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Method Article
小胞の 2 つの人間の骨細胞によって放出における鉱物の状態を比較するためのプロトコルを提案する: hFOB 1.19 と Sao 2。自分の鉱化作用のプロファイルによってアリザリン赤-S (イオウ) 染色, 紫外線 (UV) 光可視化、伝達電子顕微鏡検査 (TEM) イメージング、エネルギー分散型 x 線微小分析 (EDX) を行った。
このビデオは、エネルギー分散型 x 線微小分析 (TEM EDX) 小胞の 2 つの人間の骨細胞によって放出における鉱物の状態を比較すると透過型電子顕微鏡の使用を提示: hFOB 1.19 と Sao 2。アスコルビン酸 (AA) と β-グリセロリン酸 (β-GP)、治療後、これらの細胞株における鉱化完全な骨増殖から分化転換を受けるし、アパタイト核生成をトリガーするマトリックスの小胞 (MVs) を生成、細胞外マトリックス (ECM)。
アリザリン赤 S (イオウ) の染色と紫外線 (UV) を使用してセル lysates または続いて EDX 定量とイオン マッピング TEM 画像を用いたベシクルの鉱物組成の分析に基づいて、我々 はその骨肉腫を推論できる Sao 2 及び骨芽細胞hFOB 1.19 セルでは、異なる鉱化作用プロファイルを明らかにします。Sao 2 セル hFOB 1.19 細胞よりもより効率的に石化し、は紫外線の下で見えないがであるより多くの Ca と F の置換ハイドロキシアパ タイト (HA) に類似しているより大きい鉱物沈殿物を作り出します。
これらの技術を使用して得られた結果は、鉱化作用のプロセスがセルの種類によって異なることを結論することできます。細胞レベルでは、小胞の起源性事前鉱物の種類を提案します。
骨は 2 つの部分から成る結合組織の種類: 有機性 (細胞と膠原線維) とミネラル (カルシウムとリン酸の化合物)。骨の主な無機成分は、アパタイト1です。骨 (骨芽細胞)、歯 (象牙芽細胞) および軟骨 (軟骨) の鉱化作用有能なセルの種類鉱化作用の初期の段階を調節する細胞外マトリックス (ECM) の蛋白質を生産し、行列を離すこと小胞 (MVs) (図 1)。MVs は 100-300 nm 径小胞カルシウムとアパタイト核生成を促進するリン酸を蓄積し、その後コラーゲン2,3にバインドします。その後、細胞外媒体にアパタイトを解放する MVs が崩壊します。アパタイトは、コラーゲン線維と接触して成長し、骨マトリックスを形成し続けます。石灰化は、P は私と Ca2 +細胞中の一定した供給によって支えられています。いくつかの最近公開されたデータは、当社モデル4,5をサポートします。軟部組織は生理学的条件下で石化しません。ただし、異所性石灰化は、血管石灰化3など病理学的条件下で生じる。血管の細胞、骨芽細胞の表現型を取得は、アパタイトの核形成を誘導し、血管の壁の内側と内膜層の鉱化作用を開始して MVs を生成できます。異所性石灰化以来正常軟骨石灰化3、骨細胞の石灰化の分子機構の解明に似ており、軟骨、軟組織の異所性石灰化のいくつかの手がかりを提供形成されます。
骨格組織の開発は、様々 な酵素、成長因子、プロモーターや鉱化作用の阻害剤によって調整されます。拮抗作用組織非特異型アルカリホスファターゼ (TNAP) (図 1) と ectonucleotide ピロホスファターゼ/ホスホジエステラーゼの私 (NPP1)、アンキリン (アンク) と制御 (PP私) 無機ピロリン酸濃度6TNAP; で加水分解 PP私、ハ形成の強力な阻害剤。NPP1 では、アンクがセルから ECM に PP は私をエクスポート中 PP は私を形成するヌクレオチド三リン酸塩を加水分解します。Pi/PPi 比は、アパタイト形成7,8可能な病理学的結果9を調整するかもしれない。
MV の膜は、イオン輸送タンパク質核形成過程 (図 1) 中のカルシウムとリン酸、MVs の中の初期析出を促進することで濃縮されています。リン酸輸送体 1 (PiT) は、P私MVs10、11perivesicular 空間の生成を組み込むのに役立ちます。アネキシンは、バインドし、Ca2 +の輸送と MV ルーメン12,13の鉱化作用を開始する生物物理プロセスにかかわることも。述べましたが、ECM14,15中を伝搬する前に MV の中のアパタイトの内部の核細胞質内小胞内鉱化作用の仮説を支持します。In vitroモデルは、Ca2 +/P私錯体形成16PS と AnxA5 から作られたプロテオリポソームの誘導を確認しました。その蓄積可能性がありますの Ca2 +P私、微絨毛のような membranesrepresent M対アネキシンと TNAP 内アパタイトの核生成コア (NC) の脂質ラフトの AnxA5 と PS の錯体は、コラーゲン結合をまた所有しています。コラーゲン線維に沿って MVs を配置して、ECM の鉱化作用の伝播を刺激することで役立つことができる能力。フェツイン、オステオポンチン (OPN)17は膠原線維の足場に鉱化作用の伝播が遅くアパタイト形成の阻害剤として知られています。核生成と伝播が異なるイベント、上記後者の元と両方が病理学的無機化プロセスに関連する可能性があります。
カルシウム複合体の化学的性質がどのように変化生理的石灰化と異所性石灰化を発見し、細胞によって生成される鉱物を識別するために必要です。アパタイト カルシウムとリン酸鉱物、一般的な結晶単位セル数式 Ca10(PO4)6X2のグループは、ここで、X = Cl, F, オハイオ。18次のように分類されます: アパタイト (FA) Ca ハイドロキシアパ タイト (HA) Ca10(PO4アパタイト (CA) Ca10(PO4)6Cl2 10(PO4)6F2)6(OH)2。
鉱物の形成を誘導する骨芽細胞のセルラインの選択は、各セルライン鉱化作用の異なるプロファイルを表わすので、重要です。本報告では、鉱化作用の 2 つの選択したひと細胞モデルによる鉱物の核形成を比較: 1.19 骨芽細胞 hFOB 細胞と細胞骨肉腫 Sao 2。骨肉腫由来細胞の骨芽細胞のモデルとして使われ、Sao 2 細胞は未分化のヒトの胎児 hFOB 細胞は骨芽細胞の通常のモデルとして幅広く使われている間最も成熟した骨芽細胞の文字19を維持してきた分化20。鉱化作用のプロファイルは、さまざまな方法によって分析された: アリザリン赤 S (イオウ) の染色、紫外線 (UV) 光の可視化、透過電子顕微鏡 (TEM) イメージング、エネルギー分散 x 線 (EDX) の微量分析の定量、およびイオンマッピング。以前の研究で使用される代替技術上の TEM EDX の利点は、アパタイト結晶4,5,21イオン交換の定量的および定性的な結果を与えるということです。TEM EDX を使用しての全体的な目標は、イメージングおよび石灰化過程の異なる段階で細胞の種類から様々 なミネラル Ca、F および Cl イオンの分布の定量化のため簡単な方法を見つけることだった。このメソッドが正常に使用されて、たとえば、共存する化学物質と亜鉛ナノ粒子との結合に及ぼす水生生物22の相互作用を監視するため。別の研究で銅触媒水溶液中でのチタン材料を広く誘導結合プラズマ発光分光分析法 (ICP-OES) N2 物理吸着 (ベット) によって特徴付けられた XRD, 紫外-可視 DRS、FT-IR、ラマン分光法、電子顕微鏡 EDX、および光電気化学測定23。私たちの目的は、小胞および石灰化骨分化を制御するメカニズムを理解する 2 つのセルラインの鉱物の性質と起源を比較しました。
図 1.骨細胞の細胞外マトリックス (ECM) 蛋白質合成と膜からマトリックスの小胞 (MVs) のリリースにおける鉱化作用の初期の段階の。MVs は、リン酸、無機リン酸トランスポーター (PiT) の作用により組織非特異的アルカリホスファターゼ (TNAP) 脱する活動が続く、アネキシン カルシウム結合蛋白質の作用によりカルシウムを蓄積します。PP私P は私、それによってアパタイト核生成を促進します。その後、MVs は崩壊して細胞外媒体にアパタイトをリリースします。石灰化は、P は私と Ca2 +細胞外媒体4、5の安定供給によって支えられています。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
1. 細胞の培養と治療
2. カルシウム鉱物の検出
3. 紫外線の下でプローブの可視化
4. 電子顕微鏡 EDX のプローブの準備
5. 電子顕微鏡 EDX 分析
TEM EDX 行列小胞 (MVs) の石灰化細胞によって放出・ M対このテクニックを使用して得られた結果を示す無機化プロセス可能性があります異なる進むことによって生成されるミネラルの体外イメージングが可能になります細胞の様々 なタイプ。2 つのセルの行が、同じ骨芽細胞分化転換治療を受け、まだ AR S によって証明されるよう刺激 Sao 2 細胞鉱 hFOB より?...
