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Method Article
Le but du présent protocole est d’illustrer l’utilisation de souris néonatales cardiomyocytes comme système modèle pour examiner comment divers facteurs peuvent modifier la consommation d’oxygène au coeur.
Mitochondries et métabolisme oxydatif sont essentiels pour maintenir la fonction du muscle cardiaque. Les recherches démontrent que le dysfonctionnement mitochondrial est un facteur important contribuant à la fonction cardiaque altérée trouvé dans l’insuffisance cardiaque. En revanche, restaurer la fonction mitochondriale défectueuse peut-être avoir des effets bénéfiques pour améliorer la fonction cardiaque au cœur défaillant. Par conséquent, étudier les mécanismes de régulation et d’identifier les nouveaux régulateurs de la fonction mitochondriale pourraient fournir insight qui pourrait servir à développer de nouvelles cibles thérapeutiques pour le traitement des maladies cardiaques. Ici, la respiration mitochondriale de myocytes cardiaques est analysée à l’aide d’un système de culture cellulaire unique. Tout d’abord, un protocole a été optimisé pour isoler rapidement et culture viabilité haute souris néonatales cardiomyocytes. Ensuite, un analyseur de flux extracellulaire format 96 puits sert à évaluer le taux de consommation d’oxygène de ces cardiomyocytes. Pour ce protocole, nous avons optimisé seeding conditions et démontré que taux de consommation de l’oxygène de cardiomyocytes souris néonatales peut être facilement évalué dans un analyseur de flux extracellulaire. Enfin, nous constatons que notre protocole peut être appliqué à une plus grande taille de culture et d’autres études, telles que la signalisation intracellulaire et contractiles fonctionnent analyse.
Pour maintenir une fonction contractile cardiaque continue, cardiomyocytes doit maintenir un apport constant d’énergie cellulaire principalement sous la forme d’ATP1. Dans le coeur, environ 95 % de l’ATP est généré par les mitochondries, principalement par le biais de la phosphorylation oxydative, montrant que les mitochondries jouent un rôle de bioénergétique crucial dans la fonction cardiaque2,3. Soutenant cette notion est que le dérèglement de la fonction mitochondriale peut conduire à une cardiomyopathie et une insuffisance cardiaque4,5. À l’inverse, restaurer la fonction mitochondriale a été établi afin d’améliorer la fonction cardiaque de la défaillance cardiaque6,7. Par conséquent, étudier le mécanisme de bioénergétique mitochondriale et identifier les nouveaux régulateurs de la fonction mitochondriale dans les cardiomyocytes ne révéleront pas seulement les perspicacités mécanistes de la production énergétique cardiaque mais également pourraient fournir un aperçu qui mèneront au développement de nouvelles cibles thérapeutiques pour traiter les maladies cardiaques,6,8.
Par rapport au coeur entier, qui contient un mélange de myocytes et non-myocytes9, cultures cardiomyocyte sont extrêmement pure, avec une contamination minimale des non-myocytes du cœur, comme les fibroblastes et les cellules endothéliales10. En outre, isolant les cardiomyocytes des chiots nouveau-nés permet de cultiver un grand nombre de cellules dans un peu de temps, par rapport à l’isolement de cellules coeurs adultes10,11. Plus important encore, cardiomyocytes adultes cultivés primaires de souris ont la survie à court temps (p. ex. 24 h) et en des temps plus longs points de différencient. La souris néonatales cardiomyocytes peut survivre et être manipulés pendant plus de 7 jours de culture, ce qui les rend idéaux pour tester les effets des médicaments composés et des manipulations génétiques sur la fonction des mitochondries dans les cardiomyocytes10. Bien sûr, il y a des différences biologiques importantes entre les cellules adultes et néonatales, mais la durée plus longue disponible pour la culture de cellules néonatales qui les rend appropriés pour différents types d’études, y compris ceux de la fonction mitochondriale.
A ce jour, primaire néonatale souris et rat cardiomyocytes cultivés ont servi comme modèles d’études cardiaques bioénergétique12,13. Ces dernières années, des études a utilisé un analyseur de flux extracellulaire pour mesurer les taux de consommation d’oxygène (OCR) et évaluer la capacité oxydative dans souris et rat néonatal cardiomyocytes14,15. Alors que comparativement à des rats, la viabilité des cellules de souris néonatales cardiomyocytes est plus faible et a une plus grande variabilité16. Aussi, la possibilité d’étudier des cellules à partir des modèles de souris génétiquement modifiées rend le modèle de cellule de souris très important. Étant donné que les études de l’OCR sont tellement sensibles à la cellule le nombre et la densité de semis, élaboration d’un protocole simple, fiable et reproductible pour atteindre la viabilité et le rendement cellulaire compatible est nécessaire.
Nous rapportons ici un protocole optimisé qui a été développé qui utilise des cardiomyocytes néonatals cultivés de souris avec un analyseur de flux extracellulaire 96-puits-format pour l’analyse de l’OCR. Ce protocole augmente considérablement la reproductibilité du dosage. En outre, le protocole non seulement fournit un procédé nouveau et reproductible pour l’analyse de l’OCR, mais également pourrait être adapté à une culture de taille plus grande et à d’autres fins expérimentales, telles que celle qui peut être nécessaire d’étudier les fonctions myofibrillaires et intracellulaire voies de signalisation.
