Summary

Культивирование в естественных условиях-как мышиных астроциты, используя протокол быстрый, простой и недорогой AWESAM

Published: January 10, 2018
doi:

Summary

Протокол AWESAM, описанный здесь является оптимальным для культивирования мышиных астроциты в отрыве от других клеток головного мозга в быстрый, простой и недорогой способ. Астроциты AWESAM выставку спонтанное Ca2 + сигнализации, морфология и ген выражение профили аналогичны астроциты в естественных условиях.

Abstract

AWESAM ( Лоw-стоимость электроннойasy stellate strocyte мethod) протокол влечет за собой быстрый, простой и недорогой способ для генерации большого количества в естественных условиях-как мыши и крысы экзоцитоз монокультур : Клетки головного мозга могут быть изолированы от различных мозга, и после недели культуры клеток, не Астроцитарная клетки стряхнуть, поместив культуры блюда на шейкер для 6 h в инкубаторе. Оставшиеся астроциты затем пассированной на новые пластины с носителем экзоцитоз специфичные (называемых NB + H). NB + H содержит низкой концентрации гепарина привязки EGF-подобный фактор роста (HBEGF), который используется вместо сыворотки в среде. После роста в NB + H, AWESAM астроциты имеют севрюга морфологии и функция тонкой процессов. Кроме того, эти астроциты, имеют больше в естественных условиях-как выражение гена чем астроциты, созданные ранее опубликованные методы. CA2 + изображений, везикул динамики и другие события недалеко от мембраны может таким образом изучены в тонкой Астроцитарная процессов в пробирке, например, с использованием живой клетки конфокальный или TIRF микроскопии. В частности AWESAM Астроциты также экспонат спонтанное Ca2 + сигнализации аналогичны астроциты в естественных условиях.

Introduction

Астроциты влияние функции мозга через трофические поддержки, поток крови, синаптических сигнализации и пластичности и межклеточные связи – все из которых являются механизмы, которые сосредоточены вокруг тонких Астроцитарная процессов. Протокол AWESAM, описанный здесь позволяет исследования этих процессов без помех от нейронов и другие глии, который является полезным например, потому что выражение многих белков и даже Ca2 + сигнализации пересекаются через различные мозг клеток типы. Кроме того этот метод преодолевает ограничения ранее имеющихся методов. В частности, наш протокол обеспечивает в естественных условиях-как морфология (севрюга астроциты с тонкими процессов) и экспрессии генов в быстро, легко и дешевые манере.

Морфология клеток, экспрессии генов и многие другие нормативные процессы непосредственно зависят от окружающей среды. В культуре блюдо это относится к факторов, выпущенное окружающие клетки, но и среда, в которой выращиваются клетки. Для астроциты HBEGF сообщалось ранее побудить севрюга морфология1 , но был также найден де дифференцировать астроциты2. Однако, более низкие концентрации HBEGF впоследствии использовались для генерации более в естественных условиях-как астроциты, как определены через РНК последовательности в двух разных протоколов3,4. Кроме того, экзоцитоз морфология изменяется с средний состав, независимо от протокола4: Neurobasal среды с низкой концентрацией HBEGF является оптимальным для выращивания севрюга астроциты, в то время как другие средние композиции (например, Сыворотка содержащих DMEM) производят полигональных клетки (даже в астроциты свежезаваренным изолированные immunopanning).

Протокол AWESAM преодолевает недостатки предыдущих методов для выращивания монокультур экзоцитоз4. Предыдущие методы для выращивания монокультур экзоцитоз имеют следующие недостатки: многоугольной морфологии, который несвойственной севрюга астроциты в vivo (MD метод)5; продолжительность и стоимость протокола (подготовка астроциты из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток занимает три месяца и требует много реагентов, включая дорогих факторы роста)6; низкое количество материала (метод immunopanning)3; и де дифференциация астроциты и требование 3D матрицы (Puschmann и др.) 1 , 2. напротив, обеспечивает протокол AWESAM: в естественных условиях-как морфология (севрюга астроциты с тонкими процессов); быстрый, легкий и дешевый метод; большие количества материала; и в естественных условиях-как по сравнению с immunopanned и MD астроциты экспрессии генов. Кроме того, 2D культура позволяет для изучения Ca2 + сигнализации и везикул, рециркуляции в тонкие процессы и в мероприятиях рядом мембраны (например, TIRF микроскопии возможен не в 3D культур).

MD метод широко использовался с момента его опубликования в 1980 году5, предлагая простой и быстрый метод для полигональных экзоцитоз монокультур. Короче говоря, метод MD влечет за собой рост клетки смешанных мозга в сыворотке крови плода теленка (FCS)-содержащих DMEM, следуют покачивая шаги, которые обогащают для астроциты (как все другие типы отсоединить от блюдо клеток головного мозга) и далее культуры в той же среде. DMEM дополнена FCS используется для многих других типов клеток, фибробластов и адипоцитов до рака различных клеточных линий, все из которых доля полигональных морфологии, проявляемой MD астроциты в культуре. До начала 2000-х7, мало мысли было уделено СМИ с учетом астроциты, конкретно в пользу их типичные севрюга морфологии найдено в естественных условиях. Один протокол, опубликованные в 2011 году достичь таких севрюга Морфология: вызывается метод immunopanning, он использует сыворотки свободный среднего, оптимизированный для культивирования астроциты3. С помощью этого метода, клетки мозга свежевыделенных подвергаются ряд блюд, покрытых антителами, которые целевой ячейки определенного типа клеток поверхности белки, чтобы обогатить астроциты. Несмотря на более в естественных условиях-как морфология и выражение профиль immunopanned астроциты, большинство в vitro исследования по-прежнему полагаются на методе экзоцитоз MD. MD метод является простым и быстрым, в то время как метод immunopanning включает в себя более сложным и длительным шаги в первый день культуры (например дольше Пищеварение энзима, тщательно наслаивать растворов различной плотности, immunopanning себя, и несколько центрифугирования шаги – все перед покрытием). Однако, используя более специализированных средних, метод AWESAM предлагает скорость метода MD и в естественных условиях-как морфология immunopanning протокола.

В целом, протокол AWESAM полезно для изучения более в естественных условиях-как астроциты в 2D монокультур, изолированных от нейронов и глии других (как ранее характеризуется4 , immunostainings, иммуноблотов и РНК последовательности). Это позволяет для изучения тонких Астроцитарная процессов и обеспечивает большую доступность для визуализации спонтанное Ca2 + сигнализации и события близко к мембране (например, образы, TIRF микроскопия).

Protocol

В соответствии с руководящими принципами для немецких животных были проведены все животных эксперименты, описанные здесь. Примечание: График и основные этапы протокола приведены на рисунке 1. 1. Подготовка Подготовьте следующие ?…

Representative Results

Астроциты, которые совместно культивируемых с нейронами и выращенные в NB + средний появляются севрюга после 2 недель культуры (рис. 2). В дополнение к NB + средний, совместно культивируемых Астроциты также подвергаются неизвестных нейрон производные факт?…

Discussion

Четыре шага в рамках Протокола критические: 1) подготовка HBEGF концентрации точно 5 нг/мл, поскольку небольшое увеличение концентрации может привести к незрелых культур, например, 10 нг/мл HBEGF де будет дифференцировать астроциты4; 2) избежать пузырей в растворах, содержащих…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Мы признаем, финансирование от Европейского совета научных исследований (FP7/260916), Александр фон Гумбольдт-Stiftung (Александр Kovalevskaja) и Deutsche Forschungsgemeinschaft (DE1951 и SFB889).

Materials

0.05% trypsin-EDTA Gibco 25300054 warm in 37 ºC waterbath before use
0.25% trypsin-EDTA Gibco 25200-056 warm in 37 ºC waterbath before use
B-27 supplement Gibco 17504-044 50X stock
Glutamax Gibco 35050-061 100X stock
Penicillin / streptomycin Gibco 15070-063 50 stock; penicillin: 5000 U/ml; streptomycin: 5000 µg/ml
Neurobasal medium Gibco 21103049 without L-glutamine
DMEM Gibco 41966029
HBEGF Sigma 4643
HEPES Gibco 15630080
HBSS Gibco 14170112
FCS Gibco 10437028
PBS Gibco 10010049 1X
100 μm nylon cell strainer BD 352360
Trypan Blue Sigma T8154 
Cell culture incubator Thermo Fisher Scientific Hera Cell 240i cell culture incubator
Laboratory shaker Heidolph Rotamax 120  use inside cell culture incubator
Centrifuge Eppendorf 5810 R 

References

  1. Puschmann, T. B., et al. Bioactive 3D cell culture system minimizes cellular stress and maintains the in vivo-like morphological complexity of astroglial cells. Glia. 61 (3), 432-440 (2013).
  2. Puschmann, T. B., et al. HB-EGF affects astrocyte morphology, proliferation, differentiation, and the expression of intermediate filament proteins. J Neurochem. 128 (6), 878-889 (2014).
  3. Foo, L. C., et al. Development of a method for the purification and culture of rodent astrocytes. Neuron. 71 (5), 799-811 (2011).
  4. Wolfes, A. C., et al. A novel method for culturing stellate astrocytes reveals spatially distinct Ca2+ signaling and vesicle recycling in astrocytic processes. J Gen Physiol. 149 (4), (2016).
  5. McCarthy, K. D., de Vellis, J. Preparation of separate astroglial and oligodendroglial cell cultures from rat cerebral tissue. J Cell Biol. 85 (3), 890-902 (1980).
  6. Krencik, R., Zhang, S. -. C. Directed differentiation of functional astroglial subtypes from human pluripotent stem cells. Nat Protoc. 6 (11), 1710-1717 (2011).
  7. Morita, M., et al. Dual regulation of calcium oscillation in astrocytes by growth factors and pro-inflammatory cytokines via the mitogen-activated protein kinase cascade. J Neurosci. 23 (34), 10944-10952 (2003).
  8. Saura, J. Microglial cells in astroglial cultures: a cautionary note. J Neuroinflammation. 4, 26 (2007).
  9. Raponi, E., et al. S100B expression defines a state in which GFAP-expressing cells lose their neural stem cell potential and acquire a more mature developmental stage. Glia. 55 (2), 165-177 (2007).
  10. Royo, N. C., et al. Specific AAV serotypes stably transduce primary hippocampal and cortical cultures with high efficiency and low toxicity. Brain Res. 1190, 15-22 (2008).
  11. Malarkey, E. B., Parpura, V. Temporal characteristics of vesicular fusion in astrocytes: examination of synaptobrevin 2-laden vesicles at single vesicle resolution. J Physiol. 589, 4271-4300 (2011).
  12. Zamanian, J. L., et al. Genomic analysis of reactive astrogliosis. J Neurosci. 2 (18), 6391-6410 (2012).
  13. Srinivasan, R., et al. Ca(2+) signaling in astrocytes from Ip3r2(-/-) mice in brain slices and during startle responses in vivo. Nat Neurosci. 18 (5), 708-717 (2015).
  14. Shigetomi, E., et al. Imaging calcium microdomains within entire astrocyte territories and endfeet with GCaMPs expressed using adeno-associated viruses. J Gen Physiol. 141 (5), 633-647 (2013).
  15. Srinivasan, R., et al. New Transgenic Mouse Lines for Selectively Targeting Astrocytes and Studying Calcium Signals in Astrocyte Processes In Situ and In Vivo. Neuron. 92 (6), 1181-1195 (2016).
  16. Otsu, Y., et al. Calcium dynamics in astrocyte processes during neurovascular coupling. Nat Neurosci. 18 (2), 210-218 (2015).
  17. Agarwal, A., et al. Transient Opening of the Mitochondrial Permeability Transition Pore Induces Microdomain Calcium Transients in Astrocyte Processes. Neuron. 93 (3), 587-605 (2017).

Play Video

Cite This Article
Wolfes, A. C., Dean, C. Culturing In Vivo-like Murine Astrocytes Using the Fast, Simple, and Inexpensive AWESAM Protocol. J. Vis. Exp. (131), e56092, doi:10.3791/56092 (2018).

View Video