Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
Sustained fibrosis with deposition of excessive extracellular matrix proteins leads to cirrhosis. Alcohol abuse is one of the main causes of severe liver disease. We established an ethanol-induced zebrafish fibrotic liver model to study the mechanisms and strategies of promoting hepatocyte regeneration upon alcohol-induced injury.
Sustained liver fibrosis with continuation of extracellular matrix (ECM) protein build-up results in the loss of cellular competency of the liver, leading to cirrhosis with hepatocellular dysfunction. Among multiple hepatic insults, alcohol abuse can lead to significant health problems including liver failure and hepatocellular carcinoma. Nonetheless, the identity of endogenous cellular sources that regenerate hepatocytes in response to alcohol has not been properly investigated. Moreover, few studies have effectively modeled hepatocyte regeneration upon alcohol-induced injury. We recently reported on establishing an ethanol (EtOH)-induced fibrotic liver model in zebrafish in which hepatic progenitor cells (HPCs) gave rise to hepatocytes upon near-complete hepatocyte loss in the presence of fibrogenic stimulus. Furthermore, through chemical screens using this model, we identified multiple small molecules that enhance hepatocyte regeneration. Here we describe in detail the procedures to develop an EtOH-induced fibrotic liver model and to perform chemical screens using this model in zebrafish. This protocol will be a critical tool to delineate the molecular and cellular mechanisms of how hepatocyte regenerates in the fibrotic liver. Furthermore, these methods will facilitate potential discovery of novel therapeutic strategies for chronic liver disease in vivo.
Несмотря на замечательные способности к регенерации гепатоцитов 1, которые являются основным типом клеток паренхимы печени, хронической печеночной недостаточности снижает эту способность, что приводит к печеночной клеток - предшественников (HPC) , зависящему регенерации 2.
Хроническое повреждение печени в основном происходит от злоупотребления алкоголем, хронического вируса гепатита С (ВГС) инфекции 3 и безалкогольной жировой болезни печени (НАЖБП) 4. Это приводит к устойчивому фиброза печени, что связано с накоплением внеклеточного матрикса (ECM) белков. Упорно накопление ECM искажает неповрежденную печеночную архитектуру путем формирования фиброзной рубцовой ткани 5, впоследствии приводит к циррозу печени с высокой заболеваемостью и смертностью. Много попыток было сделано , чтобы смягчить фиброзную реакцию , главным образом, сосредоточив внимание на ингибировании профиброгенных цитокины и активированные миофибробласты 6. Последнее в первую очередь получают из звездчатых клеток печени (НSCS), принцип печени не-паренхиматозные клетки , ответственные за формирование рубцовой печени 4. Тем не менее, регенеративной терапии, которые стимулируют эндогенные клеточные источники, включая HPCS для регенерации гепатоцитов в присутствии устойчивых фиброгенных оскорблений ожидают дальнейшего расследования.
Многие экспериментальные модели фиброза печени были описаны у млекопитающих. Повторные инъекции четыреххлористого углерода (CCl 4) широко используется для индукции фиброза печени у мышей и крыс моделей 7. В сочетании с высоким содержанием жиров (HF) диеты, алкоголь привело к существенному усилению активности профиброгенного экспрессии генов и фиброза печени 8. В то время как стеатоз (липидный накопление) является результатом острого воздействия алкоголя, он делает печень восприимчивой к более тяжелой печеночной травмы 9.
Данио, Danio rerio, стала бесценным позвоночного модельной системы для изучения регенерации. Хотьдругие низшие позвоночные , такие как тритонов и аксолотлей обладают замечательной способностью к регенерации, то данио имеет преимущества по сравнению с другими системами модели в отношении стратегии генной инженерии и визуализации , необходимых для манипулирования потенциальной регенерирующим факторов 10. Данио также представляет собой привлекательную модель для изучения позвоночное алкогольные заболевания печени (ALD) путем простого добавления этанола (этанол) в их воде. Острое воздействие этанола личинок и взрослых данио причиной стеатоз печени 11-13. Когда взрослые данио получил расширенную экспозицию этанола, отложение коллагена наблюдалось с повышающей регуляции фиброзом связанных генов 14. Тем не менее, существует необходимость разработки моделей для изучения регенерации печени в ответ на этаноле в качестве фиброгенным стимула.
В последнее время мы разработали этанол-индуцированной фиброзной модель печени у данио 15. Мы объединили гепатоцитов конкретной системы генетической абляции с лечением в смеси этанол личинками и ADULт данио. Мы создали два трансгенных линий, Tg (fabp10a: CFP-NTR) GT1 и Tg (fabp10a: mCherry-NTR) GT2, в котором Е. coli нитроредуктаза (NTR) слиты с бирюзового и mCherry флуоресцентного белка, соответственно, под контролем гепатоцитов специфических жирных кислот связывающего белка 10А, печени основной (fabp10a) промотор. В этой системе, НТР преобразует нетоксичное пролекарство метронидазола (MTZ) в ДНК между прядей сшивающего агента 16, вызывая явную гибель гепатоцитов. Используя эту модель, мы показали, что популяция клеток печени, которые реагируют на передачу сигналов Notch, преобразованный в гепатоциты в ближайшем отсутствии гепатоцитов и в избытке ECM. Мы обозначены эти клетки в качестве HPCS. Кроме того, с помощью химических экранов, мы идентифицировали молекулы активаторы малые передачи сигналов Wnt и ингибиторы передачи сигналов Notch, которые усиливают регенерацию гепатоцитов в печени фиброзной. Therefoповторно, наша фиброзных модель печени в данио представляет собой превосходную химическую систему скрининга по сравнению с клеточной или системы с учетом культурных скрининга млекопитающих на основе. Она представляет собой систему в естественных условиях со значительным с точки зрения затрат и экономии времени преимущества. Здесь мы опишем подробные процедуры для создания фиброзной модель печени EtOH-индуцированных и для осуществления химических экранов с использованием этой модели в данио. Кроме того, анализ времени курса были проведены, чтобы исследовать, как гепатоцитов регенерации происходит в печени фиброзной. Этот протокол обеспечит бесценным инструментом для изучения механизмов и стратегий усиления регенерации гепатоцитов в печени фиброзной.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Рерио были подняты и размножались с использованием стандартного протокола, который отвечает критериям, изложенным в Национальных институтов здравоохранения и одобренных Технологический институт Джорджии Институциональные уходу и использованию животных комитета.
1. Приготовление растворов
2. Приготовление личиночной данио рерио
3. Этанол, метронидазол Лечение и печени Регенерация на личиночной данио рерио
4. Химические экраны в EtOH / MTZ-обработанных личинок данио рерио
5. Личинки данио рерио Фиксирование, Иммунологическое и конфокальной микроскопии
6. Подготовка взрослых данио
7. Этанол, метронидазол Лечение и регенерации печени в взрослых данио
8. Печень взрослых данио Фиксирование, Иммунологическое и конфокальной микроскопии
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
На рисунке 1 показано развитие в смеси этанол-индуцированной фиброзной модели печени в личиночной данио. Чтобы оптимизировать протокол для воздействия данио личинок этанола, мы сначала оценивали токсичность этанола. 2,5 дня, после оплодотворения (DPF) личинки п...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Мы наблюдали ГПЦ-опосредованной гепатоцитов регенерации в EtOH / MTZ обработанных выздоравливающих печенью, предполагая, что даже при наличии значительного количества белков ЕСМ в том числе типа фибриллярный коллаген I, то HPCS сохраняют свою правомочность регенерировать в гепатоцитах. MTZ ?...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
The authors declare that they have no competing financial interests.
Эта работа была частично поддержана грантами от GTEC (2731336 и 1411318), НИЗ (K01DK081351) и НФС (1354837) в CHS Мы благодарим Alem Гиоргис за критическое прочтение рукописи.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Calcium sulfate hemihydrate (CaSO4) | Acros | AC385355000 | |
Magnesium sulfate (MgSO4) | EMD | MX0075 | |
1,4-Piperazinediethanesulfonic acid (PIPES) | Sigma-Aldrich | P6757 | |
Ethylene glycol-bis(2-aminoethylether)- N,N,N′,N′-tetraacetic acid (EGTA) | Sigma-Aldrich | E3889 | |
Ethanol | Sigma-Aldrich | E7023 | 200 proof |
Formaldehyde | Fisher Scientific | F79-500 | |
Metronidazole (MTZ) | Sigma-Aldrich | M3761 | |
1-phenyl-2-thiourea (PTU) | Sigma-Aldrich | P7629 | |
3-amino benzoic acid ethyl ester (Tricaine) | Sigma-Aldrich | A5040 | |
Phosphate-buffered saline (PBS) tablet | Amresco | E404 | Dissolve one tablet with 100 ml distilled water |
Dimethyl sulfoxide (DMSO) | Sigma-Aldrich | D2438 | |
Bovine serum albumin | Fisher Scientific | BP1600 | |
Triton X-100 | Fisher Scientific | BP151 | |
Low-melting agarose | Amresco | BP165 | |
Stem Cell Signaling Compound Library | Selleck Chemicals | L2100 | 10 mM stock in DMSO |
ActiProbe-1K Library | Timtec | ActiProbe-1K | 10 mM stock in DMSO |
SB 415286 | Selleck Chemicals | S2729 | Dissolve with DMSO to 10 mM |
CHIR-99021 | Selleck Chemicals | S2924 | Dissolve with DMSO to 10 mM |
Anti-Collagen I antibody | Abcam | ab23730 | Use at 1:100 for immunostaining, reacts with fish |
AlexaFluor 647 Donkey anti-rabbit IgG (H+L) | Molecular Probes | A31573 | Use at 1:200 for immunostaining |
Mounting media (Vectorshield) | Vector Laboratories | H-1400 | |
100 mm Petri dish | VWR | 25384-088 | |
24-well plate | VWR | 10062-896 | |
Forceps | Fine Science Tools | 11255-20 | Dumont #55 |
Glass slide | VWR | 48312-003 | 75x25 mm |
Cover glass | VWR | 48366-045 | 18 mm |
Plastic wrap | Fisher Scientific | 22305654 | |
Aluminum foil | Fisher Scientific | 1213100 | |
Kimwipes | Kimberly-Clark | 34155 | |
Vibrotome | Leica | VT1000 S | |
Stereo microscope | Leica | M80 | |
Epifluoresence microscope | Leica | M205 FA | |
Confocol microscope | Zeiss | LSM700 |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены