العزلة والتوسع وتحريض أديبوجينيك CD34 + CD31 + خلايا بطانية من الأنسجة الدهنية تحت الجلد وأومينتال البشرية
Summary
التفريق بين adipocytes أبيض وبيج من الأنسجة الدهنية والأوعية الدموية موروث يحمل إمكانات لتحسين التمثيل الغذائي في السمنة. يصف لنا البروتوكولات CD34 + CD31 + عزل الخلية البطانية من الدهون البشرية والتوسع اللاحق في المختبر ، والتمايز في adipocytes بيج وأبيض. وتناقش عدة تطبيقات المتلقين للمعلومات.
Abstract
ويرافق البدانة إعادة عرض واسعة من الأنسجة الدهنية في المقام الأول عن طريق تضخم adipocyte. نتائج النمو adipocyte المتطرفة في ضعف استجابة للأنسولين، ونقص المحلية، والتهاب. بحفز التفريق بين adipocytes البيضاء الفنية من فروعه، يمكن منع تضخم جذرية للسكان adipocyte، ونتيجة لذلك، يمكن تحسين صحة التمثيل الغذائي للأنسجة الدهنية جنبا إلى جنب مع تخفيض التهاب. أيضا، عن طريق تنشيط ريق adipocytes بيج/براون، نفقات الطاقة الجسم الكلي يمكن زيادة، مما يؤدي إلى فقدان الوزن. هذا النهج يمكن أن تحول دون تطور المراضات المشارك السمنة مثل داء السكري من النوع 2، وأمراض القلب والأوعية الدموية.
وتصف هذه الورقة العزلة والتوسع، والتفريق في adipocytes أبيض وبيج من مجموعة فرعية خلايا الأنسجة الدهنية البشرية بطانية المشترك تعبر عن علامات CD31 و CD34. الطريقة رخيصة نسبيا وليست كثيفة العمالة. يتطلب الوصول إلى الأنسجة الدهنية البشرية ومستودع تحت الجلد ومناسبة لأخذ العينات. لهذا البروتوكول، عينات الأنسجة الدهنية الطازجة من مواضيع السمنة سقيم [مؤشر كتلة الجسم (BMI) > 35] يتم جمعها خلال إجراءات جراحات. باستخدام إيمونوسيباريشن متسلسلة من الكسر الأوعية الدموية stromal، يتم إنتاج ما يكفي من خلايا من أقل من 2-3 غرام الدهون. هذه الخلايا يمكن توسيعها في ثقافة أكثر من 10-14 يوما، ويمكن cryopreserved، والاحتفاظ بممتلكاتهم أديبوجينيك مع باساجينج حتى سن 5-6. وتعامل الخلايا لمدة 14 يوما مع أديبوجينيك كوكتيل باستخدام مزيج من الأنسولين البشري ومؤثر-روزيغليتازون PPARγ.
يمكن أن تستخدم هذه المنهجية للحصول على دليل على مفهوم التجارب على الآليات الجزيئية التي تدفع ردود أديبوجينيك في الخلايا الدهنية بطانية، أو لفحص العقاقير الجديدة التي يمكن أن تعزز أديبوجينيك الرد موجها أما نحو الأبيض أو التفريق بين adipocyte بيج/براون. باستخدام عينة صغيرة تحت الجلد، يمكن استخدام هذه المنهجية لحجب المواضيع غير المستجيب للتجارب السريرية ويهدف إلى حفز adipocytes بيج/البنى والأبيض لعلاج السمنة والمراضات المشارك.
