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Isolement et culture des fibres musculaires est l'étalon-or In vitro Système d'étudier la transition des cellules satellites par le repos, l'activation et la différenciation. Surtout, le système de fibres musculaires seule culture préserve l'association cellule myofibres / tige, qui est une composante essentielle de la niche de cellules souches musculaires.
La régénération musculaire chez l'adulte est effectué par des cellules souches résidentes appelées cellules satellites. Les cellules satellites sont définis par leur position entre la lame basale et le sarcolemme de chaque myofibrille. Les connaissances actuelles sur leur comportement repose en grande partie sur l'utilisation du protocole d'isolement fibre musculaire unique. En 1985, Bischoff décrit un protocole pour isoler simples fibres en direct de la Brevis fléchisseur des orteils (FDB) de rats adultes dans le but de créer un système in vitro dans lequel l'association physique entre les fibres musculaires et de ses cellules souches sont conservées 1. En 1995, le protocole Rosenblattmodified Bischoff telles que les fibres musculaires sont pris séparément et traités séparément après digestion par la collagénase au lieu d'être isolé par 2 sédimentation par gravité, 3. Le Rosenblatt ou Bischoff protocole a depuis été adapté à différents muscles, l'âge ou les conditions 3-6. La technique myofibres isolation simple est un élément indispensableoutil en raison de ses avantages uniques. Tout d'abord, dans le seul protocole fibre musculaire, les cellules satellites sont maintenus sous la lame basale. Il s'agit d'une caractéristique unique du protocole que d'autres techniques telles que le tri cellulaire activé par fluorescence nécessitent chimiques et des tissus dissociation mécanique 7. Bien que le système de culture myofibres peut pas se substituer à des études in vivo, elle offre une excellente plate-forme pour aborder certaines propriétés biologiques des cellules souches musculaires. Myofibres simples peuvent être cultivées dans des conditions de placage standard ou dans des conditions variables. Les cellules satellites sur fibres musculaires flottants sont soumis à pratiquement aucune influence autre que l'environnement myofibrille. Rigidité substrat et le revêtement ont été montré pour influer sur la capacité des cellules satellites des muscles à se régénérer 8, 9 afin d'être en mesure de contrôler chacun de ces facteurs permet indépendamment discrimination entre les créneaux dépendantes et indépendantes de réponses. Différentes concentrations de sérum ontégalement été montré pour avoir un effet sur la transition de repos à l'activation. Afin de préserver l'état de quiescence des cellules satellites ses associés, les fibres doivent être conservés dans un milieu sérique bas 1-3. Ceci est particulièrement utile lors de l'étude des gènes impliqués dans l'état de quiescence. En milieu riche sérum, les cellules satellites activer rapidement, proliférer, migrer et de se différencier, imitant ainsi le processus de régénération in vivo 1-3. Le système peut être utilisé pour effectuer une variété de tests tels que le test d'inhibiteurs chimiques; l'expression ectopique de gènes par le virus de la livraison; oligonucléotide fondée sur les gènes knock-down ou imagerie en temps réel. Cet article décrit le protocole vidéo actuellement utilisée dans notre laboratoire pour isoler les fibres musculaires simples de l'extenseur commun des orteils (EDL) du muscle de souris adultes (6-8 semaines).
Toutes les expériences ont été traitées selon l'Université d'Ottawa de la réglementation des soins aux animaux et de manutention.
Voir le tableau 1 pour une vue d'ensemble du protocole.
