ラット腎糸球体およびラット腎尿細管のコラーゲン・ゲノレ培養
奈良県立医科大学第 1 内科学教室
高 井 正 秀 , 土 肥 和 紘 , 藤 井 謙 裕 , 石 川 兵 衛
COLLAGEN GEL MATRIX CULTURE OF RENAL GLOMERULUS AND RENAL TUBULE OF THE RAT
MASAHIDE T AKAI , KAZUHIRO DOHI , YOSHIHIRO FUJII and HYOE ISHIKA W A
The F i r s t D ゆ a r t m e n t0 1 I n t e r n a l Medi
αi n e , Nara M e d i c a l Uni
山 内i t y
R 巴 c e i v e dDec 巴 mber1 , 1 9 9 0
Summa η T h e p r e s e n t s t u d y r e l a t e s t o t h e c h r o n o l o g i c a l m o r p h o l o g i c a l e x a m i n a t i o n o f t h e e f f e c t s o f c o l l a g e n g e l m a t r i x on t h e growth o f r e n a l t i s s u e c u l t u r e s . G l o m e r u l i , s m a l l clumps o f t u b u l e s and i s o l a t e d r e n a l t u b u l a r p r e p a r a t i o n s were d i s s o c i a t e d from r a t k i d n e y . These t i s s u e s were c u l t u r e d on and w i t h i n c o l l a g e n ge l .
When g l o m e r u l i were c u l t u r e d on c o l l a g e n g e l , we o b s e r v e d monolayer o u t g r o w t h o f c o b b l e s t o n e ‑ l i k e c e l l s . A f t e r a b o u t 7 d a y s , f i b r o b l a s t ‑ l i k e c e l l s a p p e a r e d . However , when g l o m e r u l i were c u l t u r e d w i t h i n c o l l a g e n g e l , we o b s e r v e d o n l y t h e o u t g r o w t h o f a few f i b r o b l a s t ‑ l i k e c e l l s .
I n t h e s m a l l clumps o f t u b u l e s c u l t u r e d on c o l l a g e n g e l s u r f a c e , c o b b l e s t o n e ‑ l i k e c e l l s a p p e a r e d a f t e r a b o u t 3 d a y s . These c e l l s remained i n c u l t u r e f o r a l o n g t i m e C a b o u t 7 d a y s ) . A f t e r t h a t , f i b r o b l a s t c e l l s were s e e n . Wh e n t h e s m a l l clumps o f t u b u l e s were c u l t u r e d w i t h i n c o l l a g e n g e l , we o b s e r v e d t h r e e ‑ d i m e n s i o n a l o u t g r o w t h s . I n g e n e r a l , t h e y gave a d u c t ‑ l i k e a p p e a r a n c e . R a r e l y , t h e y gave a f o o t p r o c e s s ‑ l i k e a p p e a r a n c e .
When i s o l a t e d r e n a l t u b u l a r p r e p a r a t i o n s were embedded w i t h i n a t h r e e ‑ d i m e n s i o n a l c o l l a g e n g e l matrix , a d u c t
目l i k ea p p e a r a n c e was s h o w n . The growth o f s u c h d u c t ‑ l i k e s t r u c t u r e s i n c r e a s e d by a d d i t i o n o f e p i d e r m a l growth f a c t o r CEGF).
These o b s e r v a t i o n s i n d i c a t e t h a t c o l l a g e n a s e x t r a
目c e l l u l a rm a t r i x p l a y s a v e r y i m p o r ‑ t a n t r o l e i n t h e growth o f r e n a l t u b u l a r e p i d e r m a l c e l l s .
Index Terms
c o l l a g e n g e l c u l t u r e method , r e n a l t i s s u e c u l t u r e , r e n a l g l o m e r u l u s , r e n a l t u b u l e .
緒
宣告E司しており,腎は多様な細胞の集合体といえる.
全腎から分離した細胞群は,他臓器の細胞群に比して 腎臓は糸球体と尿細管からなるネフロンの集合体であ 培養が容易であり,しかもウイノレス高感受性で、あること る.その構成細胞についてみると,糸球体はメサンギウ からウイノレス培養に利用されてきた.最近では,それぞ ム細胞,内皮細胞および上皮細胞から構成されている. れの構成細胞が純培養されるようになり,これらの培養 尿細管は 1 2 の分節に区分されており,各分節にはそれぞ 細胞は生化学や生理学の研究に利用されている.しかし,
れ特有の尿細管上皮細胞が存在している.この他にも傍 従来の細胞培養法はいずれもプラスチックディシュ培養
糸球体装置を形成する細胞群や髄質問質細胞などが存在 によっていた.
生体では細胞は,組織液ばかりでなく,他種細胞や細 ラーゲン溶液 ( C e l l m at r i x Type I ‑ P :新田ゼラチン社 胞外基質にも囲まれて生存している.最近,細胞の分化 製 ) , 1 0 倍濃度の RPMI 溶液および再構成用緩衝液を,
・発生・増殖などにおける細胞間基質の有用性が論じら 8 : 1 1 の割合で冷却しながら混合して作成した な れるようになり,細胞間基質の lつであるコラーゲンを お,再構成用緩衝液は 0.05N , NaOH ( 1 0 0 m ! ) に対し 利用する橋養法が注目をあびている
1).て重炭酸ソーダ ( 2 . 2g ) , HEPES ( 4 . 7 7 g ) を溶かして そこで著者らは,各種腎組織培養系に対するコラーゲ 作成したものである.コラーゲンゲノレによる包埋培養は ンの培養基質としての影響を検討するために各種腎組織 榎 並
2)3)らの方法に準じて以下のように行った.プラス をコラーゲンゲル上(平板培養〉およびコラーゲンゲノレ チッグディシュ ( 3 5 x 1 5 m m ; C o r n i n g 社製〕に先に用意 内〔包埋培養〕で培養し,培養組織の増殖形態を観察し したコラーゲン溶液 1ml を注ぎ,約 1 5 分間・ 3 7 ' C の恒 た。さらに包埋培養については, e p i d e r m a l growth f a c ‑ 温処理後, コラーゲ、ノ溶液がゲノレ化するのを待ってゲノレ t o r (EGF) の添加実験,電顕観察などを実施した. 膚を基礎層とした.次に上記で得られた各種腎組織〔単
方 法
腎細織の分離
体重 1 5 0g の W i s t a r 雄ラット〔紀和実験動物,和歌 山〕を脱血死させた後,大動脈内にカニューレを挿入し て腎を生理食塩水で還流した.ついで腎を摘出し, 0 . 0 1 M 燐酸緩衝生理食塩水 ( p h o s p h a t 巴 b u f f e r e d s a l i n e ; PBS , pH 7 . 2 ) で洗浄した.以上の操作で得られた腎を細 切後, s i 巴 v i n g 法により No.60 メッシュ, No.120 メッシ ュ , NO , 2 8 0 メッシュのIi買に腎組織をふるい分けした.
No.120 メッシュ上から尿細管塊を, No. 2 8 0 メッシュ上 から単離糸球体を得た。次に,得られた尿細管塊および 単離糸球体に PBS 溶液を加え, 1 , 0 0 0 rpm ・ 5 分間の遠 心操作を 3 回繰り返して洗浄し,不純物を取り除いた.
また単離尿細管の分離を目的に,尿細管塊の一部に酵素 液の 0 . 0 2 %コラゲナーゼ、 (Sigma , Typ 巴 I I )PBS 溶液 と 0 . 0 3 %ヒアノレロニダーゼ CSigma , Typ 巴V) PBS 溶 液を加え, 3 7 ' C・ 2 0 分間撹持して酵素処理を行った.こ の 1 回目の酵素処理では上清を捨て 2 回目の酵素処理 には新しい酵素液を加えて 3 7 ' C ・ 2 0 分間撹持して尿細管 を分離し,上清を採取した. 3 回目の酵素処理後には尿 細管が分離しやすいように太口ピペットで吸入・噴出を 繰り返した後,上清を採取した. 2・3回目の酵素処理 で得られた上清を集めて 1 , 0 0 0rpm
o5 分間遠心し,酵素 液を除去した.その沈溢に培養液を加えて携持した後,
No.100 メッシュで i 慮過して未分離の組織片を除去し,
i 慮液を回収した.溶液を 2 0 0rpm ・ 5 分間遠心して単離尿 細管を得た.
培養方法
培養液は, RPMI 1 6 4 0 (日水製薬社製〕に 5vol% の ウシ胎児血清 (FCS , Chimera B i o m e d i c s C o r p o r a t i o n 製 ) , 10μg/ml の s t r e p t o m y c i m (明治製菓社製), 1 0 , 0 0 0 u / d l の p e n i c i l l i nG C 明治製菓社製〉を添加して作成し た.培養基質としてのコラーゲン溶液は, 0 . 2 %希塩酸コ
離糸球体・尿細管塊および単離尿細管〉をコラーゲン溶 液中に浮遊させ,この各種腎組織浮遊コラーゲン溶液 1 ml を基礎層上に重層し,再び約 1 5 分間 3 7'Cの恒温処理 をした.重層した各種腎組織浮遊コラーゲン溶液が完全 にゲノレ化した後,その上に 5%FCS 加 RPMI 溶液を 2 ml 加えた.
コラーゲンゲノレ平板上培養〔平板培養〉はそれぞれコ ラーゲンゲノレの基礎層(平板〕上に,培養液中に各種腎 組織を浮遊させたものを重層して行った.
尿細管包壊培養系における巴 p i d e r m a lgrowth f a c t o r (EGF; 東洋紡社製〉添加の効果については培養液中に 0.01μg/ml の割合で EGF を添加して尿細管包埋培養 を行った.
位相差顕微鏡による検討
各培養系は 3 7 ' C ・ 5%C0
2の条件下で静置し,増殖形 態を経時的に位相差顕微鏡で観察した.
電顕による検討
尿細管塊包埋培養における増殖形態の電顕的標本は以 下の手順で処理した. コラーゲンゲ/レ上の培養液を捨て て PBS で洗浄後, 4% オスミウム酸を加えて固定した.
固定後試料を細切して, アノレコーノレ脱水処理後,エポン 樹脂内に包埋して電顕試料とした.
結 果
位相差顕微鏡による検討
糸球体平板培養 培養開始 3 日から上皮細胞が増殖を 開始し,培養開始 5日には上皮細胞は高度に増殖をして いた ( P h o t o1 A ) . しかし培養開始 7 日目からは線維芽 様細胞が増殖し始め,培養開始 1 4 日頃には線維芽様細胞 の増殖が上皮細胞の増殖を凌駕していた ( P h o t o 1 B ) .
糸 球 体 包 埋 培 養 培 養 開 始 3 日から線維芽様細胞が増 殖し始めたが,以後の増殖はほとんどなくついには増殖 を停止してしまった ( P h o t o2 ) .
尿細管塊平板培養.培養開始 3 日頃から上皮細胞が増
Photo 1 . Phase p h o t o m i c r o g r a p h s o f glom
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巴nge l . ( A ) C u l t u r e grown f o r 5 d a y s The outgrowth o f c o b b l e s t o n e ‑ 1 i k
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