מודל התרבות ארוכת טווח של תאים granulosa שור בתנאים ללא סרום מתואר. מודל זה מאפשר לחוקרים לחקור את ההשפעות של גורמים שונים ותנאים כמו ציפוי שונים צפיפויות על המאפיינים של ייצור אסטרוגן בתאי granulosa שור.
תאים granulosa השחלות (GC) הם המקור העיקרי של אסטרדיול סינתזה. המושרה על ידי גל הורמון מחלמן preovulatory (LH), תאי theca את, בפרט, granulosa תא השכבה עמוקות לשנות מאפיינים מורפולוגיים, הפיזיולוגית המולקולרי שלהם ויוצרים הקורפוס ייצור פרוגסטרון התשובה כי הוא אחראי על שמירת הריון. תא תרבות הן כלי חיוני ללמוד את מנגנוני הרגולציה כבסיס מעורב הטרנספורמציה folliculo-luteal. פרוטוקול הציג מתמקד הליך הבידוד של הקפאה קריוגנית של שור GC של זקיקים קטן-בינוני (< 6 מ מ). בטכניקה זו, ניתן להשיג אוכלוסיה טהור של GC. ההליך הקפאה קריוגנית מאוד מקל זמן ניהול של התרבות תאים לעבודה עצמאית של היצע רקמות (השחלות) ישיר הראשי. פרוטוקול זה מתאר תרבות ללא סרום תא מודל המחקה את מצב פעיל אסטרדיול GC שור. תנאים חשובים כי הם חיוניים עבור תרבות מוצלח תא סטרואידים-פעילה הם דנו לאורך כל הפרוטוקול. הוכח כי הגדלת הצפיפות ציפוי של התאים גורם לתגובה ספציפית כמצוין על-ידי פרופיל ביטוי וייצור הורמונים ג'ין שינו. יתר על כן, מודל זה מספק בסיס ללימודי ב- GC בידול ויישומים אחרים.
ביוץ מוצלחת ואת luteinization תלוי שינויים מולקולריים דק מכוון, מתוזמר היטב סוגי התאים הזקיקים סומאטית. מאז פרטים של תהליכים התפתחותיים אלה אינם עדיין לגמרי מובנים, עוד יותר להבהרה נדרש. In vivo גישות משוכללות ויקרות, בפרט, להיכשל כתובת המנגנונים המולקולריים ספציפיות המתרחשות במהלך folliculogenesis. לכן, מודלים reductionistic במבחנה נדרשים בנוסף, כדי לספק תובנות פרטים תאית ומולקולרית. מחקרים שונים מתארים את התרבות של כל זקיקי בהקשר של במבחנה הפריה טכניקות1,2,3. כי החוקרים מעוניינים מנגנונים של בידול, מחקרים רבים מתמקדים GC הזקיקים. תאים אלה, הקשורים ישירות oocyte, הם המקורות העיקריים של ייצור אסטרוגן, לכן, תפקיד חיוני בכל רחבי folliculogenesis ו- luteinization4.
מונצחים תא שורות של GC פותחו זנים שונים. עם זאת, רובם, אינם מראים ייצור הורמונים סטרואידים מספיקות5. עד כה, תא אחד בלבד שורה של שור ש-GC כבר הקים6, אך הקו הזה איבד את פעילותה שחלת בקר לאחר קטעים מספר7. לכן, מאז steroidogenesis, ובעיקר, אסטרדיול הפקה היא תכונה חיונית הפונקציונליות GC, מומלץ ללמוד היבטים אלה במודלים התרבות התא הראשי. במחקרים קודמים, הוכח כי הפקה אסטרדיול ניכר יכול רק להיות שנצפו תחת תרבות סרום ללא תנאים8,9. בהמשך, תוספת של הסימן המקדים של אסטרדיול סינתזה היא תנאי הכרחי נוסף, כפי GC להיכשל להביע את האנזים הנחוץ ניתן להמיר androstenedione10פרוגסטרון. בנוסף, אפקט סינרגיסטי של FSH ו- IGF-1 תוספי במבחנה חשף פעילות אופטימיזציה של ארומטאז, האנזים מפתח של אסטרדיול סינתזה11. בפרוטוקול הנוכחי, מתוארים גם גורמים חשובים אחרים, שיש להם השפעה משמעותית על המודל התרבות GC. בפרט, התא יופיצ צפיפות יש השפעות עצומה על התוצאה של ניסוי12. יתר על כן, יכול להקים טכניקה הקפאה קריוגנית של GC שור זה אינם מתערבים באופן משמעותי GC פיזיולוגיה בתרבות. טכניקה זו מסייעת לשפר את הארגון של התא תרבות עבודה כדי למטב את הצפיפות ציפוי המועדפת.
הערה: השחלות שור התקבלו מהמשחטה מסחרי. האוסף של תוצרי לוואי מטבחיים אינו דורש אישור מוסרי לפי החוק הגרמני.
1. עובד ההכנות ותנאים
2. בידוד תאי Granulosa שור
3. הקפאה קריוגנית של תאים
4. הכנה של תקשורת, תרבות צלחות התרבות התא
5. תא תרבות עבודה
6. לא חשפה Granulosa בתרבית תאים
GC מצופה-עונה 1 פרק 105 תאים/טוב התצוגה מראה דמוי פיברובלסט אופייני כפי שהם יוצרים סיומת תא להשוות fibroblasts נוטים לבנות אשכולות (איור 1a וג 1). הגדלת צפיפות ציפוי על ידי 10-fold עונה 1 פרק 106 תאים/טוב לא שינתה את המורפולוגיה אבל יכול להיות שנצפו אשכולות תאים נוספים (איור 1b ו- 1 י, חצים). כפי שמוצג כבר בפרסום הקודם, הציפוי קולגן של מאכלים תרבות השתפר במידה רבה ההחזקה של תאים13.
הקפאה קריוגנית הראשונית לא השתנה במידה ניכרת מאפיינים פיזיולוגיים של תאים בתרבות לעומת הילדים ישירות תרבותי מדגימות טרי מבודד. זה מוצג באיור 2 שפע תעתיק (נמדד על-ידי qPCR) של סמן מספר גנים לא שונות בעת השוואה בין תאים בתרבית נגזר בריכות קפוא או טרי מבודד.
איור 3 מראה תוצאות נציג של ניתוח הורמונים סטרואידים (נמדד על ידי ריאה) ב- GC שור תרבותי-נורמלי לעומת צפיפות גבוהה. ריכוז אסטרדיול יופחתו במידה משמעותית בתרבות בצפיפות גבוהה לעומת התרבות רגיל-צפיפות, ואילו ייצור פרוגסטרון נוטה להיות גבוה יותר.
ניתוח השוואתי של מספר גנים (נמדד על-ידי qPCR) בתרבויות גבוהה לעומת רגיל-צפיפות חשף אפקט משמעותי (איור 4). CYP19A1, קידוד האנזים מפתח של אסטרדיול ביוסינטזה ארומטאז, כמו גם את הקולטן גונדוטרופין FSHR, היו באופן משמעותי למטה מוסדר. לעומת זאת, הגנים RGS2 ו- VNN2 הראו משמעותי למעלה-תקנה. תוצאות אלו מראים בבירור כי תהליכים ספציפיים של התמיינות הם המושרה על ידי הגדלת תא יופיצ צפיפות.
