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Method Article
Hier stellen wir ein Protokoll für einen In-vitro-Scratch-Assay mit primären Fibroblasten und für einen in vivo Hautwundheilungstest bei Mäusen vor. Beide Assays sind einfache Methoden zur Beurteilung der In-vitro- und In-vivo-Wundheilung.
Die zahngeschädigte Wundheilung ist ein großes Anliegen für Patienten mit Diabetes und für ältere Menschen, und es besteht bedarf einer wirksamen Behandlung. Geeignete In-vitro- und In-vivo-Ansätze sind für die Identifizierung neuer Zielmoleküle für medikamentöse Behandlungen unerlässlich, um den Wundheilungsprozess der Haut zu verbessern. Wir identifizierten die Untereinheit 3 von spannungsgebundenen Kalziumkanälen (Cav3) als potenzielles Zielmolekül, um die Wundheilung in zwei unabhängigen Assays zu beeinflussen, d.h. dem In-vitro-Scratch-Migration-Assay und dem in vivo dorsalen Hautfaltenkammermodell. Primäre mausembryonale Fibroblasten (MEFs) akut isoliert aus Wildtyp (WT) undCav3-defizienten Mäusen(Cav3 KO) oder Fibroblasten, die akut von mit siRNA behandelten WT-Mäusen isoliert wurden, um die Expression des Cacnb3-Gens zu regulieren , kodierte Cav3,wurden verwendet. Auf eine konfluente Zellmonoschicht wurde ein Kratzer aufgebracht, und auf den Lückenschluss folgten mikroskopische Bilder zu definierten Zeitpunkten bis zur vollständigen Wiederbesiedlung der Lücke durch die wandernden Zellen. Diese Bilder wurden analysiert, und die Zellmigrationsrate wurde für jede Bedingung bestimmt. In einem In-vivo-Test implantierten wir eine dorsale Hautfaltenkammer auf WT- und Cav3 KO-Mäuse, legten eine definierte kreisförmige Wunde von 2 mm Durchmesser auf, bedeckten die Wunde mit einem Glasdeckel, um sie vor Infektionen und Austrocknung zu schützen, und überwachten den makroskopischen Wundverschluss. im Laufe der Zeit. Bei Cacnb3-Gen-mangelhaftenMäusen war der Wundverschluss deutlich schneller. Da die Ergebnisse der in vivo und der In-vitro-Assays gut korrelieren, kann der In-vitro-Assay für das Hochdurchsatz-Screening nützlich sein, bevor die In-vitro-Treffer des in vivo Wundheilungsmodells validiert werden. Was wir hier für Wildtyp-und Cav-3-defizienten Mäusen oder Zellen gezeigt haben, könnte auch für andere Moleküle als Cav3 gelten.
Die Wundheilung der Haut beginnt unmittelbar nach der Hautverletzung, um die Integrität der Haut wiederherzustellen und den Organismus vor Infektionen zu schützen. Der Wundheilungsprozess durchläuft vier überlappende Phasen; Gerinnung, Entzündung, neue Gewebebildung und Gewebeumbau1. Die Zellmigration ist in diesen Phasen von entscheidender Bedeutung. Entzündliche Zellen, Immunzellen, Keratinozyten, Endothelzellen und Fibroblasten werden zu verschiedenen Zeitpunkten aktiviert und dringen in den Wundbereichein 2. Methoden zur Untersuchung der Wundheilung in vitro und in vivo sind von großem Interesse, nicht nur um die zugrunde liegenden Mechanismen zu verstehen, sondern auch um neue Medikamente zu testen und neue Strategien zu entwickeln, die darauf abzielen, die Wundheilung der Haut zu verbessern und zu beschleunigen.
