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Method Article
La diferenciación de los adipocitos blancos y beiges de tejido adiposo vascular progenitores tiene potencial para mejoramiento metabólico en obesidad. Se describen los protocolos para un CD34 + CD31 + aislamiento de células endoteliales de la grasa humana y un posterior en vitro expansión y diferenciación a adipocitos blancos y beiges. Se discuten varias aplicaciones posteriores.
La obesidad se acompaña de una amplia remodelación del tejido adiposo sobre todo a través de la hipertrofia del adipocito. Crecimiento del adipocito extremas resulta en una pobre respuesta a la insulina, la hipoxia local y la inflamación. Mediante la estimulación de la diferenciación de los adipocitos blancos funcionales de progenitores, hipertrofia radical de la población de adipocitos puede prevenirse y, en consecuencia, se puede mejorar la salud metabólica del tejido adiposo junto con una reducción de inflamación. También, estimulando una diferenciación de los adipocitos beige/marrón, el gasto de energía total del cuerpo puede aumentar, lo que resulta en pérdida de peso. Este enfoque podría prevenir el desarrollo de comorbilidades de la obesidad como diabetes tipo 2 y enfermedad cardiovascular.
Este papel describe el aislamiento, expansión y diferenciación de los adipocitos blancos y beiges de un subconjunto de las células endoteliales humanas de tejido adiposo que conjuntamente expresan los marcadores CD31 y CD34. El método es relativamente barato y no se requiere mano de obra. Requiere acceso a tejido adiposo humano y el depósito subcutáneo es adecuado para el muestreo. De este protocolo, muestras de tejido adiposo fresco de sujetos obesos mórbidos [índice de masa corporal (IMC) > 35] se recogen durante los procedimientos de cirugía bariátrica. Utilizando un immunoseparation secuencial de la fracción vascular estromal, se producen suficientes células desde tan poco como 2-3 g de grasa. Estas células pueden ampliarse en cultura durante 10 – 14 días, pueden ser criopreservadas y retienen sus propiedades adipogenic con pases hasta el paso 5 y 6. Las células se tratan durante 14 días con un coctel utilizando una combinación de la insulina humana y lo agonistas PPARy-rosiglitazona adipogenic.
Esta metodología puede utilizarse para la obtención de la prueba de los experimentos de concepto en los mecanismos moleculares que conducen a respuestas adipogenic en adiposas células endoteliales, o para la detección de nuevos fármacos que pueden mejorar la adipogenic respuesta dirigida ya sea hacia el blanco o diferenciación del adipocito marrón/beige. Utilizando pequeñas biopsias subcutáneas, esta metodología puede utilizarse para descartar temas no respondedor ensayos clínicos dirigidos a estimular los adipositos beige/marrón y blanco para el tratamiento de la obesidad y comorbilidades.
La evidencia reciente muestra que tanto en ratones como en seres humanos, se puede distinguir un subconjunto de células residentes en la vasculatura de tejido adiposo en ya sea blanco o beige/brown adipocytes1,2,3. El fenotipo de estas células es un tema de controversia, con evidencias que las células endoteliales, músculo liso/pericyte o un espectro de fenotipos intermedios4,5,6,7. El alcance del desarrollo de esta metodología fue probar el potencial de adipogenic de CD31 + CD34 + células endoteliales aisladas de diferentes depósitos de grasa de los seres humanos obesos. Otros estudios en la literatura se centran en el potencial de la fracción vascular estromal total o del adipocito conocidos progenitores2,8,9adipogenic. Puesto que las tecnologías actualmente existentes pueden apuntar específicamente células endoteliales del tejido adiposo de drogas entrega10, entender el potencial de estas células a adipogenic inducción hacia adipocitos blancos o beiges es importante para futuras terapias dirigidas.
