Name: assessing the secretory capacity of pancreatic acinar cells
Uploaded: 2014-08-28T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 52 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Assessing the Secretory Capacity of Pancreatic Acinar Cells at JoVE.com

この作品は、米国·イスラエルのBSFからBSとEDSBSに助成金​​によって賄われていた分子遺伝学におけるヒルダとセシル·ルイス教授の椅子の責務であると信ずる。

注：動物を対象とする手順は、科学のワイツマン研究所の施設内動物管理使用委員会（IACUC）によって承認されている。 1試料の調製<ol><li>膵臓腺房の​​単離<ol><li>開始する前に、新鮮なクレブス - リンガー重炭酸HEPES（KRBH）培地の300ミリリットルを用意してください。 140mMのNaCl、4.7のKClを、ミックス1.16のMgCl 2、1mMのCaCl 2、11mMのグルコース、10mMのHEPES。ウシ血清アルブミン（BSA）および0.1 mg / mlのダイズトリプシンインヒビター（STI）（再懸濁媒体）を加える。コラゲナーゼ（〜0.75 mg / ml）を（消化培地）を補充した再懸濁培地10ml - 5を準備します。 </li><li> 〜30分間、KRB培地に酸素。泡立ちを防ぐために、酸素化した後、BSAを追加します。 37℃に再懸濁し、消化媒体を持参してください。注：メディアを酸素化すると、細胞の死亡率を減少させ、分泌促進物質に対する応答性を向上させます。酸素化の効果は、少なくとも6時間、明らかである。 </li><li&gt;は制度的動物保護ガイドラインに従って、頸椎脱臼またはCO 2窒息によりマウスを生け贄に捧げる。その背中に屠殺動物を置き解剖パッドに添付し、エタノールで腹部表面を清掃してください。 NOTE：汚染を避けるために、切開ツールおよび使用前にKRBH培地に使用する水をオートクレーブ。 0.2μmのフィルターを介してKRBH培地をフィルタリングします。膵臓の切除に先立ち、70％エタノールで解剖ツールをすすぎ、クリーンベンチ上で解剖を実施しています。レベル3のバイオ安全キャビネット内のウイルス感染を行ってください。 O / N培養培地に抗生物質を追加します（セクション4を参照してください）​​。 </li></ol></li><li>ネズミ膵臓の切除<ol><li>切開広く腹部皮膚と皮下層。肝臓、胃、腸、膵臓および脾臓（ 図1）を特定。注：以下の手順では、静かに膵臓組織を処理し、過度の機械FORCが適用されることを避けるため電子組織および細胞死の自己消化を防止する。 </li><li> 2つの平滑鉗子を使用することにより、小腸を引き出します。胃からの出口の近くに、小腸近位端で開始します。腸から膵臓を分離し、体腔内にそれを保持している。一度大腸に到達し、ピンク/ホワイトの結合組織に気づく。膵臓と混同しないようにしてください。 </li><li>脂肪または結合組織を収集せずに、できるだけ多くの膵臓組織をクリアします。 （ 図1A-C）脾臓、胃からそれを取り外し、その下に腹部血管を切断することにより、膵臓を削除します。 注：単一の動物から膵臓腺房の​​収率が高いので、一方が他方の組織を収集しないようにするために、すべての膵臓組織を収集控えることができる。 </li></ol></li><li>コラゲナーゼ消化<ol><li>膵臓の37℃に加熱し、再懸濁培地中で数回すすぎ、非膵臓の残りの部分を削除組織。 20ミリリットルのシンチレーションバイアルに予熱した消化培地の〜5ミリリットル中に膵臓を浸し。 1〜3ミリメートルの部分に膵臓をみじん切りに。 （最適〜100rpmで攪拌​​下で）加熱された水浴中に置きます。消化を促進するために、消化された組織の上下に一回数分毎にピペット。 NOTE：コラゲナーゼ消化の持続時間は、主にコラゲナーゼ濃度にし、組織に適用される機械力の量に依存する。 30個の細胞 - 10の腺房、その結果、5分 - 約15分間、0.75 mg / mlのコラゲナーゼの使用と2ミリメートルと5ミリリットルポリスチレンピペットを用いて組織をピペットでは、すべての3オリフィス。消化後、懸濁液は、組織の可視部分を含む濁って見える。コラゲナーゼ効率が異なる市販タイプやロット間で変化するので、経験的に消化のタイミングを決定する。 </li><li>洗濯とフィルタリング<ol><li> 50ミリリットルチューブに消化された組織を移し、DIGを終了再懸濁培地45mlのを追加することによってestion。新しいチューブに粗い（〜1mm）の金属メッシュを通して懸濁液をろ過。遠心分離し、フロースルー100×gで3分間。 </li><li>上澄みを捨て、再懸濁培地50ml中で消化膵臓を再懸濁した。 70または100μmのナイロンメッシュを通して懸濁液をろ過。前と遠心する。 </li><li>再懸濁培地5ml - 、フローティング、損傷した腺房を削除する上清を破棄し、3に膵臓組織を再懸濁するために。再懸濁培地7mlので満たされた15ミリリットルコニカルチューブに膵臓腺房1mlの部分を適用します。 3分 - 腺房は2のために解決できるようにします。 1ミリリットルピペットでチューブの底に沈殿した腺房を収集し、このステップを繰り返して、2 - 3回。 </li><li>彼らの状態をテストするために、光または解剖顕微鏡下で膵臓腺房を表示します。 