Introduction
وتبين الأدلة الأخيرة أن الفئران والبشر، يمكن أن تكون متباينة مجموعة فرعية خلايا يقطنون المفرج الأنسجة الدهنية إلى أما أبيض أو بيج/بني adipocytes1،2،3. النمط الظاهري لهذه الخلايا موضوع الخلاف، مع الأدلة المؤيدة لخلايا بطانية أو العضلات الملساء/بيريسيتي، أو طائفة من وسيطة تعمل4،5،،من67. وكان نطاق تطوير هذه المنهجية لاختبار إمكانات أديبوجينيك CD34 + CD31 + غشائي الخلايا المعزولة من مستودعات الدهون المختلفة من البشر يعانون من السمنة المفرطة. وتركز دراسات أخرى في الأدب على أديبوجينيك المحتملة في كسر الأوعية الدموية stromal مجموع أو adipocyte المعروفة المتكفل2،،من89. منذ التكنولوجيات الموجودة حاليا يمكن أن تستهدف على وجه التحديد خلايا الأنسجة الدهنية بطانية للمخدرات تسليم10، فهم إمكانات هذه الخلايا للخضوع أديبوجينيك توجيهي نحو adipocytes أبيض أو بيج من المهم العلاجات المستهدفة مستقبلا.
وذكرت مجموعات مختلفة مزيج علامات CD31 و CD34 كالأمهات البديلات عزل خلايا بطانية من الأنسجة الدهنية البشرية11،،من1213. عادة، يتم العزل استخدام اثنين من الخطوات المتسلسلة وتشكيله إيجابية باستخدام الخرز المغناطيسي. واستخدمت في هذا التقرير، إيمونوسيباريشن استخدام CD34 + الخرز المغناطيسي جنبا إلى جنب مع الخرز البلاستيك CD31. وجدنا هذا الأسلوب متفوقة على إيمونوسيباريشن المغناطيسي متسلسلة فيما يتعلق بالحفاظ على مورفولوجيا غشائي حصاة كبيرة نموذجية. أيضا، كنا قادرين على توليد ما يكفي من خلايا المطلوبة لتحريض التوسع وأديبوجينيك بدءاً من أقل من 1-2 غرام الدهون. خزعة عينة صغيرة من الدهون تحت الجلد ما يكفي لإنتاج الكمية المطلوبة من الخلايا للتطبيقات المتلقين للمعلومات. هذا الجانب يحتمل أن تكون هامة، لا سيما إذا كان هذا الأسلوب سوف تستخدم للكشف عن استجابة لتحريض أديبوجينيك في البشر.
خلافا لأنظمة أخرى ذكرت في الأدبيات، يستخدم هذا الأسلوب فقط هما مكونان لتحريض أديبوجينيك CD34 + CD31 + الخلايا: مؤثر PPARγ – روزيغليتازون – والإنسولين البشري. الأهم من ذلك، كمية الأنسولين المستخدمة يقع ضمن النطاق العادي/عالية لتعميم بوستابسوربتيفي الأنسولين في البشر14. درجة القدرة على الاستجابة للأنسولين من الخلايا في المختبر، تقاس الفسفرة Akt، ترتبط بمدى قدرتها على الاستجابة لتحريض كوكتيل. من المثير للاهتمام، استخدام هذه الشروط التعريفي كوكتيل والتجريبية، مزيج خلايا البيضاء والبيج/براون تم الحصول عليها كما تحدد حجم وعدد قطرات داخل الخلايا الدهنية والتعبير عن المؤشرات الجزيئية. يسمح هذا البروتوكول تعريفية بسيطة وفعالة من حيث التكلفة إلى جانب التقييم الكمي للنمط الظاهري لخلايا المستجيب (الأبيض مقابل بيج) لفحص العوامل التي يمكن أن يحتمل أن يغير موازين متباينة بيج : الأبيض adipocytes.
كما يوفر هذا الأسلوب نهجاً متعدية لفهم الآليات الكامنة أديبوجينيسيس فروعه غشائي الأوعية الدموية في الأنسجة الدهنية للإنسان. باستخدام هذه التقنية المحددة العزلة/التمايز، يمكن استجواب المحققين المسارات المختلفة المسؤولة عن أديبوجينيسيس في مجموعة فرعية خلايا البطانية الوعائية من شتى مخازن الدهون في البشر الهزيل والسمنة المفرطة.
Protocol
Representative Results
Discussion
تركز هذه الورقة تقديم منهجية للعزل والتوسع وتحريض أديبوجينيك CD34 + CD31 + خلايا بطانية من مستودعات الحشوي وتحت الجلد من الأنسجة الدهنية البشرية.
وقد تم الإبلاغ عن المنهجيات لعزل خلايا بطانية من أسرة الأوعية الدموية المختلفة من القوارض أو البشر التي تنطوي أساسا على تقنيات استخ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
المؤلفون أن نشيد ماركيز بيكي، منسق السريرية في مركز بارياتريك سينترا، لمساعدتها في عملية للمريض الفحص والموافقة. وأيد R15HL114062 إلى Anca دال دوبريان هذا البحث.
Materials
|
Large Equipment |
|||
|
Biosafety Cabinet |
Nuaire |
nu-425-400 |
|
|
Cell Culture Incubator |
Thermo-Fisher Scientific |
800 DH |
|
|
Water Bath |
Forma Scientific |
2568 |
Reciprocal Shaker |
|
RT-PCR Machine |
BIO-RAD |
CFX96-C1000 |
|
|
Electrophoresis Box |
BIO-RAD |
Mini PROTEAN 3 Cell |
|
|
Transblot Box |
BIO-RAD |
Mini Trans-Blot Cell |
|
|
Electrophoresis Power Supply |
BIO-RAD |
PowerPac Basic |
|
|
ELISA Reader |
Molecular Devices |
SpectraMax M5 |
|
|
Blot Reader |
LI-COR |
Odyssey |
Near Infrared |
|
Refrigerated Centrifuge |
Eppendorf |
5810 R |
|
|
Tabletop Centrifuge |
Eppendorf |
MiniSpin Plus |
|
|
Fluorescent Microscope |
Olympus |
BX50 |
|
|
Inverted Microscope |
Nikon |
TMS |
|
|
KRBSS Buffer |
|||
|
HEPES |
Research Products International |
H75030 |
|
|
Sodium bicarbonate |
Sigma-Aldrich |
792519 |
|
|
Calcium chloride dihydrate |
Sigma-Aldrich |
C7902 |
|
|
Potassium phosphate monobasic |
Sigma-Aldrich |
P5655 |
|
|
Magnesium sulfate |
Sigma-Aldrich |
M2643 |
|
|
Sodium chloride |
Sigma-Aldrich |
746398 |
|
|
Sodium phosphate monobasic monohydrate |
Sigma-Aldrich |
S9638 |
|
|
Potassium chloride |
Sigma-Aldrich |
P9333 |
|
|
Glucose |
Acros Organics |
410950010 |
|
|
Adenosine |
Acros Organics |
164040250 |
|
|
Bovine Serum Albumin |
GE Healthcare Bio-Sciences |
SH30574.02 |
|
|
Penicillin/Streptomycin |
Thermo-Fisher Scientific |
15070063 |
|
|
Tissue Digestion |
|||
|
20 mL Syringe |
Global Medical |
67-2020 |
|
|
Nylon Mesh, 250 µm |
Sefar |
03-250/50 |
|
|
Pipetting Needles |
Popper |
7934 |
|
|
Fine Scissors |
Fine Science Tools |
14058-11 |
|
|
Tissue Forceps |
George Tiemann & Co |
160-20 |
|
|
Collagenase, Type I |
Worthington Biochemical |
LS004196 |
|
|
Petri Dishes, 100 mm |
USA Scientific |
5666-4160 |
TC Treated |
|
Eppendorf Tubes, 1.5 mL |
USA Scientific |
1615-5500 |
|
|
Conical Tubes, 15 mL |
Nest Scientific |
601052 |
|
|
Conical Tubes, 50 mL |
Nalgene |
3119-0050 |
|
|
Scintillation Vials |
Kimble |
74505-20 |
Tissue Dicing |
|
Cell Isolation |
|||
|
Cellometer |
Nexcelom |
Auto 2000 |
|
|
Cellometer Slides |
Nexcelom |
CHT4-SD100-002 |
|
|
Cellometer Viability Stain |
Nexcelom |
CS2-0106-5mL |
Acridine Orange/Propidium Iodine |
|
Anti-CD34 Magnetic Beads |
StemCell Technologies |
18056 |
Kit |
|
EasySep Magnet |
StemCell Technologies |
18000 |
|
|
Anti-CD31 Plastic Beads |
pluriSelect USA |
19-03100-10 |
|
|
pluriSelect 10x Wash Buffer |
pluriSelect USA |
60-00080-10 |
|
|
pluriSelect Connector Ring |
pluriSelect USA |
41-50000-03 |
|
|
pluriSelect Detachment Buffer |
pluriSelect USA |
60-00046-12 |
|
|
pluriSelect Incubation Buffer |
pluriSelect USA |
60-00060-12 |
|
|
pluriSelect S Cell Strainer |
pluriSelect USA |
43-50030-03 |
|
|
Cell Culture |
|||
|
6-well Plates |
USA Scientific |
CC7682-7506 |
TC Treated |
|
4-well chambered slides |
Corning Life Sciences |
354559 |
Fibronectin coated |
|
4-well chambered slides |
Thermo-Fisher Scientific |
154526PK |
Uncoated glass |
|
Human Adipose Microvascular Endothelial Cells (HAMVEC) |
Sciencell Research Laboratories |
7200 |
Primary cell line |
|
Endothelial Cell Media (ECM) |
ScienCell Research Laboratories |
1001 |
Complete Kit |
|
DMEM/F12 Basal Media |
Thermo-Fisher Scientific |
11320082 |
|
|
Fetal Bovine Serum (FBS) |
Rocky Mountain Biologicals |
FBS-BBT |
|
|
Insulin |
Lilly |
U-100 |
Humalog |
|
Rosiglitazone |
Sigma-Aldrich |
R2408 |
|
|
Cell Analysis |
|||
|
Oil Red O Dye |
Sigma-Aldrich |
O0625 |
Prepared in isopropanol |
|
96 well plates |
USA Scientific |
1837-9600 |
|
|
96 well PCR plates |
Genesee Scientific |
24-300 |
|
|
RNA Extraction |
Zymo Research |
R2072 |
Kit |
|
cDNA Synthesis |
BIO-RAD |
1708841 |
Supermix |
|
JumpStart PCR Polymerase |
Sigma-Aldrich |
D9307-250UN |
Hot start, with PCR Buffer N |
|
Magnesium Chloride Solution |
Sigma-Aldrich |
M8787-5ML |
3 mM final in PCR reaction |
|
dNTPs |
Promega |
U1515 |
|
|
TaqMan AdipoQ |
Thermo-Fisher Scientific |
Hs00605917_m1 |
|
|
TaqMan CIDEA |
Thermo-Fisher Scientific |
Hs00154455_m1 |
|
|
TaqMan RPL27 |
Thermo-Fisher Scientific |
Hs03044961_g1 |
|
|
TaqMan UCP1 |
Thermo-Fisher Scientific |
Hs00222453_m1 |
|
|
BCA Assay |
Sigma-Aldrich |
QPBCA-1KT |
Kit |
|
Bis-acrylamide |
BIO-RAD |
1610146 |
40% stock solution |
|
Ammonium Persulfate |
BIO-RAD |
1610700 |
|
|
TEMED |
BIO-RAD |
1610800 |
|
|
Tris |
Sigma-Aldrich |
T1503 |
|
|
Glycine |
BIO-RAD |
1610718 |
|
|
Sodium Dodecal Sulfate |
Sigma-Aldrich |
L3771 |
|
|
EDTA |
Fisher Scientific |
S311-100 |
|
|
Bromophenol Blue |
Sigma-Aldrich |
B8026 |
|
|
Blot Membrane |
EMD Millipore |
IPFL00010 |
|
|
Methanol |
Fisher Scientific |
A452-SK4 |
|
|
Odyssey Blocking Buffer, Tris |
LI-COR |
927-50000 |
|
|
Anti-AKT antibody |
Cell Signaling Technology |
2920S |
Mouse monoclonal |
|
Anti-pAKT antibody |
Cell Signaling Technology |
9271S |
Rabbit polyclonal |
|
Anti-UCP1 antibody |
Abcam |
ab10983 |
Rabbit polyclonal |
|
Anti-Mouse IgG antibody |
LI-COR |
926-68070 |
Goat Polyclonal, IRDye 680RD |
|
Anti-Rabbit IgG antibody |
LI-COR |
926-32211 |
Goat Polyclonal, IRDye 800CW |
|
Anti-Rabbit IgG antibody |
Jackson ImmunoResearch |
111-025-003 |
Goat Polyclonal, TRITC |
|
Phosphate Buffer Saline |
Thermo-Fisher Scientific |
10010049 |
|
|
37% Formaldehyde Solution |
Electron Microscopy Sciences |
15686 |
4% solution for cell fixation |
|
Normal Goat Serum |
Vector Laboratories |
S-1000 |
10% blocking solution |
|
Triton X-100 |
Sigma-Aldrich |
X-100 |
0.1% permeabilization solution |
|
DAPI |
Thermo-Fisher Scientific |
D1306 |
|
|
Calcein AM |
Thermo-Fisher Scientific |
65-0853-39 |
Cell fluorescent visualization |
|
Matrigel Basement Membrane Matrix |
Corning Life Sciences |
356231 |
Growth factor reduced |
|
DiI labeled Acetylated LDL |
Thermo-Fisher Scientific |
L3484 |
References
- Tang, W., et al. White fat progenitor cells reside in the adipose vasculature. Science. 322 (5901), 583-586 (2008).
- Lee, Y. H., Petkova, A. P., Granneman, J. G. Identification of an adipogenic niche for adipose tissue remodeling and restoration. Cell Metabolism. 18 (3), 355-367 (2013).
- Min, S. Y., et al. Human ‘brite/beige’ adipocytes develop from capillary networks, and their implantation improves metabolic homeostasis in mice. Nature Medicine. 22 (3), 312-318 (2016).
- Gupta, R. K., et al. Zfp423 expression identifies committed preadipocytes and localizes to adipose endothelial and perivascular cells. Cell Metabolism. 15 (2), 230-239 (2012).
- Tran, K. V., et al. The vascular endothelium of the adipose tissue gives rise to both white and brown fat cells. Cell Metabolism. 15 (2), 222-229 (2012).
- Rodeheffer, M. S., Birsoy, K., Friedman, J. M. Identification of white adipocyte progenitor cells in vivo. Cell. 135 (2), 240-249 (2008).
- Scott, M. A., Nguyen, V. T., Levi, B., James, A. W. Current methods of adipogenic differentiation of mesenchymal stem cells. Stem Cells and Development. 20 (10), 1793-1804 (2011).
- Macotela, Y., et al. Intrinsic differences in adipocyte precursor cells from different white fat depots. Diabetes. 61 (7), 1691-1699 (2012).
- Lee, Y. H., Petkova, A. P., Mottillo, E. P., Granneman, J. G. In vivo identification of bipotential adipocyte progenitors recruited by beta3-adrenoceptor activation and high-fat feeding. Cell Metabolism. 15 (4), 480-491 (2012).
- Xue, Y., Xu, X., Zhang, X. Q., Farokhzad, O. C., Langer, R. Preventing diet-induced obesity in mice by adipose tissue transformation and angiogenesis using targeted nanoparticles. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 113 (20), 5552-5557 (2016).
- Villaret, A., et al. Adipose tissue endothelial cells from obese human subjects: differences among depots in angiogenic, metabolic, and inflammatory gene expression and cellular senescence. Diabetes. 59 (11), 2755-2763 (2010).
- Miranville, A., et al. Improvement of postnatal neovascularization by human adipose tissue-derived stem cells. Circulation. 110 (3), 349-355 (2004).
- Sengenes, C., Lolmede, K., Zakaroff-Girard, A., Busse, R., Bouloumie, A. Preadipocytes in the human subcutaneous adipose tissue display distinct features from the adult mesenchymal and hematopoietic stem cells. Journal of Cellular Physiology. 205 (1), 114-122 (2005).
- Moller, D. E., Flier, J. S. Insulin resistance–mechanisms, syndromes, and implications. The New England Journal of Medicine. 325 (13), 938-948 (1991).
- Pittenger, M. F., et al. Multilineage potential of adult human mesenchymal stem cells. Science. 284 (5411), 143-147 (1999).
- Novikoff, A. B., Novikoff, P. M., Rosen, O. M., Rubin, C. S. Organelle relationships in cultured 3T3-L1 preadipocytes. The Journal of Cell Biology. 87 (1), 180-196 (1980).
- Satish, L., et al. Expression analysis of human adipose-derived stem cells during in vitro differentiation to an adipocyte lineage. BMC Medical Genomics. 8 (41), (2015).
- Gimbrone, M. A., Cotran, R. S., Folkman, J. Human vascular endothelial cells in culture. Growth and DNA synthesis. The Journal of Cell Biology. 60 (3), 673-684 (1974).
- Burridge, K. A., Friedman, M. H. Environment and vascular bed origin influence differences in endothelial transcriptional profiles of coronary and iliac arteries. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 299 (3), H837-H846 (2010).
- Paruchuri, S., et al. Human pulmonary valve progenitor cells exhibit endothelial/mesenchymal plasticity in response to vascular endothelial growth factor-A and transforming growth factor-beta2. Circulation Research. 99 (8), 861-869 (2006).
- Hewett, P. W., Murray, J. C. Human microvessel endothelial cells: isolation, culture and characterization. In Vitro Cellular & Development Biology. 29 (11), 823-830 (1993).
- Hewett, P. W., Murray, J. C. Human lung microvessel endothelial cells: isolation, culture, and characterization. Microvascular Research. 46 (1), 89-102 (1993).
- Hewett, P. W., Murray, J. C., Price, E. A., Watts, M. E., Woodcock, M. Isolation and characterization of microvessel endothelial cells from human mammary adipose tissue. In Vitro Cellular & Development Biology. 29 (4), 325-331 (1993).
- Xiao, L., McCann, J. V., Dudley, A. C. Isolation and culture expansion of tumor-specific endothelial cells. Journal of Visualized Experiments. (105), e53072 (2015).
- Berry, R., Rodeheffer, M. S., Rosen, C. J., Horowitz, M. C. Adipose tissue residing progenitors (adipocyte lineage progenitors and adipose derived stem cells (ADSC). Current Molecular Biology Reports. 1 (3), 101-109 (2015).
- Zhou, L., et al. In vitro evaluation of endothelial progenitor cells from adipose tissue as potential angiogenic cell sources for bladder angiogenesis. PLoS One. 10 (2), e0117644 (2015).
- Curat, C. A., et al. From blood monocytes to adipose tissue-resident macrophages: induction of diapedesis by human mature adipocytes. Diabetes. 53 (5), 1285-1292 (2004).
- Sidney, L. E., Branch, M. J., Dunphy, S. E., Dua, H. S., Hopkinson, A. Concise review: evidence for CD34 as a common marker for diverse progenitors. Stem Cells. 32 (6), 1380-1389 (2014).
- Traktuev, D. O., et al. A population of multipotent CD34-positive adipose stromal cells share pericyte and mesenchymal surface markers, reside in a periendothelial location, and stabilize endothelial networks. Circulation Research. 102 (1), 77-85 (2008).
- Frontini, A., Giordano, A., Cinti, S. Endothelial cells of adipose tissues: a niche of adipogenesis. Cell Cycle. 11 (15), 2765-2766 (2012).
- Sengenes, C., Miranville, A., Lolmede, K., Curat, C. A., Bouloumie, A. The role of endothelial cells in inflamed adipose tissue. Journal of Internal Medicine. 262 (4), 415-421 (2007).
- Ong, W. K., et al. Identification of specific cell-surface markers of adipose-derived stem cells from subcutaneous and visceral fat depots. Stem Cell Reports. 2 (2), 171-179 (2014).
- Ong, W. K., Sugii, S. Adipose-derived stem cells: fatty potentials for therapy. The International Journal of Biochemistry & Cell Biology. 45 (6), 1083-1086 (2013).
- Tchkonia, T., et al. Abundance of two human preadipocyte subtypes with distinct capacities for replication, adipogenesis, and apoptosis varies among fat depots. American Journal of Physiology-Endocrinoloy and Metabolism. 288 (1), E267-E277 (2005).
- van de Vyver, M., Andrag, E., Cockburn, I. L., Ferris, W. F. Thiazolidinedione-induced lipid droplet formation during osteogenic differentiation. Journal of Endocrinology. 223 (2), 119-132 (2014).
