Summary

Low-density Primary hippocampus Neuron kultur

Published: April 18, 2017
doi:

Summary

Denna artikel beskrivs det protokoll för odling av låg densitet primära hippocampusneuroner växer på täckglas av glas inverterade över en glial monoskikt. Neuron och gliaceller skikten separeras av paraffin vaxpärlor. Neuronerna odlas genom detta förfarande är lämpliga för hög upplösning optisk avbildning och funktionella analyser.

Abstract

Förmågan att sondera struktur och fysiologi av individuella nervceller i kultur är avgörande för studier av neurobiologi, och tillåter flexibilitet i genetisk och kemisk manipulation av enskilda celler eller definierade nätverken. Sådan lätthet för manipulation är enklare i den reducerade odlingssystemet jämfört med den intakta hjärnvävnad. Medan många metoder för isolering och tillväxt av dessa primära nervceller existerar, har varje sina egna begränsningar. Detta protokoll beskriver ett förfarande för odling låg densitet och hög renhet gnagare embryonala hippocampusneuroner på täckglas, som sedan är upphängda över ett monoskikt av gliaceller. Denna 'sandwich kultur' möjliggör för exklusiv långsiktig tillväxt av en population av nervceller samtidigt för trofiska stöd från den underliggande gliaceller monolager. När neuroner är av tillräcklig ålder eller mognad, kan de neurontäckglas vändas ut av gliaceller skålen och används i avbildning eller funktionella analyser. neuroner grown genom denna metod överleva typiskt under flera veckor och utveckla omfattande hållare, synaptiska förbindelser och nätverksegenskaper.

Introduction

Hjärnan är organiserad i intrikata nätverk av nervceller. kan studeras bidraget av enskilda nervceller till nätverksaktivitet och hjärnans funktion genom selektiv förändring av deras molekylära sammansättning och perturbance av deras fysiologiska egenskaper. Genetisk och kemisk manipulation av enskilda nervceller är utan tvekan lättare i odlade nervceller än intakt hjärnvävnad, kompliceras av den senare cellulära heterogenitet och komplexitet. Neuroner i odling utvecklas väldefinierad axonal och dendritiska hållare och bildar omfattande synaptiska anslutningar med varandra.

Medan neuron kultur från vuxna djur eller från andra regioner i nervsystemet är möjlig, är embryonala hippocampusodlingar ofta föredragna på grund av deras definierade pyramidal cellpopulation och relativt låg gliala densitet 1, 2. Hippocampusneuroner odlade vid låg densitet i odling är särskilt ameNable att studiet av subcellulära lokalisering, protein trafficking, neuronal polaritet och synaps utveckling. Neuroner i kultur har också i stor utsträckning använts för att studera molekylära processer i synaptisk plasticitet 3, 4, 5, 6. Neuron kultur preparat från möss med globala genetiska deletioner som inte överlever efter födelsen har varit särskilt användbart för att studera cellulära och synaptiska roller vissa gener 7.

Såsom i hjärnan, odlade hippocampala neuroner är beroende av trofisk stöd från gliaceller. Detta försvårar deras kultur, och har lett till utvecklingen av flera olika metoder genom vilka detta stöd levereras. En vanligen använd metod inbegriper plätering neuroner direkt på ett monoskikt av gliaceller 8, eller gör det kontaminerande gliaceller från det förvärvade hippocampal vävnad för att proliferera och bilda ett monoskikt under neuron 9. Även om denna metod har funnit en viss framgång, är den förorening av den resulterande neuronal kultur ofördelaktigt för avbildning experiment. En annan vanligen använd metod för neuron kultur är att lämna ut gliaceller matarskikt helt och hållet, och istället tillhandahålla trofiskt stöd i form av ett definierat tillväxtmedium 10.

Här beskriver vi "sandwich" eller "Banker" metod för neuron kultur 2, 11. Denna metod innefattar utstrykning av hippocampala neuroner på täckglas, som sedan är upphängda över ett monoskikt av gliaceller åtskilda av paraffin vaxpärlor. Detta underlättar långvarig odling av en homogen population av nervceller utan att förorena glia samtidigt för trofiska stöd från den underliggande gliaceller monolager. När nervceller är tillräckligt ålder eller mognad,neuron täckglas kan fällas ut av gliaceller skålen och används i avbildning eller funktionella analyser.

