Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Burada, murin hava yolu epitel hücrelerini izole etmek ve farklılaştırmak için, kronik sigara dumanı ekstraktına (CSE) alışmalarına odaklanan bir in vitro model açıklıyoruz. Model, CSE'nin multi-omik etkisini kapsamlı bir şekilde karakterize etmek için kullanılabilir, bu da muhtemelen kronik duman maruziyeti altındaki hücresel tepkiler hakkında bilgi sağlar.
Kronik obstrüktif akciğer hastalığı (KOAH) büyük ölçüde tütün dumanı maruziyetine bağlıdır. Hava yolu epitel hücrelerinin tütün dumanına fonksiyonel olarak nasıl adapte olduğunu araştırmak KOAH patogenezini anlamak için çok önemlidir. Bu çalışma, tütün dumanının gerçek yaşam etkisini taklit etmek için primer murin hava yolu epitel hücrelerini kullanarak bir in vitro model oluşturmaktı. Yerleşik hücre dizilerinin aksine, birincil hücreler, büyüme modelleri, yaşlanma ve farklılaşma dahil olmak üzere daha fazla in vivo benzeri özellikleri korur. Bu hücreler hassas bir enflamatuar yanıt ve verimli farklılaşma sergiler, böylece fizyolojik koşulları yakından temsil eder. Bu modelde, primer murin hava yolu epitel hücreleri, optimal bir sigara dumanı ekstraktı (CSE) konsantrasyonuna sahip bir hava-sıvı arayüzü altında 28 gün boyunca kültürlendi, bu da farklılaşmamış hücrelerin tek tabakasının CSE iklimlendirmesinin göstergesi olan psödostratifiye bir kolumnar epitele dönüşmesine yol açtı. Daha sonra CSE'nin bazal hava yolu hücrelerinin farklılaşmasını etkilediği mekanizmaları aydınlatmak için kapsamlı multi-omik analizler uygulandı. Bu içgörüler, tütün dumanı maruziyetine yanıt olarak KOAH ilerlemesini destekleyen hücresel süreçlerin daha derin bir şekilde anlaşılmasını sağlar.
Kronik obstrüktif akciğer hastalığı (KOAH), karmaşık özelliklere sahip heterojen bir akciğer rahatsızlığı iken, KOAH'lı hastalar yavaş yavaş daha genç olma eğilimindedir1. KOAH2 için birincil risk faktörü olan sigara, tütün dumanına karşı ilk bariyer görevi gören hava yolu epitel hücreleri üzerinde derin bir etkiye sahiptir. Bilinen bu ilişkiye rağmen, tütün dumanının hava yolu epitel hücrelerinde değişikliklere neden olduğu ayrıntılı mekanizmalar yeterince araştırılmamıştır. Bu moleküler değişikliklerin kapsamlı bir şekilde anlaşılması, KOAH için erken tanı belirteçlerinin ve terapötik hedeflerin belirlenmesi için gereklidir.
Bu boşluğu gidermek için, murin hava yolu epitel hücrelerini kullanarak yeni bir in vitro model geliştirdik. Bu hücreler, sigara dumanı ekstraktı (CSE) ile uzun süreli stimülasyona tabi tutuldu, bu da dinamik hücresel değişiklikleri izlememizi ve uzun süreli tütün stimülasyonu altında hava yolu epitel hücrelerindeki değişiklikleri ve altta yatan mekanizmayı keşfetmemizi sağladı. Bu modelde, hava yolu epitel hücrelerinin hava-sıvı arayüzünü sağlamak için transwell kullanıldı ve sigara dumanı ekstraktı, epitel hücresi farklılaşmasının erken evresinde, 28 günde farklılaşmanın sonuna kadar uyarıldı. Önceki çalışmalarda sadece hava yolu epitel hücrelerinin farklılaşması ve kısa süreli uyarılması (hücre hattı baskınlığı) araştırılmıştır. Tek bir düzenleyici yol 3,4,5,6 ile sınırlıydılar. Bununla birlikte, burada sunulan protokol, birincil fare hava yolu epitel hücrelerini kullanır ve önceki hava yolu epitel hücre kültürü yöntemlerinden daha iyi hücre aktivitesi için hücre ekstraksiyon sürecini optimize eder. Bu model, kapsamlı transkriptomik, proteomik, metabolomik ve epigenomik analizlerin yanı sıra hücresel farklılaşmadaki değişikliklere odaklanmaktadır. İmmünofloresan ve ileri multi-omik teknikler kullanarak, hava yolu epitel hücrelerinin kronik tütün dumanı maruziyetine hücresel yanıtlarını aydınlatmayı ve böylece KOAH patogenezinin daha derin bir şekilde anlaşılmasına katkıda bulunmayı amaçladık. Bu model, hava yolu epitel hücresi farklılaşma paternindeki değişiklikleri ve çeşitli kirleticilerin uzun süreli uyarılmasının neden olduğu mekanizmasını araştırmak için kullanılabilir.
Genel protokol, murin trakealarından izole edilen hava yolu epitel hücrelerinin hazırlanması için 1 gün, hücre proliferasyonu için 15 gün ve hava-sıvı arayüzünde CSE stimülasyonu için 28 gün dahil olmak üzere 44 gün gerektirir. Tüm deney hayvanları, Capital Medical Üniversitesi Hayvan Deney Merkezi'nin SPF Bariyerli Hayvan Odası'nda barındırılmaktadır ve Capital Medical Üniversitesi Hayvan Deneyi ve Laboratuvar Hayvanları Etik Kurulu (AEEI-2020-100) tarafından ARRIVE yönergelerinin gerekliliklerini karşılamak için gözden geçirilmiş ve onaylanmıştır7.
1. Primer murin hava yolu epitel hücrelerinin murin trakealarından izolasyonu
2. Primer murin hava yolu epitel hücrelerinin genişleme kültürü ve geçişi
3. Hava-sıvı arayüzünde primer murin hava yolu epitel hücrelerinin farklılaşması ve CSE stimülasyonu
Farklılaştırma
Murin hava yolu epitel hücreleri, 28 gün boyunca bir farklılaşma ortamı ile bir hava-sıvı arayüzünde kültürlendikten sonra başarılı bir şekilde farklılaştı. Kirpikli ve goblet hücrelerinin varlığı, silia marker asetillenmiş α-Tubulin'in (yeşil; Şekil 3A) ve kadeh hücre markörü Mucin5AC, sırasıyla6 (kırmızı; Şekil 3B).
Hücre farklılaşması için CSE kon...
KOAH, sık görülen kronik hava yolu inflamatuar bir hastalıktır. Tütün dumanına maruz kalmak, çeşitli yapısal hücrelerin ve bağışıklık hücrelerinin etkileşiminin bir sonucu olan kronik hava yolu iltihabına, hava yolunun yeniden şekillenmesine ve akciğer yapısal tahribatına yol açar10. Akciğerde doğuştan gelen bağışıklık sisteminin ön cephesi olan hava yolu epitel hücreleri, hastalığın gelişimi sırasında çok önemli bir rol oynar11. B...
Yazarların ifşa edecek hiçbir şeyi yok.
Bu çalışma Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (82090013) tarafından desteklenmiştir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
100x Penicillin/Streptomycin solution | Gibco | 15140122 | |
24 mm Transwell with 0.4 µm Pore Polyester Membrane Insert, Sterile | BIOFIL | TCS016012 | |
40 µm Cell Strainer | Falcon | 352340 | |
500x Gentamicin/Amphotericin Solution | Gibco | R01510 | |
acetylated α-Tubulin | CST | #5335 | |
Acetyl-α-Tubulin (Lys40) (D20G3)XP Rabbit mAb | cellsignal | #5335 | |
Animal Component Free Cell Dissociation Kit | Stemcell | 05426 | |
Anti-pan Cytokeratin antibody | abcam | ab7753 | |
Cigarette | Marlboro | ||
Claudin3 | immunoway | YT0949 | |
Deoxyribonuclase I from bovine pancreas | Sigma-Aldrich | DN25 | |
Deoxyribonuclase I from bovine pancreas | Sigma | DN25 | |
Ham’s F-12 | Sigma-Aldrich | N6658 | |
Heparin Solution | Stemcell | 07980 | |
Hydrocortisone Stock Solution | Stemcell | 07925 | |
Mucin 5AC | abcam | ab212636 | |
Occludin | proteintech | 27260-1-AP | |
PBS | Cytosci | CBS004S-BR500 | |
Penicillin-Streptomycin Solution | Gibco | 15140122 | |
PneumaCult-ALI Basal Medium | Stemcell | 05002 | |
PneumaCult-ALI 10x Supplement | Stemcell | 05003 | |
PneumaCult-ALI Maintenance Supplement | Stemcell | 05006 | |
PneumaCult-Ex Plus 50x Supplement | Stemcell | 05042 | |
PneumaCult-Ex Plus Basal Medium | Stemcell | 05041 | |
Pronase E | Sigma-Aldrich | P5147 | |
Rat tail collagen | Corning | 354236 | |
Trypan Blue | Stemcell | 07050 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır