Método do tubo de rolo modificados para precisamente localizadas e repetitivas imagens intermitentes durante a cultura a longo prazo de fatias de cérebro em um sistema fechado

Cultura primária de neurônios dissociadas de regiões do cérebro de roedor é uma importante ferramenta usada por pesquisadores para observar respostas para patologicamente implicado estímulos. No entanto, tais estudos têm a desvantagem de olhar para os neurônios em 2D única e sem seu sistema de apoio a glia. Além disso, a não ser crescidas sob condições de muito alta densidade (640 neurônios/mm² ou cerca de 16% da superfície), no qual ele torna-se impossível acompanhar a consequência aleatória de um dendrito ou axônio para mais do que uma curta distância do corpo celular, hipocampo viabilidade neuronal durante 4 semanas diminui significativamente¹, limitando o uso de culturas dissociadas de estendido estudos das patologias relacionadas com a idade. O cultivo de fatias preparadas a partir de cérebro de roedor é uma opção atraente que supera essas limitações, mantendo uma arquitetura organizada cell e viabilidade para semanas ou meses. As condições para a manutenção de muitas regiões diferentes do cérebro de roedor em fatia cultura foram descritos².

Dois métodos principais são amplamente utilizados para a cultura a longo prazo de fatias de cérebro: cultivo nas membranas para a interface ar-líquido³ ou cultivo em lamelas em tubos fechados pode para girar em uma incubadora de rolo para fornecer aeração⁴. Fatias cultivadas nas membranas podem ser fotografadas diretamente com microscopia de fluorescência de alta resolução usando um microscópio vertical e de objectivos de imersão de água⁵. Alternativamente, fatias cultivadas nas membranas foram transferidas para pratos de fundo de vidro para obter uma boa resolução de espinhas dendríticas, usando um microscópio invertido⁶. No entanto, ambos os métodos de imagem fatias crescidas nas membranas são sistemas abertos que exigem mudanças de médio e costumam usam antifúngico e/ou antibióticos para evitar ou reduzir a contaminação^5,6. Fatias de uma membrana na interface ar-médio mantêm excelente morfologia e sobrevivência, mas retornando para locais precisos durante repetitivo imaging na alta magnificação é extremamente difícil, a menos que a experiência está seguindo apenas pequenos grupos de células expressando um marcador fluorescente. Embora fatias cultivadas em membranas têm sido utilizadas com expressão viral mediada de transgenes^5,6, protocolos de biossegurança podem exigir um sistema fechado de cultura ser empregado por certos vetores virais que são usados para expressando fluorescente etiquetado proteínas e repórteres da fisiologia celular. Além disso, objectivos de imersão exigem descontaminação entre amostras que será seguido em cultura⁵. Uma aplicação importante das culturas de interface da membrana é a combinação de imagem de alta resolução com eletrofisiologia em tempo único pontos⁷.

Método do tubo do rolo com lamelas dentro do tubo plástico não permite qualquer eletrofisiologia ou imagens de alta resolução sem remover a lamela. Assim, este método foi aplicado mais frequentemente para estudos de longo prazo em que a pós-fixação observações tenham sido feitas a⁸. Descrito aqui é um método que utiliza a técnica de cultura de tubo do rolo, mas nos tubos perfurados-out com fatias em lamelas que podem ser fotografadas repetidamente para contanto que as culturas é mantido. O sistema fechado não requer nenhuma mudança média para a imagem latente e utiliza as lamelas de photoetched para fornecer marcas fiduciais que permitem que a imagem em alta ampliação, após dias ou semanas, os campos precisos previamente fotografados.

Nós aplicamos esse método para examinar alterações em roedor hipocampo, uma região do cérebro importantes envolvido na aprendizagem e memória. O hipocampo de roedor frequentemente é estudado como um modelo para alterações patológicas ou relacionadas com a idade observada durante o desenvolvimento do impairment cognitive⁹, tais como aqueles que ocorrem no anúncio. Nosso método é particularmente adequado para estudar as alterações patológicas que se desenvolvem dentro de uma única fatia ao longo do tempo em resposta às mudanças ambientais, tais como aumentos de peptídeos Aβ, que é característica da AD⁸. Uma patologia associada com cérebro de AD de humanos e roedor é a presença de agregados de cofilin-actina e hastes, os último contendo feixes de filamentos no qual cofilin e actina são em um 1:1 relação molar^{10,11, 12}. as hastes têm sido observadas em fixas fatias de hipocampo de ratos após o tratamento de Aβ, bem como dentro de uma fatia do cérebro de roedores vivos expressando GFP-cofilin submetida a hipóxia⁸, e eles podem contribuir para a disfunção sináptica vista em AD e acidente vascular cerebral. Aqui nós usamos este novo método de cultivo para observar a evolução temporal e distribuição dentro de fatias de exógenas quiméricoes fluorescentes proteínas expressas introduzidas por diferentes vírus. Então, nós utilizamos a expressão neuronal específica de uma construção de repórter de cofilin para acompanhar o desenvolvimento da haste cofilin e patologia agregada em fatias hippocampal em resposta ao tratamento com oligômeros Aβ solúveis (Aβ_ó).