Protocol

Alla experiment och protokoll som använder försöksdjur godkändes av University of Manitoba djuretisk kommitté och var kompatibel med riktlinjerna för den kanadensiska rådet om Animal Care. 1. Framställning av Instrument, Buffertar och lösningar Sterilisera genom autoklavering av alla dissektion utrustning, glas Pasteur-pipetter, pipettspetsar, filteranordning, och avjoniserat vatten. Bered en 20% (vikt / volym; 1,1 M) stamglukoslösning i avjoniserat vatten och …

Representative Results

I denna "sandwich" -metoden av primär nervcellkultur, hippocampusneuroner (Figur 3) växa på en bädd av gliaceller (Figur 1) åtskilda av paraffin pärlor (Figur 2). Detta säkerställer att nervceller selektivt växa på täckglas med minimal glial cellkontaminering men får tillräckligt trofisk stöd från glia växer på vävnadsodlingsskål. Typiskt kan neuroner bibehållas i odling under> 3 veckor och utveckla omfat…

Discussion

Medan "sandwich" -metoden att odla nervceller har väl beskrivna på annat håll 2, 11, finns det flera steg under protokollet som är ganska svårt att beskriva i text ensam, vilket kan leda till frustration för utredare som vill anta den.

Metoden kan delas in i tre breda arbetsflöden: gliaceller kultur, täckglas beredning och neuron kultur och underhåll. Var och en av de tre preparaten är avgörande för högkvalitat…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Detta arbete stöddes av CIHR MOP-142.209 till TJS.

Materials

Dissection Instruments
Micro Dissecting Scissors Roboz RS-5910
Micro Dissecting Spring Scissors Roboz RS-5650
Micro Dissecting Spring Scissors Roboz RS-5605
Dumont Forceps (#5) Roboz RS-5045
Dumont Forceps (#PP) Roboz RS-4950
Name Company Catalog Number Comments
Tissue Preparation
Trypsin (2.5%) Gibco 15-090-046
Trypsin-EDTA (0.25%) Gibco 25-200-072
Swinnex Filter Holder, 25 mm EMD Millipore SX0002500 Used as cell strainer. Assemble first with filter and autoclave
Isoflorane Pharmaceutical Partners of Canada Inc. CP0406V2
Hemocytometer Hausser Scientific 1492
Grade 105 Lens Cleaning Tissue GE Healthcare 2105-841 Used as cell strainer. Assemble first in filter holder and autoclave
Glass Pasteur pipettes with cotton filter VWR 14672-412
HEPES (1 M) Gibco 15-630-080
Hank's Balanced Salt Solution without Calcium, Magnesium, Phenol Red (HBSS, 10x) Gibco 14-185-052
Glass Pasteur pipettes VWR 14672-380
Deoxyribonuclease I from bovine pancreas (Dnase) Sigma-Aldrich DN25-100mg
Butane bunsen burner Wall-Lenk Mfg. Co. Model 65
Centrifuge Eppendorf 5810R
Name Company Catalog Number Comments
Tissue Culture
Penicillin-Streptomycin (10,000 U/mL) Gibco 15-140-122
Petri Dish (100 mm) Fisher FB0875712
Petri Dish (60 mm) Fisher FB0875713A
Horse Serum Gibco 16050-122 Can be used in place of BGS, but each lot must be tested due to inter-lot variation. Heat-inactivation of serum is recommended.  
Sodium Hydroxide Fisher Scientific S318-1
Sodium Pyruvate Sigma-Aldrich P2256
Minimum Essential Medium (MEM) Gibco 11-095-080
Neurobasal Medium Gibco 21-103-049
L-Glutamine (200 mM) Gibco 25-030-081
GlutaMAX Supplement Gibco 35050061 Can be used in place of L-Glutamine in the NBG medium
Culture Dish (60 mm) Corning, Inc 353002
Culture Flasks (75 cm^2) Greiner Bio-One 658170
Cytarabine (Ara-C) Sigma-Aldrich C3350000
D-(+)-Glucose Sigma-Aldrich G8270
Bovine Growth Serum (BGS) HyClone SH3054103 Heat-inactivation is recommended before use.
B27 Supplement (50x) Gibco 17-504-044
Dimethyl Sulfoxide (DMSO) Sigma-Aldrich D8418-100ml
Cryogenic Vials VWR 89094-806
DL-2-Amino-5-phosphonopentanoic acid (APV) Sigma-Aldrich A5282
Name Company Catalog Number Comments
Coverslip Preparation
Sodium tetraborate decahydrate (borax) Sigma-Aldrich B9876-1KG
Poly-L-Lysine Hydrobromide Sigma-Aldrich P2636
Histoplast Paraffin Wax Fisher 22-900-700
Gravity Convection Oven VWR 89511-404 Used for alternative coverslip cleaning method discussed in protocol
Ultrasonic Bath (Sonicator) Fisher Scientific 15337400
Nitric Acid Anachemia 62786-460
Ceramic Staining Racks Thomas Scientific 8542E40 Used for alternative coverslip cleaning method discussed in protocol
Coverslips Glaswarenfabrik Karl Hecht GmbH 1001/18 Manufacturer is very important, as neurons do not adhere well to lower quality glass 
Boric Acid Sigma-Aldrich B0252
Name Company Catalog Number Comments
Miscellaneous
Sterile Syringe Filters VWR 28145-477 Used with BD syringe for filter-sterilization
Syringe  BD 302832 Used with VWR sterile syringe filters for fliter-sterilization
Water Bath Fisher Scientific 15-460-16Q
Inverted Microscope Olympus CKX41
15 mL Conical Sterile Centrifuge Tubes ThermoScientific 339650
50 mL Conical Sterile Centrifuge Tubes ThermoScientific 339652

