Diese Arbeit wurde durch ein Pilotprojekt Stipendium CREH Zentrum gesponsert durch NIEHS und National Natural Science Foundation of China (Nr. 31572626) unterstützt.

Alle Tierversuche wurden hingerichtet, unter Beachtung aller relevanten Richtlinien, Verordnungen und Aufsichtsbehörden. Das Protokoll wird gezeigt wurde unter der Leitung und Genehmigung der institutionellen Animal Care und Nutzung Committee (IACUC) von der Texas A & M Institut für Genomic Medizin durchgeführt.
1. Vorbereitung der Lösung
<ol><li>10 X Hank ausgeglichene Salzlösung, 1 X mit doppelt destilliertem H2O verdünnen und Lagerung bei 4 ° C.</li>
	<li>Bereiten Sie die Isolierungslösung indem HEPES (10 mM), MgCl2 (1 mM) und Glukose (5 mM). Einstellen Sie den pH-Wert 7,4 und halten Sie auf dem Eis.</li>
	<li>Bereiten Sie die Kollagenase-Lösung von Kollagenase Typ 4. Hinweis: Insbesondere enthält Kollagenase Typ 4 160 U pro mg Trockengewicht. 1 g Kollagenase Typ 4 wird in 5 mL doppelt destilliertem H2O mit einer Konzentration von 200 mg/mL verdünnt. 2 mL der verdünnten Kollagenase ist 30 mL Eis kalt isoliert Projektmappe hinzugefügt, und 6 mL Kollagenase-Lösung wird in ein 50 mL-Tube für jede Maus übertragen.</li>
	<li>Bereiten Sie die Waschlösung durch Zugabe von 1 mM CaCl2 zur Isolierungslösung.</li>
	<li>Bereiten Sie die Reinigung Lösung mit kalten Polysucrose/Natrium-Diatrizoate-Lösung (1,1119 g/mL, 5 mL).</li>
	<li>Bereiten Sie 500 mL Kulturmedium Inselchen durch Zugabe von L-Glutamin (20 mM), Penicillin (100 U/mL), Streptomycin (100 µg/mL) und fetalen bovine Serum (FBS) (10 %) in RPMI Medium vor.</li>
	<li>Vorbereiten der RLKV-DA-Stammlösung durch Auflösen des Pulvers in destilliertem Wasser bei 200 µM und Store bei-20 ° C. Hinweis: Die Färbelösung ROS wird durch Verdünnung RLKV-DA-Stammlösung auf die Endkonzentration von 5 µM in RPMI frisch zubereitet. Dieses Reagenz sollten vor Licht geschützt werden.</li>
</ol>2. chirurgische Vorbereitung
<ol><li>Intraperitoneale Injektion (i.p.) eine Maus mit avertin (2,5 % avertin, 0,4 mL/20 g). Nach die Maus völlig betäubt ist und nicht mehr reagiert zum hinteren Fuß drückt, einschläfern die Maus und die biologische Motorhaube.</li>
	<li>Platzieren Sie die euthanasierten Maus mit dem Bauch nach oben und sprühen Sie die Haut mit 70 % igem Ethanol für die Sterilisation.</li>
	<li>Öffnen der Bauchhöhle mit einem 1 cm U-Schnitt auf den Oberbauch aus- und Einfahren der Haut in Richtung rostral über der Brust, die Bauchhöhle verfügbar zu machen.</li>
</ol>3. die Bauchspeicheldrüse Perfusion und Entfernung
<ol><li>Wie in Abbildung 1dargestellt, finden Sie den Standort der Ampulle. Verwenden Sie ein paar gebogene Pinzetten, Klemmen Sie den Zwölffingerdarm nahe der Position des Sphincter Oddi. Verwenden Sie ein weiteres Paar gebogene Pinzetten, Klemmen Sie die Zwölffingerdarm Wand um den Weg der Galle in den Zwölffingerdarm zu blockieren. Hinweis: Der Ampulle wurde nicht in diesem Schritt eingefügt. Dieser Schritt soll die Galle Weg in den Zwölffingerdarm blockieren.</li>
	<li>Positionieren Sie die Maus mit dem Kopf proximalen und distalen in Bezug auf die Forscher die Füße.</li>
	<li>Finden Sie den hauptgallengang und injizieren Sie langsam 3 mL Kollagenase-Lösung mit einer 30 G Nadel und 5 mL Spritze. Sicherstellen Sie, dass der Gallengang und Bauchspeicheldrüse nach der Injektion aufgeblasen werden.</li>
	<li>Entfernen Sie die aufgeblähten Bauchspeicheldrüse mit den gebogenen Pinzette und feine Schere, um es von den absteigenden Dickdarm, Darm, Magen und Milz zu trennen. Die Bauchspeicheldrüse in einen 50-mL-Röhrchen mit 3 mL Kollagenase-Lösung und lassen Sie ihn auf Eis.</li>
</ol>4. Bauchspeicheldrüse Verdauung
<ol><li>Legen Sie je 50-mL-Tube in einem 37 ° C-Wasserbad. 15-20 min inkubieren (Zeit variiert je nach Sorte und Alter der Mäuse).</li>
	<li>Schwingen Sie das Rohr mit einem Wirbel.</li>
	<li>Pool 4-5 verdaute Bauchspeicheldrüse in ein großes sterile Waschbecken Sieb und eine Kugel verwenden, um die Bauchspeicheldrüse gründlich auseinander zu fallen. Verwenden Sie eine 23 G Nadel und 10 mL Spritze mit Waschlösung, um mit Nachdruck die verdauten Zellen außerhalb des Bildschirms pipette. Sammeln Sie die Waschlösung in einen 50-mL-Tube.</li>
	<li>Zentrifugieren Sie die Rohre mit 97 X g bei 4 ° C für 1 min und Dekantieren Sie des Überstandes.</li>
	<li>Rohre fügen Sie 25 mL Waschlösung hinzu und erneut aussetzen Sie des Gewebes durch sanfte aufschütteln. Spin-down der Gewebe bei 97 X g bei 4 ° C für 1 min und den überstand abgießen. Für 3 Mal wiederholen. Achten Sie darauf, dass Sie nicht das gebeizte Gewebe verdrängen.</li>
</ol>5. Reinigung der kleinen Inseln
<ol><li>Das gewaschene Gewebe Pellet 10 mL Reinigung Lösung hinzu und Aufschwemmen Sie sanft des Inhalts.</li>
	<li>Überlagern Sie sanft 5 mL Lösung zur Isolierung auf die Reinigung Lösung. Achten Sie darauf, um eine scharfe flüssigen Schnittstelle zwischen den beiden Lösungen zu halten.</li>
	<li>Zentrifugieren Sie das Rohr auf 560 x g bei 4 ° C für 15 min mit der langsamen Beschleunigung und keine Bremse. Legen Sie die Pipette in die Schnittstelle und sammeln Sie die Inselchen Schicht in neuen 50 mL Röhrchen.</li>
	<li>Waschen Sie die kleinen Inseln, wie unter Punkt 3.5 beschrieben.</li>
</ol>(6) Beschichtung und Behandlung von Inselzellen
<ol><li>Die kleinen Inseln in 10 mL Inselchen Kulturlösung Aufschwemmen, sanft gut mischen und 100 µL/Well mit einer Mehrkanal-Pipette auf eine 96-Well-Platte zu platzieren. Platzieren Sie ca. 5 Inseln pro 96 gut.</li>
	<li>Legen Sie die Platte in der Gewebekultur-Inkubator für 12 h.</li>
	<li>Zentrifugieren Sie (112 X g) 96-Well-Platte und entfernen Sie das Kulturmedium zu.</li>
	<li>Verdünnen Sie die Umweltchemikalien in das Kulturmedium Inselchen. 100 µL der einzelnen chemischen Verdünnungsmitteln in separaten Vertiefungen der Platte hinzufügen. Aufschwemmen der Inseln in jede Vertiefung und inkubieren Sie für 12 h bei 37 ° C (die Konzentration variiert für verschiedenen Umweltchemikalien).</li>
</ol>(7) ROS Färbung und Messung
<ol><li>Nachbehandlung der Inselchen mit 1 X PBS waschen (200 µL für jede 96-Well). Hinweis: Die Konzentration der Chemikalien ist wie folgt: AFB1: 3 µM, Atrazin: 100 µM, BaP: 10 µM, BPA: 100 µM, β-Östrogen, PCB126: 10 µM, Nonylphenol und BPA: 100 µM.</li>
	<li>Verwenden Sie N-Acetyl-Cystein (NAC) als Antioxidans ROS zu stillen. Die ROS-induzierten chemischen Verdünnungsmittel 5 mM der NAK hinzu und 12 h bei 37 ° c inkubieren</li>
	<li>Die 96-Well-Platte bei 112 X g zentrifugieren und mit 5 µM-Lösung von fluoreszierenden Sonde (H2-RLKV-DA aufgelöst in RPMI Medien) bei 37 ° C für 60 min inkubieren.</li>
	<li>Die behandelten Inselzellen 3 Mal mit PBS waschen und Messung die Fluoreszenz mit Dozent Mikrotestplatte an 488 nm. Hinweis: Die Anhäufung von DCF in Zellen kann gemessen werden, durch eine Erhöhung der Fluoreszenz bei 530 nm, wenn die Probe bei 488 angeregt wird nm.</li>
	<li>Führen Sie die Glukose stimuliert Insulin-Sekretion (GSIS) Assay9 auf ROS-induzierende Harnblase behandelt Inselchen und unbehandelten Inselchen, die insbesondere Auswirkungen auf die physiologische Funktion der Bauchspeicheldrüsen Inselchen zu messen.</li>
</ol>

