Culturas Organotípicas fatia para Estudar Oligodendrocyte Dynamics e Myelination
Summary
A technique to study NG2 cells and oligodendrocytes using a slice culture system of the forebrain and cerebellum is described. This method allows examination of the dynamics of proliferation and differentiation of cells within the oligodendrocyte lineage where the extracellular environment can be easily manipulated while maintaining tissue cytoarchitecture.
Abstract
As células que expressam NG2 (polydendrocytes, células precursoras de oligodendrócitos) são a quarta maior população de células da glia do sistema nervoso central. Durante o desenvolvimento embrionário e pós-natal eles ativamente proliferar e gerar oligodendrócitos myelinating. Estas células têm sido vulgarmente estudada em culturas dissociadas de neurónios primárias, co-culturas, e em tecido fixado. Utilizando linhas de ratinhos transgénicos fatia recentemente disponíveis sistemas de cultura pode ser utilizado para investigar a proliferação e diferenciação de células da linhagem de oligodendrócitos em ambas as regiões de matéria cinzenta e branca do cérebro anterior e do cerebelo. Culturas de fatias são preparadas a partir de ratos pós-natais precoces e são mantidas em cultura durante 1 mês. Estas fatias podem ser fotografada várias vezes ao longo do período de cultura para investigar o comportamento celular e interações. Este método permite a visualização de divisão celular NG2 e os passos que levam à diferenciação de oligodendrócitos, enquanto permitindo uma análise detalhada da região, dependement células NG2 e oligodendrócitos heterogeneidade funcional. Esta é uma técnica poderosa que pode ser utilizada para investigar os sinais intrínsecas e extrínsecas que influenciam estas células ao longo do tempo em um ambiente celular que se assemelha ao que se encontra in vivo.
Introduction
Culturas fatia Organoytpic do sistema nervoso central têm provado ser extremamente útil para o estudo do neurônio e da biologia de células gliais em um sistema semiintact 1-4. Estas culturas são relativamente simples de adoptar e reter muitos benefícios de culturas dissociadas de células primárias, tal como a manipulação do ambiente extracelular e de fácil acesso para a imagem de células vivas repetida a longo prazo e registos electrofisiolicos 5-9. Além disso, as culturas de fatias manter citoarquitetura tecido 3-dimensional, conectividade neuronal regional, e a maioria dos tipos de células principais estão presentes no sistema. Estas propriedades fazem essas culturas um sistema único e conveniente para investigar o comportamento de uma única célula e fisiologia com interações celulares e ambientais.
NG2 células são uma população de células da glia do sistema nervoso central dos mamíferos que continuam a proliferar e gerar myelinating oligodendrócitos durante embrionário e pós-natal de desenvolvimento 10. Eles têm sido extensivamente estudados em culturas de células primárias dissociadas, e o desenvolvimento recente de linhas de ratinhos transgénicos com expressão específica para células NG2 de proteínas fluorescentes em facilitou o mapeamento destino in vivo e registos electrofisiolicos em preparações de fatias agudas. Mesmo com esses estudos, pouco se sabe sobre a dinâmica da proliferação de células NG2 e diferenciação de oligodendrócitos. Embora a cultura de células dissociadas é amplamente utilizado para a relativa facilidade em manipulações farmacológicas e genéticas, que não é adequado para a interrogação diferenças funcionais destas células em diferentes regiões cerebrais particularmente quando é desejável manter o contexto do microambiente celular. Culturas de fatias proporcionar uma alternativa simples, que é passível de manipulações farmacológicas e têm sido utilizados para investigar a mielinização 11,12 oligodendrócitos, célulaular resposta após lisolecitina (LPC) ou anticorpo desmielinização 13,14, e indução de remielinização por meio do tratamento farmacológico 15.
Um método para investigar e realizar imagem ao vivo e tecido fixo (ou postfixation) análise da proliferação celular e diferenciação NG2 oligodendrócitos em culturas organotípicas de fatias retiradas quer do cérebro anterior e do cerebelo é descrito. Este é um método poderoso que pode ser utilizado para estudar o destino da célula de células NG2 individuais após divisão 16 e para descobrir diferenças região-e dependente da idade, do factor de crescimento NG2 induzida a proliferação de células 17. Esta técnica relativamente simples é amplamente acessível para investigar celular intrínseca e / ou ambiental mecanismos que regulam a fisiologia destas células gliais e sua resposta à atividade neuronal ou danos mielina.
Protocol
Representative Results
Discussion
Mielinização no sistema nervoso central é essencial para a comunicação neuronal e sobrevivência eficiente axonal 22. Células NG2 gerar continuamente oligodendrócitos myelinating para a idade adulta, mantendo uma população residente na maioria das regiões do cérebro 16,23 – 25. Alguns mecanismos genéticos e moleculares que regulam a diferenciação destas células foram descritas, mas ainda há muito a ser descoberto. Culturas fatia organot�icas são uma ferramenta conveniente para…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was funded by grants from the National Multiple Sclerosis Society (RG4179 to A.N.), the National Institutes of Health (NIH R01NS073425 and R01NS074870 to A.N.) and the National Science Foundation (A.N.). We thank Dr. Frank Kirchhoff (University of Saarland, Homburg Germany) for providing PLPDsRed transgenic mice. We thank Youfen Sun for her assistance in maintaining the transgenic mouse colony.
Materials
| Slice Culture Medium | |||
| Minimum Essential Medium | Invitrogen | 11090 | 50% |
| Hank’s Balanced Salt Solution | Invitrogen | 14175 | 25% |
| HEPES | Sigma-Aldrich | H-4034 | 25mM |
| L-Glutamine | Invitrogen | 25030 | 1mM |
| Insulin | Sigma-Aldrich | I6634 | 1mg/L |
| Ascorbic Acid | Sigma-Aldrich | A-0278 | 0.4mM |
| Horse Serum | Hyclone | SH30074.03 | 25% |
| Titrate to pH 7.22 with NaOH, filter with bottle top filter, and store at 4 degrees Celsius | |||
| Dissection Buffer | |||
| NaCl | Sigma-Aldrich | S3014 | 124mM |
| KCl | Sigma-Aldrich | P5405 | 3.004mM |
| KH2PO4 | Sigma-Aldrich | P5655 | 1.25mM |
| MgSO4 (anhydrous) | Sigma-Aldrich | M7506 | 4.004mM |
| CaCl2 2H2O | Sigma-Aldrich | C7902 | 2mM |
| NaHCO3 | Sigma-Aldrich | S5761 | 26mM |
| D-(+)-Glucose | Sigma-Aldrich | G7021 | 10mM |
| Ascorbic Acid | Sigma-Aldrich | A-0278 | 2.0mM |
| Adenosine | Sigma-Aldrich | A4036 | 0.075mM |
| Filter with bottle top filter and store at 4 degrees Celsius, oxygenate with 95%O2 5%CO2 before use | |||
| Other Reagents and Supplies | |||
| 4-hydroxy tamoxifen (4OHT) | Sigma-Aldrich | H7904 | 100nM |
| Paraformaldehyde (PFA) | EM Sciences | 19200 | 4% |
| L-Lysine | Sigma-Aldrich | L-6027 | 0.1M |
| Sodium Metaperiodate | Sigma-Aldrich | S-1878 | 0.01M |
| Rabbit anti NG2 antibody | Chemicon (Millipore) | AB5320 | 1:500 |
| Mouse anti CC1 antibody | Calbiochem (Millipore) | OP80 | 1:200 |
| Mouse anti Ki67 antibody | Vision Biosystems | NCL-Ki67-MM1 | 1:300 |
| Mouse anti NeuN antibody | Chemicon (Millipore) | MAB377 | 1:500 |
| Species specific secondary antibodies | Jackson Immunoresearch | ||
| Normal Goat Serum (NGS) | 5% | ||
| Triton X-100 | 0.10% | ||
| Mounting medium with DAPI | Vector Labs | H-1200 | |
| Millicell culture membrane inserts 0.45μm pore size | Fisher Scientific | PICM03050 | |
| Bottle top filters | Fisher Scientific | 09-740-25E | |
| Ethanol | |||
| 95% O2 5% CO2 gas mix | |||
| Phosphate Buffered Saline (PBS) | |||
| Sterile six well plates | |||
| Dissecting (hippocampal) or weighing spatulas | |||
| Manual or automatic tissue chopper | |||
| Razor blades | |||
| Disposable transfer pipettes | |||
| 35mm and 60mm sterile Petri dishes | |||
| Stereomicroscope | |||
| Inverted Phase Microscope | |||
| Laminar Flow Hood | |||
| Tissue Culture Incubator | |||
| Inverted Fluorescence Microcope |
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