Referências

  1. Banker, G. A., Cowan, W. M. Rat hippocampal neurons in dispersed cell culture. Brain Res. 126, 397-425 (1977).
  2. Kaech, S., Banker, G. Culturing hippocampal neurons. Nat Protoc. 1, 2406-2415 (2006).
  3. Adamantidis, A., et al. Optogenetics: 10 years after ChR2 in neurons–views from the community. Nat Neurosci. 18, 1202-1212 (2015).
  4. Ho, V. M., Lee, J. A., Martin, K. C. The cell biology of synaptic plasticity. Science. 334, 623-628 (2011).
  5. Huganir, R. L., Nicoll, R. A. AMPARs and synaptic plasticity: the last 25 years. Neuron. 80, 704-717 (2013).
  6. Luscher, C., et al. Role of AMPA receptor cycling in synaptic transmission and plasticity. Neuron. 24, 649-658 (1999).
  7. Varoqueaux, F., et al. Neuroligins determine synapse maturation and function. Neuron. 51, 741-754 (2006).
  8. Huettner, J. E., Baughman, R. W. Primary culture of identified neurons from the visual cortex of postnatal rats. J Neurosci. 6, 3044-3060 (1986).
  9. Lester, R. A., Quarum, M. L., Parker, J. D., Weber, E., Jahr, C. E. Interaction of 6-cyano-7-nitroquinoxaline-2,3-dione with the N-methyl-D-aspartate receptor-associated glycine binding site. Mol Pharmacol. 35, 565-570 (1989).
  10. Brewer, G. J., Torricelli, J. R., Evege, E. K., Price, P. J. Optimized survival of hippocampal neurons in B27-supplemented Neurobasal, a new serum-free medium combination. J Neurosci Res. 35, 567-576 (1993).
  11. Goslin, K., Asmussen, H., Banker, G., Banker, G., Goslin, K. Rat hippocampal neurons in low-density culture. Culturing nerve cells. 2, 339-370 (1998).
  12. Hanisch, U. K. Microglia as a source and target of cytokines. Glia. 40, 140-155 (2002).

Play Video

Citar este artigo
Roppongi, R. T., Champagne-Jorgensen, K. P., Siddiqui, T. J. Low-Density Primary Hippocampal Neuron Culture. J. Vis. Exp. (122), e55000, doi:10.3791/55000 (2017).

View Video