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Isolamento e cultivo de fibras musculares é o padrão ouro In vitro Sistema para estudar a passagem de células através da activação de satélite quiescência e a diferenciação. É importante notar que o sistema de cultura de células musculares único preserva a associação de células fibromuscular / haste, que é um componente essencial do nicho de células-tronco do músculo.
Regeneração muscular no adulto é realizada por células estaminais residentes chamadas células satélite. Células satélites são definidas pela sua posição entre a lâmina basal e o sarcolema de cada fibra muscular. O conhecimento científico actual do seu comportamento fortemente dependente da utilização do protocolo de isolamento única fibra muscular. Em 1985, Bischoff descrito um protocolo para isolar as fibras individuais em directo da flexor Brevis (FDB) de ratos adultos, com o objectivo de criar um sistema in vitro em que a associação física entre a fibra muscular e as células estaminais são preservados os seus 1. Em 1995, o protocolo Rosenblattmodified Bischoff tal que as miofibras são individualmente colhidos e tratados separadamente, após digestão com colagenase em vez de serem isolados por sedimentação por gravidade 2, 3. O Rosenblatt ou Bischoff protocolo já foi adaptado para diferentes músculos, idade ou condições 3-6. A técnica de isolamento é uma única fibra muscular indispensávelferramenta devido suas vantagens únicas. Em primeiro lugar, no protocolo fibromuscular único, as células satélites são mantidas abaixo da lâmina basal. Esta é uma característica única do protocolo como outras técnicas, como a classificação de fluorescência celular ativado exigem química e mecânica do tecido dissociação 7. Embora o sistema de cultura de fibra muscular não pode substituir para estudos in vivo, ele oferece uma excelente plataforma para abordar relevantes propriedades biológicas de células-tronco musculares. Miofibras individuais podem ser cultivadas em condições normais de revestimento, ou em condições de flutuação. Células satélites em miofibras flutuantes são submetidos a praticamente nenhuma influência diferente do ambiente de fibra muscular. Rigidez do substrato e do revestimento têm sido mostrados para influenciar a capacidade de células satélites "para regenerar músculos 8, 9 de modo a ser capaz de controlar a cada um destes factores de forma independente permite a discriminação entre nicho-dependentes e independentes de respostas. Diferentes concentrações de soro têmTambém foi mostrado para ter um efeito sobre a transição da quiescência da activação. Para preservar o estado de quiescência das suas células satélites associados, as fibras devem ser mantidas em meio de soro baixo 1-3. Isto é particularmente útil quando se estuda os genes envolvidos no estado de repouso. Em meio rico soro, as células satélites ativar rapidamente, proliferam, migram e se diferenciar, assim, imitando o processo regenerativo in vivo 1-3. O sistema pode ser utilizado para realizar uma variedade de ensaios, tais como o teste de inibidores químicos; expressão ectópica de genes de vírus da entrega; gene baseada oligonucleótido knock-down ou imagens ao vivo. Este artigo descreve o protocolo de vídeo utilizado atualmente em nosso laboratório para isolar miofibras simples do extensor longo dos dedos (EDL) músculos de camundongos adultos (6-8 semanas de idade).
Todos os experimentos foram tratadas de acordo com a Universidade de Ottawa regulamentos para cuidados com os animais e manuseio.
Ver Tabela 1 para uma visão geral do protocolo.
