Name: the isolation and culture of primary epicardial cells derived from human adult and fetal heart specimens
Uploaded: 2018-04-24T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 57 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about The Isolation and Culture of Primary Epicardial Cells Derived from Human Adult and Fetal Heart Specimens at JoVE.com

Diese Forschung wird durch die niederländische Organisation für wissenschaftliche Forschung (NWO) (VENI 016.146.079) und ein LUMC Forschungsstipendium für AMS und LUMC Bontius Stichting (MJG) unterstützt.

Alle Experimente mit menschlichen Gewebeproben wurden von der Ethikkommission des Leiden University Medical Center genehmigt und entspricht der Deklaration von Helsinki. Alle Schritte werden mit steriler Ausrüstung in einer Zelle Kultur Strömung Schrank ausgeführt.
1. Vorbereitungen
<ol><li>Bereiten Sie EPDC Medium durch Dulbeccos modifizierten Eagle Medium (DMEM Low-Glucose) und Medium 199 (M199) im Verhältnis 1:1 mischen. Fügen Sie 10 % Hitze inaktiviert fötalen Rinderserum (FBS, Hitze inaktiviert für 25 min bei 56 ° C) und mit 100 U/mL Penicillin und 100 mg/mL Streptomycin ergänzt. Vorwärmen der EPDC Medium in einem 37 ° C-Wasserbad.</li>
	<li>Vorwärmen Trypsin 0.25%/EDTA (1:1) in einem 37 ° C-Wasserbad.</li>
	<li>Mantel-Brunnen mit Gelatine. Hinzufügen von 0,1 % Gelatine/PBS in jede Vertiefung und die Platten für mindestens 15 Minuten bei 37 ° c inkubieren Richtlinien für die erforderliche Zellplatte Kultur sind in Tabelle 1zusammengefasst. Entfernen Sie vorsichtig alle Flüssigkeit vor der galvanischen Zellen.</li>
	<li>Bereiten Sie eine Stammlösung von 10 mM SB431542 (SB), verdünnt in DMSO (Vorsicht). 50 µL-Aliquots in konischen Boden aus Polypropylen Zentrifuge Röhren, wie Eppendorf Röhren, und speichern Sie diese bei-20 ° C. Beachten Sie, dass SB Aliquote nur einmal aufgetaut werden können.</li>
</ol>2. Abruf und Speicherung von Erwachsenen und fetalen Herzens Exemplare
<ol><li>Speichern von menschlichen Erwachsenen Ohrmuscheln direkt nach Entnahme während der Operation in einen 50-mL-Tube mit 15 mL High-Glukose DMEM mit 10 % FBS, 100 U/mL Penicillin und 100 mg/mL Streptomycin bei 4 ° C. Proben sind in der Regel ca. 3-5 cm groß und kann gespeichert werden, bis zu 48 h nach Dissektion.</li>
	<li>Speichern Sie fetalen Herzen aus elektiven Abtreibung Material in EPDC Medium bei 4 ° C bis zu 24 h nach Isolierung erhalten. Verwenden Sie für dieses Protokoll Proben mit einem Gestationsalter zwischen 12-22 Wochen. Beachten Sie, dass das ganze Herz zur Isolation von der Epicardium verwendet werden kann.</li>
</ol>3. Isolation der Epicardial Schicht
<ol><li>Bereiten Sie in der Laminar-Flow Kabinett ein 100-mm-Zellkultur-Gericht mit PBS und ein separates Tröpfchen (~ 200 µL) PBS im Deckel. Füllen Sie eine 15-mL-Tube mit 5 mL vorgewärmten EPDC Medium.</li>
	<li>Legen Sie das Gewebe in der Zellkultur Schale gefüllt mit PBS. Stellen Sie sicher, dass das Gewebe während des Verfahrens häufig befeuchtet wird.</li>
	<li>Mit einem Stereomikroskop, so viel der epicardial Schicht aus der Gewebeprobe möglichst durch Abziehen mit Pinzette entfernen. Hinweis: Die Epicardium kann erkannt werden, da eine sehr dünne, transparente Schicht dicht an der Außenseite des Herzens (Abbildung 1A) eingehalten. Versuchen Sie, die Kontamination mit epicardial Fettgewebe und Blutgefäßen zu vermeiden, da dies die Isolierung behindern wird.</li>
	<li>Sammeln Sie Stücke von epicardial Gewebe in den Tropfen des PBS auf dem Deckel.</li>
	<li>Schneiden Sie das epicardial Gewebe in kleine Stücke (0,5 mm3) mit einem Skalpell (Abbildung 1 b) oder mit den scharfen Spitzen der kleinen Zange. Beachten Sie, dass die Stücke ein P1 weitergeben zu können sollten 000 pipettieren Tipp (Schritt 3,6).</li>
	<li>Das epicardial Gewebe 1 mL Trypsin hinzu und sammeln Sie die Stücke und Trypsin mit P1, 000 pipettieren Tipp. Übertragen Sie das Gewebe in eine 1,5 mL konische Zentrifugenröhrchen (Abbildung 1).</li>
	<li>Inkubieren Sie das Rohr im Wasserbad 37 ° C für 10 min, unter Schütteln bei ~ 60 u/min.</li>
	<li>Nehmen Sie das Rohr aus dem Wasserbad und reinigen Sie die Außenseite des Rohres mit 70 % Ethanol.</li>
	<li>Lassen Sie das Gewebe auf den Boden des Rohres (Abbildung 1) sinken und sorgfältig übertragen des Überstands epicardial Zellen um die 15-mL-Tube mit 5 mL EPDC Medium um die Trypsin zu inaktivieren.</li>
	<li>Füllen Sie das restliche Gewebe in die konische Zentrifugenröhrchen mit 1 mL Trypsin auf, und mischen Sie, indem Sie sanft auf und ab pipettieren.</li>
	<li>Wiederholen Sie Schritt 3,7 bis 3.10 zweimal. Im letzten Schritt nach insgesamt 30 min Inkubation Trypsin, übertragen der überstand und das restliche epicardial Gewebe in das Rohr mit EPDC Medium.</li>
	<li>Wenn alle Zellen in EPDC Medium gesammelt sind, durchlaufen Sie sanft die Aussetzung einer 10 mL Spritze mit einer 19-Gauge-Nadel in eine neue 15-mL-Tube die Zellen (Abbildung 1E) mechanisch zu trennen. Hinweis: Stellen Sie sicher, dass die Aussetzung zu homogenisieren, durch pipettieren rauf und runter, bevor man die Lösung durch die Nadel, die Nadel immer behindert zu verhindern.</li>
	<li>Um die Zellen weiter zu distanzieren, wiederholen Sie Schritt 3.12 mit einer 21-Gauge-Nadel.</li>
	<li>Legen Sie ein 100 µm Zelle Sieb auf einen 50-mL-Tube und übertragen Sie die epicardial Zellen auf das Sieb mit einer 10 mL-Pipette um alle restlichen Klumpen (Abb. 1F) zu entfernen-haltigem Medium zu.</li>
	<li>Waschen Sie das Sieb verbleibende Zellen sammeln durch pipettieren 5 mL EPDC Medium auf das Sieb.</li>
	<li>Pipettieren der Zellsuspension aus dem 50-mL-Röhrchen in eine 15-mL-Tube. Da Zellen an der Unterseite des Rohres zu versenken, schütteln Sie die Lösung leicht vor dem pipettieren. Hinweis: Dieser Schritt ist, zwar nicht notwendig hilft ein kleiner Schlauch Visualisierung des Geschosses nach Zentrifugation.</li>
	<li>Zentrifugieren Sie bei 200 X g für 5 min bei Raumtemperatur (Abbildung 1).</li>
	<li>Entfernen Sie den überstand und Aufschwemmen der Zelle Pellet (Abbildung 1 H) in die gewünschte Lautstärke des EPDC Medium (Tabelle 1). Hinweis: Für fetale EPDCs verwenden Sie direkt EPDC Medium mit 10 µM von der ALK5-Kinase-Inhibitor (EPDC + SB). Adulten Zellen können während der ersten Passage ohne SB überzogen.</li>
	<li>Platte der Zellsuspension auf die Gelatine beschichtet-Kultur-Platten (Abbildung 1I). Die Größe des Brunnens hängt von der Größe der epicardial Gewebeprobe (Tabelle 1). Beachten Sie, dass niedrige Konfluenz das Auftreten von EMT induziert wird.</li>
	<li>Legen Sie die Zellen in den Inkubator für mindestens 48 h bei 37 ° C, 5 % CO2 damit die Zellen an der Kultur-Platte befestigen.</li>
</ol>(4) Kultur der EPDCs
<ol><li>Ergänzen Sie das EPDC + SB-Medium mindestens alle 3 Tage.</li>
	<li>Überprüfen Sie die Zellen mindestens alle 3 Tage das Mikroskop. Wenn die Zellen Konfluenz, d. h., erreichen wenn die Kultur-Platte voll mit Zellen bedeckt ist, die passage der Zellen im Verhältnis 1:2 Oberfläche. Beachten Sie, dass erreichen Konfluenz ~ 5-10 Tage dauern kann.<ol>
<li>Aspirieren Sie das Medium mit einem pipettieren oder eine Aspirationssystem mit z. B.einem Glas pipettieren.</li>
		<li>Waschen Sie die Zellen durch Zugabe von PBS zu den Zellen vorsichtig. Vorsichtig schwenken der Plattenrandes und Aspirieren der PBS.</li>
		<li>Hinzu kommt die Platte Trypsin. Drehen Sie vorsichtig die Platte, um alle Zellen mit Trypsin zu decken und die Platte für 1 min bei 37 ° c inkubieren Hinweis: Verwenden Sie als kleine Trypsin wie möglich (Hinweis: gut 200 µL pro Bohrloch einer 6 Teller)</li>
		<li>Tippen Sie auf die Platte, um die Zellen von der Unterseite der Platte mechanisch zu lösen. Verwenden Sie das Mikroskop, um visuell zu überprüfen, ob Zellen getrennt haben. Wenn dies nicht der Fall ist, eine zusätzliche Minute Kultur Zellplatte inkubieren.</li>
		<li>Fügen Sie das erforderliche Volumen der EPDC + SB-Medium auf die Zellen, Aufschwemmen durch pipettieren rauf und runter und die Zellsuspension auf eine neue Gelatine beschichtet-Kultur-Platte zu übertragen. Hinweis: im Allgemeinen können Zellen in einer gepflasterten Morphologie bis Durchgang 8 gehalten werden.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. Induktion von EMT in EPDCs
<ol><li>EMT induzieren, distanzieren Sie sich die Zellen mit Trypsin und Transfer der Zellen zu neuen Gelatine beschichtete Brunnen im Verhältnis 1:2 Oberfläche in EPDC + SB Medium, wie unter 4 beschrieben, und inkubieren Sie für mindestens 24 Stunden bei 37 ° C, 5 % CO2.</li>
	<li>Check ist wenn confluency 50-70 % und haben EPDCs eine Kopfsteinpflaster-Morphologie. Hinweis: Konfluenz beeinträchtigt die Fähigkeit der EPDCs EMT zu unterziehen.</li>
	<li>Aspirieren Sie das Medium aus den Zellen und die Zellen vorsichtig mit PBS waschen (siehe Punkt 4.2.1 - 4.2.2).</li>
	<li>Stimulieren Sie Zellen mit 1 ng/mL TGFβ3 in EPDC Medium zu, und legen Sie sie in einem Inkubator bei 37 ° C, 5 % CO2 für 5 Tage. Beachten Sie, dass während der Stimulation, TGFβ3-haltigem EPDC-Medium nicht wieder aufgefüllt werden muss.</li>
	<li>Die Zellen sind täglich zu überwachen. Nach 5 Tagen sind Zellen, die EMT erfuhr eine spindelförmige Morphologie (Abbildung 2A) anerkannt.</li>
	<li>Kultur spindelförmige EPDCs nach der Methode in 4 ohne Zusatz von SB oder TGFβ EPDC Medium beschrieben. Beachten Sie, dass in der Regel spindelförmig EPDCs bis Durchgang 20 kultiviert werden können.</li>
	<li>Überprüfen Sie das Auftreten von EMT mit immunofluorescent Färbung mit Antikörpern gegen die mesenchymalen Marker αSMA oder Vimentin oder durch Phalloidin, um die Bildung von F-Aktin Stress Fasern (Abb. 2 b) zu erkennen, oder mittels qRT-PCR für EMT-Genen ( z.B., WT1, Periostin, Col1A1, αSMA, N-Cadherin, MMP3, Schnecke, Schnecke) (Abbildung 2 und Tabelle 2).</li>
</ol>