現在の紙の AR s 染色、フルオロアパ タイトの UV 光識別プロトコルについて述べるし、MVs.によって生成される電子顕微鏡 EDX体外イメージング細胞の石灰化が発表した MVs と鉱物いくつかの一般的なトラブルシューティングの手順に従うことによって上記のすべてのメソッドに対応することが可能です。最適な結果を得るためにいくつかの重要な手順を慎重に実行する必要があり?...
著者は、利害の対立があるないことを宣言します。
MK と ASK が手動操作を実行して映画を作った LB 図面を準備します。ASK は原稿、LB はスクリプトを書いたし、MK は、表を作成しました。SM, RB, SP は批判的にテーブル、スクリプト、原稿を読みます。著者らは、超と彼女の優れた支援のためハンナ Chomontowska と同様、シモン十五夜とヘンリク Bilski TEM EDX 分析優秀な援助のために感謝したいと思います。著者は、dr プロ英語補正のためパトリック畑とバーバラ Sobiak の手順を記録するために感謝したいと思います。
この作品は、LB と 2016/23/N/NZ1/02449 MK、EU FP7 プロジェクト BIOIMAGINE に国立科学センター、ポーランド 2016年/23/N/NZ4/03313 から助成金を付与依頼、するポーランド科学高等教育省から N N401 140639 によって支えられました。: バイオ イメージング技術革新の研究と教育、GA 号 264173 と法定資金の Nencki 研究所の実験生物学、ポーランド科学アカデミー。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Reagent | |||
Ham’s DMEM/F12 media mixture | PAA | E15-813 | 1:1, for human fetus hFOB 1.19 SV40 large T antigen transfected osteoblasts (ATCC CRL-11372) |
McCoy’s 5A medium | PAA | E82312-0025 | for human osteosarcoma Saos-2 cells (ATCC HTB-85) |
Antibiotics mixture (penicillin/streptomycin) | Sigma | P0781-100ML | 100 U/mL each |
G-418 | Sigma | 68168 | 0.3 mg/mL |
FBS | Gibco | 10270 | 10% for hFOB 1.19 and 15% for Saos-2 |
AA | Sigma | A-5960 | 50 µg/mL |
ß-GP | Sigma | G9422-100G | 7.5 mM |
Bio-Gel HTP Gel | Bio-Rad | 130-0420 | for HA |
FA | synthesized by us | ||
CA | synthesized by us | ||
Sodium phosphate buffer Na2HPO4/NaH2PO4 mixture | Sigma | S7907/S8282 | 0.1 M, pH 7.2 |
PBS | pH 7.0, prepared by us | ||
AR-S in PBS | Sigma | A5533-25G | 0.5 g/100 mL, pH 5.0 |
Collagenase type IA | Sigma | C2674 | 500 U/mL |
SCL buffer | prepared by us | ||
Deionized wather | produced by us | ||
Ethanol | POCh | BA6480111 | absolut 99.8% and solutions 25, 50, 75, 90% |
Uranyl acetate in 50% ethanol | Polysciences Inc. | 21447-25 | 0.25 g/10 mL |
PD medium | pH 7.4, prepared by us | ||
Fixation mixture (paraformaldehyde/glutaraldehyde) | Sigma | 158127/G-6257 | 3%:1% |
Post-fixation OsO4 | Sigma | 75633 | 1% |
LR White resin in ethanol | Polysciences Inc. | 17411-MUNC 500g | 1:2, 1:1, 100% |
Acetone | CHEMPUR | 111024800 | pure |
Tool | |||
Cryogenic vials | Corning Inc. | 430487 | 1.2 mL |
Plastic Petri culture dishes | Falcon | 353003 | 100 mm |
Plastic tubes | Falcon | 352096 and 352070 | 15 and 50 mL |
Serological pipettes | Falcon and VWR | 357521 and 612-3700 | 1 and 10 mL |
Plastic microcentrifuge tubes | Sigma | Z688312 and Z628034 | 1.5 mL black and 2 mL transparent |
Plastic tips | VWR | 613-0364, 613-0239 and 613-1050 | 0.1-10 µL natural, 1-200 µL yellow and 200-1000 µL blue |
Plastic racks | Light Labs | A-7055-Z, A-7053-C | green for tubes, orange for micro tubes and blue for TEM probes |
Laminar Hera Save | Thermo Scientific Co. | KS12 | HEPA filter (H14 according to DIN EN 1822) |
Incubators Hera Cell | Thermo Scientific Co. | 150 | 34°C for hFOB 1.19 and 37°C for Saos-2 |
Fume hood | POLON | WCS-2 | for TEM stainings |
Glass bottles | SIMAX | 1632414501050 and 1632414501100 | 50 and 100 mL |
Quartz glass tubes | SIMAX | 638422010100 | Ø 10 mm, L 100 mm |
Pump | IBS Integra Biosciences | VACUSAFE comfort | for vacuum |
Oven | Memmert | UNE 400 | 56°C |
Porcelain multi-well plate | Rosenthal technik | 229/12 | 12 wells |
Glass beakers | SIMAX | 632417010025 | 25 mL |
Glass bottles | Pocord | DIN22 | 10 mL |
Plastic box | Agar Scientific Ltd. | for darkness | |
Snap Fit Gelatin Capsules | Agar Scientific Ltd. | G3741 | size 1 |
Formvar/Carbon 300 Mesh Ni grids in box | Agar Scientific Ltd. | S162N3 | film on the shiny side |
Silicon cell scraper | Sigma | SIAL0010-100EA | size 1.8/25 cm |
Syringe with needle | BogMark | 007 | syringe 1 mL 40 U, needle 0.5 x 16 |
Syringe | Chirana | CH005L | 5 mL |
Centrifuge | MPW Medical Instruments | MPW-350R | 130 x g and 500 x g |
UV transluminator | UVP | M-20 | for visible and UV light |
Ultramicrotome | LKB | NOVA | 700Å sections |
Block holder | LKB | E6711 | round shape |
Diamond knife | DiATOME | Ultra 45° | size 3 |
Eyelash holder | bovine, prepared by us | ||
Forceps | ROTH | 2855.1 | antistatic for grids |
Spatulas set | ROTH | E286.1 | antistatic for powders |
Imaging | |||
Inverted Light Microscope | Zeiss with Canon | AxioObserver Z1 equipped with PowerShot G9 | Phase contrast, Transmitted light, 20 x objective, RGB filters |
Transmission Electron Microscope | TEM Jeol Co. with Oxford Instruments and SiS-Olympus | JEM-1400 TEM equipped with full range INCA Energy Dispersive X-ray microanalysis (EDX) System and 11 Megapixel MORADA G2 camera | magnification 50,000X for TEM and 15,000X for STEM and EDX |
Camera body and lenses | Nikon | Nikon D7100 Nikkor AF Micro 105 mm f/2.8D Nikkor AF-S 50 mm f/1.8G Nikkor AF 28 mm f/2.8D | for movie recordings |
Microphone | MXL Mics | Tempo | for voice recordings |
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