Summary

Time-lapse Imaging av Neuroblast Migrasjon i Akutt Skiver av Adult Mouse forebrain

Published: September 12, 2012
doi:

Summary

Vi beskriver en protokoll for real-time videoimaging av neuronal migrasjon i musen forebrain. Migreringen av virally-merkede eller podet neuronal forløpere ble registrert i akutte levende stykker med vid-feltet fluorescerende avbildning med en relativt rask oppkjøp intervall å studere de forskjellige faser av celle migrasjon, herunder varighetene av den stasjonære og migrasjon faser og hastigheten migrasjon.

Abstract

Det er en betydelig mengde bevis som indikerer at nye funksjonelle nerveceller er konstitutivt generert fra en endogen pool av nevrale stamceller i avgrensede områder av den voksne hjernen hos pattedyr. Nyfødte neuroblasts fra subventricular sone (SVZ) vandrer langs rostral vandrende strøm (RMS) til sin endelige destinasjon i luktelappen (OB) 1. I RMS, neuroblasts migrere tangentielt i kjedene ensheathed etter astrocytic prosesser 2,3 bruker blodkar som en strukturell støtte og en kilde for molekylær faktorer som kreves for migrasjon 4,5. I OB, neuroblasts løsner fra kjedene og migrere radialt inn i de forskjellige slagflaten lagene der de differensieres til interneurons og integrere i eksisterende nettverk 1, 6.

I dette manuskriptet beskriver vi fremgangsmåten for overvåking cellemigrering i akutte stykker av gnager hjernen. Bruken av akutte stykker lar assessment av cellemigrering i mikromiljøet som tett ligner til in vivo forhold og i hjernen som er vanskelig å få tilgang til for in vivo avbildning. I tillegg unngår den lang dyrking stand som i tilfelle av organotypic og cellekulturer som kan til slutt endre migrasjon egenskapene til cellene. Neuronal forløpere i akutte skiver kan visualiseres ved hjelp av DIC optikk eller fluorescerende proteiner. Viral merking av nevrale forløpere i SVZ, pode neuroblasts fra reporter mus i SVZ av vill-type mus, og bruker transgene mus som uttrykker fluorescerende protein i neuroblasts er alle egnede metoder for å visualisere neuroblasts og følge deres migrasjon. Den senere fremgangsmåte er imidlertid ikke tillater enkeltceller spores over lengre tid på grunn av den høye tettheten av merkede celler. Vi brukte et bredt felt fluorescerende oppreist mikroskop utstyrt med et CCD-kamera for å oppnå en relativt hurtig oppkjøp intervall (en image hver 15 eller 30 sek) for å pålitelig identifisere den stasjonære og trekkende faser. En presis identifisering av varigheten av de stasjonære og vandrende faser er avgjørende for entydig tolkning av resultatene. Vi har også utført flere z-trinn oppkjøp for å overvåke neuroblasts migrasjon i 3D. Wide-field fluorescerende imaging har blitt brukt mye til å visualisere neuronal migrasjon 7-10. Her beskriver vi detaljert protokoll for merking neuroblasts, utføre real-time video-avbildning av neuroblast migrasjon i akutte skiver av den voksne mus forebrain, og analysere celle migrasjon. Mens den beskrevne protokoll eksemplifiseres migrering av neuroblasts i den voksne RMS, kan den også brukes til å følge cellemigrering i embryonale og tidlig postnatale hjerner.

Protocol

1. Merking Neuronal Forstadier Neuroblasts kan visualiseres ved hjelp av transgene mus som selektivt uttrykker fluorescerende proteiner i neuroblasts (dvs. DCX-GFP, Gad67-GFP), etter stereotaxically injisere viruspartikler koder fluorescerende proteiner i SVZ eller RMS, eller ved å pode nevrale forløpere fra reporter mus (dvs. , DCX-GFP, Gad67-GFP) i SVZ av vill-type mus. Vi beskriver prosedyren for pode og viral merking av neuronmembraner forløpere. <p class="jo…

Discussion

Riktig målretting av nevrale forløpere til de aktuelle områder av hjernen er en fundamental prosess underliggende riktig montering og funksjon av nevrale kretser. Det store flertallet av cellene vandrer under embryonal utvikling og postnatal hjernen bare i noen få regioner, slik som OB, dentate gyrus og lillehjernen, neuronal forskyvning fortsatt finner sted. Mekanismene orkestrering celle migrasjon i postnatal hjernen gjenstår imidlertid, dårlig forstått. Kunnskap om de mekanismer og molekylære stier involvert …

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Dette arbeidet ble støttet av en kanadiske Institutes of Health Research (CIHR) tilskudd til ASJK ble delvis støttet av en Université Laval fellesskap. AS er mottaker av en Canada Research Chair i postnatal neurogenesis.

Materials

Name of the reagent Company Catalogue number
Sucrose Sigma S9378
Glucose (ACSF) EMD DX0145-3
NaCI Sigma S9625
KCI Sigma P9541
MgCI2x6H2O Sigma-Aldrich M2670
NaHCO3 Sigma S5761
NaH2PO4xH2O EMD SX0710-1
CaCI2x2H2O Sigma-Aldrich C3881
Dextran TexasRed Invitrogen D1864
Dextran CascadeBlue Invitrogen D1976
Glucose (40X solution) Sigma G8769
Sodium pyruvat Gibco 11360-070
HEPES Sigma H3375
HBSS Gibco 14170-112
DNase I Sigma D-5025
Trypsin-EDTA Gibco 25300-054
Neurobasal medium Gibco 21103-049
BSA EMD 2930
Pen/Strep Life Technologies 15140-122
Ketamine/Xylazine CDMV 5230
Pasteur pipette VWR 14672-380
15 ml conical tube Sarstedt 62.553.205
50 ml conical tube Sarstedt 62.547.205
Glass capillaries (stereotaxic injection) WPI 4878
Paraffin oil EMD PX0045-3
Proviodine Rougier 65655-1370
Suture Stoelting 50487
Anafen CDMV 11508
20 cc Syringe VWR SS-20L2
Petri dish VWR 25384-094
Agar Laboratoire Mat AP-0108
Glue Permabond 910
95% O2/5% CO2 Linde 24068835
Blade WPI 501901
Nylon mesh Warner Instruments 64-0198
Centrifuge Eppendorf 5702 000.019
Pipette puller Sutter Instrument P-97
Nanoliter injector WPI B203MC4
Stereotaxic injection apparatus WPI 502900
Micro drill system WPI 501819
Vibratome Thermo Scientific 920110
Wide-field fluorescent microscope Olympus BX61WIF
CCD camera Photometrics CS-HQ2-D
Ultra-quiet imaging chamber Harvard Apparatus 64-1487
PH-1 Series 20 heater platform Harvard Apparatus 64-0284
Heating system Warner Instruments TC-344B
40X water immersion objective Olympus 1-UM587
10X water immersion objective Olympus 1-UM583
Lambda DG-4 Sutter Instruments DG-4/OF
MetaMorph software Molecular Devices 40000
Imaris software Bitplane BPI-IM70-F1

Referências

  1. Kriegstein, A., Alvarez-Buylla, A. The glial nature of embryonic and adult neural stem cells. Annu. Rev. Neurosci. 32, 149-184 (2009).
  2. Kaneko, N. New neurons clear the path of astrocytic processes for their rapid migration in the adult brain. Neuron. 67, 213-223 (2010).
  3. Lois, C., Alvarez-Buylla, A. Long-distance neuronal migration in the adult mammalian brain. Science. 264, 1145-1148 (1994).
  4. Snapyan, M. Vasculature guides migrating neuronal precursors in the adult mammalian forebrain via brain-derived neurotrophic factor signaling. J. Neurosci. 29, 4172-4188 (2009).
  5. Whitman, M. C., Fan, W., Rela, L., Rodriguez-Gil, D. J., Greer, C. A. Blood vessels form a migratory scaffold in the rostral migratory stream. J. Comp. Neurol. 516, 94-104 (2009).
  6. Lledo, P. M., Saghatelyan, A. Integrating new neurons into the adult olfactory bulb: joining the network, life-death decisions, and the effects of sensory experience. Trends Neurosci. 28, 248-254 (2005).
  7. Bolteus, A. J., Bordey, A. GABA release and uptake regulate neuronal precursor migration in the postnatal subventricular zone. J. Neurosci. 24, 7623-7631 (2004).
  8. Martini, F. J., Valdeolmillos, M. Actomyosin contraction at the cell rear drives nuclear translocation in migrating cortical interneurons. J. Neurosci. 30, 8660-8670 (2010).
  9. Murase, S., Horwitz, A. F. Deleted in colorectal carcinoma and differentially expressed integrins mediate the directional migration of neural precursors in the rostral migratory stream. J. Neurosci. 22, 3568-3579 (2002).
  10. Wilcock, A. C., Swedlow, J. R., Storey, K. G. Mitotic spindle orientation distinguishes stem cell and terminal modes of neuron production in the early spinal cord. Development. 134, 1943-1954 (2007).
  11. Ono, M., Yanagawa, Y., Koyano, K. GABAergic neurons in inferior colliculus of the GAD67-GFP knock-in mouse: electrophysiological and morphological properties. Neurosci. Res. 51, 475-492 (2005).
  12. Bozoyan, L., Khlghatyan, J., Saghatelyan, A. Astrocytes Control the Development of the Migration-Promoting Vasculature Scaffold in the Postnatal Brain via VEGF Signaling. J. Neurosci. 32, 1687-1704 (2012).
  13. Bovetti, S. Blood vessels form a scaffold for neuroblast migration in the adult olfactory bulb. J. Neurosci. 27, 5976-5980 (2007).
  14. Platel, J. C., Heintz, T., Young, S., Gordon, V., Bordey, A. Tonic activation of GLUK5 kainate receptors decreases neuroblast migration in whole-mounts of the subventricular zone. J. Physiol. 586, 3783-3793 (2008).
  15. Nam, S. C. Dynamic features of postnatal subventricular zone cell motility: a two-photon time-lapse study. J. Comp. Neurol. 505, 190-208 (2007).
  16. Kim, Y., Comte, I., Szabo, G., Hockberger, P., Szele, F. G. Adult mouse subventricular zone stem and progenitor cells are sessile and epidermal growth factor receptor negatively regulates neuroblast migration. PLoS One. 4, e8122 (2009).
  17. Bortone, D., Polleux, F. KCC2 expression promotes the termination of cortical interneuron migration in a voltage-sensitive calcium-dependent manner. Neuron. 62, 53-71 (2009).
  18. Comte, I. Galectin-3 maintains cell motility from the subventricular zone to the olfactory bulb. J. Cell Sci. 124, 2438-2447 (2011).

Play Video

Citar este artigo
Khlghatyan, J., Saghatelyan, A. Time-lapse Imaging of Neuroblast Migration in Acute Slices of the Adult Mouse Forebrain. J. Vis. Exp. (67), e4061, doi:10.3791/4061 (2012).

View Video