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Method Article
O objetivo geral deste artigo é a padronização do protocolo para o isolamento, caracterização e diferenciação de células-tronco cardíacas (CSCs) do fundo do coração de rato adulto. Aqui, descrevemos um método de centrifugação gradiente de densidade para isolar murino CSCs e métodos elaborados para CSC cultura, proliferação e diferenciação em cardiomyocytes.
Infarto do miocárdio (MI) é das principais causas de morbidade e mortalidade em todo o mundo. Dos principais objetivos da medicina regenerativa é reabastecer o miocárdio morto depois de MI. Embora várias estratégias têm sido usadas para regenerar o miocárdio, terapia de células-tronco permanece uma grande abordagem para reabastecer o miocárdio morto de um coração de MI. Acumular evidências sugere a presença de células-tronco cardíacas (CSCs) residentes no coração adulto e seus efeitos endócrinas e/ou parácrina sobre regeneração cardíaca. No entanto, o isolamento do CSC e sua caracterização e diferenciação para células do miocárdio, especialmente cardiomyocytes, permanece um desafio técnico. No presente estudo, nós fornecemos um método simples para o isolamento, caracterização e diferenciação do CSCs do coração de rato adulto. Aqui, descrevemos um método de gradiente de densidade para a isolação do CSCs, onde o coração é digerido por uma solução II de colagenase de 0,2%. Para caracterizar os CSCs isolados, avaliamos a expressão de marcadores de CSCs/cardíaco Sca-1, NKX2-5 e GATA4 e marcadores de pluripotência/stemness OCT4, SOX2 e Nanog. Nós também determinou o potencial de proliferação de CSCs isolados cultivo-os em um prato de Petri e avaliando a expressão do marcador de proliferação Ki-67. Para avaliar o potencial de diferenciação de CSCs, selecionamos sete a dez dias cultivada CSCs. Estamos transferindo-os para uma nova placa com meio de diferenciação de casos. Eles são incubados em um incubador de cultura celular durante 12 dias, enquanto meio de diferenciação é trocado a cada três dias. Os CSCs diferenciados expressam marcadores de casos específicos: actinin e troponina eu. Assim, CSCs isolados com este protocolo tem stemness e marcadores cardíacos, e eles têm um potencial de proliferação e diferenciação em direção a linhagem de casos.
Doença isquêmica do coração, incluindo infarto do miocárdio (MI), é das principais causas de morte em torno do mundo1. Terapia de células-tronco para regenerar o miocárdio morto continua a ser uma grande abordagem para melhorar a função cardíaca de um MI coração2,3,4,5. Diferentes tipos de células-tronco utilizaram para reabastecer o miocárdio morto e para melhorar a função cardíaca de um coração de MI. Eles podem ser amplamente classificados em células-tronco células-tronco embrionárias6 e adulto. Em células-tronco adultas, têm sido utilizados vários tipos de células-tronco, tais como células mononucleares de medula óssea-derivado7,8, células-tronco mesenquimais derivadas de medula óssea9,10, tecido adiposo 11,12e cordão umbilical13e CSCs14,15. Células-tronco podem promover regeneração cardíaca através do sistema endócrino e/ou parácrina ações16,17,18,19,20. No entanto, uma limitação importante da terapia de células-tronco está obtendo um número adequado de células-tronco que podem proliferar e/ou diferenciar-se em direção a uma linhagem cardíacas específicas21,22. Transplante autólogo e alogênico de células-tronco é um desafio importante na terapia de células-tronco9. CSCs poderiam ser uma melhor abordagem para regeneração cardíaca porque eles são derivados de coração e eles podem ser mais facilmente diferenciados em linhagens cardíacas do que as células-tronco não cardíaca. Assim, reduz o risco de teratoma. Além disso, os efeitos de glândula endócrina e parácrina da CSCs, tais como exosomes e miRNAs derivados os CSCs, poderiam ser mais eficazes do que outros tipos de células-tronco. Assim, CSCs continua a ser uma opção melhor para regeneração cardíaca23,24.
Embora CSCs são um candidato melhor para regeneração cardíaca em um coração MI devido a sua origem cardíaca, uma limitação principal com CSCs é menos rendimento devido à falta de um método eficiente de isolamento. Uma outra limitação pode ser a diferenciação prejudicada dos CSCs em direção cardiomyocytes lineage2,25,26,27. Para contornar essas limitações, é importante desenvolver um protocolo eficiente para CSC isolamento, caracterização e diferenciação no sentido de linhagem cardíaca. Não há nenhum marcador único aceitável para CSCs e um específico da pilha-superfície marcador de isolamento de CSCs produz menos CSCs. Aqui, podemos padronizar uma abordagem simples centrifugação gradiente para isolar CSCs partir o coração de rato que é cost-effective e resulta em um maior rendimento do CSCs. Estes CSCs isolados podem ser selecionados para marcadores de superfície celular específicos por fluorescência-ativado da pilha curto-circuito. Além do isolamento de CSCs, nós fornecemos um protocolo para CSC cultura, caracterização e diferenciação no sentido de linhagem de casos. Assim, apresentamos um método elegante para isolar, caracterizar, cultura e diferenciar CSCs de corações de rato adulto (Figura 5).
A habitação, anestesia e sacrifício de ratos foram realizados seguindo o protocolo aprovado IACUC do centro médico da Universidade de Nebraska.
1. materiais
2. método isolamento de células-tronco cardíacas
3. cultura de manutenção e passagem de células-tronco cardíacas
4. caracterização de células-tronco cardíacas
5. diferenciação de células-tronco cardíacas em casos
No presente estudo, isolamos CSCs de corações de ratos machos C57BL/6J 10 a 12 semanas de idade. Aqui, apresentamos um método simples para CSC isolamento e caracterização utilizando marcadores de pluripotência. Também apresentamos um método elegante para diferenciação do CSC e a caracterização dos CSCs diferenciadas em direção a linhagem cardiomyocytes. Observamos uma morfologia de forma do eixo do CSCs 2 - a 3-dias-cultivadas sob um microscópio de contraste de fase (
Os passos críticos do presente protocolo de isolamento do CSC são como segue. 1) uma condição esterilizada deve ser mantida para extração de corações de ratos. Qualquer contaminação durante a extração do coração pode comprometer a qualidade do CSCs. 2) o sangue deve ser completamente removido antes de a picar o coração, que é feito por várias lavagens de todo o coração e o coração peças com solução HBSS. 3) os pedaços do coração devem ser completamente lysed em uma suspensão de célula única...
Os autores não têm nada para divulgar.
Este trabalho é apoiado, em partes, por subvenções a National Institutes of Health, HL-113281 e HL116205 para Paras Kumar Mishra.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Mice | The Jackson laboratory, USA | Stock no. 000664 | |
Antibodies: | |||
OCT4- | Abcam | ab18976 (rabbit polyclonal) | OCT4-Primary antibody- 1:100 dilution, Secondar antibody- 1:200 dilution, in blocking solution |
SOX2 | Abcam | ab97959 (rabbit polyclonal) | SOX2-Primary antibody- 1:100 dilution, Secondar antibody- 1:200 dilution, in blocking solution |
Nanog | Abcam | ab80892 (rabbit polyclonal) | Nanog-Primary antibody- 1:100 dilution, Secondar antibody- 1:200 dilution, in blocking solution |
Ki67 | Abcam | ab16667 (rabbit polyclonal) | Ki67-Primary antibody- 1:100 dilution, Secondar antibody- 1:200 dilution, in blocking solution |
Sca I | Millipore | AB4336 (rabbit polyclonal) | Sca I Primary antibody- 1:100 dilution, Secondar antibody- 1:200 dilution, in blocking solution |
NKX2-5 | Santa Cruz | sc-8697 (goat polyclonal) | NKX2-5-Primary antibody- 1:50 dilution, Secondar antibody- 1:200 dilution, in blocking solution |
GATA4 | Abcam | ab84593 (rabbit polyclonal) | GATA4-Primary antibody- 1:100 dilution, Secondar antibody- 1:200 dilution, in blocking solution |
MEF2C | Santa Cruz | sc-13268 (goat polyclonal) | MEF2C-Primary antibody- 1:50 dilution, Secondar antibody- 1:200 dilution, in blocking solution |
Troponin I | Millipore | MAB1691 (mouse monoclonal) | Troponin I-Primary antibody- 1:100 dilution, Secondar antibody- 1:200 dilution, in blocking solution |
Actinin | Millipore | MAB1682 (mouse monoclonal) | Actinin-Primary antibody- 1:100 dilution, Secondar antibody- 1:200 dilution, in blocking solution |
ANP | Millipore | AB5490 (mouse polyclonal) | ANP-Primary antibody- 1:100 dilution, Secondar antibody- 1:200 dilution, in blocking solution |
Alex Fluor-488 checken anti-rabbit | Life technology | Ref no. A21441 | |
Alex Fluor-594 goat anti-rabbit | Life technology | Ref no. A11012 | |
Alex Fluor-594 rabbit anti-goat | Life technology | Ref no. A11078 | |
Alex Fluor-488 checken anti-mouse | Life technology | Ref no. A21200 | |
Alex Fluor-594 checken anti-goat | Life technology | Ref no. A21468 | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Culture medium: | |||
CSC maintenance medium | Millipore | SCM101 | Note: For CSC culture, PBS or incomplete DMEM medium was used for washing the cells |
cardiomyocytes differentiation medium | Millipore | SCM102 | |
DMEM | Sigma-Aldrich | D5546 | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Cell Isolation buffer: | |||
polysucrose and sodium diatrizoate solution (Histopaque1077) | Sigma | 10771 | |
HBSS | Gibco | 2018-03 | |
Collagenase I | Sigma | C0130 | |
Dispase solution | STEMCELL Technologies | 7913 | |
PBS | LONZA | S1226 | |
StemPro Accutase Cell Dissociation Reagent | Thermoscientific | A1110501 | |
Other reagents: | |||
BSA | Sigma | A7030 | |
Normal checken serum | Vector laboratory | S3000 | |
DAPI solution | Applichem | A100,0010 | Dapi, working concentration-1 µg/mL |
Trypan blue | Biorad | 145-0013 | |
Trypsin | Sigma | T4049 | |
StemPro Accutase Cell Dissociation Reagent | Thermo Fisher Scientific | A1110501 | |
Formaldehyde | Sigma | 158127 | |
Triton X-100 | ACROS | Cas No. 900-293-1 | |
Tween 20 | Fisher Sceintific | Lot No. 160170 | |
Ethanol | Thermo Scientific | ||
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Tissue culture materials: | |||
100 mm petri dish | Thermo Scientific | ||
6-well plate | Thermo Scientific | ||
24-well plate | Thermo Scientific | ||
T-25 flask | Thermo Scientific | ||
T-75 flask | Thermo Scientific | ||
15 ml conical tube | Thermo Scientific | ||
50 mL conical tube | Thermo Scientific | ||
40 µm cell stainer | Fisher Scientific | 22363547 | |
100 µm cell stainer | Fisher Scientific | 22363549 | |
0.22 µm filter | Fisher Scientific | 09-719C | |
10 mL syring | BD | Ref no. 309604 | |
10 µL, 200 µL, 1000 µL pipette tips | Fisher Scientific | ||
5 mL, 10mL, 25 mL disposible plastic pipette | Thermo Scientific | ||
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Instruments | |||
Centrufuge machine | Thermo Scientific | LEGEND X1R centrifuge | |
EVOS microscope | Life technology | ||
Automated cell counter | Biorad | ||
Cell counting slide | Biorad | 145-0011 | |
Pippte aid | Thermo Scientific | S1 pipet filler | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Surgical Instruments: | |||
Surgical scissors | Fine Scientific Tool | ||
Fine surgical scissors | Fine Scientific Tool | ||
Curve shank forceps | Fine Scientific Tool | ||
Surgical blade | Fine Scientific Tool |
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