1. Antes de iniciar o isolamento
2. Dissecção muscular e digestão
3. Único miofibras Dissociação e Cultura
4. Aplicações jusante
Aqui descrevemos o isolamento de miofibras individuais a partir do músculo EDL de camundongos adultos. Miofibras sucesso produzir depender de vários fatores, tais como a atividade da colagenase ou condições musculares ou idade. Mais importante ainda, o isolamento do músculo do tendão para resultados de tendão em comprimento, miofibras intactas de músculo EDL. Figura 1 mostra uma passo a passo representação gráfica do "tendão para tendão" isolamento. Uma vez que o músculo é totalmente digerido, miofibras são libertados pela aplicação de uma pressão suave para o músculo. Figura 2A mostra uma imagem representativa de um experimento de isolamento de fibra muscular após a primeira lavagem. Neste ponto, a cultura contém uma mistura de feixes de fibras musculares individuais que aparecem como longas e brilhantes estruturas tubulares, hiper contraído miofibras que são escuro e curto e detritos a partir do processo de digestão. Para o fim de, pelo menos, três lavagens consecutivas, apenas simples miofibras vivos devem permanecer na dish para a cultura ou a análise a jusante (Figura 2B). A Figura 2C mostra uma fibra longa, ao vivo, em comparação com uma fibra de hiper contraído (C '). No momento do isolamento, as células satélites aparecem como pequenas saliências na superfície de fibra muscular (Figura 3A). Se mantidas em meio rico de soro, as células satélites activar, proliferam, migram e eventualmente fundir em miotubos (B). Após 15 dias de cultura, todos os miotubos expressar o Myf5 repórter YFP (C) o que sugere que a regeneração muscular no adulto é realizada por células que, em algum momento durante o seu desenvolvimento exprimiram o factor determinante miogênica Myf5. Todas as células satélites expressar o fator de transcrição emparelhado caixa Pax7 17. A linha de rato repórter Pax7Cre-TdTomato pode ser utilizado para rastrear as células satélite através da expressão do sinal TdTomato fluorescente (Figuras 3D e E). Figura 4 mostra um representante IMMUnofluorescence da dupla Pax7 + / células satélites MyoD. Classicamente dupla Pax7 + / + MyoD células satélites são considerados proliferativas progenitores musculares comprometidos, que quer concluir o programa de diferenciação por baixo regulação Pax7 mantendo expressão MyoD ou retorno à quiescência por baixo regulação MyoD e manter Pax7 expressão 18
Figura 1. Isolamento músculo EDL de rato dos membros posteriores. Um dos membros posteriores. De um rato adulto 8 semana de idade. Setas indicam o tendão (joelho) eo tendão distal (pé) proximal. B. Posição anatômica do músculo tibial anterior (TA) e extensor longo dos dedos (EDL) muscular. C. Ao segurar o EDL através do tendão proximal, o músculo é puxado para o joelho para expor o tendão distal. D. O tendão distal écortadas ea EDL é liberado.
Figura 2. Os resultados representativos de uma única experiência de fibra muscular isolamento. A. Imagem de campo brilhante de uma experiência de isolamento de fibra muscular na etapa a primeira lavagem. Seta vermelha indica miofibras ao vivo, seta branca indica hiper miofibras contratados e seta amarela indica células, células musculares ou detritos ECM. B. Após lavagens consecutivas em DMEM, apenas miofibras vivo permanecem. C e C '. Imagem representa uma longa intacto vivo fibromuscular (C) e uma hiper curto contratada fibra muscular (C '). Bar de 10 um. Fotos foram tiradas com um microscópio Zeiss Axio Observer Z1 equipado com AxioCam RH.
Figur e 3. Os resultados representativos de uma única experiência de fibra muscular cultura. Uma. Imagem campo brilhante de uma fibra muscular, único vivo com seu celular via satélite associado (seta), logo após o isolamento (Tempo 0). B. Miofibras individuais foram plaqueados em Matrigel e cultivadas em meio rico de soro durante 15 dias. Seta branca indica miotubos diferenciadas em comparação com as células individuais (seta amarela) c. Miofibras individuais de um Myf5Cre; rato RosaYFP foram cultivados como em B. A seta indica a Myf5 miotubos derivados. D e E. Miofibras individuais de Pax7Cre; TdTomato foram isoladas e fixadas logo após. As setas indicam Pax7 células satélites quiescentes positiva (E, vermelho). Os núcleos foram contrastadas com DAPI (D). Bar: 50 ^ m. Fotos foram tiradas com um microscópio Zeiss Axio Observer Z1 equipado com AxioCam RH.
A dissecção do músculo (5 min cada músculo) |
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Digestão muscular (30-45 min) |
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Isolamento de fibra |
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Cultura de Fibra (até 3-4 semanas) |
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Tabela 1. Visão geral do protocolo de isolamento de fibra muscular. O protocolo de isolamento de fibra muscular consiste em 4 passos principais. Para cada etapa, o tempo aproximado e os principais pontos críticos são discutidos. Para uma discussão detalhada de cada etapa, consulte o texto do protocolo.