<ol>
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Die Autoren haben nichts preisgeben.

Hier beschreiben wir ein ausführliches Protokoll zu isolieren und Kultur primäre epicardial Zellen aus menschlichen Erwachsenen und fetalen Herzen abgeleitet. Umfassende Charakterisierung dieser Zellen wurde bisher veröffentlichten17. Wir haben gezeigt, dass beide Zelltypen als Epithelzellen Kopfsteinpflaster-wie, wenn mit dem ALK5-Kinase-Inhibitor SB431542 kultiviert aufrechterhalten werden können. EMT ist fester Bestandteil des epicardial Aktivierung in Vivo während der Entwicklung...

Die Epicardium, eine einzellige Epithelschicht, dass Umschläge das Herz ist von entscheidender Bedeutung für die kardiale Entwicklung und Reparatur (rezensiert in Smits Et al. 1). Entwicklungsgeschichtlich, die Epicardium ergibt sich aus der Proepicardial-Orgel, eine kleine Struktur, die am Fuße des Herzens entwickeln. Um Entwicklungsstörungen Tag E9.5 Maus und 4 Wochen Post-Konzeption in der Human-beginnen Zellen migrieren aus dieser Blumenkohl-Struktur und decken die entwickelnden Myokard-2. Sobald ein einzelnes epitheliale Zellschicht gebildet wird, wird ein Teil der epicardial Zellen epithelialen, Mesenchymale Transition (EMT) unterzogen. Während EMT Zellen verlieren ihre epithelialen Eigenschaften wie Zell-Zell-Verwachsungen, und erhalten einen mesenchymalen Phänotyp verleiht ihnen die Fähigkeit, in den Entwicklungsländern Myokard einwandern. Die gebildeten epicardial abgeleiteten Zellen (EPDCs) können in mehrere kardiale Zelltypen, einschließlich der Fibroblasten, glatten Muskelzellen und potenziell Kardiomyozyten und Endothelzellen3, unterscheiden, obwohl Zell-Differenzierung des letzteren zwei Populationen bleibt Gegenstand der Debatte (rezensiert in Smits Et al. ( 4). Darüber hinaus bietet die Epicardium lehrreich Parakrine Signale an den Herzmuskel, deren Wachstum und Vaskularisierung5,6,7,8zu regulieren. Mehrere Studien haben gezeigt, dass Sehbehinderte epicardial Bildung zu Entwicklungsschäden im Herzmuskel9,10, Gefäßsystem11und Wärmeleitung System12 führt, betont das wesentliche Beitrag von Epicardium zur Bildung des Herzens.
Obwohl Erwachsene inmitten der Epicardium als ruhende Schicht vorhanden ist, wird es bei der Ischämie13reaktiviert. Epicardial Reaktivierung nach der Verletzung mehrere rekapituliert die Prozesse beschrieben für kardiale Entwicklung, einschließlich Verbreitung und EMT14, wenn auch weniger effizient. Interessant ist, obwohl der genaue Mechanismus ist nicht vollständig geklärt, die epicardial Beitrag zur Reparatur kann durch Behandlung mit z. B.Thymosin β415 verbessert werden oder geändert VEGF-A mRNA16, wodurch verbesserte Herz-Kreislauf Funktion nach Myokardinfarkt. Die Epicardium gilt daher eine interessante Zelle Quelle, endogene Reparatur des Geschädigten Herzens zu verbessern.
Mechanismen der kardialen Entwicklung sind oft bei Verletzungen, obwohl auf eine weniger effiziente Weise zusammengefaßt. Auf der Suche nach epicardial Aktivatoren ist es sehr wichtig, dass wir bestimmen und die volle Kapazität des fetalen und adulten Epicardium vergleichen. Aus therapeutischer Sicht ist es darüber hinaus wichtig, dass neben der Tierversuche, wir wissen in Bezug auf die Reaktion des menschlichen Epicardium erweitern. Hier beschreiben wir eine Methode zur Isolierung und Kultur menschlichen Erwachsenen und fetalen epicardial abgeleitete Zellen (EPDCs) in einer epithelialen Zellen ähnliche Morphologie und EMT zu induzieren. Mit diesem Modell wollen wir entdecken und vergleichen Sie Erwachsene und fetalen epicardial Zelle Verhalten.
Der Hauptvorteil dieses Protokolls ist die Verwendung von epicardial Menschenmaterial, die nicht gründlich untersucht worden. Wichtig ist, sieht das beschriebene Isolation und Zelle Kultur-Protokoll eine einzige einheitliche Methode um beide fetalen und adulten Kopfsteinpflaster EPDCs, so dass einen direkten Vergleich zwischen diesen beiden Quellen abzuleiten. Zusätzlich, da die Epicardium isoliert aufgrund seiner Lage ist, ist sichergestellt, dass die Zellen tatsächlich epicardially abgeleiteten17.
Während menschliche EPDC Isolierung Methoden bereits aufgebaut haben, setzen diese meist auf Auswuchs Protokolle wo Stücke von Herz- oder epicardial Gewebe auf eine Zelle Kultur Teller18,19überzogen sind. Dieser Ansatz wählt dabei speziell für Zellen, die teilweise ihre epithelialen Phänotyps verlieren, um zu migrieren, und sind anfälliger für spontane EMT unterziehen. In das aktuelle Protokoll erfolgt die Epicardium zuerst in eine einzelne Zelle Lösung erlaubt die isolierte EPDCs um ihre epitheliale Status beizubehalten. Diese Methode stellt daher eine solide in-Vitro -Modell, um epicardial EMT zu studieren.

