마우스 두피 Astrocytes의 분리와 문화
Summary
Astrocytes 정상 뇌 개발 및 기능, 및 중앙 신경계 수리를 위해 필수적인 기초 생물학적 과정에 참여하는 다양한 세포로 인정되었습니다. 여기 중추 신경계 세포의 주요 클래스의 생물학을 연구하는 순수 마우스 astrocyte 문화를 얻기 위해 빠른 절차를 제시한다.
Abstract
Astrocytes는 포유류의 뇌에 풍부한 세포 유형입니다, 아직 많은 자신의 분자와 기능 특성에 대해 학습 할 수 남아 있습니다. 체외 astrocyte 세포 배양 시스템에 자세히 이러한 glial 세포의 생물학적 기능을 연구하는 데 사용할 수 있습니다. 이 비디오 프로토콜은 마우스 새끼의 혼합 대뇌 피질 세포의 절연 및 문화 순수한 astrocytes를 얻는 방법을 보여줍니다. 방법은 가능한 뉴런의 부재와 astrocytes, oligodendrocytes 및 microglia, 문화의 중추 신경 시스템의 세 가지 주요 glial 세포 인구의 분리에 기반을두고 있습니다. 문화의 첫 번째 일 동안 대표 이미지가 혼합 셀 인구의 존재를 입증하고 astrocytes가 합류되고 microglia 및 oligodendrocytes에서 분리해야 할 때, timepoint을 나타냅니다. 또한, 우리는 순결하고 잘 설립을위한 immunocytochemical stainings를 사용하여 양식 astrocytes의 astrocytic 형태를 보여와새로 astrocyte 마커를 설명했다. 이 문화 시스템은 쉽게 astrocyte 생물학의 다양한 측면을 연구에 대한 순수한 마우스 astrocytes와 astrocyte이 설치된 미디어를 얻을하는 데 사용할 수 있습니다.
Introduction
Astrocytes는 중추 신경계 (CNS)의 매우 풍부한 세포 유형입니다. 인간의 대뇌 피질 1 뉴런 당 1.4 astrocytes가 반면 뉴런에 astrocytes의 비율은, 쥐와 쥐의 대뇌 피질에 1시 3분입니다. astrocyte 기능에 대한 관심은 최근 몇 년 동안 크게 증가했다. astrocytes의 주요 기능은 뉴런 2,3에 구조와 신진 대사 지원을 제공하는 역할입니다. astrocytes에 새로 발견 된 역할은 기능의 폭 넓은 스펙트럼을 커버. 이러한 개발 4-6 동안 개발 axons과 특정 neuroblasts의 마이그레이션 가이드, 신경 전달의 기능, 신경 회로 7-9으로 시냅스의 강도와 정보 처리, 혈액 – 뇌 장벽의 역할 (BBB)이 형성 10 무결성 11-13을 포함 뇌 혈관 톤 (14)과 규제. astrocytes의 또 다른 주요 기능은 부상에 대한 그들의 반응이다. 병적 인 조건 astrocyt 아래에스 반응이되고 더 중간 필라멘트 glial fibrillary 산성 단백질 (GFAP)와 억제 세포 외 기질 (ECM) 단백질 15,16의 표현을 upregulate. 반응 astrocytes은 콘드로이틴 황산 proteoglycan (CSPG) 가족의 astrocyte 분비 ECM 단백질의 주요 구성 glial 흉터를 형성하여 건강한 조직에서 부상 사이트를 한계를 정하다, 그 주요 요인은 CNS 손상 15-17 후 axonal 재생을 억제.
Astrocytes 늦게 embryogenesis과 이른 출생 후의 생활 동안 레이디 얼 glial (RG) 세포에서 발생. astrocyte 사양가 발생했습니다 후 astrocyte 전구체는 최종 위치로 이전, 그들이 터미널 차별화의 과정을 어디서부터 시작. 생체에서 astrocytes는 전형적인 형태 18,19로 표시로 3-4주 출생 후 성인 것 같습니다. RG 세포의 subpopulation은 subventricular 영역 astrocytes (타입 B 세포)로 변환합니다. Both, RG 입력합니다 B 세포는 각각 개발 중에 있으며 성인의 astrocyte 같은 신경 줄기 세포 (NSCs)로 기능을 수행합니다. astrocytes, RG 입력합니다 B 세포와 마찬가지로 또한이 마커가 독점적으로 특별히 성인 astrocytes 라벨을 사용할 수 없습니다 나타냅니다 astrocyte 특정 glutamate의 전송 (GLAST), 뇌 지질 결합 단백질 (BLBP) 및 GFAP를 표현한다. 건강한 뇌, RG 및 자기 갱신에 대한 용량과 같은 타입 B 세포 전시 줄기 세포의 잠재력에 나누어하지 않는 성인 parenchymal astrocytes에 대비합니다. astrocytes의 Dysregulation는 알츠하이머 병 20,21, 헌팅턴 병 22, 파킨슨 병 23, Rett 증후군 24 알렉산더 병 25를 포함하여 많은 pathologies에 연루되었습니다. 또한, astrocytes는 astrocyte 활성화 및 astrocytic glial 흉터 형성 16,26로 이어지는, CNS의 모든 모욕에 반응. 다음 뇌 TR을 형성 astrocytic glial 흉터auma 또는 척수의 부상은 neuronal 재생 15을 방지하는 소수의 장벽이 될 것으로 생각됩니다.
세포의 정화 인구를 분리하고 유지하기 위해 신뢰할 수있는 방법의 개발은 신경계에 대한 우리의 이해에 필수적이었습니다. 맥카시와 드 Vellis의 개척 작업은 신생아 쥐 조직 27 일부터 astrocytes의 거의 순수한 문화를 준비하는 날짜로 조사 할 수 있습니다. 대부분 마우스 대뇌 피질의 astrocytes를 격리시킨 것에 대한 약간 수정 형태로 여기에 제공됩니다이 방법을 사용 astrocyte 생물학에 대해 알게되었습니다. 생체 연구, astrocytes뿐만 아니라 설치된 매체가 얻은 체외 문화에 설명을 사용하여 보완, 추가 astrocyte 함수로 정보를 얻으려면 유용한 도구입니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
여기에 설명 된 방법은 원래 1980 27 맥카시와 드 Vellis에 의해 설명 쥐 신생아 뇌에서 astrocyte 문화 준비에 기반을두고 있습니다. 출생 후의 P1에서 P4 마우스 뇌 피질 astrocytes의 고립과 문화의 수정 방법은 여기에 제시된 것은 수율 순수 기본 astrocytes 빠르고 높은 재현합니다. 이 기술은 쉽게 이러한 쥐 또는 돼지에서와 같은 척수와 같은 다른 뇌 영역에서 같은 다른 종에서 astrocytes을 분리 양?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
SS, 킬로바이트 및 유럽위원회 (European Commission) FP7 부여 PIRG08-GA-2010-276989, NEUREX에 교육과 연구의 연방 교육부 (BMBF 01 EO 0803), 및 / 독일 연구 재단 기금 SCHA 1442에 Fazit 재단 대학원 친목에 의해 지원 CS에 3-1 저자는 충돌 재정 이익이 없습니다.
Materials
| Name of working solution | Company | Catalogue number | Final concentration |
| Astrocyte culture media | |||
| DMEM, high glucose | Life Technologies | 31966-021 | |
| FBS, heat-inactivated | Life Technologies | 10082-147 | Final Concentration: 10% |
| Penicillin-Streptomycin | Life Technologies | 15140-122 | Final Concentration: 1% |
| Solution for brain tissue digestion | |||
| HBSS | Life Technologies | 14170-088 | |
| 2.5% Trypsin | Life Technologies | 15090-046 | Final Concentration: 0.25% |
| Outro | |||
| 70% (vol/vol) ethanol | Roth | 9065.2 | |
| Poly-D-Lysine | Millipore | A-003-E | 50 μg/ml |
| Water | PAA | S15-012 | cell culture grade |
| PBS | PAA | H15-002 | cell culture grade |
| 0.05% Trypsin-EDTA | Life Technologies | 25300-062 | |
| 0.45 μm Sterile filter | Sartorius | 16555 | |
| 3.5 cm petri dish | BD Falcon | 353001 | |
| 15 ml Falcon tube | BD Falcon | 352096 | |
| 50 ml Falcon tube | BD Falcon | 352070 | |
| 75 cm2 Tissue culture flask | BD Falcon | 353136 | |
| 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 | |
| Stereomicroscope | Leica | MZ7.5 | |
| Stereomicroscope + Camera | Leica | MZ16F; DFC320 | |
| Microscope + Camera | Zeiss; Canon | Primo Vert; PowerShot A650 IS | |
| Centrifuge | Eppendorf | 5805000.017 | Centrifuge5804R |
| Orbital Shaker | Thermo Scientific | SHKE 4450-1CE | MaxQ 4450 |
| Water bath | Julabo | SW20; 37 °C |
Referências
- Nedergaard, M., Ransom, B., Goldman, S. A. New roles for astrocytes: redefining the functional architecture of the brain. Trends Neurosci. 26, 523-530 (2003).
- Belanger, M., Allaman, I., Magistretti, P. J. Brain energy metabolism: focus on astrocyte-neuron metabolic cooperation. Cell Metab. 14, 724-738 (2011).
- Allen, N. J., Barres, B. A. Neuroscience: Glia – more than just brain glue. Nature. 457, 675-677 (2009).
- Ballas, N., Lioy, D. T., Grunseich, C., Mandel, G. Non-cell autonomous influence of MeCP2-deficient glia on neuronal dendritic morphology. Nat. Neurosci. 12, 311-317 (2009).
- Jacobs, S., Nathwani, M., Doering, L. C. Fragile X astrocytes induce developmental delays in dendrite maturation and synaptic protein expression. BMC Neurosci. 11, 132 (2010).
- Kaneko, N., et al. New neurons clear the path of astrocytic processes for their rapid migration in the adult brain. Neuron. 67, 213-223 (2010).
- Min, R., Nevian, T. Astrocyte signaling controls spike timing-dependent depression at neocortical synapses. Nat. Neurosci. , (2012).
- Eroglu, C., Barres, B. A. Regulation of synaptic connectivity by glia. Nature. 468, 223-231 (2010).
- Sasaki, T., Matsuki, N., Ikegaya, Y. Action-potential modulation during axonal conduction. Science. 331, 599-601 (2011).
- 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 .
- Alvarez, J. I., et al. The Hedgehog pathway promotes blood-brain barrier integrity and CNS immune quiescence. Science. 334, 1727-1731 (2011).
- Abbott, N. J., Ronnback, L., Hansson, E. Astrocyte-endothelial interactions at the blood-brain barrier. Nat. Rev. Neurosci. 7, 41-53 (2006).
- Tao-Cheng, J. H., Nagy, Z., Brightman, M. W. Tight junctions of brain endothelium in vitro are enhanced by astroglia. J. Neurosci. 7, 3293-3299 (1987).
- Gordon, G. R., Choi, H. B., Rungta, R. L., Ellis-Davies, G. C., MacVicar, B. A. Brain metabolism dictates the polarity of astrocyte control over arterioles. Nature. 456, 745-749 (2008).
- Silver, J., Miller, J. H. Regeneration beyond the glial scar. Nat. Rev. Neurosci. 5, 146-156 (2004).
- Schachtrup, C., Moan, N. L. e., Passino, M. A., Akassoglou, K. Hepatic stellate cells and astrocytes: Stars of scar formation and tissue repair. Cell Cycle. 10, 1764-1771 (2011).
- Schachtrup, C., et al. Fibrinogen triggers astrocyte scar formation by promoting the availability of active TGF-beta after vascular damage. J. Neurosci. 30, 5843-5854 (2010).
- Bushong, E. A., Martone, M. E., Jones, Y. Z., Ellisman, M. H. Protoplasmic astrocytes in CA1 stratum radiatum occupy separate anatomical domains. J. Neurosci. 22, 183-192 (2002).
- Ogata, K., Kosaka, T. Structural and quantitative analysis of astrocytes in the mouse hippocampus. Neurociência. 113, 221-233 (2002).
- Dabir, D. V., et al. Impaired glutamate transport in a mouse model of tau pathology in astrocytes. J. Neuroscience. 26, 644-654 (2006).
- Wisniewski, H. M., Wegiel, J. Spatial relationships between astrocytes and classical plaque components. Neurobiol. Aging. 12, 593-600 (1991).
- Shin, J. Y., et al. Expression of mutant huntingtin in glial cells contributes to neuronal excitotoxicity. J. Cell Biol. 171, 1001-1012 (2005).
- Wakabayashi, K., Hayashi, S., Yoshimoto, M., Kudo, H., Takahashi, H. NACP/alpha-synuclein-positive filamentous inclusions in astrocytes and oligodendrocytes of Parkinson’s disease brains. Acta Neuropathol. 99, 14-20 (2000).
- Lioy, D. T., et al. A role for glia in the progression of Rett’s syndrome. Nature. 475, 497-500 (2011).
- Quinlan, R. A., Brenner, M., Goldman, J. E., Messing, A. GFAP and its role in Alexander disease. Exp. Cell Res. 313, 2077-2087 (2007).
- Beck, K., Schachtrup, C. Vascular damage in the central nervous system: a multifaceted role for vascular-derived TGF-beta. Cell Tissue Res. 347, 187-201 (2012).
- McCarthy, K. D., de Vellis, J. Preparation of separate astroglial and oligodendroglial cell cultures from rat cerebral tissue. J. Cell Biol. 85, 890-902 (1980).
- Siao, C. J., Tsirka, S. E. Tissue plasminogen activator mediates microglial activation via its finger domain through annexin II. J. Neurosci. 22, 3352-3358 (2002).
- Armstrong, R. C. Isolation and characterization of immature oligodendrocyte lineage cells. Methods. 16, 282-292 (1998).
- Cahoy, J. D., et al. A transcriptome database for astrocytes, neurons, and oligodendrocytes: a new resource for understanding brain development and function. J. Neurosci. 28, 264-278 (2008).
- Anthony, T. E., Heintz, N. The folate metabolic enzyme ALDH1L1 is restricted to the midline of the early CNS, suggesting a role in human neural tube defects. J. Comp. Neurol. 500, 368-383 (2007).
- Skoff, R. P., Knapp, P. E. Division of astroblasts and oligodendroblasts in postnatal rodent brain: evidence for separate astrocyte and oligodendrocyte lineages. Glia. 4, 165-174 (1991).
- Molofsky, A. V., et al. Astrocytes and disease: a neurodevelopmental perspective. Genes Dev. 26, 891-907 (2012).
- Zhang, Y., Barres, B. A. Astrocyte heterogeneity: an underappreciated topic in neurobiology. Curr. Opin. Neurobiol. 20, 588-594 (2010).
- Foo, L. C., et al. Development of a method for the purification and culture of rodent astrocytes. Neuron. 71, 799-811 (2011).
- Jungblut, M., et al. Isolation and characterization of living primary astroglial cells using the new GLAST-specific monoclonal antibody ACSA-1. Glia. 60, 894-907 (2012).
