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Method Article
细胞衰老,细胞周期停滞的不可逆状态,可通过各种细胞应激来诱导。在这里,我们描述的协议来诱导细胞衰老和方法来评估衰老的标志。
响应于细胞应激或损害,增殖细胞可诱导特定的程序发起的长期细胞周期停滞的状态,称为细胞衰老。衰老细胞积累的有机体衰老和通过体外培养持续发生。衰老细胞中影响许多生物过程,包括胚胎发育,组织修复和再生,肿瘤抑制和老化。衰老细胞的标志包括,但不限于,增加的衰老相关β半乳糖苷酶的活性(SA-β-GAL); P16 INK4A和p53和p21的水平;更高水平的DNA损伤,包括γ-H2AX;衰老相关异染色质灶(SAHF)的形成;和获取一个衰老相关分泌表型(SASP),这种现象的特征在于数促炎细胞因子和信号分子的分泌的。在这里,我们描述协议都复制和DNA损伤诱导的衰老中培养的细胞。另外,我们强调技术使用几种衰老相关的标志物,包括SA-β-GAL,γ-H2AX和SAHF染色监测衰老表型,并量化细胞周期调控和SASP因子蛋白和mRNA水平。这些方法可以适用于衰老的各种型号和组织的评估。
半个多世纪前,海弗利克和他的同事描述了细胞是如何在未转化增殖的文化,但只是时间1有限的时期。人成纤维细胞的长期培养导致细胞增殖停止;然而,他们是代谢活跃,这被称为细胞衰老。衰老可用于抑制肿瘤发生是有利的,但它也可能是有害的,因为它被认为有助于其与衰老2,3发生的再生能力的损失。衰老细胞已被证明在组织中积累作为人类4年龄和在许多生物过程,包括胚胎发育,伤口愈合,组织修复,和年龄相关的炎症2的有牵连。
在培养细胞的持续传代引起复制性衰老,这已链接以端粒耗损和基因组不稳定性。各种细胞的应力,包括DNA损伤和癌基因,也可引起衰老3。由除端粒耗损等因素衰老经常被称为应力诱导或早衰和通常取决于P16 INK4A / Rb途径5。虽然增殖,未转化的细胞通常出现主轴在形状,衰老细胞可被识别为具有特定的特征,包括一平的,大的形态和提高衰老相关β半乳糖苷酶的活性(SA-β-GAL)( 图1和2)。衰老细胞也积累的DNA损伤标记物,包括γ-H2AX( 图3)6,以及潜在的衰老相关异灶(SAHF)( 图4)7。衰老细胞中具有较高水平的细胞周期调节的,包含p 16(P16 INK4A)和/或p21蛋白和p53( 图5)8,9。此外,最近的数据已经表明,衰老细胞可通过分泌许多促炎性细胞因子和趋化因子具有非自主效应称为衰老相关分泌表型(SASP)10。虽然这种现象SASP可以从细胞类型而有所不同,以细胞类型,一般地,它是通过增加白细胞介素-6(IL-6),IL-8,粒细胞 - 巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF),生长 - 证明调节的原癌基因α(GRO-α),和GRO-β,等等( 图6)。诱导衰老的特定应力或损坏还可能影响分泌表型11,12,13。 SASP可以通过测量使用的ELISA或细胞因子/蛋白质阵列分泌的蛋白质的水平来检测S = "外部参照"> 10,14。尽管转录后的机制可以调节SASP蛋白水平11,15,16,17,在mRNA水平的变化也可以在许多情况下检测。这些变化通常更敏感,更容易比蛋白质水平的测量来量化。其它衰老标记物也可以被评估,包括持久性DNA损伤核灶,与染色质的改变称为DNA片段增强衰老(DNA-SCARS)18,以及各种其它的标记3,19,20。
在这里,我们将介绍常见的技术在培养细胞诱导的衰老,也为测量衰老的几个标志物,包括SA-β-Gal的,γ-H2AX,SAHF和衰老的蛋白和mRNANCE相关分子。
1.诱导复制性衰老
2. DNA损伤诱导的衰老
3.染色切尔LS对衰老相关β半乳糖苷酶
4.染色的细胞为γ-H2AX
5.染色的细胞为SAHF标记
注:人类衰老的细胞往往会产生凝聚DNA /染色质的核区。在衰老的细胞,这些异染色质区域被认为抑制的增殖促进基因,如E2F家族成员的表达。 SAHF可以通过DAPI重组可视化;由异相关组蛋白标记,包括组蛋白H3(的H3K9me2和的H3K9me3)Lys9的二和三甲基化的存在;和通过染色质重组蛋白质,包括异HP1蛋白1(HP1),HIRA(组蛋白阻遏A),和ASF1a(抗沉默功能-1a)的染色质30。我们选择使用致癌基因诱导的衰老模型(OIS),如SAHF是OIS模型30更为突出。 IDH4细胞增殖中的地塞米松的存在由于SV40大T抗原的存在而从介质31中除去的地塞米松后变得衰老。 SAHF可以通过DAPI染色,并通过与针对上面列出的特定标记物的抗体染色来检测。在这里,我们描述了DAPI和染色的H3K9me2为visualizat在细胞28的SAHF离子。
6.通过免疫印迹分析衰老相关蛋白
注:衰老表型的特征在于由细胞周期调节,包括P16 INK4A,P21和p53的上调。该协议将描述在细胞裂解液中这些蛋白质的水平的量化。这些技术可以使用多种用于评估衰老诱导的方法21,28,29。
7.分析衰老标记的表达水平
注:当分离RNA,确保工作表面用RNA酶去除溶液或等效的清洗和材料都是无RNA酶。
8.量化SASP蛋白水平
图2 -图6示出从SA-β-gal染色的代表性结果;染色γ-H2AX和SAHF; P16 INK4A,P21和p53的蛋白水平的评估;和mRNA和衰老相关分子的蛋白水平。增加SA-β-gal染色以复制和DNA损伤诱导的衰老发生。此外,观察与衰老发生形态变化。相比增殖的成纤维细胞的主轴外观细胞成为扩大且平坦。对于此实验范例,细胞染色和RNA /蛋白质被暴露于IR辐射之后,分离7天。更健壮的结?...
在这里,我们已经描述了使用人二倍体成纤维细胞用于复制和DNA损伤诱导的衰老的方法。此外,用于定量蛋白质和多种衰老相关蛋白的mRNA水平的技术包括,以及染色SA-β-gal和对DNA损伤标记物γ-H2AX。这些协议可广泛用于评估在体外和体内表型衰老,虽然用于体内 20表征衰老存在许多警告。其他细胞可表达衰老标记,即使它们不衰老细胞。例如,细胞如破骨细?...
作者什么都没有透露。
这项研究是由美国国立卫生研究院老龄研究所院内研究计划的支持。作者要感谢迈娅姆·戈罗斯佩和寇柏Abdelmohsen约衰老和寇柏Abdelmohsen的批判也读手稿许多有益的讨论。我们也感谢我们的实验室成员,特别是道格拉斯·德卢岑批判地阅读手稿。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
16% Tris-glycine gels | Invitrogen | XP00160BOX | |
Acid-Phenol ChCl3 | Ambion | AM9720 | |
Alexa-Fluor 568 goat anti-mouse antibody | Invitrogen | A11031 | 1:300 dilution |
Cell lifters | Corning Inc. | 3008 | Cell scraper |
ECL anti-mouse HRP linked antibody | Amersham | NA931V | |
ECL Plus Western Blotting Substrate | Pierce | 32132 | ECL |
DAPI | Molecular Probes | MP01306 | stock 5 mg/mL in dH2O |
GAPDH antibody | Santa Cruz | sc-32233 | 1:1,000 - 5,000 dilution |
GlycoBlue | Ambion | AM9515 | |
Histone H3 dimethyl K9 monoclonal antibody | Abcam | 1220 | 1:500 dilution |
Human IL-6 Quantikine ELISA assay | R&D systems | D6050 | |
Human IL-8 Quantikine ELISA assay | R&D systems | D8000C | |
Human GROa Quantikine ELISA assay | R&D systems | DRG00 | |
N-N-dimethylformamide | Sigma | D4551 | DMF |
p16 monoclonal antibody | BD Biosciences | 51-1325gr | 1:500 dilution |
p21 monoclonal antibody | Millipore | 05-345 | 1:750 dilution |
p53 monoclonal antibody | Santa Cruz | sc-126 | 1:500 dilution clone DO-1 |
phospho-H2AX (Ser139) FITC conjugate antibody | Cell Signaling | 9719 | 1:2,000 dilution |
POWER SYBR-green PCR master mix | Applied Biosystems | 4367659 | |
Pre-stained molecular weight markers | Biorad | 161-0374 | |
ProLong Gold Antifade | Invitrogen | P36930 | |
PVDF membrane | Thermo Scientific | 88518 | |
Senescence β-Galactosidase Staining Kit | Cell Signaling | 9860 | |
TRIzol | Ambion/Life Tech | 10296028 |
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