<table><tbody><tr><td>Dulbecco&amp;rsquo;s modified Eagle&amp;rsquo;s medium + GlutaMAX</td><td>Gibco</td><td>21885-025</td><td></td></tr><tr><td>Medium 199&amp;nbsp;</td><td>Gibco</td><td>31150-022</td><td></td></tr><tr><td>Fetal Bovine Serum&amp;nbsp;</td><td>Gibco</td><td>10270-106</td><td></td></tr><tr><td>Trypsin 0.25%</td><td>Invitrogen</td><td>25200-056</td><td></td></tr><tr><td>Penicillin G sodium salt</td><td>Roth</td><td>HP48</td><td></td></tr><tr><td>Streptomycin sulphate</td><td>Roth</td><td>HP66</td><td></td></tr><tr><td>Trypsin 1:250 from bovine pancreas</td><td>Serva</td><td>37289</td><td></td></tr><tr><td>EDTA</td><td>Sigma</td><td>E4884</td><td></td></tr><tr><td>Gelatin from porcine skin</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>G1890</td><td></td></tr><tr><td>Culture plates 6 well</td><td>Greiner bio-one</td><td>657160</td><td></td></tr><tr><td>Culture plates 12 well</td><td>Corning</td><td>3512</td><td></td></tr><tr><td>Culture plates 24 well</td><td>Greiner bio-one</td><td>662160</td><td></td></tr><tr><td>SB 431542</td><td>Tocris</td><td>1614</td><td></td></tr><tr><td>Dimethyl Sulfoxide (DMSO)</td><td>Merck</td><td>102931</td><td></td></tr><tr><td>100-1000&amp;micro;L Filtered Pipet Tips</td><td>Corning</td><td>4809</td><td></td></tr><tr><td>10-ml pipet</td><td>Greiner bio-one</td><td>607180</td><td></td></tr><tr><td>5-ml pipet</td><td>Greiner bio-one</td><td>606180</td><td></td></tr><tr><td>Cell culture dish 100/20 mm</td><td>Greiner bio-one</td><td>664160</td><td></td></tr><tr><td>PBS</td><td>Gibco</td><td>10010056</td><td>Or home-made and sterilized</td></tr><tr><td>Eppendorf tubes 1.5 mL</td><td>Eppendorf</td><td>0030120086</td><td></td></tr><tr><td>15-ml centrifuge tubes</td><td>Greiner bio-one</td><td>188271</td><td></td></tr><tr><td>50-ml centrifuge tubes</td><td>Greiner bio-one</td><td>227261</td><td></td></tr><tr><td>10 mL Syringe</td><td>Becton Dickinson</td><td>305959</td><td></td></tr><tr><td>Needles 19 Gauge</td><td>Becton Dickinson</td><td>301700</td><td></td></tr><tr><td>Needles 21 Gauge</td><td>Becton Dickinson</td><td>304432</td><td></td></tr><tr><td>EASYstrainer Cell Sieves, 100 &amp;micro;m</td><td>Greiner bio-one</td><td>542000</td><td></td></tr><tr><td>TGF&amp;beta;3&amp;nbsp;</td><td>R&amp;amp;D systems</td><td>243-B3</td><td></td></tr><tr><td>Monoclonal Anti-Actin, &amp;alpha;-Smooth Muscle</td><td>Sigma</td><td>A2547&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Anti-Mouse Alexa Fluor 555</td><td>Invitrogen</td><td>A31570</td><td></td></tr><tr><td>Alexa Fluor 488 Phalloidin</td><td>Invitrogen</td><td>A12379</td><td></td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Equipment&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Name&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Company&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Catalog Number&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Comments&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>Pipet P1,000</td><td>Gilson</td><td>F123602</td><td></td></tr><tr><td>Pipet controller</td><td>Integra</td><td>155 015</td><td></td></tr><tr><td>Stereomicroscope</td><td>Leica</td><td>M80</td><td></td></tr><tr><td>Inverted Light Microscope</td><td>Olympus</td><td>CK2</td><td></td></tr><tr><td>Centrifuge</td><td>Eppendorf</td><td>5702</td><td></td></tr><tr><td>Waterbath</td><td>GFL</td><td>1083</td><td></td></tr></tbody></table>