En particulier, ce protocole décrit une procédure d’une journée pour l’isolement et culture des cardiomyocytes de souris néonatales dans une plaque de culture de cellules de 96 puits. En outre, il décrit la procédure pour mesurer la consommation d’oxygène à l’aide d’un analyseur de flux extracellulaire. Toutes les solutions utilisées sont stériles ou filtré stérile. Tous les outils sont stérilisés à 75 % d’éthanol. Nous fournissons une Table des matières pour les différentes parties de la procédure. Pour la culture des cardiomyocytes, toutes les procédures et les mesures sont effectuées dans une hotte de culture cellulaire standard. Ce protocole est développé pour l’isolement des coeurs de souris néonatales d’une portée (environ 8-10 chiots). Toutefois, le protocole peut être également adapté pour isoler les cardiomyocytes provenant de plusieurs portées.
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Pour travail avec souris néonatales, veuillez vous référer à l’ensemble de lignes directrices locales / l’Institut de l’Université de suite par les programmes de soins aux animaux et adhérer à son établissement ou des règlements appropriés. Toutes les méthodes décrites dans le présent protocole ont été approuvés par l’UC San Diego institutionnels et animalier utilisation Comité (IACUC) et se conformer aux règlements fédéraux et d’état.
1. préparation des réactifs
2. récolte et prédigestion des cœurs de souris néonatales (jour 1)
3. préparer une microplaque 96 puits de Culture (jour 1)
4. enzymatique Digestion et bordé de cellules (jour 1)
5. comptage des cellules et bordé dans une plaque de Culture cellulaire de 96 puits (jour 1)
6. test de consommation d’oxygène à l’aide d’un analyseur de Flux extracellulaire format 96-puits (jour 2)
Remarque : Test de consommation d’oxygène peut être effectuée un jour après l’ensemencement les cellules ou version ultérieure. Néonatales cardiomyocytes cultivés à l’aide de ce protocole peut survivre jusqu'à 7 jours après isolement.
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En utilisant le protocole décrit, les coeurs ont été isolées de chiots nouveau-nés jour 0. 5 x 105 cellules/pup ont été obtenues, et les cardiomyocytes ont été injectées à des densités de 10 x 103, 20 x 103ou 30 x 103 cellules/puits, en plaques bien 96 (Figure 2 a). Après une culture, les cardiomyocytes trouvées bien attaché à la surface recouverte de plastique et il y avait très peu de cellules seu...
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Dans cette étude, nous avons établi un protocole simple pour isoler et à cultiver des cardiomyocytes de rats nouveau-nés de souris. En utilisant ces cardiomyocytes, nous avons également optimisé les conditions pour mesurer le taux de consommation d’oxygène à l’aide d’un système d’analyseur de flux extracellulaire. Le protocole permet d’utiliser des cardiomyocytes de rats nouveau-nés de souris comme système modèle pour examiner la façon dont les différents facteurs peuvent modifier la consommation ...
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Les auteurs déclarent qu’ils n’ont aucun intérêt financier concurrentes.
Nous tenons à remercier tous les membres de laboratoire de Murphy et laboratoire de Ross. Ce travail est soutenu par les American Heart Association (14SDG17790005) Y.C. NIH (HL115933, HL127806) et VA du mérite (BX003260) à R.S.R.
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
Antimycin A | SIGMA | A8674 | Inhibits complex III of the mitochondria |
Cell strainer 100 μm pores | FALCON | 352360 | To capture undigested tissue |
Collagenase type II | Worthington | LS004176 | To make collagenase digestion solution |
D-Glucose | SIGMA | 75351 | To make mitochodnrial stress test medium |
DMEM high glucose | Life technologies | 11965-092 | To make cell culture medium |
DMEM without NaHCO3, Glucose, pyruvate, glumanine, and Hepes | SIGMA | D5030-10X1L | To make mitochodnrial stress test medium |
FCCP (Carbonyl cyanide 4-(trifluoromethoxy)phenylhydrazone) | SIGMA | C2920 | Uncouples mitochondrial respiration |
Fetal bovine serum (FBS) | Life technologies | 26140-079 | To make cell culture medium |
Fibronectin from bovine plasma | SIGMA | F1141-5MG | To make coating solution for tissue culture plates |
Fine scissors | Fine Sciences Tools | 14060-10 | For dissection of hearts |
Gelatin from porcine skin | SIGMA | G-1890 | To make coating solution for tissue culture plates |
HBSS (Hank's balanced salt solution, without Ca2+, Mg2+) | Cellgro | 21-022-CV | To wash hearts and make pre-digestion and collagnase digestion solution |
HEPES (1 M) | Fisher scientific | 15630080 | To make mitochodnrial stress test medium |
Horse serum | Life technologies | 26050-088 | To make cell culture medium |
L-Glutamine | SIGMA | G-3126 | To make mitochodnrial stress test medium |
M-199 | Cellgro | 10-060-CV | To make cell culture medium |
Moria spoon | Fisher scientific | NC9190356 | To wash hearts |
Oligomycin | SIGMA | 75351-5MG | Inhibits mitochondrial ATP synthase |
RIPA buffer | Fisher scientific | 89900 | To lyse the cells for protein assay |
Rotenone | SIGMA | R8875 | Inhibits complex I of the mitochondria |
Seahorse XFe96 Extracellular Flux Analyzer | Agilent | Device used to analyze oxygen consumption rate | |
Seahorse XFe96 FluxPak | Agilent | 102601-100 | Package of flux analyzer culture plates, sensor cartridges, and calibrant |
Sodium pyruvate | SIGMA | P2256 | To make mitochodnrial stress test medium |
Straight scissors | Fine Sciences Tools | 91401-12 | For dissection of hearts |
Syringe filter 0.2 μm size | For sterile filtration of digestion medium | ||
Trypsin | USB Corporation | 22715 25GM | To make pre-digestion solution |
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