1. Avant de commencer l'isolement
2. Dissection des muscles et la digestion
3. Seule fibre musculaire de dissociation et de la Culture
4. Applications en aval
Ici, nous avons décrit l'isolement des fibres musculaires individuelles du muscle EDL de souris adultes. Myofibres succès rendement dépendent de plusieurs facteurs, tels que l'activité de la collagénase ou affections musculaires ou de l'âge. Plus important encore, l'isolement du muscle du tendon tendon résultats en longues fibres musculaires intactes de muscle EDL. Figure 1 montre étape par étape la représentation graphique du "tendon tendon" isolement. Une fois que le muscle est complètement digéré, myofibrilles sont libérés en appliquant une légère pression sur le muscle. Figure 2A montre une image représentative d'une expérience d'isolement fibres musculaires après le premier lavage. A ce stade, la culture contient un mélange de faisceaux de fibres musculaires simples qui apparaissent comme de longues et brillantes structures tubulaires, hyper contracté fibres musculaires qui sont sombres et courts et les débris du processus de digestion. À la fin d'au moins trois lavages consécutifs, seuls célibataires myofibres vivants doit rester dans le dish pour la culture ou l'analyse en aval (figure 2B). Figure 2C montre une longue fibre active par rapport à une fibre hyper contracté (C '). Au moment de l'isolement, les cellules satellites apparaissent comme des protubérances minuscules sur la surface myofibres (figure 3A). Si maintenues dans un milieu riche en sérum, les cellules satellites activer, proliférer, migrer et finalement fusionner en myotubes (B). Après 15 jours de culture, les myotubes exprimer la Myf5 journaliste (C) YFP ce qui suggère que la régénération musculaire chez l'adulte est effectuée par des cellules qui à un moment donné au cours de leur développement avaient exprimé le facteur déterminant myogénique Myf5. Toutes les cellules satellites expriment le facteur de transcription paired box Pax7 17. La lignée de souris journaliste Pax7Cre-TdTomato peut être utilisé pour tracer les cellules satellites par l'intermédiaire de l'expression de la TdTomato signal fluorescent (figures 3D et E). Figure 4 montre une immu représentantnofluorescence de double Pax7 + / cellules satellites Myod. Classiquement deux Pax7 + / + Myod cellules satellites sont considérés prolifération des progéniteurs musculaires engagés qui soit complètent le programme de différenciation par le bas tout en maintenant la régulation Pax7 expression Myod ou de retour à la quiétude par régulation négative Myod et le maintien expression de Pax7 18
Figure 1. Isolement muscle EDL de la souris membres postérieurs. Un des membres postérieurs. D'une souris adulte âgé 8 semaines. Les flèches indiquent la partie distale (genou) et le tendon proximal (pied) tendon. B. Position anatomique de la tibial antérieur (TA) et le muscle extenseur commun des orteils (EDL) du muscle. C. En maintenant l'EDL à travers le tendon proximal, le muscle est tiré vers le genou pour exposer le tendon distal. D. Le tendon distal estcouper et l'EDL est libéré.
Figure 2. Les résultats représentatifs d'une expérience d'isolement fibre musculaire unique. Une image. Fond clair d'une expérience d'isolement fibres musculaires à la première étape de lavage. La flèche rouge indique myofibres en direct, flèche blanche indique hyper fibres musculaires contractées et flèche jaune indique les cellules, fibres musculaires ou des débris ECM. B. Après lavages successifs dans du DMEM, seuls restent vivants myofibres. C et C '. L'image représente une longue intact direct myofibrille (C) et une hyper court contracté myofibrille (C '). Bar 10 um. Les photos ont été prises avec un microscope Zeiss Axio Observer Z1 équipé AxioCam RH.
Figur e 3. Les résultats représentatifs d'une expérience de culture myofibres unique. Une image. Fond clair d'une seule fibre musculaire en direct avec sa cellule satellite associé (flèche) juste après l'isolement (temps 0). B. Myofibres simples ont été étalées sur Matrigel et cultivées dans un milieu riche en sérum pendant 15 jours. Flèche blanche indique myotubes différenciés par rapport aux cellules simples (flèche jaune) C. Myofibres individuelle à partir d'une Myf5Cre; RosaYFP souris ont été cultivées comme dans B. La flèche indique Myf5 myotubes dérivés. D et E. Myofibres individuelle à partir Pax7Cre; TdTomato ont été isolés et fixé tout de suite après. Les flèches indiquent les cellules positives Pax7 satellite repos (E, rouge). Les noyaux ont été contre-colorées avec du DAPI (D). Bar: 50 pm. Les photos ont été prises avec un microscope Zeiss Axio Observer Z1 équipé AxioCam RH.
Dissection des muscles (5 min chaque muscle) |
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Digestion musculaire (30-45 min) |
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Isolation en fibre |
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Culture de fibres (jusqu'à 3-4 semaines) |
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Tableau 1. Vue d'ensemble du protocole d'isolement myofibrille. L'protocole d'isolement myofibrille est composée de 4 grandes étapes. Pour chaque étape, le temps approximatif et les principaux points critiques sont discutées. Pour une discussion détaillée de chaque étape, reportez-vous au texte du protocole.
L'isolement et la culture des fibres musculaires simples de muscles intacts fournit un excellent modèle in vitro pour étudier le processus de régénération musculaire. Une caractéristique unique de ce système est la préservation des cellules satellites dans leur environnement physiologique sous la lame basale. Plus important encore, cette technique peut être utilisée pour étudier le comportement des cellules souches musculaires à la fois repos et les états activés. Au cours des 20 dernières années, le système de culture myofibres a fourni des indications utiles sur la biologie de la population des cellules satellites par rapport aux deux déterminants intrinsèques et extrinsèques. Par myofibres individuels culture, l'hétérogénéité des cellules satellites par rapport aux fibres musculaires de type musculaire ou potentiel de régénération a été adressée 15. Elaborer des études utilisant l'imagerie en direct de simples fibres cultivées ont permis de gagner des informations sur la migration cellulaire par satellite modèle 16. L'acquisition de données quantitatives est unlso possible. Bien que beaucoup de temps, il fournit des informations importantes sur la distribution et la survenance d'événements spécifiques (cellules souches rapport de division asymétrique, la prolifération et la différenciation, etc.) Ainsi que les applications décrites précédemment, les protéines ou l'extraction d'ARN à partir de fibres individuelles est également possible, bien que l'isolement de la population pure de cellules satellites par FACS ou par d'autres moyens peuvent fournir une meilleure plate-forme pour étudier les changements d'expression des protéines ou des gènes au niveau moléculaire. Dans notre expérience, l'étape la plus critique pour l'isolation en fibre de succès est le "tendon tendon" isolement (étapes 2,5 à 2,9 dans le texte du protocole). Cela garantit que, après la digestion du muscle, les fibres sont libérées de l'EDL avec des dommages minimaux ou pas ce qui accroît leurs performances dans les étapes suivantes.
Aucun conflit d'intérêts.
Nous tenons à remercier Sarah Dick pour fournir des lectures critiques et commentaires. MAR titulaire de la Chaire de recherche du Canada en génétique moléculaire et est un chercheur-boursier international du Howard Hughes Medical Institute. Ce travail a été soutenu par des subventions à MAR de la National Institutes of Health, le Howard Hughes Medical Institute, les Instituts de recherche en santé, la Muscular Dystrophy Association et le Programme canadien Chaire de recherche.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Réactif / Matériel | |||
Collagénase | Sigma-Aldrich | C0130-1g | Préparer frais tout temps pour des résultats optimaux. Aliquotes supplémentaires de la collagénase non dilué peut être conservé à -20 ° C. |
DMEM + glycémie élevée NaPyr | Invitrogen | 11995073 | Ajout de Pen / Strep est nécessaire de minimiser les contaminations aériennes |
Caractérisé sérum de veau fœtal | Hyclone | SH30396.03 | Lot # KUJ35152 |
Sérum de cheval | Hyclone | SH300.74.03 | Lot # AVJ82494 |
Extrait d'embryon de poulet | Accurate Chemical | CE-650-T, lot B7035010 | Évitez de congélation-décongélation cycles. |
Matrigel | BD | Boutique aliquotes à -20 ° C. Évitez de congélation-décongélation cycles. Stocker des aliquotes diluées à 4 ° C. | |
Équipement | |||
Cohann-Vannas ciseaux printemps 6mm Lames-Straight-Sharp | Outils Fine Science | 15000-02 | |
Extra-Mince Iris Ciseaux-10.5cm | Outils Fine Science | 14088-10 | |
Moria-Iris Pince courbé | Outils Fine Science | 11373-12 | |
Pipettes Pasteur | VWR | 14672-380 | 14672-200 |
Diamant Pen | VWR | 52865-005 | |
60 * 15mm boîte de Pétri | VWR | 25384-092 | |
Filtre de 0,22 um Acrodisc | VWR | CA28-145-477 | |
Microscope à dissection StemiV6 | Zeiss | Une source lumineuse supplémentaire peut être nécessaire d'avoir une vue de mieux se concentrer |
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