the isolation and culture of primary epicardial cells derived from human adult and fetal heart specimens

Epicardium, eine epitheliale Zellschicht auf das Myokard hat eine wesentliche Rolle während der kardialen Entwicklung, sowie die Reparatur als Reaktion des Herzens nach ischämischen Verletzung. Wenn aktiviert, durchlaufen epicardial Zellen ein Verfahren bekannt als epitheliale Mesenchymale Transition (EMT) Zellen zu regenerierenden Myokard zu bieten. Darüber hinaus trägt die Epicardium durch Sekretion von wesentlichen Parakrine Faktoren. Um das regenerative Potential der Epicardium vollständig zu verstehen, ist eine menschliche zellenmodell erforderlich. Hier beschreiben wir eine neuartige Zellmodell der Kultur um menschliche Erwachsene und fetalen Herzgewebe primäre epicardial abgeleitete Zellen (EPDCs) abgeleitet. Um EPDCs zu isolieren, ist die Epicardium von außen auf das Herz-Exemplar seziert und zu einem einzigen Zellsuspension verarbeitet. Als nächstes sind EPDCs überzogen und in EPDC die ALK-5-Kinase-Inhibitor SB431542 weiterhin ihre epithelialen Phänotyps-haltigem Medium kultiviert. EMT wird durch Stimulation mit TGFβ induziert. Diese Methode ermöglicht zum ersten Mal die Untersuchung des Prozesses der menschlichen epicardial EMT in einer kontrollierten Umgebung und ermöglicht mehr Einblick in die Secretome des EPDCs, das Herz Regeneration helfen kann. Darüber hinaus ermöglicht dieser einheitlichen Ansatz zum direkten Vergleich der menschlichen Erwachsenen und fetalen epicardial Verhalten.

Hier beschreiben wir eine einfache Protokoll zur EPDCs von menschlichen Erwachsenen und fetalen Herzgewebe (Abbildung 1) zu isolieren. Dieses Protokoll nutzt die verkehrsgünstige Lage der Epicardium an der Außenseite des Herzens (Abbildung 1A). Färbung des Herzens Ohrmuschel nach Dissektion zeigt, dass die WT1 + Epicardium entfernt wird, während die zugrunde liegenden Subepicardial extrazelluläre Matrix und Herzmuskelgewebe ...

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The Isolation and Culture of Primary Epicardial Cells Derived from Human Adult and Fetal Heart Specimens

Die Epicardium spielt eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung und Reparatur des Herzens durch die Bereitstellung von Zellen und Wachstumsfaktoren der myokardialen Wand. Hier beschreiben wir eine Methode, um menschliche primäre epicardial Zellkulturen, die die Studie und den Vergleich ihrer Entwicklungs- und Erwachsenen Eigenschaften ermöglicht.

Die Isolation und die Kultur der primären Epicardial Zellen aus menschlichen Erwachsenen und fetalen Herzens Exemplare

The epicardium, an epithelial cell layer covering the myocardium, has an essential role during cardiac development, as well as in the repair response of ...

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Research

JoVE Journal

Developmental Biology

7.7K Aufrufe.  Leiden University Medical Center. Die Epicardium spielt eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung und Reparatur des Herzens durch die Bereitstellung von Zellen und Wachstumsfaktoren der myokardialen Wand. Hier beschreiben wir eine Methode, um menschliche primäre epicardial Zellkulturen, die die Studie und den Vergleich ihrer Entwicklungs- und Erwachsenen Eigenschaften ermöglicht.

Serie: The Isolation and Culture of Primary Epicardial Cells Derived from Human Adult and Fetal Heart Specimens

Epicardial Outgrowth Culture Assay and Ex Vivo Assessment of Epicardial-derived Cell Migration

A single layer of epicardial cells lines the heart, providing paracrine factors that stimulate cardiomyocyte proliferation and directly contributing cardiovascular progenitors during development and disease. While a number of factors have been implicated in epicardium-derived cell (EPDC) mobilization, the mechanisms governing their subsequent migration and differentiation are poorly understood. Here, we present in vitro and ex vivo strategies to study EPDC motility and differentiation. First, we describe a method of obtaining primary epicardial cells by outgrowth culture from the embryonic mouse heart. We also introduce a detailed protocol to assess three-dimensional migration of labeled EPDC in an organ culture system. We provide evidence using these techniques that genetic deletion of myocardin-related transcription factors in the epicardium attenuates EPDC migration. This approach serves as a platform to evaluate candidate modifiers of EPDC biology and could be used to develop genetic or chemical screens to identify novel regulators of EPDC mobilization that might be useful for cardiac repair.