איור 1: תרבותי תאים granulosa שור על רגיל (לוחות שמאלה) וצפיפות גבוהה התא (נכון פאנלים). ( ג) ותאי תרבותי-צפיפות של תאים 1 x 10 5/באר מוצגת הפנוטיפ פיברובלסט דמוי טיפוסי. (b ו- d) GC תרבותי-צפיפות גבוהה ציפוי (1 x 106 תאים/טוב) נטו כדי ליצור תאים גדולים אשכולות (חיצים) בתדירות גבוהה יותר לעומת התאים תחת צפיפות נורמלי (החלונית הימנית). גודל ברים = 100 מיקרומטר. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 2: השוואה של תאים תרבותי ישירות לאחר בידוד, לאחר הקפאה קריוגנית. התאים היו תרבותי-צפיפות של תאים5 עונה 1 פרק 10 לכל טוב. בביטוי הגן של הפרוטוקולים סמן מספר הוערך וגילה אין הבדל בין תאים בתרבית עם או בלי הקפאה קריוגנית הראשונית. Boxplot מראה את החציון של n = 3. דו-זנבית של סטודנט t-לבדוק, p-ערכים הינם כלולים. איור זה מתרבה מ Baufeld ו- Vanselow16. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 3: ריכוז הורמונים סטרואידים בתאים granulosa תרבותי-ציפוי שונים צפיפויות. ריכוז אסטרדיול (E2) ירדה משמעותית כאשר GC היו תרבותי-צפיפות גבוהה תא, ואילו ריכוז הפרוגסטרון (P4) רק נוטה להיות גבוה יותר. ריכוז ההורמון תוקנה עבור התוכן דנ א לנרמל למספרים תאים שונים. מתכוונת ואת SEM של n = 3 מוצגים. 0.05 > p , דו-זנבית של סטודנט t-מבחן. איור זה מתרבה מ. Baufeld et al. 15. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 4: שפע של הפרוטוקולים מפתח פונקציונלי בתאים granulosa תרבותי-נורמלי לעומת צפיפות גבוהה יופיצ. GC שור תרבותי בתנאים ללא סרום עבור 8 קבוצו חשף תקנה ספציפית של מספר גנים סמן שנבחרו. Boxplot מציגה את החציון של n = 3 משכפל בודדים. p < 0.05, דו-זנבית של סטודנט t-מבחן. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
המודל התרבות התא שהוצגו מספקת כלי לניתוח granulosa תא בידול חוץ גופית בתוך. מספר מחקרים הראו כי הטיפוח-תרגול ללא סרום הוא תנאי הכרחי לשמירה על פעילות סטרואידים הם אורגניים GC שור או GC של מינים אחרים,8,9. בנוסף, ציפוי המנה תרבות עם רכיבים של מטריצה חוץ-תאית (למשל, קולגן R)13, שיפור ההחזקה של התאים באופן משמעותי. תכונה חשובה נוספת היא תקופת תרבות ממושך. . לאחרונה, זה הוכח כי תרבות לטווח ארוך יש צורך לקבל ביטוי מאוזן של granulosa תא זהות סמני17ופעילות שחלת בקר מספקת. נראה כי GC דורשים את הזמן כדי להתאושש מן הלחץ הפיזי במהלך ההליך בידוד.
תוספי מדיה FSH, IGF-1 ו androstenedione ידועים לזירוז פעילות ארומטאז תרבותי GC. במיוחד, תוספי עם androstenedione הכרחי לחלוטין, כמו GC הצורך הקדמה אסטרדיול סינתזה. זה כבר פורסם בעבר11,18 ו, לכן, לא עוד יותר נחקר במהלך המחקר הנוכחי. עם זאת, עיבוד של FSH, IGF-1, ובתמצית androstenedione ייתכן שיהיה צורך אחרים set-ups ניסיוני.
הקפאה קריוגנית בטכניקה המתוארת כאן יכול לעזור לשפר את הארגון של תרביות רקמה ניסויים על ידי הפיכתם עצמאית יותר מן ההיצע בדרגות שונות עם השחלות. על פי בדיקות קודמות, הקפאה קריוגנית אינה משפיעה על פנוטיפ GC או ייצור הסטרואידים בתרבות. כמו כן, השפע של סמן תעתיקים בתאים בתרבית לא חשפו הבדלים משמעותיים השוואת דוגמיות מקריסטלים של תאים בודדים טרי עם אלה נתון בעבר הקפאה קריוגנית16.
פרמטר קריטי עבור המודל הנוכחי של תרבות GC הוא התא יופיצ צפיפות. כפי שמוצג על ידי נציג תוצאות, הגדלת הצפיפות ציפוי המושרה שינויים יוצא דופן של מאפיינים פיזיולוגיים ומולקולרית. מספר גנים מוסדרים באופן ספציפי, הדומה השינויים הם המושרה על ידי גירוי LH ויוו4,19. העובדה כי צפיפות גדל והולך התא יכול לנהוג דמוי-התמיינות תהליכים ב- GC שור בתרבית צריך להיחשב בקפידה במודל זה GC במבחנה כדי למנוע תוצאות סותרות בין משכפל. לכן, תוצאות סותרות עם מחקרים אחרים ייתכן ולשייך צפיפויות תאים שונים, יש לבחון מקרוב יותר.
