הבדלים בין המינים עכבר בהיפוקמפוס האסטרוציטים לאחר<em> In-Vitro</em> איסכמיה
概要
האסטרוציטים הם אחד משחקני המפתח החשובים ביותר במערכת העצבים המרכזית (CNS). כאן אנו מדווחים על שיטה מעשית של פרוטוקול תרבות astrocyte בהיפוקמפוס חרמנית על מנת ללמוד את המנגנונים העומדים בבסיס תפקוד astrocyte גורים הילוד זכר ונקבה לאחר חוץ גופית איסכמיה.
Abstract
Astrogliosis הבא היפוקסיה / איסכמיה (HI) פגיעה מוחית -related ממלא תפקיד בתחלואה ותמותה מוגברות בילודים. מחקרים קליניים שנערכו לאחרונה מראים כי חומרת פגיעה מוחית להיראות מין תלותי, וכי התינוקות ממין הזכר רגישים יותר להשפעות של פגיעה מוחית הקשורה HI, וכתוצאה מכך הם מסוגלים נוירולוגים חמורים יותר לעומת נשים עם ניזק מוחי דומה. פיתוח שיטות אמינות לבודד ולשמור אוכלוסיות מועשרות של האסטרוציטים בהיפוקמפוס חרמנית חיוני להבין את הבסיס התאי של הבדלים בין מיני ההשלכות פתולוגית של HI בילוד. במחקר זה, אנו מתארים שיטה ליצירת תרבויות astrocyte מסוימת בהיפוקמפוס מין כי הם נתון מודל של איסכמיה חוץ גופית, מניעת גלוקוז חמצן, ואחריו reoxygenation. astrogliosis תגובתי לאחר נבדק על ידי immunostaiנינג עבור חלבון חומציים גליה fibrillary (GFAP) ו S100B. שיטה זו מספקת כלי שימושי כדי ללמוד את התפקיד של זכר האסטרוציטים בהיפוקמפוס הנקבה הבא HI בילוד, בנפרד.
Introduction
האסטרוציטים הם אחד משחקני המפתח החשובים ביותר במערכת העצבים המרכזית (CNS). הגוף של ראיות הולכות ומצטברות עולה כי התפקידים של האסטרוציטים הם יותר מאשר לספק תמיכה העצבית. למעשה, את התפקידים של האסטרוציטים בתנאים פיסיולוגיים יכול להיות מאוד מורכב, כמו הדרכת הגירה של אקסונים פיתוח 1, ויסות זרימת הדם CNS 2, שמירה על הומאוסטזיס pH של נוזל ביניים הסינפטי 3, והשתתפות מחסום דם מוח 4 ו -5 בשידור סינפטי. בתנאים פתולוגיים, האסטרוציטים להגיב על פשע עם תהליך הנקרא astrogliosis תגובתי שבו מורפולוגיה, מספר, מיקום, טופוגרפיה (ביחס המרחק בין עלבון) ותפקוד של האסטרוציטים עשויה להשתנות בצורה הטרוגנית 6,7. Astrogliosis לראות הבאים אנצפלופתיה איסכמית בילוד היפוקסי אולי תורם תחלואה ותמותה של ילודים <sעד> 8.
מחקרים קליניים וניסויים שנערכו לאחרונה מראים כי חומרת פגיעה מוחית שנראית מין תלוי וכי התינוקות ממין הזכר רגישים יותר להשפעות של היפוקסיה / איסכמיה (HI) פגיעה המוחית -related, וכתוצאה מכך הם מסוגלים נוירולוגים חמורים יותר לעומת נקבות עם נזק מוחי דומה 9-11. למרות הלוקליזציה של הפגיעה תלוי גיל ההריון ואת המשך וחומרת העלבון, ההיפוקמפוס הוא אחד האזורים שיבוצעו הנפוצים ביותר במערכת העצבים המרכזית לאחר תקופת הכהונה בילוד HI, וגדילת astrogliosis בהיפוקמפוס אושר על ידי עד-רגולציה של חלבון חומציים גליה fibrillary (GFAP) 3 ד לאחר HI בילוד 7,10,12,13. הבדלים בין מינים בתפקוד astrocyte הוצגו בשני בילודים ומכרסמים מבוגרים לאחר איסכמיה מוחית 14,15. בנוסף, הרגישות astrocytic זכר לאיסכמיה חוץ גופית הוצגה על ידי cel גדלl למוות בהשוואה האסטרוציטים קליפת המוח הנשי בתרבות 16.
ההבדלים בין המינים להתחיל ב-ברחם ולהמשיך עד מוות 17. בעשור האחרון, את החשיבות של כולל המינים בתנאי ניסוי בתרבות התא ב- vivo מחקרים כבר הדגש של המכון לרפואה NIH לחפש ידע בסיסי ב ההבדלים בין המינים לראות בתנאים פיזיולוגיים ופתולוגיים 17,18 . פיתוח שיטות אמינות לבודדים ולשמור אוכלוסיות של האסטרוציטים בהיפוקמפוס חרמנית חיוני להבין את הבסיס התאי של הבדלים בין מיני ההשלכות פתולוגית של HI בילוד. המחקר הנוכחי נועד לספק את הטכניקות להכין תרבויות astrocyte מועשר מין ספציפי בהיפוקמפוס מעכברים היילוד על מנת להעריך את התפקידים של האסטרוציטים GFAP-immunoreactive הבאים חמצן / מניעת גלוקוז (OGD) ו reoxygenation (REOX), גרימתHI בסביבת תרבית תאים. טכניקה זו יכולה לשמש כדי לבחון כל שערה נוגע האסטרוציטים בהיפוקמפוס אצל זכרים ונקבות בילוד בתנאי normoxic ו איסכמי.
Protocol
Representative Results
Discussion
על מנת ללמוד את ההבדלים בין המינים במאפייני ותפקוד של האסטרוציטים בתנאים פיזיולוגיים ופתולוגיים, הכנת האסטרוציטים העיקרי חרמנית תרבית תאים הוא כלי חשוב לנצל. במחקר הנוכחי אנו מדווחים יעילים שיטה לשחזור לתרבות אוכלוסיה הומוגנית מועשר של האסטרוציטים בהיפוקמפוס חרמ?…
開示
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Clinical and Translational Science Award program of NCATS UL1 TR0000427 and KL2 TR000428 (Cengiz P), UL1TR000427 to the UW ICTR from NIH/NCATS and funds from Waisman Center (Cengiz P), K08 NS088563-01A1 from NINDS (Cengiz P) and NIH P30 HD03352 (Waisman Center), NIH/NINDS 1K08NS078113 (Ferrazzano P). We would like to thank Albee Messing, PhD, for providing us the GFAP knockout mice.
Materials
| Astrocyte culture media | |||
| DMEM, high glucose | cellgro | 10-013-CV | |
| Horse serum | Gibco | 26050-070 | Final Concentration: 10% |
| Penicillin-Streptomycin | Cellgro | 30-002-CI | Final Concentration: 1% |
| L-Leucine methyl ester hydrochloride | Aldrich | L1002-25G | Final Concentration: 5 mM |
| Solution for brain tissue digestion | |||
| HBSS | Life Technologies | 14170-088 | |
| 0.25% Trypsin | cellgro | 25-050-CI | Final Concentration: 0.25% |
| その他 | |||
| 70% (vol/vol) ethanol | Roth | 9065.2 | |
| Poly-D-Lysine 12mm round coverslips | Corning | 354087 | |
| Water | Sigma | W3500 | cell culture grade |
| PBS | cellgro | 21-040-CV | cell culture grade |
| 0.05% Trypsin-EDTA | Life Technologies | 25300-062 | |
| 70 μm Sterile cell strainer | Fisher scientific | 22363548 | |
| 3.5 cm petri dish | BD Falcon | 353001 | |
| 15 ml Falcon tube | BD Falcon | 352096 | |
| 50 ml Falcon tube | BD Falcon | 352070 | |
| Forceps, fine | Dumont | 2-1032; 2-1033 | # 3c; # 5 |
| Forceps, flat tip | KLS Martin | 12-120-11 | |
| 13 cm surgical scissors | Aesculap | BC-140-R | |
| Confocal Microscope | Nikon | A1RSi | |
| Centrifuge | Eppendorf | 5805000.017 | Centrifuge5804R |
| Orbital Shaker | Thermo Scientific | SHKE 4450-1CE | MaxQ 4450 |
| Anti-IBA1 | Wako | 019-19741 | Rabbit monoclonal |
| Anti-MAP2 | Sigma | M2320 | Mouse monoclonal |
| Anti-HIF1alpha | abcam | ab179483 | rabbit monoclonal |
| Anti-S100B | Sigma | HPA015768 | Rabbit polyclonal |
| Anti-GFAP (cocktail) | Biolegend | 837602 | |
| VECTASTAIN Elite ABC Kit (Rabbit IgG) | Vector Labs | PK-6101 | Contains 4 Reagents |
| Goat Anti Rabbit Alexa-Fluor 488 | Invitrogen | A11070 | |
| Goat Anti Mouse Alexa-Fluor 568 | Invitrogen | A11004 | |
参考文献
- Powell, E. M., Geller, H. M. Dissection of astrocyte-mediated cues in neuronal guidance and process extension. Glia. 26, 73-83 (1999).
- Koehler, R. C., Roman, R. J., Harder, D. R. Astrocytes and the regulation of cerebral blood flow. Trends in neurosciences. 32, 160-169 (2009).
- Seifert, G., Schilling, K., Steinhauser, C. Astrocyte dysfunction in neurological disorders: a molecular perspective. Nature reviews. Neuroscience. 7, 194-206 (2006).
- Ballabh, P., Braun, A., Nedergaard, M. The blood-brain barrier: an overview: structure, regulation, and clinical implications. 疾患の神経生物学. 16, 1-13 (2004).
- Araque, A., Parpura, V., Sanzgiri, R. P., Haydon, P. G. Tripartite synapses: glia, the unacknowledged partner. Trends in neurosciences. 22, 208-215 (1999).
- Anderson, M. A., Ao, Y., Sofroniew, M. V. Heterogeneity of reactive astrocytes. Neuroscience letters. 565, 23-29 (2014).
- Cengiz, P., et al. Inhibition of Na+/H+ exchanger isoform 1 is neuroprotective in neonatal hypoxic ischemic brain injury. Antioxidants & redox signaling. 14, 1803-1813 (2011).
- Ferriero, D. M. Neonatal brain injury. The New England journal of medicine. 351, 1985-1995 (2004).
- Hill, C. A., Fitch, R. H. Sex differences in mechanisms and outcome of neonatal hypoxia-ischemia in rodent models: implications for sex-specific neuroprotection in clinical neonatal practice. Neurol Res Int. , 1-9 (2012).
- Cikla, U., et al. ERalpha Signaling Is Required for TrkB-Mediated Hippocampal Neuroprotection in Female Neonatal Mice after Hypoxic Ischemic Encephalopathy(1,2,3). eNeuro. 3, (2016).
- Uluc, K., et al. TrkB receptor agonist 7, 8 dihydroxyflavone triggers profound gender- dependent neuroprotection in mice after perinatal hypoxia and ischemia. CNS Neurol Disord Drug Targets. 12, 360-370 (2013).
- Cikla, U., et al. Suppression of microglia activation after hypoxia-ischemia results in age-dependent improvements in neurologic injury. J Neuroimmunol. 291, 18-27 (2016).
- McQuillen, P. S., Ferriero, D. M. Selective vulnerability in the developing central nervous system. Pediatr Neurol. 30, 227-235 (2004).
- Morken, T. S., et al. Altered astrocyte-neuronal interactions after hypoxia-ischemia in the neonatal brain in female and male rats. Stroke; a journal of cerebral circulation. 45, 2777-2785 (2014).
- Chisholm, N. C., Sohrabji, F. Astrocytic response to cerebral ischemia is influenced by sex differences and impaired by aging. 疾患の神経生物学. 85, 245-253 (2016).
- Liu, M., Oyarzabal, E. A., Yang, R., Murphy, S. J., Hurn, P. D. A novel method for assessing sex-specific and genotype-specific response to injury in astrocyte culture. Journal of neuroscience methods. 171, 214-217 (2008).
- . Exploring the biological contributions to human health: does sex matter?. Journal of women’s health & gender-based. 10, 433-439 (2001).
- Collins, F. S., Tabak, L. A. Policy: NIH plans to enhance reproducibility. Nature. 505, 612-613 (2014).
- Zhang, Y., et al. Rapid single-step induction of functional neurons from human pluripotent stem cells. Neuron. 78, 785-798 (2013).
- Cengiz, P., et al. Sustained Na+/H+ exchanger activation promotes gliotransmitter release from reactive hippocampal astrocytes following oxygen-glucose deprivation. PloS one. 9, e84294 (2014).
- Landis, S. C., et al. A call for transparent reporting to optimize the predictive value of preclinical research. Nature. 490, 187-191 (2012).
- Hamby, M. E., Uliasz, T. F., Hewett, S. J., Hewett, J. A. Characterization of an improved procedure for the removal of microglia from confluent monolayers of primary astrocytes. J Neurosci Methods. 150, 128-137 (2006).
- McClive, P. J., Sinclair, A. H. Rapid DNA extraction and PCR-sexing of mouse embryos. Molecular reproduction and development. 60, 225-226 (2001).
- Wolterink-Donselaar, I. G., Meerding, J. M., Fernandes, C. A method for gender determination in newborn dark pigmented mice. Lab Anim (NY). 38, 35-38 (2009).
- Uliasz, T. F., Hamby, M. E., Jackman, N. A., Hewett, J. A., Hewett, S. J. Generation of primary astrocyte cultures devoid of contaminating microglia. Methods Mol Biol. 814, 61-79 (2012).
- 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, 165-177 (2007).
- Souza, D. G., Bellaver, B., Souza, D. O., Quincozes-Santos, A. Characterization of adult rat astrocyte cultures. PloS one. 8, e60282 (2013).
- Puschmann, T. B., Dixon, K. J., Turnley, A. M. Species differences in reactivity of mouse and rat astrocytes in vitro. Neuro-Signals. 18, 152-163 (2010).
- Schildge, S., Bohrer, C., Beck, K., Schachtrup, C. Isolation and culture of mouse cortical astrocytes. Journal of visualized experiments : JoVE. , (2013).
- Saura, J. Microglial cells in astroglial cultures: a cautionary note. J Neuroinflammation. 4 (26), (2007).