Epicardial Outgrowth Culture Assay and Ex Vivo Assessment of Epicardial-derived Cell Migration

Here, we describe methods for isolating primary mouse epicardial cells by an outgrowth culture assay and assessing the functional migration of epicardial-derived cells (EPDC) using an ex vivo heart culture system. These protocols are suitable for identifying genetic and chemical modulators of epicardial epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) and motility.

Epikardiale Outgrowth Kulturtest und<em&gt; Ex Vivo</em&gt; Beurteilung von Epikardiale abgeleiteten Zellmigration

A single layer of epicardial cells lines the heart, providing paracrine factors that stimulate cardiomyocyte proliferation and directly contributing ...

Forschung

Entwicklungsbiologie

Isolation of Perivascular Multipotent Precursor Cell Populations from Human Cardiac Tissue

Multipotent mesenchymal stem/stromal cells (MSC) were conventionally isolated, through their plastic adherence, from primary tissue digests whilst their anatomical tissue location remained unclear. The recent discovery of defined perivascular and MSC cell marker expression by perivascular cells in multiple tissues by our group and other researchers has provided an opportunity to prospectively isolate and purify specific homogenous subpopulations of multipotent perivascular precursor cells. We have previously demonstrated the use of fluorescent activated cell sorting (FACS) to purify microvascular CD146+CD34- pericytes and vascular CD34+CD146- adventitial cells from human skeletal muscle. Herein we describe a method to simultaneously isolate these two perivascular cell subsets from human myocardium by FACS, based on the expression of a defined set of cell surface markers for positive and negative selections. This method thus makes available two specific subpopulations of multipotent cardiac MSC-like precursor cells for use in basic research and/or therapeutic investigations.

Human cardiac tissue harbours multipotent perivascular precursor cell populations that may be suitable for myocardial regeneration. The technique described here allows for the simultaneous isolation and purification of two multipotent stromal cell populations associated with native blood vessels, i.e. CD146+CD34- pericytes and CD34+CD146- adventitial cells, from the human myocardium.

Isolierung von Perivaskuläre multipotenten Vorläuferzellpopulationen aus menschlichem Herzgewebe

Multipotent mesenchymal stem/stromal cells (MSC) were conventionally isolated, through their plastic adherence, from primary tissue digests whilst their ...

In Vitro Culture of Epicardial Cells From Mouse Embryonic Heart

During embryogenesis, the epicardial contribution to coronary vasculature development has been very well established. Cells derived from the epicardium differentiate into smooth muscle cells, fibroblasts and endothelial cells that contribute to the formation of coronary vessels. Here we have established an in vitro culture method for embryonic epicardial cells. Using genetic labelling, we have demonstrated that the majority of the migrating cells in our explant culture are of epicardial origin. Epicardial explant cells also retain the expression of epicardial markers (Wt1 and Tbx18). Furthermore, we provide evidence that epicardial explant cells undergo epithelial to mesenchymal transition (EMT), migrate and differentiate into smooth muscle cells after Transforming growth factor beta 1 (TGF-&#946;1) treatment in a manner indistinguishable from that of epicardial cells in vivo. In conclusion, we provide a novel method for the culture of embryonic epicardial cells, which will help to explore the role of specific genes in epicardial cell biology.

In Vitro Culture of Epicardial Cells From Mouse Embryonic Heart

The epicardium is an essential source of multipotent cardiovascular progenitor cells and paracrine factors that are required for cardiovascular development and regeneration. We describe here a method to culture mouse embryonic epicardial cells.

In - vitro - Kultur von Epikardiale Zellen aus embryonalen Maus - Herz

During embryogenesis, the epicardial contribution to coronary vasculature development has been very well established. Cells derived from the epicardium ...

Ingenieurwesen

Isolation and Functional Characterization of Human Ventricular Cardiomyocytes from Fresh Surgical Samples

Cardiomyocytes from diseased hearts are subjected to complex remodeling processes involving changes in cell structure, excitation contraction coupling and membrane ion currents. Those changes are likely&#160;to be responsible for the increased arrhythmogenic risk and the contractile alterations leading to systolic and diastolic dysfunction in cardiac patients. However, most information on the alterations of myocyte function in cardiac diseases has come from animal models.
Here we describe and validate a protocol to isolate viable myocytes from small surgical samples of ventricular myocardium from patients undergoing cardiac surgery operations. The protocol is described in detail. Electrophysiological and intracellular calcium measurements are reported to demonstrate the feasibility of a number of single cell measurements in human ventricular cardiomyocytes obtained with this method.
The protocol reported here can be useful for future investigations of the cellular and molecular basis of functional alterations of the human heart in the presence of different cardiac diseases. Further, this method can be used to identify novel therapeutic targets at cellular level and to test the effectiveness of new compounds on human cardiomyocytes, with direct translational value.

Current knowledge on the cellular basis of cardiac diseases mostly relies on studies on animal models. Here we describe and validate a novel method to obtain single viable cardiomyocytes from small surgical samples of human ventricular myocardium. Human ventricular myocytes can be used for electrophysiological studies and drug testing.

Isolierung und funktionelle Charakterisierung der Menschen ventrikuläre Kardiomyozyten von Fresh Chirurgische Proben

Cardiomyocytes from diseased hearts are subjected to complex remodeling processes involving changes in cell structure, excitation contraction coupling and ...