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</ol>

Die Autoren erklären, dass sie keine finanziellen Interessenkonflikte.

Sammeln Beweise deutet darauf hin, dass die Exposition zu Umweltchemikalien spielt eine wichtige Rolle bei der Entwicklung des T2DM. XENOBIOTIKA-induzierte ROS wurde als ein möglicher ätiologischer Faktor zur Entwicklung des T2DM anerkannt. Menschen ein breites Spektrum von XENOBIOTIKA Chemikalien ausgesetzt sind, und es gibt ein großer Bedarf an neuartigen Forschungstechniken, effektiv die Bauchspeicheldrüse Giftstoffe zu identifizieren und zu untersuchen, den Mechanismus der Toxizität für die Zellen der Bauchspeicheldrüsen.
In dieser Studie, basierend auf veröffentlichten Verfahren14entwickelten wir ein Protokoll zum Pankreas Inselchen von Maus und Bildschirm isolieren die Zellen mit XENOBIOTIKA Chemikalien für oxidativen Stress-induzierte Schäden an den Zellen der Bauchspeicheldrüsen. Wir verwenden Sie dieses Verfahren, um die Bauchspeicheldrüsen spezifischen toxischen Reaktionen induziert durch die xenobiotischen Verbindungen zu untersuchen. Um die Bauchspeicheldrüse von Maus zu erhalten, bevorzugen wir über andere Anästhesie avertin, denn es nichts an der Blutzuckerwerte ändert und hat keinen Einfluss auf das Gefäßsystem der Bauchspeicheldrüse15,16,17. Wir fanden, dass die Dichte Gradienten Zentrifugationsschritt für Isolierung der Insel mit hoher Reinheit entscheidend. Darauf sollte geachtet werden, um die deutliche Schicht zwischen der Polysucrose/Natrium und Isolation Puffer-Phase um eine reine Inselchen Probe frei von Schmutz und exokrinen Zellen/Gewebe erhalten zu erhalten. Die Methode kann für in-vitro- Analyse der chemische Umwelteinflüsse auf Pankreas Inselchen Physiologie, wie z. B. der GSIS Assay verwendet werden (siehe Abbildung 3). Die kleinen Inseln sollten sorgfältig verteilt werden, mit wiederholten pipettieren in getrennte Zellen, uniformierten Zellzahl in der 96-Zellkultur-Platte zu gewährleisten. Die beschriebene Methode hier kombiniert die Isolation von der Insel und eine schnelle Assay für ROS Generation und ist deshalb eine einfache und effektive Einstiegsbild für potenzielle Pankreas-schädigenden Chemikalien.
Als Reaktion auf Glukose Herausforderung verwendet wir Insulin-Sekretion, um die Identität der isolierte pankreatischen Inselchen zu bestätigen. Das Verfahren ist sehr anpassungsfähig für die Analyse der Veränderungen der Parameter, einschließlich Insulin-Sekretion (Abbildung 3) und cAMP-Generation, als Reaktion auf XENOBIOTIKA Behandlungen18.