Diferentes grupos informaron la combinación de marcadores CD31 y CD34 como sustitutos para aislar las células endoteliales del tejido adiposo humano11,12,13. Por lo general, el aislamiento se realiza utilizando dos pasos secuenciales y una selección positiva mediante bolas magnéticas. En este informe, se utilizó immunoseparation usando CD34 + granos magnéticos combinados con bolas de plástico de CD31. Encontramos esta técnica superior a la immunoseparation magnético secuencial con respecto a la preservación de la morfología endoteliales típicas empedradas. También, hemos sido capaces de generar suficientes células necesarios para la expansión y adipogenic inducción a partir de tan poco como 1-2 g de grasa. Una biopsia pequeña muestra de la grasa subcutánea es suficiente para producir la cantidad necesaria de células para aplicaciones posteriores. Este aspecto es potencialmente importante, sobre todo si este método será utilizado para la detección de una respuesta a la inducción de adipogenic en sujetos humanos.
A diferencia de otros sistemas registrados en la literatura, este método utiliza sólo dos ingredientes para la inducción de adipogenic de las células de CD34 + CD31 +: un agonistas PPARy, rosiglitazona y la insulina humana. Lo importante es la cantidad de insulina utilizada cae dentro del rango de normal alta de circulante post-absorptive insulina en seres humanos14. El grado de sensibilidad a la insulina de las células en vitro, medido por el phosphorylation de Akt, no se correlaciona con su capacidad para responder a la inducción de cóctel. Curiosamente, esta inducción cóctel y experimental las condiciones de uso, una mezcla de células blancas y beige/marrón fueron obtenidos según lo determinado por el tamaño y número de gotas lipídicas intracelulares y la expresión de marcadores moleculares. Este protocolo de inducción directa y rentable junto con la evaluación cuantitativa del fenotipo de las células de la respuesta (blanca y beige) permite una proyección de agentes que potencialmente pueden alterar el equilibrio diferenciado beige : blanco adipocytes.
Este método también proporciona un enfoque traslacional para entender los mecanismos subyacentes de la adipogénesis de progenitores endoteliales vasculares en el tejido adiposo humano. Usando esta técnica de aislamiento/diferenciación específica, los investigadores pueden interrogar diversas vías responsables de Adipogénesis en un subconjunto de las células endoteliales vasculares de diferentes depósitos de grasa en los seres humanos lean y obesos.
El Comité de revisión institucional en Eastern Virginia Medical School aprobó la investigación y recolección de muestras de tejido adiposo humano utilizado en el estudio. Se obtuvo consentimiento informado de los pacientes.
1. preparación de tampones, medios e instrumentos
2. adiposo fracción Vascular estromal de aislamiento
Nota: El estudio incluyó a una cohorte transversal de diabético obeso tipo 2 (T2D) y sujetos no diabéticos, de 18 – 65 años, sometidos a cirugía bariátrica en la Sentara metabólica y centro de cirugía de pérdida de peso (Sentara Medical Group, Norfolk, VA). Criterios de exclusión fueron una enfermedad autoinmune como diabetes mellitus tipo 1, condiciones que requieren terapia inmunosupresora crónica, medicamentos antiinflamatorios, thiazolinendiones, tabaquismo activo, infecciones agudas o crónicas o una historia de malignidad tratados dentro de los últimos 12 meses. T2D se definió como una glucemia plasmática en ayunas de 126 mg/dL o mayor, una glucosa de 200 mg/dL o mayor después de la prueba de una tolerancia a la glucosa 2 h o el uso de medicamentos antidiabéticos.
3. aislamiento de las células endoteliales del tejido adiposo
4. inducción de la adipogénesis en células endoteliales aisladas
Nuestro protocolo tiene como objetivo proporcionar un enfoque en vitro para determinar el potencial de adipogenic de CD31 + CD34 + células vasculares de diferentes depósitos de tejido adiposo humano. En la figura 1Ase muestra un diagrama de diagrama de flujo simplificado. El primer paso mediante una selección positiva de CD34 expresando células resulta en > 95% CD34 + células en la población de las células recién aisladas (
El enfoque de este trabajo es proporcionar una metodología para el aislamiento, expansión y adipogenic inducción de CD31 + CD34 + de las células endoteliales de los depósitos viscerales y subcutáneos de tejido adiposo humano.
Metodologías se han divulgado para el aislamiento de las células endoteliales de varios lechos vasculares de roedores o humanos que implican principalmente técnicas usando CD31 anticuerpos fluorescente etiquetado o junto a granos magnéticos18
Los autores no tienen nada que revelar.
Los autores desean reconocer Becky Márquez, el Coordinador de la clínica en el centro de bariátrica Sentara su asistencia con el proceso de paciente investigación y consintiendo. Esta investigación fue apoyada por R15HL114062 a Anca D. Dobrian.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Large Equipment | |||
Biosafety Cabinet | Nuaire | nu-425-400 | |
Cell Culture Incubator | Thermo-Fisher Scientific | 800 DH | |
Water Bath | Forma Scientific | 2568 | Reciprocal Shaker |
RT-PCR Machine | BIO-RAD | CFX96-C1000 | |
Electrophoresis Box | BIO-RAD | Mini PROTEAN 3 Cell | |
Transblot Box | BIO-RAD | Mini Trans-Blot Cell | |
Electrophoresis Power Supply | BIO-RAD | PowerPac Basic | |
ELISA Reader | Molecular Devices | SpectraMax M5 | |
Blot Reader | LI-COR | Odyssey | Near Infrared |
Refrigerated Centrifuge | Eppendorf | 5810 R | |
Tabletop Centrifuge | Eppendorf | MiniSpin Plus | |
Fluorescent Microscope | Olympus | BX50 | |
Inverted Microscope | Nikon | TMS | |
KRBSS Buffer | |||
HEPES | Research Products International | H75030 | |
Sodium bicarbonate | Sigma-Aldrich | 792519 | |
Calcium chloride dihydrate | Sigma-Aldrich | C7902 | |
Potassium phosphate monobasic | Sigma-Aldrich | P5655 | |
Magnesium sulfate | Sigma-Aldrich | M2643 | |
Sodium chloride | Sigma-Aldrich | 746398 | |
Sodium phosphate monobasic monohydrate | Sigma-Aldrich | S9638 | |
Potassium chloride | Sigma-Aldrich | P9333 | |
Glucose | Acros Organics | 410950010 | |
Adenosine | Acros Organics | 164040250 | |
Bovine Serum Albumin | GE Healthcare Bio-Sciences | SH30574.02 | |
Penicillin/Streptomycin | Thermo-Fisher Scientific | 15070063 | |
Tissue Digestion | |||
20 mL Syringe | Global Medical | 67-2020 | |
Nylon Mesh, 250 µm | Sefar | 03-250/50 | |
Pipetting Needles | Popper | 7934 | |
Fine Scissors | Fine Science Tools | 14058-11 | |
Tissue Forceps | George Tiemann & Co | 160-20 | |
Collagenase, Type I | Worthington Biochemical | LS004196 | |
Petri Dishes, 100 mm | USA Scientific | 5666-4160 | TC Treated |
Eppendorf Tubes, 1.5 mL | USA Scientific | 1615-5500 | |
Conical Tubes, 15 mL | Nest Scientific | 601052 | |
Conical Tubes, 50 mL | Nalgene | 3119-0050 | |
Scintillation Vials | Kimble | 74505-20 | Tissue Dicing |
Cell Isolation | |||
Cellometer | Nexcelom | Auto 2000 | |
Cellometer Slides | Nexcelom | CHT4-SD100-002 | |
Cellometer Viability Stain | Nexcelom | CS2-0106-5mL | Acridine Orange/Propidium Iodine |
Anti-CD34 Magnetic Beads | StemCell Technologies | 18056 | Kit |
EasySep Magnet | StemCell Technologies | 18000 | |
Anti-CD31 Plastic Beads | pluriSelect USA | 19-03100-10 | |
pluriSelect 10x Wash Buffer | pluriSelect USA | 60-00080-10 | |
pluriSelect Connector Ring | pluriSelect USA | 41-50000-03 | |
pluriSelect Detachment Buffer | pluriSelect USA | 60-00046-12 | |
pluriSelect Incubation Buffer | pluriSelect USA | 60-00060-12 | |