Medizin

Isolation of Endocardial and Coronary Endothelial Cells from the Ventricular Free Wall of the Rat Heart

It has been shown that endocardial endothelial cells (EECs) and coronary endothelial cells (CECs) differ in origin, development, markers, and functions. Consequently, these two cell populations play unique roles in cardiac diseases. Current studies involving isolated endothelial cells investigate cell populations consisting of both EECs and CECs. This protocol outlines a method to independently isolate these two cell populations for cell-specific characterization. Following the collection of the left and right ventricular free wall, endothelial cells from the outer surface and inner surface are separately liberated using a digestion buffer solution. The sequential digestion of the outer surface and the inner endocardial layer retained separation of the two endothelial cell populations. The separate isolation of EECs and CECs is further verified through the identification of markers specific to each population. Based on previously published single cell RNA profiling in the mouse heart, the Npr3, Hapln1, and Cdh11 gene expression is unique to EECs; while Fabp4, Mgll, and Cd36 gene expression is unique to CECs. qPCR data revealed enriched expression of these characteristic markers in their respective samples, indicating successful EEC and CEC isolation, as well as maintenance of cell phenotype, enabling further cell-specific functional analysis.

We present a protocol for the isolation of endocardial and coronary endothelial cells from rat hearts through sequential tissue digestion in a digestion buffer, cell collection from recurrent centrifuge cycles, and cell purification using anti-rat CD31 microbeads.

Isolierung von Endokardialen und koronaren Endothelzellen aus der ventrikulären freien Wand des Rattenherzes

It has been shown that endocardial endothelial cells (EECs) and coronary endothelial cells (CECs) differ in origin, development, markers, and functions. ...

Isolating Primary Melanocyte-like Cells from the Mouse Heart

We identified a novel population of melanocyte-like cells (also known as cardiac melanocytes) in the hearts of mice and humans that contribute to atrial arrhythmia triggers in mice. To investigate the electrical and biological properties of cardiac melanocytes we developed a procedure to isolate them from mouse hearts that we derived from those designed to isolate neonatal murine cardiomyocytes. In order to obtain healthier cardiac melanocytes suitable for more extensive patch clamp or biochemical studies, we developed a refined procedure for isolating and plating cardiac melanocytes based on those originally designed to isolate cutaneous melanocytes. The refined procedure is demonstrated in this review and produces larger numbers of healthy melanocyte-like cells that can be plated as a pure population or with cardiomyocytes.

In this protocol, we identified a novel population of melanocyte-like cells (also known as cardiac melanocytes) in the hearts of mice and humans that contribute to atrial arrhythmia triggers in mice.&#160;

Isolieren Primäre Melanozyten-ähnlichen Zellen aus der Maus Herz

We identified a novel population of melanocyte-like cells (also known as cardiac melanocytes) in the hearts of mice and humans that contribute to atrial ...

Biologie

Isolation of Embryonic Ventricular Endothelial Cells

Cell culture has greatly enhanced our ability to assess individual populations of cells under myriad culture conditions. While immortalized cell lines offer significant advantages for their ease of use, these cell lines are unavailable for all potential cell types. By isolating primary cells from a specific region of interest, particularly from a transgenic mouse, more nuanced studies can be performed. The basic technique involves dissecting the organ or partial organ of interest (e.g. the heart or a specific region of the heart) and dissociating the organ to single cells. These cells are then incubated with magnetic beads conjugated to an antibody that recognizes the cell type of interest. The cells of interest can then be isolated with the use of a magnet, with a short trypsin incubation dissociating the cells from the beads. These isolated cells can then be cultured and analyzed as desired. This technique was originally designed for adult mouse organs but can be easily scaled down for use with embryonic organs, as demonstrated herein. Because our interest is in the developing coronary vasculature, we wanted to study this population of cells during specific embryonic stages. Thus, the original protocol had to be modified to be compatible with the small size of the embryonic ventricles and the low potential yield of endothelial cells at these developmental stages. Utilizing this scaled-down approach, we have assessed coronary plexus remodeling in transgenic embryonic ventricular endothelial cells.

Primary cell culture is a useful technique for analyzing specific populations of cells, particularly from transgenic mouse embryos at specific developmental stages. Herein, embryonic ventricles are dissected and dissociated, and antibody-conjugated beads recognize and separate out the endothelial cells for further analysis.

Isolierung von embryonalen ventrikuläre Endothelzellen

Cell culture has greatly enhanced our ability to assess individual populations of cells under myriad culture conditions. While immortalized cell lines ...

Isolation of Cardiomyocytes from Fixed Hearts for Immunocytochemistry and Ploidy Analysis

The adult mammalian heart is composed of various cell types including cardiomyocytes, endothelial cells and fibroblasts. Since it is difficult to reliably identify nuclei of cardiomyocytes on histological sections, many groups rely on isolating viable cardiomyocytes prior to fixation to perform immunostaining. However, these live cardiomyocyte isolation techniques require optimization to maximize the yield, viability and quality of the samples, with inherent fluctuations from sample to sample despite maximum optimization. Here, we report a reproducible protocol, involving fixation prior to enzymatic digestion of the heart, which leads to maximum yield while preserving the in vivo morphology of individual cardiomyocytes. We further developed an automated analysis platform to determine the number of nuclei and DNA content per nucleus for individual cardiomyocytes. After exposing the chest cavity, the heart was arrested in diastole by perfusion with 60 mM KCl in PBS. Next, the heart was fixed in 4% paraformaldehyde (PFA) solution, and then digested with 60 mg/mL collagenase solution. After digestions, cells were singularized by trituration, and the cardiomyocyte fraction was enriched via differential centrifugation. Isolated cardiomyocytes were stained for Troponin T and &#945;-actinin to assess purity of the obtained population. Furthermore, we developed an image analysis platform to determine cardiomyocyte nucleation and ploidy status following DAPI staining. Image based ploidy assessments led to consistent and reproducible results. Thus, with this protocol, it is possible to preserve native morphology of individual cardiomyocytes to allow immunocytochemistry and DNA content analysis while achieving maximum yield.

The goal of this work is to develop a method to reproducibly isolate cardiomyocytes from the adult heart and measure DNA content and nucleation.

Isolierung von Kardiomyozyten aus festen Herzen für die Immunzytochemie und Ploidie-Analyse

The adult mammalian heart is composed of various cell types including cardiomyocytes, endothelial cells and fibroblasts. Since it is difficult to reliably ...

Isolation of Human Ventricular Cardiomyocytes from Vibratome-Cut Myocardial Slices

The isolation of ventricular cardiac myocytes from animal and human hearts is a fundamental method in cardiac research. Animal cardiomyocytes are commonly isolated by coronary perfusion with digestive enzymes. However, isolating human cardiomyocytes is challenging because human myocardial specimens usually do not allow for coronary perfusion, and alternative isolation protocols result in poor yields of viable cells. In addition, human myocardial specimens are rare and only regularly available at institutions with on-site cardiac surgery. This hampers the translation of findings from animal to human cardiomyocytes. Described here is a reliable protocol that enables efficient isolation of ventricular myocytes from human and animal myocardium. To increase the surface-to-volume ratio while minimizing cell damage, myocardial tissue slices 300 &#181;m thick are generated from myocardial specimens with a vibratome. Tissue slices are then digested with protease and collagenase. Rat myocardium was used to establish the protocol and quantify yields of viable, calcium-tolerant myocytes by flow-cytometric cell counting. Comparison with the commonly used tissue-chunk method showed significantly higher yields of rod-shaped cardiomyocytes (41.5 &#177; 11.9 vs. 7.89 &#177; 3.6%, p &#60; 0.05). The protocol was translated to failing and non-failing human myocardium, where yields were similar as in rat myocardium and, again, markedly higher than with the tissue-chunk method (45.0 &#177; 15.0 vs. 6.87 &#177; 5.23 cells/mg, p &#60; 0.05). Notably, with the protocol presented it is possible to isolate reasonable numbers of viable human cardiomyocytes (9&#8211;200 cells/mg) from minimal amounts of tissue (&#60;50 mg). Thus, the method is applicable to healthy and failing myocardium from both human and animal hearts. Furthermore, it is possible to isolate excitable and contractile myocytes from human tissue specimens stored for up to 36 h in cold cardioplegic solution, rendering the method particularly useful for laboratories at institutions without on-site cardiac surgery.

Presented is a protocol for the isolation of human and animal ventricular cardiomyocytes from vibratome-cut myocardial slices. High yields of calcium-tolerant cells (up to 200 cells/mg) can be obtained from small amounts of tissue (&#60;50 mg). The protocol is applicable to myocardium exposed to cold ischemia for up to 36 h.

Isolierung menschlicher ventrikulärer Kardiomyozyten aus Vibratome-Cut Myokardscheiben

The isolation of ventricular cardiac myocytes from animal and human hearts is a fundamental method in cardiac research. Animal cardiomyocytes are commonly ...

Simultaneous Isolation and Culture of Atrial Myocytes, Ventricular Myocytes, and Non-Myocytes from an Adult Mouse Heart

The isolation and culturing of cardiac myocytes from mice has been essential for furthering the understanding of cardiac physiology and pathophysiology. While isolating myocytes from neonatal mouse hearts is relatively straightforward, myocytes from the adult murine heart are preferred. This is because compared to neonatal cells, adult myocytes more accurately recapitulate cell function as it occurs in the adult heart in vivo. However, it is technically difficult to isolate adult mouse cardiac myocytes in the necessary quantities and viability, which contributes to an experimental impasse. Furthermore, published procedures are specific for the isolation of either atrial or ventricular myocytes at the expense of atrial and ventricular non-myocyte cells. Described here is a detailed method for isolating both atrial and ventricular cardiac myocytes, along with atrial and ventricular non-myocytes, simultaneously from a single mouse heart. Also provided are the details for optimal cell-specific culturing methods, which enhance cell viability and function. This protocol aims not only to expedite the process of adult murine cardiac cell isolation, but also to increase the yield and viability of cells for investigations of atrial and ventricular cardiac cells.

A method is described for the simultaneous isolation of myocytes and non-myocytes from both the atria and ventricles of a single adult mouse heart. This protocol results in consistent yields of highly viable cardiac myocytes and non-myocytes and details optimal cell-specific culture conditions for phenotyping and in vitro analysis.

Gleichzeitige Isolierung und Kultur von Atrial Myozyten, ventrikulären Myozyten und Nicht-Myozyten aus einem erwachsenen Mausherz

The isolation and culturing of cardiac myocytes from mice has been essential for furthering the understanding of cardiac physiology and pathophysiology. ...