 1), S28-S34 (2015).

Play Video

Cite This Article
Dronkers, E., Moerkamp, A. T., van Herwaarden, T., Goumans, M., Smits, A. M. The Isolation and Culture of Primary Epicardial Cells Derived from Human Adult and Fetal Heart Specimens. J. Vis. Exp. (134), e57370, doi:10.3791/57370 (2018).

View Video