図2では、対応時間は限ら細胞に与えた隔離の純度及び損害賠償を観察ngの分離。これらの直後に腺房や文化には、最大20時間使用してください。 </li></ol></li></ol></li></ol> 2アミラーゼ分泌アッセイ注：アミラーゼ分泌アッセイは、膵臓腺房の​​分泌能のグローバル尺度として役立つ。これは、通常、市販のキットを用いて、膵臓腺房をインキュベートしている培地を収集し、培地のアミラーゼ活性を測定することによって達成される。 <ol><li> （ 例えば非刺激対刺激）検査される実験条件の数を決定します。各条件について少なくとも3回の反復を使用してください。また、全細胞アミラーゼ含量（ &#39;合計&#39;サンプル）と中のアミラーゼ活性のためのセット（「ゼロ」のサンプル）を決定するためにレプリケートのセットを追加。マルチウェルアッセイが実施されたプレート、および複製物のそれぞれについて、マイクロチューブの二組の標識が使用される。 注：12または24ウェルプレートsは、それぞれ、腺房懸濁液の1 0.5mlのを監視するために使用することができる。 </li><li> KRBH再懸濁培地30mlで二回腺房を洗浄し、37℃で30分間再懸濁培地中でインキュベートする。マルチウェルプレートに適切な最終濃度に達するように分泌10μlの滴を加える。 </li><li>膵臓腺房は二相性様式で分泌の傾きに反応する。コレシストキニン（CCK）およびカルバコールの1μM（ 図3A）の100pMの5 -最適な分泌値を持つ濃度は50である。 </li><li>洗って再懸濁培地中で腺房を懸濁します。腺房はマルチウェルプレートにと &#39;total&#39;で標識されたマイクロチューブにサスペンションのサスペンションや分量等量で均一に分布していることを確認します。 37℃で30分間、プレートをインキュベートする。 （好ましくは、穏やかな攪拌（〜50回転）の下で水浴中）。 注：腺房の正確な数はexperimen間で異なる場合がありますtsは、各実験内での複製に類似していなければならない。このように、腺房懸濁液の正確な分注が異なるの反復や条件の間で比較するために重要です。 </li><li>インキュベーションの間、「合計」と「ゼロ」のサンプルを生成します。遠心分離機は、「合計」5,000×gで数秒間マイクロチューブとは「zero&#39;で標識されたマイクロチューブに上清から50μlのを削除し、4℃で配置します。溶解は、マイクロチューブにトリトンX-100を添加することにより「合計」サンプル中の腺房は、1％の最終濃度に到達する。精力的にマイクロチューブをボルテックスする。 注：「合計」は実験の反復実験と同様に複製等分。腺房を溶解し、総アミラーゼ含量の放出を導く。あるいは、各反復の細胞含量を決定するために、実験終了時の各条件と溶解で腺房を収集します。 </li><li>腺房サスペンションiの大部分を収集予め標識マイクロチューブの最初のセットNtoの。 5,000×gで数秒間マイクロチューブを遠心。前標識されたマイクロチューブの第二セットに上清を移す。 </li><li>市販のキットでアミラーゼ活性のために上清をアッセイ。分泌されたアミラーゼの割合を計算します。 注：それはその線形範囲でアミラーゼ活性を読むことが重要です。初期全コンテンツから放出されたアミラーゼの割合として分泌アミラーゼの割合を提示。各三連からの培地のバックグラウンドアミラーゼ値を減算し、同様に正規化された初期の含有量の合計で割ります。 </li></ol>膵分泌の3。ライブイメージング膵臓腺房からの分泌は、ライブイメージングによって直接監視することができます。さまざまな蛍光色素やセンサを使用して、ライブイメージングは​​、細胞内の解像度で分泌の特徴付けを可能にする。 <ol><li> iと新鮮に酸素化され再懸濁媒体を準備nは1.1に進み、37ºCに持ってきて。顕微鏡を設定し、温度コントローラーを装備している場合、37ºCにそれを調整します。 </li><li>再懸濁培地30mlに腺房細胞を洗浄し、ガラスまたはプラスチックスライドに配置します。注：親油性色素、親油性色素で標識した原形質膜について標識するために使用される場合、エンドサイトーシスによって内部の膜の標識化を防止するためには5分以上房を染色する。仕事を通して、優しく腺房を処理し、過剰なピペッティングを避ける。 </li><li>一度、その形態は明らかであり、側底ブレブまたは細胞内の液胞を表示腺房の画像化を避けるため、顕微鏡、画像腺房で。賢明な中または直前に撮影の開始にいずれか、灌流チャンバーを使用することにより分泌低下を追加します。 注：高い数値の開口を有する高倍率レンズ（ 例：×63 / 1.4または100 / 1.4×）は、細胞内構造を観察することをお勧めします。 </li></ol> 4。膵臓腺房の​​O / N培養（代替細胞培養技術） 注：O / N培養は、しばしば、アデノウイルス感染のために使用される。検査前16時間-感染は、9、10 6〜10 7 PFU / mlで実施される。 <ol><li>最大20時間、培養膵臓腺房。 25ミリリットルの培地（DMEM、単一の膵臓から得られる再懸濁腺房は、ウシ胎児血清（FCS）（5％）、ピルビン酸ナトリウム（1％）、抗生物質（1％）、L-グルタミン（0.5％）、BSAを補充した（10 mg / ml）をとSTI（0.2 mg / ml）を、5 10センチメートルプレートに分けた。レベル3のバイオ安全キャビネット内でウイルスと腺房に感染。 </li><li> 5％CO 2の加湿空気中で37°Cでの膵臓腺房インキュベートした。腺房は、その後の検査の3,8の前に30分間酸素化再懸濁培地中で回復することを許可します。 </li></ol>

<ol>
	<li>Williams, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regulation+of+pancreatic+acinar+cell+function.">Regulation of pancreatic acinar cell function.</a> Current Opinion in Gastroenterology. 22, 498-504 (2006).</li><li>Schnekenburger, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+kinesin,+dynein+and+microtubules+in+pancreatic+secretion.">The role of kinesin, dynein and microtubules in pancreatic secretion.</a> Cellular and Molecular Life Sciences : CMLS. 66, 2525-2537 (2009).</li><li>Geron, E., Schejter, E. D., Shilo, B. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Directing+exocrine+secretory+vesicles+to+the+apical+membrane+by+actin+cables+generated+by+the+formin+mDia1.">Directing exocrine secretory vesicles to the apical membrane by actin cables generated by the formin mDia1.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110, 10652-10657 (2013).</li><li>Amsterdam, A., Jamieson, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+and+functional+characterization+of+isolated+pancreatic+exocrine+cells.">Structural and functional characterization of isolated pancreatic exocrine cells.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 69, 3028-3032 (1972).</li><li>Williams, J. A., Korc, M., Dormer, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Action+of+secretagogues+on+a+new+preparation+of+functionally+intact,+isolated+pancreatic+acini.">Action of secretagogues on a new preparation of functionally intact, isolated pancreatic acini.</a> The American journal of physiology. 235, 517-524 (1978).</li><li>Jerdeva, G. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Actin+and+non-muscle+myosin+II+facilitate+apical+exocytosis+of+tear+proteins+in+rabbit+lacrimal+acinar+epithelial+cells.">Actin and non-muscle myosin II facilitate apical exocytosis of tear proteins in rabbit lacrimal acinar epithelial cells.</a> Journal of Cell Science. 118, 4797-4812 (2005).</li><li>Menozzi, D., Jensen, R. T., Gardner, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dispersed+pancreatic+acinar+cells+and+pancreatic+acini.">Dispersed pancreatic acinar cells and pancreatic acini.</a> Methods in Enzymology. , 192-271 (1990).</li><li>Bi, Y., Williams, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+role+for+Rho+and+Rac+in+secretagogue-induced+amylase+release+by+pancreatic+acini.">A role for Rho and Rac in secretagogue-induced amylase release by pancreatic acini.</a> Am J Physiol Cell Physiol. 289, C22-C32 (2005).</li><li>Palade, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intracellular+aspects+of+the+process+of+protein+synthesis.">Intracellular aspects of the process of protein synthesis.</a> Science. 189, 867 (1975).</li><li>Masedunskas, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+for+the+actomyosin+complex+in+regulated+exocytosis+revealed+by+intravital+microscopy.">Role for the actomyosin complex in regulated exocytosis revealed by intravital microscopy.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 108, 13552-13557 (2011).</li><li>Petersen, H., Grossman, M. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pancreatic+exocrine+secretion+in+anesthetized+and+conscious+rats.">Pancreatic exocrine secretion in anesthetized and conscious rats.</a> The American Journal of Physiology. 233, E530-E536 (1977).</li><li>Riedl, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lifeact:+a+versatile+marker+to+visualize+F-actin.">Lifeact: a versatile marker to visualize F-actin.</a> Nat Methods. 5, 605-607 (2008).</li><li>Porat-Shliom, N., Milberg, O., Masedunskas, A., Weigert, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiple+roles+for+the+actin+cytoskeleton+during+regulated+exocytosis.">Multiple roles for the actin cytoskeleton during regulated exocytosis.</a> Cellular and Molecular Life Sciences : CMLS. 70, 2099-2121 (2013).</li></ol>