Anstieg der Prävalenz von T2DM geworden in den letzten Jahren stellt eine ernsthafte Bedrohung für öffentliche Gesundheit1einer weltweiten Gesundheitskrise. Viele Faktoren gefunden worden zur Entwicklung des T2DM, darunter kausal verknüpft werden wiederkehrende Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine konvergente Gemeinsamkeit dieser Faktoren ist die Induktion von oxidativem Stress führt zu der Generation von übermäßigen ROS2 , 3.
Ein breites Spektrum von Umweltchemikalien wie PCB, Dioxine und BaP hat sich herausgestellt, induzieren oxidativen Stress beeinträchtigen die Funktion der Bauchspeicheldrüse β-Zellen und zu Insulin-Resistenz und T2DM4führen kann. Obwohl der physiologische Ebene von ROS in zellulären Funktionen eine wichtige Rolle spielt, ROS, die die Kapazität des antioxidativen Systems übersteigt führt zu Schäden an Zellen/Gewebe und führt zu Krankheiten5. Pankreatische β-Zellen express ein niedriges Niveau der antioxidativen Enzym, und somit ist eine sensible Zielgruppe für den oxidativen Stress-vermittelten Schäden6,7. Chronische Exposition gegenüber hohen Konzentrationen von ROS wurde gezeigt, dass Stress-induzierte Pankreas Zelle Dysfunktion5 verursachen sowie Insulinresistenz in der Leber und Fettgewebe8.
Das übergeordnete Ziel dieses Projektes ist es, eine zellbasierte Assays Bildschirm Chemikalien für ihre diabetogene Potenziale basierend auf ihre Induktion von ROS in Zellen der Bauchspeicheldrüse entwickeln. Die Bauchspeicheldrüse fehlt metabolische Entgiftung und ist ein sensibler Ziel für Fremdstoff-induzierten Schäden6,7. Daher soll dieser Assay durch direkte Messung der ROS erzeugt in den Zellen der Bauchspeicheldrüsen, eine direkte Annäherung an die chemisch induzierte Schädigung der Bauchspeicheldrüse. Um diese Methode zu entwickeln, wir Maus Pankreas Inseln isoliert, kultiviert die isolierte Insel unter Zelle Kultur Bedingung mit Chemikalien und genutzt, die chemisch induzierte ROS-Generation als das Auslesen. Dieses Verfahren ist einfach und effektiv bei der Identifizierung von ROS-induzierende Chemikalien in der isolierten Insel; Es kann für die Untersuchung der Mechanismen der Toxizität weiterentwickelt werden, die speziell für die Bauchspeicheldrüse in Vitro.

<table><tbody><tr><td>10&amp;times;Hank&amp;rsquo;s balanced salt solution&amp;nbsp;</td><td>GIBCO</td><td>14185-052</td><td></td></tr><tr><td>Collagenase Type 4</td><td>Worthington Biochemical Corporation</td><td>CLS-4</td><td></td></tr><tr><td>polysucrose/sodium diatrizoate solution&amp;nbsp;</td><td>Sigma</td><td>10771</td><td></td></tr><tr><td>2&amp;rsquo;,7&amp;rsquo;-dichlorofluorescein (DCFH-DA)</td><td>Sigma</td><td>D6883-50MG</td><td></td></tr><tr><td>fluorescence microplate reader&amp;nbsp;</td><td>Biotek</td><td></td><td></td></tr><tr><td>L-glutamine</td><td>Sigma</td><td>G8540-25G</td><td></td></tr><tr><td>streptomycin</td><td>GIBCO</td><td>15140148</td><td></td></tr><tr><td>FBS</td><td>GIBCO</td><td>26140079</td><td></td></tr><tr><td>RPMI 1640</td><td>GIBCO</td><td>11875-085</td><td></td></tr><tr><td>avertin</td><td>Sigma</td><td>T48402-25G</td><td></td></tr><tr><td>Rat/Mouse Insulin ELISA Kit</td><td>Millipore</td><td>EZRMI-13K</td><td></td></tr><tr><td>Centrifuge</td><td>Sorval</td><td>Sorval RT7</td><td>for 96-well plate centrifuge</td></tr><tr><td>Microplate reader</td><td>Biotek</td><td>Epoch 2</td><td>for fluorescence reading</td></tr></tbody></table>

a murine pancreatic islet cell-based screening for diabetogenic environmental chemicals

Exposition gegenüber bestimmten Umweltchemikalien in Mensch und Tier wurde gefunden, um zelluläre Schäden der Bauchspeicheldrüse β-Zellen verursachen, die zu die Entwicklung von Diabetes Mellitus Typ 2 (T2DM) führt. Obwohl die Mechanismen für die chemisch induzierte β Zellschädigung unklar und wahrscheinlich zu komplex waren, ist eine immer wiederkehrende Erkenntnis, dass diese Chemikalien verursachen oxidativen Stress führt zu der Generation von übermäßigen reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) die Schäden zu verursachen die β-Zelle. Ermittlung potenzieller diabetogene Umweltchemikalien, isoliert wir pankreatische Inselzellen von C57BL/6 Mäusen und kultivierten Inselzellen in 96-Well Zellplatten Kultur; dann wurden die Inselzellen mit Chemikalien dosiert und die ROS-Generation wurde von 2', 7'-dichlorofluoresceins (RLKV-DA) Fluoreszenzfarbstoff erkannt. Mit dieser Methode wir gefunden, dass Bisphenol A (BPA), Benzo [a] pyren (BaP) und polychlorierten Biphenylen (PCB), können hohe Konzentrationen von ROS, was darauf hindeutet, dass sie potenziell Schaden in Inselzellen induzieren können induzieren. Diese Methode sollte für das screening von diabetogene XENOBIOTIKA nützlich sein. Darüber hinaus können die kultivierten Inselzellen auch für in-vitro- Analyse der chemisch induzierten Toxizität in Zellen der Bauchspeicheldrüse angepasst werden.

Ein Schliffbild der gesunden isolierten Insel ist in Abbildung 2gezeigt, in dem kleinen Inseln eine Runde oder ovale Form mit relativ einheitliche Größe haben (obwohl Größe Einheitlichkeit von Stamm zu Stamm unterschiedlich sein kann). Wir als Nächstes untersucht pancreatic Islet-Funktionen in einer in-vitro- Assay durch das Inselchen zu isolieren und Stimulierung der Insulinsekretion in den Kultur-Inseln. Abbildung 3 zeigt unsere typische Analyse des GSIS Assays von C57BL/6 Maus isoliert Inselchen von 3,3 mM und 16,7 mM Glukose9induziert.
Die Platte Format Bildschirm-Methode verwenden, haben wir mehrere XENOBIOTIKA identifiziert, die verursacht erheblichen Induktion von ROS in Inselzellen (Abbildung 4). Wir behandeln die isolierte Inseln mit verschiedenen Chemikalien für 12 h gefunden, dass Atrazin, BPA, BaP und PCB126und β-Östrogen könnte erhebliche Induktion von ROS in den isolierten Inseln10,11,12 , 13.
ROS ist, zwar nicht gleich die diabetogene Induktion gibt es genügend Hinweise darauf die wichtige Rolle von ROS in Schäden an der physiologischen Funktionen des Pankreas β-Zellen, die zum T2DM8führt. Daher ist der Wert der Arbeit, diese ROS induzierende Chemikalie als das Einstiegsbild zu identifizieren. Darüber hinaus können die Verbindungen identifiziert weiter analysiert in-vitro- in isolierte Pankreatische Insel Zellkultursystem im Manuskript beschrieben sein. Wir haben die Auswirkungen der ROS-induzierende XENOBIOTIKA auf Glukose-stimulierende Insulin-Sekretion der isolierten Inseln gezeigt, die kurz diabetogene Daten für diese geprüften Verbindungen zur Verfügung. Pankreas Inseln mit PCB126 und BPA vorbehandelt zeigte eine signifikante Abnahme der Insulin-Sekretion als die Kontrollgruppe (Abbildung 5).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57327/57327fig1v3.jpg"> Abbildung 1 : Verfahren der Maus Bauchspeicheldrüse Perfusion. Das Verfahren besteht aus den folgenden Schritten: (1) der Ampulle finden und verwenden zwei Paar gebogene Pinzetten, Klemmen Sie die Ampulle. (2) setzen Sie die Nadel durch die gemeinsame Galle. (3) injizieren Sie langsam Kollagenase Lösung bestand in der 5 mL-Spritze 3 mL. (4) die aufgeblähten Bauchspeicheldrüse ausgehend von den Zwölffingerdarm zu sammeln. 
 
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57327/57327fig2v3.jpg"> Abbildung 2 : Maus-Inseln isoliert. Isolierte Maus Pankreas Inseln in Kulturmedium werden angezeigt. Maßstabsleiste von 500 µm.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57327/57327fig3v3.jpg"> Abbildung 3 : Glucose-stimulierten Insulinsekretion isoliert Pankreas Inseln. Dosisabhängige Glukose-stimulierten Insulinsekretion (1, 3.3 und 16,7 mM behandelt für 15 min) wurde gemessen, in isolierten Inseln (durchschnittlich 5 Inseln pro Well), mit einer Maus Insulin ELISA Kit. Fehlerbalken zeigen Standardabweichungen. p < 0,05.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57327/57327fig4v3.jpg"> Abbildung 4 : Induktion von ROS von XENOBIOTIKA in isolierten Inseln von C57BL/6 Mäusen. (A) isolierte Inseln waren für 12 h behandelt und gefärbt mit Fluoreszenz-Farbstoff 2', 7'-dichlorofluoresceins (RLKV-DA) für 1 h. Die Fluoreszenz wird durch ein Fluoreszenz-Platte-Leser bestimmt. (B), die chemisch induzierte ROS wurden von NAC (5 mM) abgeschreckt. (AFB1: 3 µM, Atrazin: 100 µM, BaP: 10 µM, BPA: 100 µM, PCB126: 10 µM, Nonylphenol, BPA: 100 µM und NAC: 5 mM). Fehlerbalken zeigen Standardabweichungen. p < 0,05. <a href="/files/ftp_upload/57327/57327fig4v3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57327/57327fig5v3.jpg"> Abbildung 5 : XENOBIOTIKA Auswirkungen auf Glukose-stimulierten Insulinsekretion isolierten Inseln. Isolierte Inseln waren mit PCB126, β-Östrogen und BPA (4 h) vorbehandelt und in Insel Kulturmedium für 1 h gehalten. Der Überstand der Inseln wurden für die Messung von Insulin durch eine handelsübliche Maus Insulin ELISA Test. Fehlerbalken zeigen Standardabweichungen. p < 0,05.

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A Murine Pancreatic Islet Cell-based Screening for Diabetogenic Environmental Chemicals

Hier präsentieren wir ein Protokoll zur Maus pankreatische Inselzellen für das screening von ROS Induktionen durch die XENOBIOTIKA Ermittlung der potenziellen diabetogene XENOBIOTIKA Chemikalien zu isolieren.

Ein murinen Pancreatic Islet Cell-basierte Screening für diabetogene Umweltchemikalien

Exposure to certain environmental chemicals in human and animals has been found to cause cellular damage of the pancreatic &#946; cells which will lead to ...

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Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

7.3K Aufrufe.  Hunan Agriculture University. Hier präsentieren wir ein Protokoll zur Maus pankreatische Inselzellen für das screening von ROS Induktionen durch die XENOBIOTIKA Ermittlung der potenziellen diabetogene XENOBIOTIKA Chemikalien zu isolieren.

Serie: A Murine Pancreatic Islet Cell-based Screening for Diabetogenic Environmental Chemicals

Murine Pancreatic Islet Isolation

Hi, I am Greg Zott. I'm with the UCSF Diabetes Center in the Bluestone Laboratory, and today I'm gonna show you the process for isolating mouse eyelets. The procedure involves the injection of a collagenase solution into the pancreas of a C3 H donor mouse, where we will then remove that pancreas, digest it away, purify the eyelets on a fial gradient, and then handpick them for ultimate transplant into the kidney capsule of a diabetic NOD mouse, Which will be our recipient.Before we start this procedure, we diluted our ATE solution in a modified Hanks buffer and we have adjusted the concentration specific for the strain of mouse that we're using the C3 H.We found digests better at a 0.8 mgs per mil collagenase solution, and we will use that to inject into the common bile duct to distend the pancreas.Performing. The procedure today Will be Pavo codre of the diabetes center. He will inject, open up the mouse, expose the the intestines, and then inject into the common bile duct.We will spray down the mouse with ethanol to keep the hair down, and then we will also verify that the mouse has been sacrificed properly with a toe pinch. Pavo will now open up the mouse and exposing the intestine and the pancreas with a midline incision. The diaphragm will also be cut to verify that the mouse will be sacrificed.Before we get started, I'd like to point out some of the important structures. The stomach is lying right here with the pancreas attached underneath into the duodenum and above. This is the liver where we'll find the gallbladder and the common bile duct, which you can see right here.So what Pavo will do next is he will isolate the small intestine, find where the common bile duct enters the small intestine. Once the intestine is exposed, we clamp on either side of the common bile duct with mosquito clamps. We find that this allows more collagenates to enter the pancreas while other groups try to direct the clamp on top of the common bile duct.We find that this is a better technique in allowing enzyme to enter the pancreas. This is a gentle procedure. You don't want to tear the bowel.You wanna allow the clamps to lie gently on either side of the common bile duct. Now we will find a gallbladder, and once the gallbladder's exposed, we will use that as a guide to injecting the collagenase into the common bile duct. Powell's using a 30 gauge needle with a five cc syringe containing three mills of collagenase solution.As he's entering the common bile duct, he's distending that duct with collagenase solution and then he travels down the common bile duct till he reaches near the intestine. And as he's going down, the enzyme solutions being pumped into the injected into the pancreas. Now that the pancreas is inflated with collagenase solution, Powell's gonna remove the hemostats and then remove the pancreas from the the mouse carefully tearing it away from the intestine.He removes it from the stomach. Okay, and then using the spleen as a handle, he lifts up the pancreas and then slowly snips it away in the common bile duct, and that's it. Pancreas is laid out and then the spleen is removed, and there he's removing the meso enteric tissue, and then the pancreas is placed in a two mill collagenase solution and a sterilized glass vial and it's placed back on Ice.The isolated pancreas that we put into the glass vials will now be placed into a 37 degree water bath for approximately 17 minutes. We placed them into a 50 mil conical rack so that they don't float up. Once during the bath, the timer starts and the digestion begins.Once the digestion time is completed, vials are removed, and then they are shaken and disrupted gently. And once the tissue starts falling apart, the vial is then placed on ice. A sterile screen is placed over a 400 mil beaker that contains washing buffer.The pancreas digest is then carefully poured over the screen into the wash buffer. For demonstration purposes, the hood has been turned off and the glass of the hood has been raised so we could see what we're doing. Once the pancreas digest is poured into the beaker, the vials are rinsed with the same washing buffer and the wash buffer placed over the screen.We have a syringe filled with washing buffer. We will use that to forcefully wash the tissue through the screen. The idea is to release any loose eyelets that are unattached to the matrix, but leaving the membranes and the undigested tissue on the screen.And when you're finished washing a tissue, this is what you usually See at the end of the procedure. The Pancreas tissue that's in the bottom of the tube will now be transferred to two 50 mil conical, and the tissue will be washed, the tissue's mixed evenly, and then distributed evenly so that we have a equal pellet volume in each tube. The beaker is now rinsed with more washing buffer.The sides are rinse so that you get all tissue that is entered the beaker again. Then it's equally distributed between each two, both 50 mil. Conical then are topped off with wash buffer.The tissue is inverted several times and then placed into a centrifuge. This is a quick spin. The centrifuge is allowed to reach a thousand RPM and then is turned off.The tissue at this time is very S eyelets are very sensitive, and you don't want to over compact them. The tubes are removed and we will do this wash step three more times. This is the end of the third wash.The components of the 50 mil conical tube are transferred to the 15 conical tube and centrifuge for a thousand RP M and then stopped. The supernat will be removed and the first part of the FI Call will be started. We are at the step where we Have our pelleted di pancreas digest.We'll resuspend that tissue so it's nice and loose to the pellets. We'll add the first density gradient, which is 1 1 0 8. We'll add five mils to each tube.The pellet is then mixed thoroughly in each of the gradients. It's important that you get good tissue distribution in your heaviest gradient. Now we will layer two mils of 1 0 9 6 density.We will then on top of that, layer two mils of 1 0 6 9 density, and then on top of that 1 0 3 7 density. It's important while you're layering the densities that you don't mix. Then all the layers have been added to the tube.And you can see this is the top of 1 1 0 8, the top of 9 1 0 9 6, the top of 1 0 6 9 and the top of 1 0 3 7. And you could see the tissue is already starting to move to its proper density even without centri fusion. The fial gradients are brought up to speed at 1800 RPM for 15 minutes, and remember to keep the brake off after the tubes are removed from the centrifuge.You can see between the 0 0 9 6 and 0 0 7 layer, there's a nice band of eyelet tissue Pablo's. Now removing the 0 3 7 layer to remove any tissue debris and DNA that might have been released during the processing. Using a sterile plastic pasture pipette, he will now remove the islet layer and transfer them to a 50 mil conical containing 25 mils of wash buffer.You want do this step quickly because fol is toxic to eyelets. We actually removed the entire 0 6 9 and 0 9 6 layer. Pavo cuts the top of the plastic pasture pipette and rinses it with wash buffer.The eyelets are then centrifuge like we centrifuge previously. Centrifuge is brought up to a Thousand RPM and then we stop it and We aspirate off. The supernatant eyelets will be washed three times with wash media.So we just completed the eyelid Isolation process we took from the digest to the fol gradient to the purified eyelets after our third wash with wash buffer, we resuspended the eyelets in our RPMI media and we played it in a tissue culture plate. These eyelets are now ready for in vitro assays or in vivo preps like eyelet Transplant.

Murine Inselzellen der Bauchspeicheldrüse Isolation

Forschung

Biologie

Scaffold-supported Transplantation of Islets in the Epididymal Fat Pad of Diabetic Mice

Islet transplantation has been clinically proven to be effective at treating type 1 diabetes. However, the current intrahepatic transplantation strategy may incur acute whole blood reactions and result in poor islet engraftment. Here, we report a robust protocol for the transplantation of islets at the extrahepatic transplantation site-the epididymal fat pad (EFP)-in a diabetic mouse model. A protocol to isolate and purify islets at high yields from C57BL/6J mice is described, as well as a transplantation method performed by seeding islets onto a decellularized scaffold (DCS) and implanting them at the EFP site in syngeneic C57BL/6J mice rendered diabetic by streptozotocin. The DCS graft containing 500 islets reversed the hyperglycemic condition within 10 days, while the free islets without DCS required at least 30 days. The normoglycemia was maintained for up to 3 months until the graft was explanted. In conclusion, DCS enhanced the engraftment of islets into the extrahepatic site of the EFP, which could easily be retrieved and might provide a reproducible and useful platform for investigating the scaffold materials, as well as other transplantation parameters required for a successful islet engraftment.

This protocol demonstrates murine islet isolation and seeding onto a decellularized scaffold. Scaffold-supported islets were transplanted into the epididymal fat pad of streptozotocin (STZ)-induced diabetic mice. Islets survived at the transplantation site and reversed the hyperglycemic condition.

Gerüstgestützte Transplantation von Inseln in der epididymalen Fettauflage von diabetischen Mäusen

Islet transplantation has been clinically proven to be effective at treating type 1 diabetes. However, the current intrahepatic transplantation strategy ...

Biotechnik

Leprdb Mouse Model of Type 2 Diabetes: Pancreatic Islet Isolation and Live-cell 2-Photon Imaging Of Intact Islets

Type 2 diabetes is a chronic disease affecting 382 million people in 2013, and is expected to rise to 592 million by 2035 1. During the past 2 decades, the role of beta-cell dysfunction in type 2 diabetes has been clearly established 2. Research progress has required methods for the isolation of pancreatic islets. The protocol of the islet isolation presented here shares many common steps with protocols from other groups, with some modifications to improve the yield and quality of isolated islets from both the wild type and diabetic Leprdb (db/db) mice. A live-cell 2-photon imaging method is then presented that can be used to investigate the control of insulin secretion within islets.

Leprdb Mouse Model of Type 2 Diabetes: Pancreatic Islet Isolation and Live-cell 2-Photon Imaging Of Intact Islets

We present here a protocol for the isolation of islets from the mouse model of type 2 diabetes, Leprdb and details of a live-cell assay for measurement of insulin secretion from intact islets that utilizes 2 photon microscopy.

Lepr<sup&gt; Db</sup&gt; Mausmodell des Typ-2-Diabetes: Pancreatic Islet Isolation und Live-cell 2-Photonen-Imaging von intakten Inseln

Type 2 diabetes is a chronic disease affecting 382 million people in 2013, and is expected to rise to 592 million by 2035 1. During the past 2 decades, ...

Medizin

Intraportal Transplantation of Pancreatic Islets in Mouse Model

Pancreatic islet transplantation to reduce hyperglycemia is highly successful in rodents with chemically-induced diabetes. The most common transplantation site in experimental islet transplantation is the kidney capsule. However, as less is known about the interaction of pancreatic islets with blood constituents, it also makes sense to utilize the portal vein approach in experimental islet transplantation.
This protocol demonstrates an intraportal islet transplantation technique in NMRI nude mice. Streptozotocin (180 mg/kg) is injected intraperitoneally to induce hyperglycemia in recipient mice. They are considered as diabetic at a non-fasting blood glucose level greater than 20 mmol/L. One day prior to transplantation, mouse pancreatic islets are isolated from the donor pancreas by collagenase digestion; a minimum of 350 islets are utilized per diabetic recipient. Depending upon the islet isolation yield, two or more donor mice are utilized per recipient. After overnight culture at 37 &#176;C, islets are administered into the recipient liver via the portal vein. After surgery, the mice are protected in red Makrolon houses and observed until are awake. This protocol maintains glycemic control for 120 days in syngeneic mice and 15 days in allogeneic mice.

Pancreatic islet transplantation is a way to achieve normoglycemia in type 1 diabetes. This article focuses on the transplantation technique through the intraportal route to maintain normal glucose levels in diabetic mice.

Intraportal Transplantation der Bauchspeicheldrüse Inselchen im Mausmodell

Pancreatic islet transplantation to reduce hyperglycemia is highly successful in rodents with chemically-induced diabetes. The most common transplantation ...

A Method for Mouse Pancreatic Islet Isolation and Intracellular cAMP Determination

Uncontrolled glycemia is a hallmark of diabetes mellitus and promotes morbidities like neuropathy, nephropathy, and retinopathy. With the increasing prevalence of diabetes, both immune-mediated type 1 and obesity-linked type 2, studies aimed at delineating diabetes pathophysiology and therapeutic mechanisms are of critical importance. The &#946;-cells of the pancreatic islets of Langerhans are responsible for appropriately secreting insulin in response to elevated blood glucose concentrations. In addition to glucose and other nutrients, the &#946;-cells are also stimulated by specific hormones, termed incretins, which are secreted from the gut in response to a meal and act on &#946;-cell receptors that increase the production of intracellular cyclic adenosine monophosphate (cAMP). Decreased &#946;-cell function, mass, and incretin responsiveness are well-understood to contribute to the pathophysiology of type 2 diabetes, and are also being increasingly linked with type 1 diabetes. The present mouse islet isolation and cAMP determination protocol can be a tool to help delineate mechanisms promoting disease progression and therapeutic interventions, particularly those that are mediated by the incretin receptors or related receptors that act through modulation of intracellular cAMP production. While only cAMP measurements will be described, the described islet isolation protocol creates a clean preparation that also allows for many other downstream applications, including glucose stimulated insulin secretion, [3H]-thymidine incorporation, protein abundance, and mRNA expression.

Assaying in vitro &#946;-cell function using isolated mouse islets of Langerhans is an important component in the study of diabetes pathophysiology and therapeutics. While many&#160;downstream applications are available, this protocol specifically describes the measurement of intracellular cyclic adenosine monophosphate (cAMP) as an essential parameter determining &#946;-cell function.

Eine Methode zur Maus-Inselzellen der Bauchspeicheldrüse Isolation und intrazellulären cAMP-Bestimmung

Uncontrolled glycemia is a hallmark of diabetes mellitus and promotes morbidities like neuropathy, nephropathy, and retinopathy. With the increasing ...

Observing Islet Function and Islet-Immune Cell Interactions in Live Pancreatic Tissue Slices

Live pancreatic tissue slices allow for the study of islet physiology and function in the context of an intact islet microenvironment. Slices are prepared from live human and mouse pancreatic tissue embedded in agarose and cut using a vibratome. This method allows for the tissue to maintain viability and function in addition to preserving underlying pathologies such as type 1 (T1D) and type 2 diabetes (T2D). The slice method enables new directions in the study of the pancreas through the maintenance of the complex structures and various intercellular interactions that comprise the endocrine and exocrine tissues of the pancreas. This protocol demonstrates how to perform staining and time-lapse microscopy of live endogenous immune cells within pancreatic slices along with assessments of islet physiology. Further, this approach can be refined to discern immune cell populations specific for islet cell antigens using major histocompatibility complex-multimer reagents.

This study presents the application of live pancreatic tissue slices to the study of islet physiology and islet-immune cell interactions.

Beobachtung der Inselfunktion und der Wechselwirkungen zwischen Insel-Immunzellen in lebenden Pankreasgewebeschnitten

Live pancreatic tissue slices allow for the study of islet physiology and function in the context of an intact islet microenvironment. Slices are prepared ...

Immunologie und Infektion

Visualization of Endogenous Mitophagy Complexes In Situ in Human Pancreatic Beta Cells Utilizing Proximity Ligation Assay

Mitophagy is an essential mitochondrial quality control pathway, which is crucial for pancreatic islet beta cell bioenergetics to fuel glucose-stimulated insulin release. Assessment of mitophagy is challenging and often requires genetic reporters or multiple complementary techniques not easily utilized in tissue samples, such as primary human pancreatic islets. Here we demonstrate a robust approach to visualize and quantify formation of key endogenous mitophagy complexes in primary human pancreatic islets. Utilizing the sensitive proximity ligation assay technique to detect interaction of the mitophagy regulators NRDP1 and USP8, we are able to specifically quantify formation of essential mitophagy complexes in situ. By coupling this approach to counterstaining for the transcription factor PDX1, we can quantify mitophagy complexes, and the factors that can impair mitophagy, specifically within beta cells. The methodology we describe overcomes the need for large quantities of cellular extracts required for other protein-protein interaction studies, such as immunoprecipitation (IP) or mass spectrometry, and is ideal for precious human islet&#160;samples generally not available in sufficient quantities for these approaches. Further, this methodology obviates the need for flow sorting techniques to purify beta cells from a heterogeneous islet population for downstream protein applications. Thus, we describe a valuable protocol for visualization of mitophagy highly compatible for use in heterogeneous and limited cell populations.

This protocol outlines a method for quantitative analysis of mitophagy protein complex formation specifically in beta cells from primary human islet samples. This technique thus allows analysis of mitophagy from limited biological material, which are crucial in precious human pancreatic beta cell samples.

Visualisierung von endogenen Mitophagie-Komplexen in Situ in menschlichen Pankreas-Betazellen unter Verwendung von Proximity Ligation Assay

Mitophagy is an essential mitochondrial quality control pathway, which is crucial for pancreatic islet beta cell bioenergetics to fuel glucose-stimulated ...

Inguinal Subcutaneous White Adipose Tissue (ISWAT) Transplantation Model of Murine Islets

Pancreatic islet transplantation is a well-established therapeutic treatment for type 1 diabetes. The kidney capsule is the most commonly used site for islet transplantation in rodent models. However, the tight kidney capsule limits the transplantation of sufficient islets in large animals and humans. The inguinal subcutaneous white adipose tissue (ISWAT), a new subcutaneous space, was found to be a potentially valuable site for islet transplantation. This site has better blood supply than other subcutaneous spaces. Moreover, the ISWAT accommodates a larger islet mass than the kidney capsule, and transplantation into it is simple. This manuscript describes the procedure of mouse islet isolation and transplantation in the ISWAT site of syngeneic diabetic mouse recipients. Using this protocol, murine pancreatic islets were isolated by standard collagenase digestion and a basement membrane matrix hydrogel was used for fixing the purified islets in the ISWAT site. The blood glucose levels of the recipient mice were monitored for more than 100 days. Islet grafts were retrieved at day 100 after transplantation for histological analysis. The protocol for islet transplantation in the ISWAT site described in this manuscript is simple and effective.

Inguinal Subcutaneous White Adipose Tissue ISWAT Transplantation Model of Murine Islets

In this protocol, a method of murine islet isolation and transplantation into the inguinal subcutaneous white adipose tissue is described. Isolated syngeneic murine islets are transplanted into a murine recipient using a basement membrane hydrogel. The blood glucose level of the recipients is monitored, and histology analysis of the islet grafts is performed.

Leisten-Subkutanes weißes Adiposeengewebe (ISWAT) Transplantationsmodell von Murine-Inseln

Pancreatic islet transplantation is a well-established therapeutic treatment for type 1 diabetes. The kidney capsule is the most commonly used site for ...

A Simple High Efficiency Protocol for Pancreatic Islet Isolation from Mice

Pancreatic islets, also called the Islets of Langerhans, are a cluster of endocrine cells which produces hormones for glucose regulation and other important biological functions. The islets primarily consist of five types of hormone-secreting cells: &#945; cells secrete glucagon, &#946; cells secrete insulin, &#948; cells secrete somatostatin, &#949; cells secrete ghrelin, and PP cells secrete pancreatic polypeptide. Sixty to 80% of the cells in the islets are &#946; cells, which are the most important cell population to study insulin secretion. Pancreatic islets are a crucial model system to study ex vivo insulin secretion. Acquiring high quality islets is of great importance for diabetes research. Most islet isolation procedures require technically difficult to access site of collagenase injection, harsh and complex digestion procedures, and multiple density gradient purification steps. This paper features a simple high yield mouse islet isolation method with detailed descriptions and realistic demonstrations, showing the following specific steps: 1) injection of collagenase P at the ampulla of Vater, a small area joining the pancreatic duct and the common bile duct, 2) enzymatic digestion and mechanical separation of the exocrine pancreas, and 3) a single gradient purification step. The advantages of this method are the injection of digestive enzyme using the more accessible ampulla of Vater, more complete digestion using combination of enzymatic and mechanical approaches, and a simpler single gradient purification step. This protocol produces approximately 250&#8212;350 islets per mouse; and islets are suitable for various ex vivo studies. Possible caveats of this procedure are potentially damaged islets due to enzymatic digestion and/or prolonged gradient incubation, all of which can be largely avoided by careful ad justification of incubation time.

This islet isolation protocol described a novel route of collagenase injection to digest the exocrine tissue and a simplified gradient procedure to purify the islets from mice. It involves enzymatic digestion, gradient separation/purification, and islet hand-picking. Successful isolation can yield 250&#8211;350 high quality and fully functional islets per mouse.

Ein einfaches Hocheffizienzprotokoll für die Isolierung von Pankreas-Isleten von Mäusen

Pancreatic islets, also called the Islets of Langerhans, are a cluster of endocrine cells which produces hormones for glucose regulation and other ...

Imaging Calcium Dynamics in Subpopulations of Mouse Pancreatic Islet Cells

Pancreatic islet hormones regulate blood glucose homeostasis. Changes in blood glucose induce oscillations of cytosolic calcium in pancreatic islet cells that trigger secretion of three main hormones: insulin (from &#946;-cells), glucagon (&#945;-cells) and somatostatin (&#948;-cells). &#946;-Cells, which make up the majority of islet cells and are electrically coupled to each other, respond to the glucose stimulus as one single entity. The excitability of the minor subpopulations, &#945;-cells and &#948;-cells (making up around 20% (30%) and 4% (10%) of the total rodent1 (human2) islet cell numbers, respectively) is less predictable and is therefore of special interest.
Calcium sensors are delivered into the peripheral layer of cells within the isolated islet. The islet or a group of islets is then immobilized and imaged using a fluorescence microscope. The choice of the imaging mode is between higher throughput (wide-field) and better spatial resolution (confocal). Conventionally, laser scanning confocal microscopy is used for imaging tissue, as it provides the best separation of the signal between the neighboring cells. A wide-field system can be utilized too, if the contaminating signal from the dominating population of &#946;-cells is minimized.
Once calcium dynamics in response to specific stimuli have been recorded, data are expressed in numerical form as fluorescence intensity vs. time, normalized to the initial fluorescence and baseline-corrected, to remove the effects linked to bleaching of the fluorophore. Changes in the spike frequency or partial area under the curve (pAUC) are computed vs. time, to quantify the observed effects. pAUC is more sensitive and quite robust whereas spiking frequency provides more information on the mechanism of calcium increase.
Minor cell subpopulations can be identified using functional responses to marker compounds, such as adrenaline and ghrelin, that induce changes in cytosolic calcium in a specific populations of islet cells.

Here, we present a protocol for imaging and quantifying calcium dynamics in heterogeneous cell populations, such as pancreatic islet cells. Fluorescent reporters are delivered into the peripheral layer of cells within the islet, which is then immobilized and imaged, and per-cell analysis of the dynamics of fluorescence intensity is performed.

Bildgebende Calciumdynamik in Subpopulationen von Maus-Pankreas-Islet-Zellen

Pancreatic islet hormones regulate blood glucose homeostasis. Changes in blood glucose induce oscillations of cytosolic calcium in pancreatic islet cells ...