Zum Überwachen und Analysieren der Zellmigration kann der Scratch-Migrationstest verwendet werden. Es wird oft als in vitro Wundheilung assay bezeichnet. Diese Methode erfordert eine Zellenkultureinrichtung3. Es ist ein einfaches Verfahren, es gibt keine Notwendigkeit für High-End-Ausrüstung und der Assay kann in den meisten zellbiologischen Laboratorien durchgeführt werden. Bei diesem Test entsteht ein zellfreier Bereich durch die mechanische Störung einer Konfluentzellmonoschicht, vorzugsweise epitheliale oder endotheliale Zellen oder Fibroblasten. Zellen am Rand des Kratzers werden migriert, um die erstellte Lücke wieder aufzufüllen. Die Quantifizierung des abnehmenden zellfreien Bereichs im Zeitverlauf ähnelt der Migrationsrate und gibt die Zeit an, die die Zellen benötigen, um die Lücke zu schließen. Zu diesem Zweck können die Forscher entweder akut isolierte Zellen von WT-Mäusen oder Mäusen ohne ein Gen von Interesse4oder verewigte Zellen aus zuverlässigen Zellrepositorien verwenden. Der Kratztest ermöglicht die Untersuchung des Einflusses pharmakologisch aktiver Verbindungen oder der Wirkung transfizierter cDNAs oder siRNAs auf die Zellmigration.
In vivo ist die Wundheilung ein komplexer physiologischer Prozess, der verschiedene Zelltypen wie Keratinozyten, Entzündungszellen, Fibroblasten, Immunzellen und Endothelzellen erfordert, um die körperliche Unversehrtheit der Haut so schnell wie möglich wiederherzustellen1 . Verschiedene Methoden zur Erforschung der In-vivo-Wundheilung wurden in denletzten5,6,7,8entwickelt und angewendet. Die in diesem Artikel beschriebene dorsale Hautfaltenkammer wurde zuvor für Die Wundheilungstests9verwendet. Es wird als modifiziertes dorsales Hautfaltenkammerpräparat für Mäuse verwendet. Das modifizierte Skinfold-Kammermodell hat mehrere Vorteile. 1) Es minimiert die Hautkontraktion, was die Beobachtung des Wundheilungsprozesses verhindert und die Wundreparatur bei Mäusen beeinflussen kann. 2) Diese Kammer nutzt die Abdeckung der Wunde mit einem Glasdeckel, Verringerung von Gewebeinfektionen und Austrocknung, die den Heilungsprozess verzögern könnte. 3) Blutfluss und Vaskularisation können direkt überwacht werden. 4) Es ermöglicht die repetitive topische Anwendung von pharmakologisch aktiven Verbindungen und Reagenzien, um die Wunde zu behandeln und die Heilung zu beschleunigen9,10.
Wir identifizierten die Untereinheit 3 von hochspannungsgeschlossenen Kalziumkanälen (Cav3) als potenzielles Zielmolekül, um die Wundheilung der Haut mit zwei unabhängigen Protokollen zu beeinflussen, d.h. dem In-vitro-Scratch-Migration-Assay und dem in vivo dorsalen Hautfaltenkammermodell. Für den In-vitro-Test verwendeten wir primäre Fibroblasten, diese Zellen exprimieren zwar das Cacnb3-Gen, das für das Cav3-Protein kodiert, aber es fehlt an Depolarisations-induzierten Ca2+-Zufluss- oder spannungsabhängigen Ca2+-Strömen. Wir beschrieben eine neuartige Funktion von Cav3 in diesen Fibroblasten: Cav3 bindet an den Inositol 1,4,5-Trisphosphat-Rezeptor (IP3R) und schränkt die Calciumfreisetzung aus dem endoplasmatischen Retikulum ein. Die Deletion des Cacnb3-Gens bei Mäusen führt zu einer erhöhten Empfindlichkeit des IP3R für IP3, einer verbesserten Zellmigration und einer erhöhten Hautwundreparatur4.
Alle Versuchsverfahren wurden in Übereinstimmung mit den Ethik-Regeln und den Tierschutzausschüssen des Saarlandes und der Universität des Saarlandes genehmigt und durchgeführt.
1 Primäre Zellkultur und siRNA-Transfektion
HINWEIS: Bei der beschriebenen Methode werden primäre Fibroblasten verwendet. Diese Zellen spielen eine entscheidende Rolle bei der Wundheilung und Der Umgestaltung des Gewebes11. In diesem Experiment wurde das Cacnb3-Gen, das die Untereinheit Cav3 aus hochspannungsgebundenen Kalziumkanälen12 kodiert, down-reguliert, wodurch seine Rolle bei der Zellmigration in vitro und der Hautwundreparatur in vivo4gezeigt wurde.
2. In-vitro-Wundheilungstest (Scratch-Migration-Assay)
3. Analyse der Kratzfläche
4. In vivo HautWundheilungstest
HINWEIS: Für diese Studie werden C57BL/6 Wildmännchen (8-12 Wochen alt mit 22-26 g Körpergewicht) und Cav-3-mäuse als Kontrollmittel verwendet.
Der Kratzer-Assay wurde an einer Konfluentzellmonoschicht von Wildtyp- und 3-mangelhaften MEFs durchgeführt (Abbildung 1c). Nach dem Ausführen des "Kratzers" mit einer 200-L-Pipettenspitze wandern Zellen beider Genotypen in den Kratzbereich und schließen die Lücke. Die Bilder wurden nach 6, 10 und 30 h aufgenommen (Abbildung 1a). Die Zellmigration wurde als Prozentsatz quantifiziert (%) der Kratzerfläche neu bevölkert durc...
In diesem Manuskript beschreiben wir einen in vitro und in vivo Wundheilungstest und korrelieren die erzielten Ergebnisse. Für den In-vitro-Test verwendeten wir primäre Maus-Fibroblasten4,14,15, die eine wichtige Rolle bei der Wundheilung und Gewebeumgestaltung11spielen. Andere anhängliche Zelltypen, die als Monolayer wachsen (z. B. Epithelzellen, Endothelzellen, Keratinozyten), können ebenfalls verwe...
Die Autoren haben nichts zu verraten.
Wir danken Dr. Petra Weissgerber und der Transgene Unit der SPF Tieranlage (Projekt P2 des SFB 894) der Medizinischen Fakultät und der Tiereinrichtung am Institut für Klinische und Experimentelle Chirurgie der Medizinischen Fakultät der Universität des Saarlandes, Homburg. Wir danken Dr. Andreas Beck für die kritische Lektüre des Manuskripts. Gefördert wurde die Studie von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) Sonderforschungsbereich (SFB) 894, Projekt A3 bis A.B. und V.F.).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.9 % NaCl | |||
1 ml syringes | BD Plastipak | 303172 | |
6 well plate | Corning | 3516 | |
Biopsy punch | Kai Industries | 48201 | 2 mm |
Cacnb3 Mouse siRNA Oligo Duplex (Locus ID 12297) | Origene | SR415626 | |
Depilation cream | any depilation cream | ||
Dexpanthenol 5% (BEPANTHEN) | Bayer | 3400935940179.00 | (BEPANTHEN) |
Dihydroxylidinothiazine hydrochloride (Xylazine) | Bayer Health Care | Rompun 2% | |
Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) | Gibco by life technologies | 41966-029 | |
Fetal bovine serum | Gibco by life technologies | 10270-106 | |
Hexagon full nut | |||
Ketamine hydrochloride | Zoetis | KETASET | |
Light microscope | Keyence, Osaka, Japan | BZ-8000 | Similar microscopes might be used |
Lipofectamine RNAiMAX Transfection Reagent | Thermo Fisher Scientific | 13778075 | |
Micro-forceps | |||
Micro-Scissors | |||
Mouse restrainer | Home-made | ||
Normal scissors | |||
Objective | Nikon | plan apo 10x/0.45 | |
Opti-MEM | Gibco by life technologies | 51985-026 | |
Polypropylene sutures | |||
Screwdriver | |||
Skin disinfectant (octeniderm) | Schülke & Mayr GmbH | 118212 | |
Slotted cheese head screw | |||
Snap ring | |||
Snap ring plier | |||
Surgical microscope with camera | Leica | Leica M651 | |
Titanium frames for the skinfold chamber | IROLA | 160001 | Halteblech M |
Wire piler |
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