Summary

視神経切断:中枢神経系における成人ニューロンのアポトーシスのモデル

Published: May 12, 2011
doi:

Summary

視神経切断は、成体中枢神経系の損傷の広く使用されているモデルです。軸索は完全に軸索切断後14日以内に死亡する(軸索切断)transectedされる網膜神経節細胞(RGCs)の90%。このモデルは、実験操作に簡単に従順し、再現性の高いです。

Abstract

網膜神経節細胞は(RGCs)視神経を経由して、網膜から脳にその出力を視覚情報CNSニューロンです。視神経は、全体RGC​​人口の軸索を切断、目と完全にtransected(axotomized)の軌道内でアクセスすることができます。視神経切断は、成体中枢神経系1-4のアポトーシス神経細胞死の再現可能なモデルです。眼の硝子体腔は眼内注射を介して実験操作を可能にして、網膜への薬物送達のためのカプセルとして機能するので、このモデルは特に魅力的です。硝子体液を介して化学物質の拡散は、彼らが全体のRGCの人口に基づいて行動することを保証します。また、RGCsが選択的に標的、上丘8に視神経5月7日または注入ベクトルのカットの最後に短い干渉RNA(siRNA)、プラスミド、またはウイルスベクターを適用することにより、トランスフェクションすることができる。これは、研究者は他のバイスタンダーの神経細胞または周囲のグリア細胞上で交絡の影響なく、所望の神経細胞集団のアポトーシスのメカニズムを研究することができます。追加の利点は、細胞の生存が傷害後定量することができる容易さと精度です。網膜は、平らな、層状組織であり、RGCsは最も内側の層、神経節細胞層に局在している。 RGCsの生存は、軸索切断の時に視神経の切断端に蛍光トレーサー(3%Fluorogold)を適用することによって、または上丘(RGCのターゲット)の1週間前にトレーサを注入することにより、時間の経過とともに追跡することができます。軸索切断。トレーサーは逆行全体RGC​​人口のラベル付け、搬送され。神経節細胞層が単分子層(細胞1個分の厚さ)であるため、RGC密度は立体学を必要とせずに、フラットマウント組織で定量することができる。視神経切断は14日postaxotomy 9月11日中に負傷したRGCsの90%のアポトーシス死につながる。 RGCのアポトーシスは、細胞死、細胞が急速に退化した後、3〜4日のpostaxotomyを遅延さにより時間経過特性を持っています。これは、アポトーシスに関与する経路に対して誘導実験操作のための時間ウィンドウを提供します。

Protocol

1。手術手技実験は無菌操作を使用して、特定の機関の動物使用のプロトコールに従って実施されるべきである。生体組織と接触する楽器と材料(ソリューション、テスト物質、トレーサー、針、など)動物福祉と研究上の潜在的な負の影響に感染して悪影響を防ぐために無菌でなければならない。 2。麻酔ラットは、獣医イソフルラン気化器のシス?…

Discussion

そこにこの外科手術の多くのバリエーションがあり、このプロトコールのステップのいくつかは必要ありません。それは唯一の神経へのアクセスを得るために、視神経を覆う筋肉を撤回することが必要である。しかし、神経の周りは非常に限られた作業スペースにこの結果は、切除の重要な最終段階は、より困難になります。特定の状況では、外眼筋や涙腺のすべてが、このインスタンスで?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

PDKは、CIHRオペレーティング助成金(MOP 86523)によってサポートされています

Materials

Material Name Type Company Catalogue Number Comment
Stereotaxic Frame   Stoelting, Kopf, WPI    
Rat Gas Mask   Stoelting, Kopf, WPI    
Anesthesia System   VetEquip 901806  
Isoflurane (PrAErrane)   Baxter Corp DIN 02225875  
Surgical Microscope   WPI, Zeiss, Leica    
Fluorogold -(Hydroxystilbamidine bis(methanesulfonate)   Sigma 39286  
Gelfoam   Pharmacia & Upjohn    
Tears Naturale P.M.   Alcon    
Proviodine   Medline MDS093945H  
Vannas spring scissors   Fine Science Tools 15000-00  
Fine tip Dumont forceps   Fine Science Tools 11252-00  
Micro surgical hook   Fine Science Tools 10062-12  
Eye dressing serrated forceps   Fine Science Tools 11152-10  
Dumont #7b sharp curved serrated forceps   Fine Science Tools 11270-20  
Cauterizer   Fine Science Tools 18010-00  

References

  1. Bahr, M. Live or let die – retinal ganglion cell death and survival during development and in the lesioned adult CNS. Trends Neurosci. 23, 483-4890 (2000).
  2. Isenmann, S., Kretz, A., Cellerino, A. Molecular determinants of retinal ganglion cell development, survival, and regeneration. Prog Retin Eye Res. 22, 483-543 (2003).
  3. Koeberle, P. D., Bahr, M. Growth and guidance cues for regenerating axons: where have they gone. J Neurobiol. 59, 162-180 (2004).
  4. Weishaupt, J. H., Bahr, M. Degeneration of axotomized retinal ganglion cells as a model for neuronal apoptosis in the central nervous system – molecular death and survival pathways. Restor. Neurol. Neurosci. 19, 1-2 (2001).
  5. Valenzuela, G. a. r. c. i. a., E, S. C. S. h. a. r. m. a. Rescue of retinal ganglion cells from axotomy-induced apoptosis through TRK oncogene transfer. Neuroreport. 9, 3165-3170 (1998).
  6. Kugler, S. Transduction of axotomized retinal ganglion cells by adenoviral vector administration at the optic nerve stump: an in vivo model system for the inhibition of neuronal apoptotic cell death. Gene Ther. 6, 1759-1767 (1999).
  7. Lingor, P. Down-regulation of apoptosis mediators by RNAi inhibits axotomy-induced retinal ganglion cell death in vivo. Brain. 128, 550-558 (2005).
  8. Koeberle, P. D., Gauldie, J., Ball, A. K. Effects of adenoviral-mediated gene transfer of interleukin-10, interleukin-4, and transforming growth factor-beta on the survival of axotomized retinal ganglion cells. Neuroscience. 125, 903-920 (2004).
  9. Berkelaar, M. Axotomy results in delayed death and apoptosis of retinal ganglion cells in adult rats. J Neurosci. 14, 4368-4374 (1994).
  10. Villegas-Perez, M. P. Influences of peripheral nerve grafts on the survival and regrowth of axotomized retinal ganglion cells in adult rats. J Neurosci. 8, 265-280 (1988).
  11. Villegas-Perez, M. P. Rapid and protracted phases of retinal ganglion cell loss follow axotomy in the optic nerve of adult rats. J Neurobiol. 24, 23-36 (1993).
  12. Quigley, H. A. Retinal ganglion cell death in experimental glaucoma and after axotomy occurs by apoptosis. Invest Ophthalmol Vis Sci. 36, 774-786 (1995).
  13. Thanos, S. Specific transcellular carbocyanine-labelling of rat retinal microglia during injury-induced neuronal degeneration. Neurosci Lett. 127, 108-1012 (1991).
  14. Thanos, S. Specific transcellular staining of microglia in the adult rat after traumatic degeneration of carbocyanine-filled retinal ganglion cells. Exp Eye Res. 55, 101-117 (1992).

Play Video

Cite This Article
Magharious, M. M., D’Onofrio, P. M., Koeberle, P. D. Optic Nerve Transection: A Model of Adult Neuron Apoptosis in the Central Nervous System. J. Vis. Exp. (51), e2241, doi:10.3791/2241 (2011).

View Video