Want to create interactive content? It’s easy in Genially!

Get started free

EXAMEN TUTORAL 4

Alejandro Márquez Sa

Created on November 27, 2024

Start designing with a free template

Discover more than 1500 professional designs like these:

Smart Presentation

Practical Presentation

Essential Presentation

Akihabara Presentation

Pastel Color Presentation

Visual Presentation

Relaxing Presentation

Transcript

Desarrollo de un nuevo modelo celular para el estudio del túbulo contorneado distal

Márquez Salinas Alejandro

EXAMEN TUTORAL

Tutora: Dra. María Castañeda Bueno

Túbulo contorneado distal (DCT)

El DCT es la región de la nefrona localizada entre la mácula densa y el túbulo conector. Funciones:

  • Reabsorción del 5-10% del NaCl filtrado
  • Regulación de la secreción de K+
  • Homeostasis del calcio y del magnesio

Se subdivide en dos segmentos:

  • DCT temprano / DCT1
  • DCT tardío / DCT2 (zona de transición con túbulo conector)

La proteína más importante de esta región de la nefrona es el cotransportador de sodio-cloro (NCC)

McCormick JA, Ellison DH. Distal Convoluted Tubule. Comprehensive Physiology. Wiley; 2014 Dec 23;45–98. Subramanya AR,. Distal Convoluted Tubule. Clinical Journal of the American Society of Nephrology. American Society of Nephrology (ASN); 2014 May 22;9(12):2147–63.

Células DCT1

Células DCT2

McCormick JA, Ellison DH. Distal Convoluted Tubule. Comprehensive Physiology. Wiley; 2014 Dec 23;45–98. Subramanya AR,. Distal Convoluted Tubule. Clinical Journal of the American Society of Nephrology. American Society of Nephrology (ASN); 2014 May 22;9(12):2147–63.

Células DCT1

Células DCT2

McCormick JA, Ellison DH. Distal Convoluted Tubule. Comprehensive Physiology. Wiley; 2014 Dec 23;45–98. Subramanya AR,. Distal Convoluted Tubule. Clinical Journal of the American Society of Nephrology. American Society of Nephrology (ASN); 2014 May 22;9(12):2147–63.

Regulación de NCC

  • Dada la importancia de la función de NCC, se han hecho grandes esfuerzos por comprender su regulación.
  • Actualmente sabemos que su actividad se regula principalmente a través de tres mecanismos:
    • Activación de cinasas
    • Activación de fosfatasas
    • Degradación de componentes de la vía

Castañeda-Bueno M, Ellison DH, Gamba G. Molecular mechanisms for the modulation of blood pressure and potassium homeostasis by the distal convoluted tubule. EMBO Mol Med. el 7 de febrero de 2022;14(2):e14273 Carbajal-ContrerasH, et al. Arginine vasopressin regulates the renal Na + -Cl – and Na + -K + -Cl – cotransporters through with-no-lysine kinase 4 and inhibitor 1

Regulación de NCC

  • Dada la importancia de la función de NCC, se han hecho grandes esfuerzos por comprender su regulación.
  • Actualmente sabemos que su actividad se regula principalmente a través de tres mecanismos:
    • Activación de cinasas
    • Activación de fosfatasas
    • Degradación de componentes de la vía

¿Por qué no hay un modelo celular? ¿Se han hecho intentos antes?

Castañeda-Bueno M, Ellison DH, Gamba G. Molecular mechanisms for the modulation of blood pressure and potassium homeostasis by the distal convoluted tubule. EMBO Mol Med. el 7 de febrero de 2022;14(2):e14273 Carbajal-ContrerasH, et al. Arginine vasopressin regulates the renal Na + -Cl – and Na + -K + -Cl – cotransporters through with-no-lysine kinase 4 and inhibitor 1

Pérdida del estado de diferenciación celular

  • Las células pierden los estímulos que mantenían en el tejido nativo, provocando una pérdida de expresión de proteínas específicas a lo largo del tiempo
  • Se ha demostrado que los métodos de siembra y el tratamiento de los platos con matrices (colágeno/fibronectina) ayudan a retrasar la pérdida de marcadores

Transwell:

Tubuloides:

Organ-on-a-chip:

OldeHanhofCJA,YousefYengejFA,RookmaakerMB,VerhaarMC,VanDerWijstJ, Hoenderop JG. Modeling Distal Convoluted Tubule (Patho)Physiology: An Overview of Past Developments and an Outlook Toward the Future. Tissue Eng Part C Methods. el 1 de marzo de 2021;27(3):200–12.

Pérdida del estado de diferenciación celular

  • Las células pierden los estímulos que mantenían en el tejido nativo, provocando una pérdida de expresión de proteínas específicas a lo largo del tiempo
  • Se ha demostrado que los métodos de siembra y el tratamiento de los platos con matrices (colágeno/fibronectina) ayudan a retrasar la pérdida de marcadores

Transwell:

Tubuloides:

Organ-on-a-chip:

¿Cómo mantener el estado diferenciado de estas células?

OldeHanhofCJA,YousefYengejFA,RookmaakerMB,VerhaarMC,VanDerWijstJ, Hoenderop JG. Modeling Distal Convoluted Tubule (Patho)Physiology: An Overview of Past Developments and an Outlook Toward the Future. Tissue Eng Part C Methods. el 1 de marzo de 2021;27(3):200–12.

Bloqueo de la transición epitelio-mesénquima

      • La transición epitelio-mesénquima (EMT) es principalmente mediada por la unión de TGF-β a sus receptores

Proliferación + transición epitelio-mesénquima

      • El inhibidor A8301 bloquea al receptor TGFβ-RI evitando estos efectos
      • Se ha utilizado para el cultivo de tubuloides de riñón de células humanas.

DongreA,WeinbergRA. New insights into the mechanisms of epithelial–mesenchymal transition and implications for cancer. Nat Rev Mol Cell Biol. febrero de 2019;20(2):69–84.XuJ,LamouilleS,DerynckR.TGF-β-induced epithelial to mesenchymal transition.Cell Res. febrero de 2009;19(2):156–72.

Activación de la vía Wnt - β-catenina

      • Involucrada con aumento de la actividad mitótica, especificación celular, polarización, regeneración, etc.
      • La activación de la vía genera un aumento de β-catenina, que se trasloca al núcleo para generar sus efectos
      • El CHIR99021 inhibe de manera específica a GSK3β, aumentando la concentración de β-catenina

Rim EY, Clevers H, Nusse R. The Wnt Pathway: From Signaling Mechanisms to Synthetic Modulators. Annual Review of Biochemistry [Internet]. 2022 Jun 21;91(1):571–98. Available from: http://dx.doi.org/10.1146/annurev-biochem-040320-103615

Justificación

El desarrollo de un modelo de cultivo celular diferenciado del DCT facilitará el estudio detallado de la regulación del NCC, lo cual permitirá ampliar nuestra comprensión de la fisiología renal y de los mecanismos subyacentes a la hipertensión arterial sistémica.

Objetivos

Generar un nuevo modelo celular diferenciado del DCT

  • Generar una metodología que permita el enriquecimiento del cultivo con células del DCT
  • Identificar el rol de las vía de TGF-β y de Wnt para el mantenimiento del estado diferenciado de las células del DCT
  • Realizar la validación del modelo
  • Generar una nueva línea celular con inmortalización inducible

Modelo TERMINATOR - Enriquecimiento celular

      • Expresión de receptor de toxina diftérica de manera constitutiva y ubicua
      • Sitios LoxP: reconocidos por recombinasa Cre

Terminator

PV

Parvalbúmina

Recombinasa Cre

Promotor de parvalbúmina

      • Expresión de recombinasa Cre dependiente de promotor de parvalbúmina

+/Cre

Presencia de recombinasa Cre en células que sintetizan parvalbúmina

Receptor de toxina difética

Lox P

Lox P

Rosa 26

      • Células del DCT no expresan receptor de tóxina diftérica

PV - Ter

+/Cre

Receptor de toxina diftérica

Lox P

Lox P

Rosa 26

Guo J-K, Shi H, Koraishy F, Marlier A, Ding Z, Shan A, et al. The Terminator mouse is a diphtheria toxin–receptor knock-in mouse strain for rapid and efficient enrichment of desired cell lineages. Kidney International [Internet]. Elsevier BV; 2013 Nov;84(5):1041–6. Available from: http://dx.doi.org/10.1038/ki.2013.202

CULTIVO DE CÉLULAS DCT - DISEÑO EXPERIMENTAL

Sacrificio y siembra

Pase celular

Aplicación de toxina

      • Aplicación de isoflurano + sacrificio
      • Obtención de riñones (aséptico)
      • Lavado (PBS) + machamiento (liberasa)
      • Incubación a 37°C por 50-60 minutos
      • Filtración + ciclos de lavado
      • Siembra con medio DCT
      • Cambio de medio + toxina diftérica (1:10'000)

5 días de depleción FBS

Día 6

Día 0

Día 7

Día 3

Día 5

Día 12

Día 1

Lisis celular / IF

Lavados + toxina

Depleción de FBS

      • Lavados con PBS
      • Cambio de medio + toxina diftérica (1:10'000)

PV - Ter

+/Cre

RESULTADOS PREVIOS: MODELO TERMINATOR – ENRIQUECIMIENTO CON CÉLULAS DE DCT

Control

DT

DAPI

Parvalbúmina

RESULTADOS PREVIOS: MODELO TERMINATOR – ENRIQUECIMIENTO CON CÉLULAS DE DCT

A8301 ( + ) CHIR99021 ( – )

A8301 ( + ) CHIR99021 ( + )

A8301 ( – ) CHIR99021 ( – )

A8301 ( + ) CHIR99021 ( – )

A8301 ( + ) CHIR99021 ( + )

A8301 ( – ) CHIR99021 ( – )

Resultados previos: Ensayo de transporte sensible a tiazidas

Evaluación de formación de monocapa

Se colocó FITc-dextrán (fluoróforo) en cámara apical para evaluación de la monocapa (24 horas)

Resultados previos: Ensayo de transporte sensible a tiazidas

Transporte de sodio de 24 horas

  • Se realizó cambio de medio, por tanto, ambas cámaras inician con la misma concentración de electrolitos
  • El transporte de sodio es apical-basolateral, se utilizaron cultivos control y DT +/- Vehículo/tiazida

Avances: Curva de CHIR99021

  • CHIR99021 es un inhibidor de GSK-3β, impidiendo así la degradación de beta-catenina
  • Se ha utilizado para inducir la diferenciación de diversos tipos celulares en contraciones que van de 1μM a 12μM
  • La inactivación de GSK-3β de manera crónica genera diabetes insípida por alteraciones en la reabsorción de la nefrona distal

6. Yousef Yengej FA, Pou Casellas C, Ammerlaan CME, Olde Hanhof CJA, Dilmen E, Beumer J, et al. Tubuloid differentiation to model the human distal nephron and collecting duct in health and disease. Cell Reports [Internet]. 2024 Jan;43(1):113614. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.celrep.2023.113614

Avances: IF CDH1 - NCC - GRUPO CONTROL

Avances: IF CDH1 - NCC - GRUPO DT

Avances: IF CDH1 - NCC - GRUPO DT

Funciones de β-catenina

      • Involucrada con aumento de la actividad mitótica, especificación celular, polarización, regeneración, etc.
      • La activación de la vía genera un aumento de β-catenina, que puede traslocarse al núcleo para generar sus efectos al unirse a factores de transcripción
      • Esta involucrada en la estabilización de E-Cadherina al conectarla con el citoesqueleto (filamentos de activa)

Lin WH, Cooper LM, Anastasiadis PZ. Cadherins and catenins in cancer: connecting cancer pathways and tumor microenvironment. Frontiers in Cell and Developmental Biology [Internet]. 2023 May 15;11. Available from: http://dx.doi.org/10.3389/fcell.2023.1137013

Grupo control

Grupo DT

Transición epitelio-mesénquima

DongreA,WeinbergRA. New insights into the mechanisms of epithelial–mesenchymal transition and implications for cancer. Nat Rev Mol Cell Biol. febrero de 2019;20(2):69–84.XuJ,LamouilleS,DerynckR.TGF-β-induced epithelial to mesenchymal transition.Cell Res. febrero de 2009;19(2):156–72.

Inhibición de ROCK (RHO-associated kinase)

      • La activación de ROCK también se asocia con un aumento en la transición epitelio-mesénquima
      • Se puede activar de manera directa por RHOA (GTPasa de la familia Rho) o de manera indirecta por la activación del receptor TGF-β
      • Se ha utilizado para mantener el estado diferenciado de células epiteliales

Qian L, Yan J, Chen S, Abbas Karekad MM, Wu Y, Wu X, et al. Isolation and Culture of Primary Human Mammary Epithelial Cells. Journal of Visualized Experiments [Internet]. 2024 May 3;(207). Available from: http://dx.doi.org/10.3791/66638

Inhibición de ROCK (RHO-associated kinase)

      • La activación de ROCK también se asocia con un aumento en la transición epitelio-mesénquima
      • Se puede activar de manera directa por RHOA (GTPasa de la familia Rho) o de manera indirecta por la activación del receptor TGF-β
      • Se ha utilizado para mantener el estado diferenciado de células epiteliales

¿Sólo es necesario impedir la transición epitelio-mesénquima y el mantenimiento de la monocapa?

Qian L, Yan J, Chen S, Abbas Karekad MM, Wu Y, Wu X, et al. Isolation and Culture of Primary Human Mammary Epithelial Cells. Journal of Visualized Experiments [Internet]. 2024 May 3;(207). Available from: http://dx.doi.org/10.3791/66638

Medio diferenciación

Medio expansión

DongreA,WeinbergRA. New insights into the mechanisms of epithelial–mesenchymal transition and implications for cancer. Nat Rev Mol Cell Biol. febrero de 2019;20(2):69–84.XuJ,LamouilleS,DerynckR.TGF-β-induced epithelial to mesenchymal transition.Cell Res. febrero de 2009;19(2):156–72.

DongreA,WeinbergRA. New insights into the mechanisms of epithelial–mesenchymal transition and implications for cancer. Nat Rev Mol Cell Biol. febrero de 2019;20(2):69–84.XuJ,LamouilleS,DerynckR.TGF-β-induced epithelial to mesenchymal transition.Cell Res. febrero de 2009;19(2):156–72.

Respuesta al bajo potasio

DongreA,WeinbergRA. New insights into the mechanisms of epithelial–mesenchymal transition and implications for cancer. Nat Rev Mol Cell Biol. febrero de 2019;20(2):69–84.XuJ,LamouilleS,DerynckR.TGF-β-induced epithelial to mesenchymal transition.Cell Res. febrero de 2009;19(2):156–72.

DongreA,WeinbergRA. New insights into the mechanisms of epithelial–mesenchymal transition and implications for cancer. Nat Rev Mol Cell Biol. febrero de 2019;20(2):69–84.XuJ,LamouilleS,DerynckR.TGF-β-induced epithelial to mesenchymal transition.Cell Res. febrero de 2009;19(2):156–72.

Estandarización - Métodos de siembra

      • Método estándar: mayor cantidad de liberasa, filtrado y doble centrifugación, más complejo.
      • Suspensión de túbulos: menor cantidad de liberasa, sin filtración ni centrifugaciones. Mayor riesgo de contaminación. Más sencillo.

Método estándar

Suspensión de túbulos

Tween-20

Triton-X100

Línea celular DCT-SV40

      • Se generaron partículas lentivirales que tenían como vector de transferencia el antigeno largo T de SV40
      • Se enriquecieron cultivos primarios de riñón con células del DCT
      • Se colocaron partículas virales, se seleccionó con puromicina y se expandieron las células.