Name: the use of primary human fibroblasts for monitoring mitochondrial phenotypes in the field of parkinson's disease
Uploaded: 2012-10-03T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about The Use of Primary Human Fibroblasts for Monitoring Mitochondrial Phenotypes in the Field of Parkinson's Disease at JoVE.com

Detta arbete har finansierats med bidrag från Fritz Thyssen stiftelsen (10.11.2.153 till RK), den tyska forskningsrådet (DFG, KR2119/3-2 och KR2119/8-1 till RK), det federala ministeriet för utbildning och forskning (BMBF , NGFNplus, 01GS08134 till RK) och av en doktorand stipendium från välgörande Hertie stiftelsen [till LFB]. Vi tackar Carolin Obermaier och Julia Westermeier för deras stöd under videoinspelning.

1. Hudbiopsi och Odling av humana fibroblaster <ol><li> Huden biopsi måste tas av en erfaren läkare. Förfarandet sker under sterila förhållanden och kräver lokalbedövning. Typiska platser som används för biopsi är insidan av överarmen, axel eller nedre delen av ryggen. </li><li> Du kan ta 4x4mm eller 6x6mm diameter prov genom stansbiopsi att få tillräckligt med vävnad för odling mänskliga fibroblaster. </li><li> Skär hudbiopsi i lika små bitar under sterila betingelser för att separera dem i 2-4 T25...

<ol>
	<li>de Rijk, M. C., Launer, L. J., Berger, K., Breteler, M. M., Dartigues, J. F., Baldereschi, M., Fratiglioni, L., Lobo, A., Martinez-Lage, J., Trenkwalder, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prevalence+of+Parkinson's+disease+in+Europe:+A+collaborative+study+of+population-based+cohorts.">Prevalence of Parkinson's disease in Europe: A collaborative study of population-based cohorts.</a> Neurologic Diseases in the Elderly Research Group. Neurology. 54, 21-23 (2000).</li><li>Dorsey, E. R., Constantinescu, R., Thompson, J. P., Biglan, K. M., Holloway, R. G., Kieburtz, K., Marshall, F. J., Ravina, B. M., Schifitto, G., Siderowf, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Projected+number+of+people+with+Parkinson+disease+in+the+most+populous+nations.">Projected number of people with Parkinson disease in the most populous nations.</a> Neurology. 68, 384-386 (2005).</li><li>Spillantini, M. G., Schmidt, M. L., Lee, V. M., Trojanowski, J. Q., Jakes, R., Goedert, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alpha-synuclein+in+Lewy+bodies.">Alpha-synuclein in Lewy bodies.</a> Nature. 388, 839-840 (1997).</li><li>Chung, K. K., Zhang, Y., Lim, K. L., Tanaka, Y., Huang, H., Gao, J., Ross, C. A., Dawson, V. L., Dawson, T. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Parkin+ubiquitinates+the+alpha-synuclein-interacting+protein,+synphilin-1:+implications+for+Lewy-body+formation+in+Parkinson+disease.">Parkin ubiquitinates the alpha-synuclein-interacting protein, synphilin-1: implications for Lewy-body formation in Parkinson disease.</a> Nature. 7, 1144-1150 (2001).</li><li>Kruger, R., Eberhardt, O., Riess, O., Schulz, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Parkinson's+disease:+one+biochemical+pathway+to+fit+all+genes.">Parkinson's disease: one biochemical pathway to fit all genes.</a> Trends Mol. Med. 8, 236-240 (2002).</li><li>Krebiehl, G., Ruckerbauer, S., Burbulla, L. F., Kieper, N., Maurer, B., Waak, J., Wolburg, H., Gizatullina, Z., Gellerich, F. N., Woitalla, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reduced+basal+autophagy+and+impaired+mitochondrial+dynamics+due+to+loss+of+Parkinson's+disease-associated+protein+DJ-1.">Reduced basal autophagy and impaired mitochondrial dynamics due to loss of Parkinson's disease-associated protein DJ-1.</a> PLoS One. 5, e9367 (2010).</li><li>Exner, N., Treske, B., Paquet, D., Holmstrom, K., Schiesling, C., Gispert, S., Carballo-Carbajal, I., Berg, D., Hoepken, H. H., Gasser, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Loss-of-function+of+human+PINK1+results+in+mitochondrial+pathology+and+can+be+rescued+by+parkin.">Loss-of-function of human PINK1 results in mitochondrial pathology and can be rescued by parkin.</a> J. Neurosci. 27, 12413-12418 (2007).</li><li>Burbulla, L. F., Krebiehl, G., Kruger, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Balance+is+the+challenge--the+impact+of+mitochondrial+dynamics+in+Parkinson's+disease.">Balance is the challenge--the impact of mitochondrial dynamics in Parkinson's disease.</a> European journal of clinical investigation. 40, 1048-1060 (2010).</li><li>Strauss, K. M., Martins, L. M., Plun-Favreau, H., Marx, F. P., Kautzmann, S., Berg, D., Gasser, T., Wszolek, Z., Muller, T., Bornemann, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Loss+of+function+mutations+in+the+gene+encoding+Omi/HtrA2+in+Parkinson's+disease.">Loss of function mutations in the gene encoding Omi/HtrA2 in Parkinson's disease.</a> Human molecular genetics. 14, 2099-2111 (2005).</li><li>Narendra, D., Tanaka, A., Suen, D. F., Youle, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Parkin+is+recruited+selectively+to+impaired+mitochondria+and+promotes+their+autophagy.">Parkin is recruited selectively to impaired mitochondria and promotes their autophagy.</a> The Journal of cell biology. 183, 795-803 (2008).</li><li>Dagda, R. K., Cherra, S. J., Kulich, S. M., Tandon, A., Park, D., Chu, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Loss+of+PINK1+function+promotes+mitophagy+through+effects+on+oxidative+stress+and+mitochondrial+fission.">Loss of PINK1 function promotes mitophagy through effects on oxidative stress and mitochondrial fission.</a> The Journal of biological chemistry. , 284-13843 (2009).</li><li>Kieper, N., Holmstrom, K. M., Ciceri, D., Fiesel, F. C., Wolburg, H., Ziviani, E., Whitworth, A. J., Martins, L. M., Kahle, P. J., Kruger, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modulation+of+mitochondrial+function+and+morphology+by+interaction+of+Omi/HtrA2+with+the+mitochondrial+fusion+factor+OPA1.">Modulation of mitochondrial function and morphology by interaction of Omi/HtrA2 with the mitochondrial fusion factor OPA1.</a> Experimental cell research. 316, 1213-1224 (2010).</li><li>Burbulla, L. F., Schelling, C., Kato, H., Rapaport, D., Woitalla, D., Schiesling, C., Schulte, C., Sharma, M., Illig, T., Bauer, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dissecting+the+role+of+the+mitochondrial+chaperone+mortalin+in+Parkinson's+disease:+functional+impact+of+disease-related+variants+on+mitochondrial+homeostasis.">Dissecting the role of the mitochondrial chaperone mortalin in Parkinson's disease: functional impact of disease-related variants on mitochondrial homeostasis.</a> Human molecular genetics. 19, 4437-4452 (2010).</li><li>Takahashi, K., Tanabe, K., Ohnuki, M., Narita, M., Ichisaka, T., Tomoda, K., Yamanaka, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Induction+of+pluripotent+stem+cells+from+adult+human+fibroblasts+by+defined+factors.">Induction of pluripotent stem cells from adult human fibroblasts by defined factors.</a> Cell. 131, 861-872 (2007).</li><li>Nguyen, H. N., Byers, B., Cord, B., Shcheglovitov, A., Byrne, J., Gujar, P., Kee, K., Schule, B., Dolmetsch, R. E., Langston, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=LRRK2+mutant+iPSC-derived+DA+neurons+demonstrate+increased+susceptibility+to+oxidative+stress.">LRRK2 mutant iPSC-derived DA neurons demonstrate increased susceptibility to oxidative stress.</a> Cell Stem Cell. 8, 267-280 (2011).</li><li>Seibler, P., Graziotto, J., Jeong, H., Simunovic, F., Klein, C., Krainc, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitochondrial+Parkin+recruitment+is+impaired+in+neurons+derived+from+mutant+PINK1+induced+pluripotent+stem+cells.">Mitochondrial Parkin recruitment is impaired in neurons derived from mutant PINK1 induced pluripotent stem cells.</a> The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. 31, 5970-5976 (2011).</li></ol>

Patientens hud fibroblaster som ex vivo-modeller utgör ett viktigt verktyg för att karakterisera sjukdomsassocierade genetiska defekter. Dessutom, hud-härledda fibroblaster är lättillgängliga och kan utökas vid odling. Därför, primära celler erhållna från patienter som bär PD-associerade genetiska mutationer är att föredra jämfört med användningen av tumörcellinjer eftersom de innehåller inte bara den endogena sjukdomsorsakande genen, men hela den genetiska bakgrunden av den drabbade individ...

<table border="1"><tbody><tr><td> Namn på reagens </td><td> Företag </td><td> Katalog nr. </td></tr><tr><td> Roswell Park Memorial Institute (RPMI) 1640-medium </td><td> Invitrogen </td><td> 52400-025 </td></tr><tr><td> RPMI 1640-medium, ingen fenolrött </td><td> Invitrogen </td><td> 11835-063 </td></tr><tr><td> Dulbeccos fosfatbuffrade saltlösning (DPBS) </td><td> Invitrogen </td><td> 14190-094 </td></tr><tr><td> Fibroblast tillväxtfaktor 2 (FGF2) </td><td> PeproTech </td><td> 100-18B </td></tr><tr><td> AccuMax (lösgörande lösning) </td><td> PAA </td><td> L11-008 </td></tr><tr><td> Lab-TekTMII kammare täckglas </td><td> Nalge Nunc International </td><td> 115.382 </td></tr><tr><td> Tetramethylrodamine etylester (TMRE) </td><td> Invitrogen </td><td> T-669 </td></tr><tr><td> Mitotracker Grön FM </td><td> Invitrogen </td><td> M-7514 </td></tr><tr><td> MitoTracker CM-H2XRos </td><td> Invitrogen </td><td> M-7513 </td></tr><tr><td> Lyostracker Röd DND-99 </td><td> Invitrogen </td><td> L-7528 </td></tr><tr><td> Hoechst 33342 </td><td> Invitrogen </td><td> ^ H-3570 </td></tr></tbody></table> Tabell 1. Specifika reagens och utrustning.

the use of primary human fibroblasts for monitoring mitochondrial phenotypes in the field of parkinson's disease

Parkinsons sjukdom (PS) är den näst vanligaste rörelsestörning och drabbar 1% av befolkningen äldre än 60 1. Eftersom åldrande är den viktigaste riskfaktorn, kommer fall av PD öka under de närmaste årtiondena 2. Bredvid patologisk proteinveckning och försämrade protein vägar nedbrytning har förändringar av mitokondriernas funktion och morfologi pekades ut som ytterligare kännetecken för neurodegeneration i PD 3-11. Efter år av forskning i murina och humana cancerceller som in vitro-modeller för att dissekera molekylära vägar för parkinsonism, har användningen av humana fibroblaster från patienter och lämpliga kontroller som ex vivo-modeller blivit ett värdefullt instrument för forskning om potentiella förbehåll beaktas. Annat än odödliggjorda ganska artificiella cellmodeller, primära fibroblaster från patienter som bär sjukdom-associerade mutationer speglar uppenbarligen viktiga patologiska drag of den mänskliga sjukdomen. Här har vi avgränsa förfarandet för att ta hudbiopsier, odling humana fibroblaster och använda detaljerade protokoll för viktiga mikroskopiska tekniker för att definiera mitokondriella fenotyper. Dessa användes för att undersöka olika funktioner i samband med PD som är relevanta för mitokondriell funktion och dynamik. Ex vivo kan mitokondrier analyseras i termer av deras funktion, morfologi, samlokalisering med lysosomer (de organeller förnedrande dysfunktionella mitokondrier) och nedbrytning via lysosomala vägen . Dessa fenotyper är högst relevanta för identifieringen av tidiga tecken på PD och kan föregå kliniska motoriska symtom i mänskliga sjukdomar genbärare. Därför kan de analyser som presenteras här kan användas som värdefulla verktyg för att identifiera patologiska funktioner i neurodegeneration och hjälper till att definiera nya terapeutiska strategier PD.

Watch this Scientific Journal Video about The Use of Primary Human Fibroblasts for Monitoring Mitochondrial Phenotypes in the Field of Parkinson's Disease at JoVE.com

The Use of Primary Human Fibroblasts for Monitoring Mitochondrial Phenotypes in the Field of Parkinson's Disease

Fibroblaster från patienter som bär mutationer i Parkinsons sjukdom som orsakar gener utgör en lättillgänglig<em&gt; Ex vivo</em&gt; Modell för att studera sjukdomar associerade fenotyper. Levande cell imaging ger möjlighet att studera morfologiska och funktionella parametrar i levande celler. Här beskriver vi framställningen av mänskliga fibroblaster och efterföljande övervakning av mitokondriella fenotyper.

Användning av primära humana fibroblaster för övervakning Mitokondriella fenotyper inom området för Parkinsons sjukdom

Parkinson's disease (PD) is the second most  common movement disorder and affects 1% of people over the age of 60 1. Because ageing is  the most important ...

Research

JoVE Journal

Medicine

Experimental Generation of Carcinoma-Associated Fibroblasts (CAFs) from Human Mammary Fibroblasts

Experimental Generation of Carcinoma-Associated Fibroblasts CAFs from Human Mammary Fibroblasts

Experimentell generationens Cancer Associated-fibroblasts (CAFS) från Human bröst fibroblasts

Carcinomas are complex tissues comprised of neoplastic cells and a non-cancerous compartment referred to as the 'stroma'. The stroma consists of ...

Development of a Unilaterally-lesioned 6-OHDA Mouse Model of Parkinson's Disease

Utvecklingen av en ensidigt-lesionerad 6-OHDA-musmodell av Parkinsons sjukdom

The unilaterally lesioned 6-hyroxydopamine (6-OHDA)-lesioned rat model of Parkinson's disease (PD) has proved to be invaluable in advancing our ...

MALDI Imaging Mass Spectrometry of Neuropeptides in Parkinson's Disease

MALDI Imaging Mass Spectrometry av neuropeptider vid Parkinsons sjukdom

MALDI imaging mass spectrometry (IMS) is a powerful approach that facilitates the spatial analysis of molecular species in biological tissue samples2 ...

Skin Punch Biopsy Explant Culture for Derivation of Primary Human Fibroblasts

Skin stansbiopsi Explantationsersättning Kultur för Derivering av primära humana fibroblaster

Tissues and cell lines derived from an individual with disease are ideal sources to study disease-related cellular phenotypes. Patient-derived fibroblasts ...

Isolation of Soluble and Insoluble PrP Oligomers in the Normal Human Brain

Isolering av lösliga och olösliga PrP Oligomerer i den normala humana hjärnan

The central event in the pathogenesis of prion diseases involves a conversion of the host-encoded cellular prion protein PrPC into its pathogenic isoform ...

Orthotopic Aortic Transplantation in Mice for the Study of Vascular Disease

Ortotop Aorta Transplantation i möss för att studera vaskulär sjukdom

Vascular procedures involving anastomoses in the mouse are generally thought to be difficult and highly dependent on the skill of the individual surgeon. ...

Gene-environment Interaction Models to Unmask Susceptibility Mechanisms in Parkinson's Disease

Modeller för genmiljöinteraktion för att avslöja känslighetsmekanismer vid Parkinsons sjukdom

Lipoxygenase (LOX) activity has been implicated in neurodegenerative disorders such as Alzheimer&#39;s disease, but its effects in Parkinson&#39;s disease ...

Controlling Parkinson's Disease With Adaptive Deep Brain Stimulation

Styra Parkinsons sjukdom med Adaptive Deep Brain Stimulation

Adaptive deep brain stimulation (aDBS) has the potential to improve the treatment of Parkinson&#39;s disease by optimizing stimulation in real time ...

Developing Neuroimaging Phenotypes of the Default Mode Network in PTSD: Integrating the Resting State, Working Memory, and Structural Connectivity

Utveckla Neuroimaging Fenotyper i standardläge nätverk i PTSD: Att integrera vilotillstånd, Arbetsminne, och struktur Anslutningar

Complementary structural and functional neuroimaging techniques used to examine the Default Mode Network (DMN) could potentially improve assessments of ...

Use of Ultra-high Field MRI in Small Rodent Models of Polycystic Kidney Disease for In Vivo Phenotyping and Drug Monitoring

Use of Ultra-high Field MRI in Small Rodent Models of Polycystic Kidney Disease for In Vivo Phenotyping and Drug Monitoring

Användning av ultrahög Field MRI i Small Gnagare Modeller av polycystisk njursjukdom för<em&gt; In Vivo</em&gt; Fenotypning och narkotikamissbruk

Several in vivo pre-clinical studies in Polycystic Kidney Disease (PKD) utilize orthologous rodent models to identify and study the genetic and molecular ...