pluriSelect S Cell Strainer | pluriSelect USA | 43-50030-03 | |
Cell Culture | |||
6-well Plates | USA Scientific | CC7682-7506 | TC Treated |
4-well chambered slides | Corning Life Sciences | 354559 | Fibronectin coated |
4-well chambered slides | Thermo-Fisher Scientific | 154526PK | Uncoated glass |
Human Adipose Microvascular Endothelial Cells (HAMVEC) | Sciencell Research Laboratories | 7200 | Primary cell line |
Endothelial Cell Media (ECM) | ScienCell Research Laboratories | 1001 | Complete Kit |
DMEM/F12 Basal Media | Thermo-Fisher Scientific | 11320082 | |
Fetal Bovine Serum (FBS) | Rocky Mountain Biologicals | FBS-BBT | |
Insulin | Lilly | U-100 | Humalog |
Rosiglitazone | Sigma-Aldrich | R2408 | |
Cell Analysis | |||
Oil Red O Dye | Sigma-Aldrich | O0625 | Prepared in isopropanol |
96 well plates | USA Scientific | 1837-9600 | |
96 well PCR plates | Genesee Scientific | 24-300 | |
RNA Extraction | Zymo Research | R2072 | Kit |
cDNA Synthesis | BIO-RAD | 1708841 | Supermix |
JumpStart PCR Polymerase | Sigma-Aldrich | D9307-250UN | Hot start, with PCR Buffer N |
Magnesium Chloride Solution | Sigma-Aldrich | M8787-5ML | 3 mM final in PCR reaction |
dNTPs | Promega | U1515 | |
TaqMan AdipoQ | Thermo-Fisher Scientific | Hs00605917_m1 | |
TaqMan CIDEA | Thermo-Fisher Scientific | Hs00154455_m1 | |
TaqMan RPL27 | Thermo-Fisher Scientific | Hs03044961_g1 | |
TaqMan UCP1 | Thermo-Fisher Scientific | Hs00222453_m1 | |
BCA Assay | Sigma-Aldrich | QPBCA-1KT | Kit |
Bis-acrylamide | BIO-RAD | 1610146 | 40% stock solution |
Ammonium Persulfate | BIO-RAD | 1610700 | |
TEMED | BIO-RAD | 1610800 | |
Tris | Sigma-Aldrich | T1503 | |
Glycine | BIO-RAD | 1610718 | |
Sodium Dodecal Sulfate | Sigma-Aldrich | L3771 | |
EDTA | Fisher Scientific | S311-100 | |
Bromophenol Blue | Sigma-Aldrich | B8026 | |
Blot Membrane | EMD Millipore | IPFL00010 | |
Methanol | Fisher Scientific | A452-SK4 | |
Odyssey Blocking Buffer, Tris | LI-COR | 927-50000 | |
Anti-AKT antibody | Cell Signaling Technology | 2920S | Mouse monoclonal |
Anti-pAKT antibody | Cell Signaling Technology | 9271S | Rabbit polyclonal |
Anti-UCP1 antibody | Abcam | ab10983 | Rabbit polyclonal |
Anti-Mouse IgG antibody | LI-COR | 926-68070 | Goat Polyclonal, IRDye 680RD |
Anti-Rabbit IgG antibody | LI-COR | 926-32211 | Goat Polyclonal, IRDye 800CW |
Anti-Rabbit IgG antibody | Jackson ImmunoResearch | 111-025-003 | Goat Polyclonal, TRITC |
Phosphate Buffer Saline | Thermo-Fisher Scientific | 10010049 | |
37% Formaldehyde Solution | Electron Microscopy Sciences | 15686 | 4% solution for cell fixation |
Normal Goat Serum | Vector Laboratories | S-1000 | 10% blocking solution |
Triton X-100 | Sigma-Aldrich | X-100 | 0.1% permeabilization solution |
DAPI | Thermo-Fisher Scientific | D1306 | |
Calcein AM | Thermo-Fisher Scientific | 65-0853-39 | Cell fluorescent visualization |
Matrigel Basement Membrane Matrix | Corning Life Sciences | 356231 | Growth factor reduced |
DiI labeled Acetylated LDL | Thermo-Fisher Scientific | L3484 |
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