The authors declare they have no competing financial interests.

ex vivoでの文化だけでなく、外分泌の研究のための代替セットアップは膵管からの流体の生体顕微鏡や測定が含まれる。生体顕微鏡は、マウス唾液腺10で良好に動作することが示された。この方法は、無傷の動物において、リアルタイムでの分泌を記録することができますが、その解像度と外分泌組織を操作するための手段によってのみ制限される。膵管から流体を収集するこ?...

外分泌膵臓は、哺乳動物の膵臓の質量の大部分を構成し、消化酵素1の産生および分泌に捧げられています。外分泌膵臓、腺房の機能ユニットは、関節腔を形成し、株式上皮細胞のクラスタである。ホルモンまたは神経刺激を受けると、酵素で満たされた小胞は、頂端細胞表面に輸送され、それと融合し、内腔1-3にその内容を追放。分泌された酵素は、それらが栄養素に食物の分解を触媒する小腸内へのダクトの合体セットによって排出される。 このビデオでは、全体の膵臓から単離され、それらの分泌能力がどのように評価することができる方法を無傷で腺房を示しています。このセットアップを使用して、膵臓の分泌が刺激後に放出されたアミラーゼの相対量を測定することによって定量される。あるいは、分泌は異なるの使用によって、ライブ画像化することができるセンサーや染料。 無傷の膵臓の多くの特性を保持して孤立した腺房は、操作し、全動物4-6よりも容易に監視することができるので、膵臓腺房のex vivoセットアップが有利で ​​ある。このセットアップは、もともと1970年代後半に開発され、そのような唾液や乳腺3-7のようないくつかの外分泌組織の研究のために拡張されているためであった。注目すべきことに、これらの偏光の上皮の複雑な細胞組織への最小限の干渉分泌の研究を可能にする。

<table><tbody><tr><td>ICR mice</td><td>Harlan</td><td></td><td>Any strain will do</td></tr><tr><td>HBSS</td><td>Sigma Aldrich</td><td>H8264</td><td>Can substitude for KRB</td></tr><tr><td>BSA</td><td>Sigma Aldrich</td><td>A7906</td><td>Fraction V</td></tr><tr><td>Trypsin inhibitor</td><td>Sigma Aldrich</td><td>T9003</td><td></td></tr><tr><td>Collagenase XI&amp;nbsp;</td><td>Sigma Aldrich</td><td>C0130</td><td></td></tr><tr><td>Nylon mesh</td><td>BD Falcon</td><td>352360</td><td>70-100&amp;micro;m</td></tr><tr><td>Amylase infinity reagent&amp;nbsp;</td><td>Thermo</td><td>TR25421</td><td></td></tr><tr><td>CCK</td><td>Sigma Aldrich</td><td>C2175</td><td></td></tr><tr><td>FM4-64</td><td>Lifetechnologies</td><td>F34653</td><td>Diluted to 16&amp;micro;M</td></tr><tr><td>20mL scintillation vial</td><td>Sigma Aldrich</td><td>Z190527</td><td></td></tr><tr><td>DeltaVision system&amp;nbsp;</td><td>Applied Precision</td><td></td><td>Consisting of an inverted microscope IX71 equipped with 60x/1.4 or 100x/1.3 objectives (Olympus)</td></tr><tr><td>Zeiss 510 or 710 confocal microscope</td><td>Zeiss</td><td></td><td>60x/1.4 or 100x/1.4 objectives&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Ultra Microplate reader</td><td>BioTek</td><td>ELx808</td><td></td></tr></tbody></table>

assessing the secretory capacity of pancreatic acinar cells

膵臓腺房細胞が生産し、消化酵素を分泌する。これらの細胞は、関節腔を形成し、株式のクラスタで構成されています。この作品は、これらの細胞の分泌能力が孤立した腺房の文化によって評価することができる方法を示しています。無傷の外分泌膵臓の多くの特性を保持して孤立した腺房は、操作し、全動物におけるよりも容易に監視することができるため、セットアップが有利である。膵臓腺房の適切な分離は、ex vivo培養は腺房のin vivo性質を表現するように、重要な要件です。プロトコルは、マウスの膵臓から無傷の腺房を分離する方法を示します。続いて、膵臓の分泌を評価するための2つの相補的な方法が提示される。膵臓分泌の直接画像化は、サブセルラー解像度で分泌の特徴付けを可能にしながら、アミラーゼ分泌アッセイは、世界的な尺度として役立つ。総称して、技術はPRESENテッドは、ここで外分泌を研究するための実験の広いスペクトルを可能にする。

、透過光で見ると適切に分離された膵臓腺房はステレオタイプの形態を表示する。彼らの基底外側ドメインは、ラウンドとブレブの欠い表示されます。頂端ドメインは、分泌小胞の数百人に囲まれており、色（ 図2A、B）中の暗く表示されます。核は水疱性の領域に基礎を置かれている。細胞残屑および膵管系及び腺房の分離（ 図2C、D）の初期段階で検出することが...

Watch this Scientific Journal Video about Assessing the Secretory Capacity of Pancreatic Acinar Cells at JoVE.com

Assessing the Secretory Capacity of Pancreatic Acinar Cells

単離された膵臓腺房はそれらのインビボの形態および活性を保持し、監視し、分泌を操作するための強力な方法を提供します。この作品は、腺房、マウスの膵臓から単離することができ、それらの分泌能力がどのように評価することができる方法を示しています。

膵臓腺房細胞の分泌能力を評価する

Pancreatic acinar cells produce and secrete digestive enzymes. These cells are organized as a cluster which forms and shares a joint lumen. This work ...

assessing-the-secretory-capacity-of-pancreatic-acinar-cells

Research

JoVE Journal

Biology

16.6K ビュー.  Weizmann Institute of Science. 単離された膵臓腺房はそれらのインビボの形態および活性を保持し、監視し、分泌を操作するための強力な方法を提供します。この作品は、腺房、マウスの膵臓から単離することができ、それらの分泌能力がどのように評価することができる方法を示しています。 

ビデオ: Assessing the Secretory Capacity of Pancreatic Acinar Cells

Mimicking and Manipulating Pancreatic Acinar-to-Ductal Metaplasia in 3-dimensional Cell Culture

The differentiation of acinar cells to ductal cells during pancreatitis and in the early development of pancreatic cancer is a key process that requires further study. To understand the mechanisms regulating acinar-to-ductal metaplasia (ADM), ex vivo 3D culture and differentiation of primary acinar cells to ductal cells offers many advantages over other systems. With the technique herein, modulation of protein expression is simple and quick, requiring only one day to isolate, stimulate or virally infect, and begin culturing primary acinar cells to investigate the ADM process. In contrast to using basement membrane matrix, the seeding of acinar cell clusters in collagen I extracellular matrix, allows acinar cells to retain their acinar identity before manipulation. This is vital when testing the contribution of various components to the induction of ADM. Not only are the effects of cytokines or other ectopically administered factors testable through this technique, but the contribution of common mutations, increased protein expression, or knockdown of protein expression is testable via viral infection of primary acinar cells, using adenoviral or lentiviral vectors. Moreover, cells can be re-isolated from collagen or basement membrane matrix at the endpoint and analyzed for protein expression.

Primary acinar cell isolation, protein expression or activity modulation, culture, and down-stream applications are abundantly useful in the ex vivo study of acinar-to-ductal metaplasia (ADM), an early event in the development of pancreatic cancer.

真似をして 3次元細胞培養の膵腺房の上皮化生を操作します。

The differentiation of acinar cells to ductal cells during pancreatitis and in the early development of pancreatic cancer is a key process that requires ...

がん研究

Coculture Analysis of Extracellular Protein Interactions Affecting Insulin Secretion by Pancreatic Beta Cells

Interactions between cell-surface proteins help coordinate the function of neighboring cells. Pancreatic beta cells are clustered together within pancreatic islets and act in a coordinated fashion to maintain glucose homeostasis. It is becoming increasingly clear that interactions between transmembrane proteins on the surfaces of adjacent beta cells are important determinants of beta-cell function.
Elucidation of the roles of particular transcellular interactions by knockdown, knockout or overexpression studies in cultured beta cells or in vivo necessitates direct perturbation of mRNA and protein expression, potentially affecting beta-cell health and/or function in ways that could confound analyses of the effects of specific interactions. These approaches also alter levels of the intracellular domains of the targeted proteins and may prevent effects due to interactions between proteins within the same cell membrane to be distinguished from the effects of transcellular interactions.
Here a method for determining the effect of specific transcellular interactions on the insulin secreting capacity and responsiveness of beta cells is presented. This method is applicable to beta-cell lines, such as INS-1 cells, and to dissociated primary beta cells. It is based on coculture models developed by neurobiologists, who found that exposure of cultured neurons to specific neuronal proteins expressed on HEK293 (or COS) cell layers identified proteins important for driving synapse formation. Given the parallels between the secretory machinery of neuronal synapses and of beta cells, we reasoned that beta-cell functional maturation might be driven by similar transcellular interactions. We developed a system where beta cells are cultured on a layer of HEK293 cells expressing a protein of interest. In this model, the beta-cell cytoplasm is untouched while extracellular protein-protein interactions are manipulated. Although we focus here primarily on studies of glucose-stimulated insulin secretion, other processes can be analyzed; for example, changes in gene expression as determined by immunoblotting or qPCR.

Transcellular protein interactions are important determinants of pancreatic beta-cell function. Detailed here is a method&#x2014;adapted from a coculture model of synaptogenesis&#x2014;for investigating how specific transmembrane proteins influence insulin secretion. Transfected HEK293 cells express proteins of interest; beta cells do not need to be transfected or otherwise directly perturbed.

膵β細胞によるインスリン分泌に影響を及ぼす細胞外タンパク質相互作用の共培養分析

Interactions between cell-surface proteins help coordinate the function of neighboring cells. Pancreatic beta cells are clustered together within ...

医学

Detergent-Free Decellularization of the Human Pancreas for Soluble Extracellular Matrix (ECM) Production

Islet transplantation (ITx) has the potential to become the standard of care in beta cell replacement medicine but its results remain inferior to those obtained with whole pancreas transplantation. The protocols currently used for human islet isolation are under scrutiny because they are based on the enzymatic digestion of the organ, whereby the pancreas is demolished, its connections to the body are lost and islets are irreversibly damaged. Islet damage is characterized by critical factors such as the destruction of the extracellular matrix (ECM), which represents the 3D framework of the islet niche and whose loss is incompatible with islet euphysiology. Researchers are proposing the use of ECM-based scaffolds derived from the mammalian pancreas to address this problem and ultimately improve islet viability, function, and lifespan. Currently available methods to obtain such scaffolds are harsh because they are largely detergent based. Thus, we propose a new, detergent-free method that creates less ECM damage and can preserve critical components of pancreatic ECM. The results show that the newly developed decellularization protocol allowed the achievement of complete DNA clearance while the ECM components were retained. The ECM obtained was tested for cytotoxicity and encapsulated with human pancreatic islets which showed a positive cellular behavior with insulin secretion when stimulated with glucose challenge. Collectively, we propose a new method for the decellularization of the human pancreas without the use of conventional ionic and non-ionic chemical detergents. This protocol and the ECM obtained with it could be of use for both in vitro and in vivo applications.

Detergent-Free Decellularization of the Human Pancreas for Soluble Extracellular Matrix ECM Production

The protocol described in this manuscript explains the steps for the fabrication of a soluble extracellular matrix (ECM) from the human pancreas. The solubilized ECM powder obtained through this protocol may be used for the recapitulation of pancreatic islets&#8217; microenvironment in vitro and, potentially, in vivo settings.

Islet transplantation (ITx) has the potential to become the standard of care in beta cell replacement medicine but its results remain inferior to those ...

生物工学

A Method for Mouse Pancreatic Islet Isolation and Intracellular cAMP Determination

Uncontrolled glycemia is a hallmark of diabetes mellitus and promotes morbidities like neuropathy, nephropathy, and retinopathy. With the increasing prevalence of diabetes, both immune-mediated type 1 and obesity-linked type 2, studies aimed at delineating diabetes pathophysiology and therapeutic mechanisms are of critical importance. The &#946;-cells of the pancreatic islets of Langerhans are responsible for appropriately secreting insulin in response to elevated blood glucose concentrations. In addition to glucose and other nutrients, the &#946;-cells are also stimulated by specific hormones, termed incretins, which are secreted from the gut in response to a meal and act on &#946;-cell receptors that increase the production of intracellular cyclic adenosine monophosphate (cAMP). Decreased &#946;-cell function, mass, and incretin responsiveness are well-understood to contribute to the pathophysiology of type 2 diabetes, and are also being increasingly linked with type 1 diabetes. The present mouse islet isolation and cAMP determination protocol can be a tool to help delineate mechanisms promoting disease progression and therapeutic interventions, particularly those that are mediated by the incretin receptors or related receptors that act through modulation of intracellular cAMP production. While only cAMP measurements will be described, the described islet isolation protocol creates a clean preparation that also allows for many other downstream applications, including glucose stimulated insulin secretion, [3H]-thymidine incorporation, protein abundance, and mRNA expression.

Assaying in vitro &#946;-cell function using isolated mouse islets of Langerhans is an important component in the study of diabetes pathophysiology and therapeutics. While many&#160;downstream applications are available, this protocol specifically describes the measurement of intracellular cyclic adenosine monophosphate (cAMP) as an essential parameter determining &#946;-cell function.

マウス膵島の単離と細胞内cAMP測定法

Uncontrolled glycemia is a hallmark of diabetes mellitus and promotes morbidities like neuropathy, nephropathy, and retinopathy. With the increasing ...

生物学

Preparation of Pancreatic Acinar Cells for the Purpose of Calcium Imaging, Cell Injury Measurements, and Adenoviral Infection

The pancreatic acinar cell is the main parenchymal cell of the exocrine pancreas and plays a primary role in the secretion of pancreatic enzymes into the pancreatic duct. It is also the site for the initiation of pancreatitis. Here we describe how acinar cells are isolated from whole pancreas tissue and intracellular calcium signals are measured. In addition, we describe the techniques of transfecting these cells with adenoviral constructs, and subsequently measuring the leakage of lactate dehydrogenase, a marker of cell injury, during conditions that induce acinar cell injury in vitro. These techniques provide a powerful tool to characterize acinar cell physiology and pathology.

We describe a reproducible method of preparing mouse pancreatic acinar cells from a mouse for the purpose of examining acinar cell calcium signals and cellular injury with physiologically and pathologically relevant stimuli. A method for adenoviral infection of these cells is also provided.

カルシウムイメージング、細胞傷害測定、およびアデノウイルス感染の目的のための膵臓腺房細胞の調製

The pancreatic acinar  cell is the main parenchymal cell of the exocrine pancreas and plays a primary  role in the secretion of pancreatic enzymes into ...

Isolation and Culture of Mouse Primary Pancreatic Acinar Cells

This protocol permits rapid isolation (in less than 1 hr) of murine pancreatic acini, making it possible to maintain them in culture for more than one week. More than 20 x 106 acinar cells can be obtained from a single murine pancreas. This protocol offers the possibility to independently process as many as 10 pancreases in parallel. Because it preserves acinar architecture, this model is well suited for studying the physiology of the exocrine pancreas in vitro in contrast to cell lines established from pancreatic tumors, which display many genetic alterations resulting in partial or total loss of their acinar differentiation.

In this publication, we describe a rapid and convenient procedure for isolating and culturing primary pancreatic acinar cells from the murine pancreas. This method constitutes a valuable approach to study the physiology of fresh primary normal/untransformed exocrine pancreatic cells.

マウスプライマリ膵臓腺房細胞の単離と培養

This protocol permits rapid isolation (in less than 1 hr) of murine pancreatic acini, making it possible to maintain them in culture for more than one ...

Observing Islet Function and Islet-Immune Cell Interactions in Live Pancreatic Tissue Slices

Live pancreatic tissue slices allow for the study of islet physiology and function in the context of an intact islet microenvironment. Slices are prepared from live human and mouse pancreatic tissue embedded in agarose and cut using a vibratome. This method allows for the tissue to maintain viability and function in addition to preserving underlying pathologies such as type 1 (T1D) and type 2 diabetes (T2D). The slice method enables new directions in the study of the pancreas through the maintenance of the complex structures and various intercellular interactions that comprise the endocrine and exocrine tissues of the pancreas. This protocol demonstrates how to perform staining and time-lapse microscopy of live endogenous immune cells within pancreatic slices along with assessments of islet physiology. Further, this approach can be refined to discern immune cell populations specific for islet cell antigens using major histocompatibility complex-multimer reagents.

This study presents the application of live pancreatic tissue slices to the study of islet physiology and islet-immune cell interactions.

膵臓の生きた組織スライスにおける膵島機能と膵島免疫細胞相互作用の観察

Live pancreatic tissue slices allow for the study of islet physiology and function in the context of an intact islet microenvironment. Slices are prepared ...

免疫・感染学

腹腔内薬物注射によるマウスの膵臓損傷の誘発

Preparing a Mice Model of Severe Acute Pancreatitis via a Combination of Caerulein and Lipopolysaccharide Intraperitoneal Injection

The treatment of severe acute pancreatitis (SAP), with high mortality rates, poses a significant clinical challenge. Investigating the pathological changes associated with SAP using animal models can aid in identifying potential therapeutic targets and exploring novel treatment approaches. Previous studies primarily induced pancreatic injury through retrograde bile duct injection of sodium taviaurocholate, but the impact of surgical damage on the quality of the animal model remains unclear. In this study, we employed various frequencies of intraperitoneal Caerulein injections combined with different doses of LPS to induce pancreatic injury in C57BL/6J mice and compared the extent of injury across five intraperitoneal injection protocols. Regarding inducing acute pancreatitis in mice, an intraperitoneal injection protocol is proposed that results in a mortality rate as high as 80% within 5 days. Specifically, mice received ten daily intraperitoneal injections of Caerulein (50 &#181;g/kg), followed by an injection of LPS (15 mg/kg) one hour after the last Caerulein administration. By adjusting the frequency and dosage of injected medications, one can manipulate the severity of pancreatic injury effectively. This model exhibits strong controllability and has a short replication cycle, making it feasible for completion by a single researcher without requiring expensive equipment. It conveniently and accurately simulates key disease characteristics observed in human SAP while demonstrating a high degree of reproducibility.

著者スポットライト:マウスの重症急性膵炎に対する新しい治療法を開発するための治療標的の特定

Intraperitoneal drug administration is a safe and effective non-invasive approach for inducing pancreatic injury. This study compared five distinct intraperitoneal injection protocols on mice to induce varying degrees of pancreatic injury and established a model of severe pancreatic injury to investigate the pathological changes and treatment strategies for severe acute pancreatitis (SAP).

カエルレインとリポ多糖の腹腔内注射の組み合わせによる重症急性膵炎のマウスモデルの準備

The treatment of severe acute pancreatitis (SAP), with high mortality rates, poses a significant clinical challenge. Investigating the pathological ...

膵臓腺房細胞の分泌能力を評価する

要約

さらに動画を探す

この動画の章

真似をして 3次元細胞培養の膵腺房の上皮化生を操作します。

膵β細胞によるインスリン分泌に影響を及ぼす細胞外タンパク質相互作用の共培養分析

Detergent-Free Decellularization of the Human Pancreas for Soluble Extracellular Matrix (ECM) Production

マウス膵島の単離と細胞内cAMP測定法

カルシウムイメージング、細胞傷害測定、およびアデノウイルス感染の目的のための膵臓腺房細胞の調製

マウスプライマリ膵臓腺房細胞の単離と培養

膵臓の生きた組織スライスにおける膵島機能と膵島免疫細胞相互作用の観察

カエルレインとリポ多糖の腹腔内注射の組み合わせによる重症急性膵炎のマウスモデルの準備

カエルレインとリポ多糖の腹腔内注射の組み合わせによる重症急性膵炎のマウスモデルの準備

カエルレインとリポ多糖の腹腔内注射の組み合わせによる重症急性膵炎のマウスモデルの準備