המודל התרבות המתואר כאן מתגלה כי שאינם מגיבים LH, כמו התמלילים של הקולטן LHCGR נמצאים בקרבת הגבול זיהוי. לפיכך, סימולציה של גל LH כאחד המצב ויוו נכשל לזירוז בידול13. בכל זאת, מודל זה מספק כלי שימושי ללמוד GC אסטרדיול-פעיל בתרבות העיקרי, בפרט כמו לא פונקציונלי-שור GC שורות קיימות כיום.
פרוטוקולי טיפול שונה יכול להיבדק במודל תרבות נוכח GC לעזור לפענח את מנגנוני הרגולציה של ייצור סטרואידים או בידול GC. גורמים נוספים, אחד המעורבים בתהליכים התפתחותיים יכול להיות מנותח בנפרד. לכן, מודל זה תרבות מספק בסיס עבור יישומים שונים רבים.
המחברים אין לחשוף.
אנו מודים ורוניקה Schreiter על סיוע טכני מעולה שלה והשינויים מועיל של הקפאה קריוגנית הוקמה טכניקה ותא תרבות המודל. בנוסף, אנחנו רוצה להודות אנדרס Maren, Swanhild Rodewald לסיוע טכני מעולה שלהם בניתוח עוקבות.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
PBS Instamed w/o Ca2+, Mg2+ | Merck-Millipore | L 182-05 | originally purchased at Biochrom AG that is now part of the Merck-Millipore Company; the Cat.-No of Biochrom still exists |
penicillin / streptomycin (10,000 IU / 10,000 µg/ml) | Merck-Millipore | A 2213 | originally purchased at Biochrom AG that is now part of the Merck-Millipore Company; the Cat.-No of Biochrom still exists |
amphotericin (250 µg/ml) | Merck-Millipore | A 2612 | originally purchased at Biochrom AG that is now part of the Merck-Millipore Company; the Cat.-No of Biochrom still exists |
3 ml syringe (Omnifix Luer) | Braun | 4616025V | |
18 G needle | Roth | C724.1 | |
fetal calf serum | Merck-Millipore | S 0115 | originally purchased at Biochrom AG that is now part of the Merck-Millipore Company; the Cat.-No of Biochrom still exists |
cryo-preservation vials (2 ml) | TPP Faust | TPP 89020 | |
CoolCell LX cell freezing container | Corning | 432004 | |
culture dish, 24-well, flat bottom | TPP Faust | TPP 92424 | |
collagen R (0.2 %) | Serva | 47254 | |
α-MEM | Merck-Millipore | F 0915 | originally purchased at Biochrom AG that is now part of the Merck-Millipore Company; the Cat.-No of Biochrom still exists |
L-Glutamin (200 mM) | Merck-Millipore | K 0282 | originally purchased at Biochrom AG that is now part of the Merck-Millipore Company; the Cat.-No of Biochrom still exists |
sodium bicarbonate | Merck-Millipore | L 1713 | originally purchased at Biochrom AG that is now part of the Merck-Millipore Company; the Cat.-No of Biochrom still exists |
BSA | Sigma | A3311 | |
HEPES | Merck-Millipore | L 1603 | originally purchased at Biochrom AG that is now part of the Merck-Millipore Company; the Cat.-No of Biochrom still exists |
sodium selenite | Sigma | S9133 | dissolved in sterile water |
transferrin | Sigma | T1283 | dissolved in sterile water |
insulin (10 mg/ml) | Sigma | I0516 | dissolved in 1x PBS |
NEA | Merck-Millipore | K 0293 | originally purchased at Biochrom AG that is now part of the Merck-Millipore Company; the Cat.-No of Biochrom still exists |
FSH | Sigma | F4021 | we prefer to use a stock solution of 2 µg/ml, diluted in 0.9 % NaCl |
LR3-IGF-1 | Sigma | I1146 | we use a stock solution of 2 µg/ml, dissolved in 10 mM HCl and 1x PBS with 1 mg/ml BSA |
androstenedione | Sigma | 46033 | we use a stock solution of 10 mM, diluted in 100 % ethanol |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionExplore More Articles
This article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved