نحن نسعى لتحديد إشارات العصبية المسؤولة عن المناعة شروط مسبقة الباردة باعتبارها وسيلة لتحديد أهداف جديدة لتطوير علاجات لحماية الدماغ قبل ظهور الإصابات. نقدم استراتيجيات العمل التي تتطلب مثل هذه النظم البيولوجية ، بالاضافة الى التلاعب التجريبية القدرات التقنية التي يتم استنساخه للغاية وحساسة.
إصابة الجهاز العصبي هو سبب كثرة الأمراض والوفيات الناجمة عن التخدير العام والعمليات الجراحية ذات الصلة التي يمكن تخفيف حدتها من خلال تنمية فعالة وسهلة وآمنة لإدارة العلاجات شروط مسبقة. نحن نسعى لتحديد إشارات العصبية المسؤولة عن المناعة شروط مسبقة الباردة باعتبارها وسيلة لتحديد أهداف جديدة لتطوير علاجات لحماية الدماغ قبل ظهور الإصابات. على مستوى منخفض الموالية للالتهابات مما يشير الوسيط التغييرات على مر الزمن ضرورية لالباردة العصبية شروط مسبقة. يشير هذا يتسق مع المبادئ الأساسية لإنهاض تكييف الفسيولوجية ، والتي تتطلب أن المحفزات مهيج تصل قوته العتبة وقتا كافيا للتكيف مع المحفزات لحماية لتصبح واضحة.
تبعا لذلك ، يشير الى ترسيم المناعي المشاركين في الباردة شروط مسبقة العصبية يتطلب أن النظم البيولوجية والتلاعب التجريبية بالإضافة إلى القدرات التقنية واستنساخه للغاية وحساسة. نهجنا هو استخدام شريحة الحصين الثقافات باعتباره النموذج في المختبر الذي يعكس بشكل وثيق في الجسم الحي مع نظيراتها متعددة متشابك الشبكات العصبية تتأثر macroglia ناضجة وهادئة / الدبقية الصغيرة. هذه الدولة الدبقية أهمية خاصة بالنسبة لالدبقية الصغيرة لأنها هي المصدر الرئيسي للالسيتوكينات ، والتي تعمل في نطاق femtomolar. أيضا ، يمكن الحفاظ على الثقافات شريحة في المختبر لعدة أسابيع ، وهو وقت كاف لإثارة المحفزات تفعيل وتقييم الاستجابات التكيفية. أخيرا ، يمكن التحكم بدقة الظروف البيئية باستخدام شريحة الثقافات بحيث يشير خلوى الباردة شروط مسبقة يمكن قياسه ، تحاكي ، ومنظم لتحليل الجوانب عقدة حرجة. تحليلات خلوى نظام الإشارات تتطلب استخدام تقنيات حساسة وقابلة للتكرار المضاعفة. نستخدم PCR الكمي لTNF – α إلى الشاشة لتنشيط دبقية تليها الكمية في الوقت الحقيقي qPCR فحص مجموعة لتقييم التغيرات خلوى الأنسجة واسعة. هذا الأخير هو الأكثر حساسية وسيلة لقياس متعددة استنساخه نظام إشارات خلوى التغييرات في وقت واحد. وأكد تغييرات هامة مع qPCR المستهدفة ومن ثم الكشف عن البروتين. نحن لتحقيق تغييرات على أساس النسيج باستخدام بروتين خلوى المضاعفة المقايسات تدفق microsphere cytometric Luminex باستخدام التكنولوجيا. يتم تحديد الخلية المحددة الإنتاج المزدوج خلوى مع التسمية المناعية. أخذت معا ، وهذا قد إعداد أنسجة المخ وأسلوب استخدامها ، بالإضافة إلى استراتيجيات التحقيق المقترحة ، ويكون النهج الأمثل لتحديد أهداف محتملة لتطوير علاجات جديدة يمكن أن تحاكي مزايا شروط مسبقة الباردة.
وتتضح أهمية أساسية مفهومين المهم ترسيم نظام إشارات خلوى المشاركة في الباردة شروط مسبقة العصبية في أرقام 6 و 7. الأولى ، هي السيتوكينات تركيز منخفض للغاية مما يشير الجزيئات في الدماغ العادي. ومع ذلك ، التغييرات الفسيولوجية تركيز خلوى لديها إمكانات هائلة لتغيير بنية الدماغ ووظيفته (أي النمط الظاهري) وذلك بسبب قدرتها على تغيير التعبير الجيني (الشكل 6). علاوة على ذلك ، والسيتوكينات زائدة للغاية وعديد المظاهر في هذا السيتوكينات متعددة يمكن أن يكون لها آثار مماثلة وخلوى واحد يمكن أن يكون لها تأثيرات متغيرة (الشكل 7). وبالتالي ، لإنشاء بدقة الفطرية ، خلوى أسس العصبية من شروط مسبقة الباردة (أو غيرها من المنبهات الفسيولوجية شروط مسبقة) ، تحليل مركب من المتغيرات ذات الصلة يجب أن يكون إشارة تحدد. ويتم إنجاز ذلك عن طريق فحص الاستراتيجيات المضاعفة. هذا سوف إنشاء خلوى "توقيع" شروط مسبقة الباردة العصبية.
الشكل 6. قوة إشارات خلوى الدماغ. الرسوم التوضيحية ينقل القوة الهائلة يشير تركيزات الفسيولوجية للدماغ السيتوكينات بالمقارنة مع نظرائهم من تركيزات المعترف بها جيدا الأخرى. ويمثل التركيز على عكس المسافة ، بدءا الطولي القط واحدة كنقطة مرجعية. الصوديوم (10 م -1 يتضح من حبة من الفلفل) والبوتاسيوم (10 م -3 يتضح من الطماطم) موجودة في الفضاء في الدماغ خلالي في مستويات حول 150 و 3 ملم ، على التوالي ، ويكون جيدا في الأدوار المعترف بها وظيفة خلايا العصبية الكهربية. وبالمثل ، ودرجة الحموضة (أي ، ~ 10 -7 M مستويات من أيونات الهيدروجين وكما هو موضح 780 متر على طول بحيره في شيكاغو) والكالسيوم (أي ~ 10 -8 M مستويات كما هو موضح 7.8 كم رأيت من صورة القمر الصناعي على طول بحيره البحث في شيكاغو من ماكورميك مكان إلى نقطة الرعن في هايد بارك بالقرب من جامعة شيكاغو). بالإضافة إلى ذلك ، أصدرت العصبية خلالي الى الفضاء خلال هذه التركيزات المحلية يؤثر نشاط المنطقة من المخ. في المقابل ، يمكن السيتوكينات (كما هو موضح المسافة من الارض الى المريخ) يغير وظيفة المخ في تركيزات أكثر من عشرة ملايين مرات أقل.
الشكل 7. ويمكن الإشارة التفاعلية الممرات خلوى الفطرية. السيتوكينات هي زائدة عن الحاجة للغاية وعديد المظاهر في هذا السيتوكينات متعددة لها آثار مماثلة وخلوى واحد يمكن أن يكون لها آثار متباينة. هذا التنوع نابع من إشارات التفاعلية المعقدة التي تحدث على مستوى يغاندس ، والمستقبلات ، وphosphoproteins. مزيد من تعقيد ينبع من حقيقة أن المخ يتكون من أنواع مختلفة من الخلايا ، مع كل من الخلايا قادرة محددة خلوى الفطرية ، ومستقبلة ، والتغيرات بروتين فسفوري ؛ فسوبروتين ذات الصلة. لأغراض التوضيح هنا ، تظهر فقط خلوى الفطرية مسارات إشارات (المستمدة من دراسات الخلايا المناعية). عن البساطة ، ويتم رسمها في المخ مثل خلية واحدة (الخط الأبيض) تظهر التفاعلات المحتملة لالسيتوكينات الفطرية (IL – 1α و IL – 1β (المشار إليه هنا بوصفه IL – 1α / β) ، TNF – α ، IL – 6 ، الإنترفيرون γ و IL – 10) ، والمستقبلات (IL – 1R1 ، TNFR1 ، IL-6/gp130 ، IFNγR وIL – 10R) ، وphosphoproteins (أي تحركات ERK1 / 2 ، P38 (P38 – MAPK) وJNK) وعوامل النسخ (ATF – 2 ، NFκB وSTAT3). على سبيل المثال ، TNF – α عبر إشارات إلى TNFR1 JNK ، P38 MAPK وERK1 2 / ، والذي يطلق التعبير الجيني عن طريق ATF – 2. TNF – α يغير أيضا التعبير الجيني مباشرة من خلال تفعيل NFκB. معا ، وتفعيل هذه العوامل تثير زيادة النسخ (السهم) وانخفاض (نهاية حادة) التعبير عن السيتوكينات ومستقبلاتها على النحو المبين. الأهم من ذلك ، تبين أن هذه المسارات التغييرات في واحدة خلوى (مثلا ، TNF – α) إنتاج تأثير السيتوكينات (مثل IL – 1β) الأخرى. وبالتالي ، لإنشاء بدقة ، خلوى أسس العصبية من شروط مسبقة الباردة ، مصممة تحليل مركب من المتغيرات ذات الصلة يجب أن يكون إشارة. هذا سوف إنشاء الفطرية خلوى "توقيع" شروط مسبقة الباردة. (صورة جمعت من بيانات مرجعية # 25).
