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要約

白とベージュの脂肪細胞脂肪組織血管前駆細胞からの分化は、肥満の代謝改善の可能性を負いません。CD31 cd34 陽性 + + 人間の脂肪から内皮細胞分離および後続の in vitro拡張と白とベージュの脂肪細胞への分化のプロトコルについて述べる。いくつかのダウン ストリーム アプリケーションを説明します。

要約

肥満は脂肪細胞の肥大によって主に脂肪組織の大規模な改造を伴います。極端な脂肪細胞成長は、インスリン、ローカル低酸素症および炎症に悪い応答が返される前駆細胞から機能的な白い脂肪細胞の分化を刺激し、脂肪細胞の人口の根本的な肥大を防ぐことができるしの削減とともにその結果、脂肪代謝の健康を改善できます。炎症。また、ベージュ/ブラウンの脂肪細胞の分化を刺激しと、全身のエネルギー消費量を増やすことができる減量、その結果します。このアプローチは、肥満 2 型糖尿病と心血管疾患などの併存の開発を防ぐことができます。

本稿では、分離、拡張、および共同 CD31 と CD34 のマーカーを表現するひと脂肪組織の血管内皮細胞のサブセットから白とベージュの脂肪細胞の分化をについて説明します。メソッドは、比較的安価ですし、労働集約的ではないです。人間の脂肪組織へのアクセスを必要として皮下のデポはサンプリングに適しています。このプロトコルの新鮮な脂肪組織は、病的肥満者からサンプル [ボディマス指数 (BMI) > 35] 肥満手術の手順中に収集されます。間質血管の一部から順次 immunoseparation を使用して、十分な細胞は、脂肪の 2-3 g ほどから生成されます。これらの細胞文化 10-14 日間で拡大することがでくことができますが, 凍結保存、通路 5-6 まで継と、脂肪細胞のプロパティを保持します。細胞は、脂肪細胞の ppar γ アゴニスト ロシグリタゾンとヒトインスリンの組み合わせを使ってカクテルを 14 日間扱われます。

この方法は脂肪の血管内皮細胞、脂肪細胞応答を駆動する分子メカニズムに関する実験についての証明書を取得するため使用ことができますまたは、脂肪細胞を強化することができます新しい薬物をスクリーニングするため応答指示ホワイトのどちらかベージュ/ブラウン脂肪細胞分化。小さな皮下のバイオプシーを使用して、この手法を使用して肥満と併存の治療のためベージュ/茶色と白色脂肪細胞を刺激することを目的とする臨床試験のための非レスポンダー科目を画面できます。

概要

最近の証拠は、マウスとヒトでは、白またはベージュ/ブラウン脂肪1,2,3に脂肪組織の血管に存在するセルのサブセットを区別できますを示しています。このような細胞の表現型の中間表現型4,5,67のスペクトルや平滑筋/周皮細胞、血管内皮細胞を支持する証拠との論争の主題であります。この方法論の開発の範囲は、CD31 cd34 陽性 + + 肥満人間から別の脂肪質のターミナルから分離した内皮細胞の脂肪分化能をテストするためだった。文献の他の研究は、潜在的な合計の間質血管の分数または知られている脂肪細胞の前駆細胞の2,8,9の脂肪細胞に着目します。現在既存の技術は、薬配信10特に脂肪組織の血管内皮細胞をターゲットすることができますので、このような細胞の脂肪分化を受ける可能性を理解白またはベージュの脂肪細胞へ誘導重要です。将来の目標とされた療法。

別のグループは、ひと脂肪組織11,12,13から血管内皮細胞を分離するサロゲートとして CD31 と CD34 マーカーの組み合わせを報告しました。通常、2 つの連続した手順と磁気ビーズを用いた正の選択を使用して分離が実行されます。本報告では、CD31 プラスチック ビーズと組み合わせて CD34 陽性磁気ビーズを用いた immunoseparation に利用されました。典型的な石畳の内皮形態の保全に関して逐次磁気 immunoseparation に優れたこの手法がわかった。また、脂肪の 1-2 g ほどから始まって拡大と脂肪細胞の誘導に必要な十分な細胞を生成することができました。皮下脂肪の小さなサンプル生検は、下流用電池の必要な量を生成するのに十分です。この面は可能性のある重要な特に場合は、このメソッドは人間の脂肪分化誘導に対する反応性のスクリーニングに使用されます。

文献で報告された他のシステムとは異なり、この方法は CD31 cd34 陽性 + + 細胞の脂肪分化誘導のための 2 つの成分を利用: ppar γ アゴニスト-ロシグリタゾン — とヒトインスリンです。重要なは、インスリンの使用量は、人間14post-absorptive インスリンを循環通常/高の範囲内にあります。カクテルの誘導に対応する能力と、細胞の in vitro、Akt のリン酸化による測定のインスリンに対する反応性の程度は相関しなかった。興味深いことに、この誘導のカクテルや実験条件を使用して、白とベージュ/ブラウン細胞のミックスは、サイズと分子マーカーの発現と細胞内脂質液滴の数によって決定された得られました。(白ベージュ)、細胞の表現型の定量的評価と一緒にこの簡単かつコスト効果の高い誘導プロトコルは、差別化されたベージュのバランスを変更することができます潜在的エージェントのスクリーニング: 白色脂肪細胞です。

このメソッドは、ひと脂肪組織の血管内皮前駆細胞の脂肪細胞形成の基になるメカニズムを理解するためトランスレーショナル アプローチを提供します。この特定の分離/差別化手法を使用して、捜査官は様々 な経路の細く、肥満の人間の様々 な脂肪質のターミナルから血管内皮細胞のサブセットの脂肪細胞の形成を担当に問い合わせることができます。

プロトコル

東バージニア医学校制度のレビュー ボード委員会承認研究および研究で使用されるひと脂肪組織サンプルのコレクション。通知の書面による同意は、患者から採取しました。

1. バッファー、メディア、および計測器の準備

  1. Krebs Ringer Bicarbonate-Buffered ソリューション (KRBBS) を準備: 塩化ナトリウム 135 ミリメートル、5 mM 塩化カリウム、硫酸マグネシウム 1 mM、0.4 mM カリウム リン酸水素、5.5 mM グルコース、1 mM アデノシン、0.01% 抗生物質/抗真菌薬ミックス (50 μ g/mL のペニシリン、ストレプトマイシン、ゲンタマイシンの 30 μ G/ml、アムホテリシン 15 ng/mL の 50 μ g/mL) 10 mm HEPES (pH 7.4 を =)。このソリューションは、組織の採取や消化をするたびに新鮮な準備されます。
  2. 新鮮なコラゲナーゼ溶液を調製: KRBSS; で 1 mg/mL コラゲナーゼのタイプ 1、3 mL/g の脂肪を作る。事前組織消化前に水のお風呂で 37 ° C でコラゲナーゼの解決を温めます。
  3. Cd34 陽性細胞分離バッファーを準備: 2% ウシ胎児血清 (FBS)、1 mM EDTA 滅菌リン酸緩衝生理食塩水 (PBS)。
  4. 脂肪細胞形成メディアの準備: DMEM/F12、5 %fbs、ペニシリン/ストレプトマイシン、ヒトインスリン (5 μ G/ml または 144 mU/mL) の 1.25 μ L/mL と 2.8 mM ロシグリタゾン (1 μ M) の 0.36 μ L/mL の 50 μ g/mL。
  5. 100 mL のイソプロパノールにオロの 0.3 g を溶解することにより 0.3% オイル赤い O (オロ) 原液 (重量/体積) を準備します。

2. 脂肪間質血管の一部分離

注: 研究は、病的肥満 2 型糖尿病 (T2D) と非糖尿病患者対象、18-65 歳以上センタラ代謝で減量外科センター (センタラ医療グループ、ノーフォーク、VA) 肥満症治療手術の断面のコホートを含まれています。1 型糖尿病は、慢性的な免疫抑制療法、抗炎症薬、thiazolinendiones、アクティブなタバコの使用、慢性や急性の感染症、または歴史を必要とする条件を含む自己免疫疾患が除外基準に含まれています。悪性腫瘍の最後の 12 ヶ月以内で処理。ダグラス T2D は、空腹時血糖 126 mg/dl 以上、200 ミリグラム/dL の以上 2 h 耐糖能をテストすると、血糖値や抗糖尿病薬の使用と定義しました。

  1. 肥満手術を受ける被験者からひと大網 (OM) と皮下 (SC) 脂肪 (AT) を収集します。
  2. 組織抽出後すぐに室温でペニシリン/ストレプトマイシンの 50 μ g/mL のハンクの緩衝塩液を含む別のバイアルに OM と SC AT をしてください。
  3. 慎重にきれいにし組織抽出後、ラボに到着すると、サンプル 70% エタノール採取はさみとピンセットを使用して、組織の線維化と焼灼のセクションを削除します。
  4. 脂肪組織を圧迫し、コラゲナーゼの消化力のためのそれを 5 g (または少ない) 因数を分割します。
  5. はさみの 2 つのペアを使用して室温でシンチレーション バイアルにコラゲナーゼ溶液の 5 mL で AT の 5 g を細かくみじん切り。
  6. コラゲナーゼの解決の追加 10 mL を 15 mL 合計でみじん切りにした組織に追加します。
  7. 連続振動で水浴中の 37 ° C で、1 h のサンプルを消化します。
  8. 鈍い端に 20 mL の注射器に先端を削減します。
  9. 250 μ m メッシュから 9 cm × 9 cm の正方形を切り取って鈍い端の注射器を使用して 50 mL の円錐管が途中で押し込みます。
  10. 鈍い端の 20 mL シリンジと未消化の組織から脂肪細胞と血管の間質細胞を分離する 50 mL の円錐管に 250 μ m ナイロン メッシュをフィルターにサンプルを注ぐ。
    注: 余分な線維化未消化材料によりメッシュが詰まって取得、50 mL コニカル チューブあたり 5 g 以上でを使用しないでください。
  11. KRBBS 10 mL でシンチレーションのバイアルを洗浄し、残留細胞を収集するフィルターを介して注ぐ。
  12. 室温で 5 分間フィルターが適用されたサンプルをインキュベートします。
    注: この手順は、フロート チューブの上部といくつか間質血管細胞の管の底に解決するために脂肪細胞を可能にすることが重要です。
  13. 20 mL シリンジと間質血管の一部のレイヤーを削除し、きれいな 50 mL の円錐管に転送分注針で 20 x 6 を利用します。
  14. KRBBS 10 mL を追加し、室温で 5 分間ベンチに座るにサンプルを許可します。
  15. 2.12-2.14 の手順を 2 回繰り返します。
    注: これらの手順が浮動の脂肪細胞と間質の血管細胞の汚染がないことを確認します。
  16. 以下の手順で説明するよう、両方の拠点、さらなる処理のため氷の上から間質血管の分数を維持します。
    注: セル実行可能性に影響を与える可能性があります、1 h 以上の氷の上のセルを残してはいけない。脂肪細胞は長期保存用液体窒素でフラッシュ凍結することができます。 または実験用新鮮です。

3. 脂肪組織の血管内皮細胞の分離

  1. 4 ° C で 5 分間 500 x gで間質血管の分数 (SVF) をスピンします。
  2. 遠心分離機からサンプルを外し、慎重に; 上澄みを離れて注ぐSVF セルを含むペレットを維持します。
  3. 軽く 5 mL の PBS で細胞ペレットを再懸濁します。
    注: AT デポの 5 g 以上が複数の因数 (ステップ 2.4 参照) に処理された場合細胞ペレットを一緒に分かち合います。
  4. 4 ° C で 5 分間 500 x gでサンプルをスピンします。
  5. 上澄みを除去、1 mL の PBS、細胞を再懸濁します、セルをカウントします。
    注: ここでは、セルの自動カウンターは、セルカウントに使われました。アクリジン オレンジ/propidium ヨウ化 (AO/PI) ソリューションの 12 μ L で 12 μ L の細胞懸濁液を混合することによって得られたセル実行可能性 (材料の表を参照してください)。各デポの AT のグラムあたりのセル数の平均値は: (a) OM デポ: 1.69 × 105 ± 4.51 × 104;(b) SC デポ: 105 ± 6.45 x 104× 1.24。両方の拠点から細胞の viability が > 90%。
  6. 4 ° C で 5 分間 500 x gでサンプルをペレットします。
    注: CD34 免疫選択プロトコルは手順 3.7 – 3.15 適応されました (材料の表を参照してください)。
  7. CD34 分離バッファーを 100 μ l 添加でペレットを再懸濁します。
    注: 総細胞数次の再懸濁液ボリュームを必要とする: (a) < 2 x 10 の7セル: 100 μ L; でペレットを再懸濁します(b) 108–5 × 108セル × 2: 1 mL にペレットを再懸濁します。3.9-3.16 の手順で使用する試薬の量だったため縮小 < 2 x 10 の7セル。
  8. CD34 カクテル 10 μ L を追加し、室温で 15 分間サンプルをインキュベートします。
  9. 磁気ビーズの 5 μ L を追加し、室温で 10 分間のサンプルをインキュベートします。
  10. 各サンプルに 2.5 mL の CD34 分離バッファーを追加し、室温で 5 分間、磁石にサンプルを配置します。
  11. 5 のための磁石を反転分離バッファーを注ぐ s。
  12. 磁石から、サンプルを削除、手順 3.10 と 3.11 の 4 倍を繰り返します。
  13. 磁石からチューブを削除し、2 mL の CD34 分離バッファーを追加します。
  14. 4 ° C で 5 分間 500 x gで細胞をペレットします。
  15. CD34 分離バッファーの 1 mL の細胞ペレットを再懸濁し、セルをカウントします。
    注: ここでは、AT のグラムあたりのセル数の平均値は: (a) OM デポ: 4.75 × 104 ± 3.36 × 104;(b) SC デポ: 104 9.53 × 10 ±3x 1.06。CD31 プラスチック immunobead プロトコル手順 3.16-3.34 (材料の表を参照してください) 適応されました。
  16. 500 x gで 5 分で細胞をペレットし、バッファー B 250 μ、250 μ L の洗浄バッファーでペレットを再懸濁します。
  17. ボルテックス チューブ CD31 ビーズを徹底的に再懸濁します。
  18. CD31 ビーズの 20 μ L を追加します。
    注: [集計] セルのためカウント > 1 × 106、ボリューム製造元の入力に応じて規模を縮小しました。
  19. 30 分間、室温のロッキング サンプルをインキュベートします。
  20. ストレーナーを滅菌 50 mL の円錐管に接続します。
    注: こし器の大きな開口部上にある必要があります。
  21. 細胞分離前にストレーナーを平衡に洗浄バッファーの 1 つの mL を追加します。[ステップ 3.16 ストレーナーに生成された混合物を適用します。
  22. 20 mL の容量の円運動で 5 mL の洗浄バッファーとストレーナーを洗浄します。コネクタを滅菌 50 mL の円錐管に接続し、ルアーロックを閉じます。
  23. ストレーナーをコネクタに取り付けます。こし器の壁に沿って洗浄バッファーの 1 つの mL を追加します。こし器の壁に沿ってアクティブ バッファー D の 1 mL を追加します。サンプルをゆっくり旋回し、室温で 10 分間インキュベートします。
  24. 洗浄バッファーの 1 つの mL を追加します。ビーズから 10 倍上下ピペッティングにより細胞を分離します。
    メモ: は、空気の泡を生成しないでください。
  25. ルアーロック-を開き、50 mL の円錐管に流入する剥離細胞を許可します。ストレーナー 10 を洗うたびに洗浄バッファーの 1 ml x。
  26. コネクタとストレーナーを破棄し、遠心分離機の 300 × g 10 分間、4 ° C でのサンプル文化の完全な EGM 2 メディアの 2 mL の細胞ペレットを再懸濁します。
    注: この時点でのグラムあたりのセル数の平均値は: (a) OM デポ: 5.92 × 103 4.27 × 10 ±3;(b) SC デポ: 4.12 103 ± 2.1 x 103x。両方の拠点からの細胞の生存率は 90 パーセント以上だった。

4. 血管内皮細胞脂肪細胞形成の誘導

  1. 37 ° C、5% CO2インキュベーターで完全な EGM 2 メディアの 6 ウェル培養処理板の細胞を成長します。メディアを交換して、電池が 80-90% の合流点に達するまで 3-4 日おき。
    注: 人口倍増は 2-3 日です。
  2. 100 mm ペトリ皿上それらをメッキすることによって細胞を展開し、1:3 回セルを分割します。この段階でセルが 2 の一節にあります。
  3. 自動細胞を用いた細胞カウンター (材料の表を参照してください) の数。
  4. デポおよびそれらは 2 日間の EGM 2 メディアを完了で文化ごとに重複する井戸の確保 6 ウェル プレートに種子約 100-200,000 セルです。
  5. 任意の成長媒体を離れて吸い出しなさいし、2 ml の 5% を DMEM/f12 キーの交換 FBS ペニシリン/ストレプトマイシン コントロールのための 50 μ g/mL 細胞治療細胞の脂肪細胞形成メディア (手順 1.4 参照) 2 mL に置き換えると。
  6. 37 ° c 5% の加湿で細胞をインキュベート CO2インキュベーター 13 日間のそれぞれのメディアごと 3 〜 4 日の交換します。
    注: 細胞治療の 4 日後に脂質を蓄積する開始されます。
  7. オロとナイルレッド公開メソッド15-17によると染色を行います。
  8. RNA 抽出のためのセルを分離するには、6 よく誘導プレートからメディアを取り出し、1 mL の滅菌 PBS で洗浄します。
  9. Guanidium チオシアン酸-フェノール-クロロホルム溶液の 350 μ L を追加 (材料の表を参照) もそれぞれ、5-10 分間室温でインキュベートします。
  10. 細胞スクレーパーを使用してプレートから細胞をこすりし、セルを 1.5 mL 遠心チューブに転送します。
    注: サンプルは、RNA の抽出、さらに後日処理-80 ° C のフリーザーで格納できます。
  11. 適応の RNA 抽出を用いたサンプルから mRNA を抽出プロトコル (材料の表を参照してください)。
  12. リアルタイムのポリメラーゼの連鎖反応 (RT-PCR) 次のプローブを用いた遺伝子発現を評価するを実行: アディポネクチン、UCP-1、および CIDEA (材料の表を参照してください)。
    注: ここでは、RT-PCR 法手続を実施した次の標準的なプロトコルを使用して: 変性 (95 ° C; 15 s)、アニーリング、および 40 のサイクルの拡張 (60 ° C; 1 分)。CTの値を持つ遺伝子を表すサンプル > 35 が検出されないと考えられていた。

結果

私達のプロトコルは CD31 cd34 陽性 + + ひと脂肪組織別拠点から血管細胞の脂肪分化能を決定するためアプローチを提供することを目的します。簡単なフローチャート図は、図 1 aに表示されます。CD34 の発現細胞の正の選択を使用して最初のステップ > 95 %cd34 陽性細胞新鮮単離細胞 (図 1 a) の人口で起因します。重要?...

ディスカッション

本稿の焦点は、分離、拡張および CD31 cd34 陽性 + + ひと脂肪組織内臓や皮下のデポから血管内皮細胞の脂肪分化誘導方法論を提供することです。

齧歯動物または CD31 抗体、蛍光ラベルまたは磁気ビーズ18,に結合を使用して主にテクニックを使って人間の様々 な血管ベッドから血管内皮細胞の隔離のための方法論が報告されています。

開示事項

著者が明らかに何もありません。

謝辞

著者はベッキー マルケス、センタラ肥満センター、患者スクリーニングと同意のプロセスに彼女の援助のための医療コーディネーターを認識したいです。この研究は、Anca + Dobrian に R15HL114062 によって支えられました。

資料

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2568

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Nylon Mesh, 250 µm

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Collagenase, Type I

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Bis-acrylamide

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Bromophenol Blue

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Anti-Rabbit IgG antibody

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Anti-Rabbit IgG antibody

Jackson ImmunoResearch

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Goat Polyclonal, TRITC

Phosphate Buffer Saline

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37% Formaldehyde Solution

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Normal Goat Serum

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Calcein AM

Thermo-Fisher Scientific

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Matrigel Basement Membrane Matrix

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356231

Growth factor reduced

DiI labeled Acetylated LDL

Thermo-Fisher Scientific

L3484

参考文献

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