O isolamento e cultura de miofibras individuais a partir de músculos intactos fornece um excelente modelo in vitro para estudar o processo de regeneração muscular. Uma característica única do presente sistema é a preservação de células satélites no seu ambiente fisiológico abaixo da lâmina basal. Mais importante, a técnica pode ser utilizada para investigar o comportamento de células estaminais musculares, tanto quiescência e estados activados. Ao longo dos últimos 20 anos, o sistema de cultura de células musculares forneceu introspecções significativas sobre a biologia da população de células satélite em relação a ambos os determinantes intrínsecos e extrínsecos. Por fibras musculares individuais de cultura, a heterogeneidade de células satélites em relação à fibra muscular, tipo de músculo ou potencial regenerativo foi abordada 15. Elaborar estudos usando imagens ao vivo de um único fibras cultivadas permitidos para as informações sobre o padrão de satélite ganhando a migração de células 16. A aquisição de dados é um quantitativoslso possível. Embora demorado, que fornece informações importantes sobre a distribuição e a ocorrência de eventos específicos (células estaminais rácio divisão proliferação, diferenciação e assimétrico, etc.) Juntamente com as aplicações acima descritas, a proteína ou a extracção de ARN a partir de fibras individuais é também possível, embora o isolamento da população pura de células satélites por FACS ou outros meios podem proporcionar uma melhor plataforma para investigar mudanças de expressão de proteínas ou genes num nível molecular. Em nossa experiência, o passo mais importante para o isolamento de fibra de sucesso é o "tendão para tendão" isolamento (passos 2,5-2,9 no texto do protocolo). Isto garante que, após a digestão do músculo, as fibras são libertadas a partir do EDL com danos mínimos ou sem aumentando assim o seu desempenho nas etapas seguintes.
Não há interesses conflitantes.
Gostaríamos de agradecer a Sarah Dick para a prestação de leitura crítica e comentários. MAR detém a Cátedra de Pesquisa do Canadá em Genética Molecular e é um estudioso de Pesquisa Internacional do Howard Hughes Medical Institute. Este trabalho foi financiado por doações para MAR dos Institutos Nacionais de Saúde, do Howard Hughes Medical Institute, dos Institutos Canadenses de Pesquisa em Saúde, a Associação de Distrofia Muscular e do Canadá Research Chair Programa.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Reagente / Material | |||
Colagenase | Sigma-Aldrich | C0130-1g | Prepare frescos todos os momentos para melhores resultados. Alíquotas adicionais de colagenase não diluído pode ser armazenado a -20 ° C. |
DMEM alta glicose + NaPyr | Invitrogen | 11995073 | Adição de Pen / Strep é necessário para minimizar a contaminação do ar |
Caracterizado soro fetal bovino | Hyclone | SH30396.03 | Lote # KUJ35152 |
O soro de cavalo | Hyclone | SH300.74.03 | Lote # AVJ82494 |
Extrato de embrião de galinha | Accurate Chemical | CE-650-T, Batch B7035010 | Evitar o congelamento-descongelamento ciclos. |
Matrigel | BD | Alíquotas de armazenar a -20 ° C. Evitar o congelamento-descongelamento ciclos. Armazenar aliquotas diluídas a 4 ° C. | |
Equipamento | |||
Cohann-Vannas Scissor Primavera 6 milímetros Lâminas-Straight-Sharp | Belas Science Tools | 15000-02 | |
Iris extra fino Tesoura-10,5 centímetros | Belas Science Tools | 14088-10 | |
Moria-Íris Fórceps Curvo | Belas Science Tools | 11373-12 | |
Pasteur Pipetas | VWR | 14672-380 | 14672-200 |
Diamante Pen | VWR | 52865-005 | |
60 * 15mm prato de Petri | VWR | 25384-092 | |
Acrodisc 0,22 uM filtro | VWR | CA28-145-477 | |
Dissecando microscópio StemiV6 | Zeiss | Uma fonte de luz adicional pode ser necessário para ter uma visão melhor foco |
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