The authors have nothing to disclose.
وقد تم تمويل هذا العمل من المنح المقدمة من المعهد الوطني للاضطرابات العصبية والسكتة الدماغية (NS – 19108) ، ومؤسسة البحوث الصداع النصفي ، ومؤسسة الابيض ريتشارد P. Kraig. السيدة مارسيا P. Kraig ساعد في إعداد وسائل الإعلام والثقافة ، والحفاظ على الثقافات شريحة. نشكر يلينا جرينبرج على تعليقاتها وتنقيحات على النسخة النهائية من هذه المادة.
Preparation of Slice Cultures
Name of Reagent/Equipment | Company | Catalogue/Model Number | Comments |
Millicell-CM tissue culture inserts (30 mm) | Thermo Fisher | PICM0-3050 | |
Basal Medium Eagle | Invitrogen | 21010 | |
Earle s Balanced Salt Solution | Sigma | E2888 | |
Horse serum | Invitrogen | 26050-088 | |
Glutamax | Invitrogen | 35050 | |
Gentamicin | Invitrogen | 15710-064 | |
Fungizone | Invitrogen | 15295 | |
D-glucose | Sigma | G8769 | |
BSL-1 fume hood | Baker | ||
McIlwain tissue chopper | Brinkmann | ||
Teflon disks | Brinkmann | 023-49-310-1 | |
Spatula | Thermo Fisher | 14-373-25A | |
Curved iris scissors | Fine Science Tools | 14091-09 | |
Long straight scissors | Fine Science Tools | 14002-14 | |
Long forceps | Thermo Fisher | 13-812-40 | |
Angled forceps | Fine Science Tools | 11808-02 | |
Short forceps | Thermo Fisher | 13-812-38 | |
#5 Inox forceps | Fine Science Tools | 11254-20 | |
2 Iris spatulae | Fine Science Tools | 10094-13 | |
150 x 15 mm Petri dishes | Thermo Fisher | 08-757-148 | |
60 x 15 mm Petri dishes | Thermo Fisher | 08-757-100B | |
Wild M8 stereomicroscope | Wild Heerbrugg | ||
Gey s balance salt solution | Sigma | G9779 | |
Blak-Ray shortwave Ultraviolet measuring meter | UVP | J-225 | |
6-well Falcon culture dishes | Thermo Fisher | 08-772-1B | |
Neurobasal | Invitrogen | 21103 | |
B27 supplement | Invitrogen | 17504 | |
Gem21 Neuroplex | Gemini Bioproducts | 400-160-010 | |
Ascorbic acid | Sigma | A4544 | |
CO2 Analyzer | Bacharach | #2820 |
Pre-screening for Vitality of Slice Cultures
Name of Reagent/Equipment | Company | Catalogue/Model Number | Comments |
Sytox Green | Invitrogen | S7020 | |
DMIBRE inverted microscope | Leica |
Cold-Preconditioning
Name of Reagent/Equipment | Company | Catalogue/Model Number | Comments |
BSL-2 Fume Hood | NuAire |
Excitotoxic Injury
Name of Reagent/Equipment | Company | Catalogue/Model Number | Comments |
CoolSnap fx CCD camera | Photometrics | ||
Fluoroscein | Invitrogen | F36915 | |
MetaMorph software | Molecular Devices | v. 7.5.04 | |
100 μm deep hemacytometer | Hausser Scientific | ||
N-methyl-D-aspartate | Calbiochem | 454575 | |
SigmaStat software | Systat Software Inc. | v. 3.5 |
Co-treatments applied with Cold-Preconditioning
Name of Reagent/Equipment | Company | Catalogue/Model Number | Comments |
sTNFR1 | R & D Systems | 425-R1-050 | |
Bovine Serum Albumin | Sigma | A-4503 |
RNA Isolation
Name of Reagent/Equipment | Company | Catalogue/Model Number | Comments |
RNAlater | Ambion | AM7021 | |
Micro RNEasy Kit | Qiagen | 74004 | |
β-mercaptoethanol | Fisher | 03446-100 | |
Diposable 1.5 RNAse-free Pestle |
South Jersey Precision Tool and Mold, Inc. | 749521-1590 | |
RNasin | Promega | N261A | |
Tris[hydroxymethyl]aminomethane | Sigma | T3069 | |
EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid disodium salt hydrate | Sigma | #E7889 |
RNA Quantification
Name of Reagent/Equipment | Company | Catalogue/Model Number | Comments |
RiboGreen Assay | Invitrogen | R11491 | |
Yeast tRNA | Invitrogen | 15401-011 | |
1.5 mL centrifuge tubes | USA Scientific | 16155500 | |
96-well fluorescent assay plate | Nunc | DK-4000 | |
96-well fluorescent plate reader | Tecan | Safire II |
Quantitative PCR
Name of Reagent/Equipment | Company | Catalogue/Model Number | Comments |
iScript reverse transcription kit | Bio-Rad | 170-8891 | |
SYBR Green | Invitrogen | S7563 | |
Platinum Taq polymerase | Invitrogen | RNA Ultrasense 11732-927 | |
iCycler thermocycler | Bio-Rad | iCycler Optical Module | |
iCycler system software | Bio-Rad | v. 3.1 |
Quantitative PCR for Microarrays
Name of Reagent/Equipment | Company | Catalogue/Model Number | Comments |
RNase Away | Molecular BioProducts | #7000 | |
RT2 First Strand Kit | SABiosciences | C-03 | |
SYBR Green-based PCR mix | SABiosciences | PA-011 | Specific for iCycler |
RT2 Profiler PCR Array | SABiosciences | PARN-011A |
Proteomic Assay
Name of Reagent/Equipment | Company | Catalogue/Model Number | Comments |
Cell lysis kit | Bio-Rad | 171-304011 | |
Microcentrifuge | Fisher Scientific | Micro 7 | |
BSA protein stock | Bio-Rad | 500-0007 | |
BCA protein assay kit | Thermo Scientific | 23225 | |
Immuno 96 MicroWell plates | Nunc | 449824 | |
Sealing tape | Bio-Rad | 2239444 | |
96-well plate reader | Perkin Elmer | 1420-mulilabel counter | |
Bioplex Rat TNF-α cytokine assay | Bio-Rad | X0000001T |
Immunostaining
Name of Reagent/Equipment | Company | Catalogue/Model Number | Comments |
16% Paraformaldehyde | Alfa Aesar | 43368 | |
Lysine | Sigma | L-6001 | |
Sodium phosphate | Fisher Scientific | S374-1 | |
Sodium periodate | Sigma | S-1878 | |
Sodium azide | Sigma | S-2002 | |
Hydrogen Peroxide (30%) | Sigma | H1009 | |
Goat serum | Colorado Serum Company | CS 0920 | |
Triton X-100 | Sigma | T-8787 | |
Staining dishes | Ted Pella, Inc. | 14511 | |
Plate Shaker | Lab-Line Instruments, Inc. | 3520 | |
#1 Filter Papers (185 mm) | Whatman | 1001-185 | |
3,3 -diaminobenzidine | Sigma | D8001 | |
Dimethyl sulfoxide | Sigma | D8418 | |
Ethanol | Pharmco-AAPER | 111000200 | |
Xylene | Fisher Scientific | X3S-4 | |
Permount mounting media | Fisher Scientific | SP15-100 | |
Cryostat | Leica | cm3050 S | |
Tissue-Tek | Ted Pella, Inc. | 27050 | |
Fine-tip paint brush | Ted Pella | 11806 | |
PAP blocking pen | Ted Pella, Inc. | 22309 | |
SFX signal enhancer | Invitrogen | A31631 | |
ProLong Antifade | Invitrogen | P7481 |