Fare Kortikal astrositlerde İzolasyon ve Kültür
Summary
Astrositler normal beyin gelişimi ve işlevi, ve merkezi sinir sistemi onarımı için gerekli olan temel biyolojik süreçler katılan yönlü hücreler olduğu kabul edilmiştir. Burada santral sinir sistemi hücrelerinin bu büyük sınıf biyoloji eğitimi saf fare astrosit kültürleri elde etmek için hızlı bir prosedürdür.
Abstract
Astrositler memeli beyin içinde bol bir hücre tipi, henüz çok moleküler ve işlevsel özellikleri öğrendik gerekmektedir. Astrosit in vitro hücre kültürü sistemlerinde detaylı olarak bu glial hücrelerin biyolojik fonksiyonları incelemek için kullanılabilir. Bu video protokol fare yavrular karışık kortikal hücrelerin izolasyonu ve kültürü ile saf astrositler edinme gösterir. Yöntem, canlı nöronların ve astrositlerin yokluğunda, oligodendrosit ve mikroglia, kültür içinde merkezi sinir sistemi üç ana glial hücre popülasyonları, ayrılmasına dayanır. Kültürün ilk günlerinde Örnek görüntüleri karışık bir hücre popülasyonunun varlığına göstermek ve astrositler konfluent haline ve mikroglia ve oligodendrosit ayrılmalıdır zaman timepoint göstermektedir. Ayrıca, saflık ve iyi kurulmuş için immünohistokimyasal boyamalar kullanarak kültürlü astrositlerde astrositik morfolojisi göstermek veYeni astrosit belirteçler nitelendirdi. Bu kültür sistemi kolaylıkla astrosit biyolojinin çeşitli yönlerini araştırmak için saf fare astrosit ve astrosit-şartlı ortam elde etmek için de kullanılabilir.
Introduction
Astrositler merkezi sinir sistemi (MSS) bir çok bol hücre tipi vardır. İnsanda korteksin 1 nöron başına 1,4 astrositler vardır oysa nöronlara astrositlerde oranı, fareler ve sıçanların kortekste 01:03 olduğunu. Astrosit fonksiyonu ilgi son yıllarda önemli ölçüde artmıştır. Astrositlerde bir anahtar işlevi nöronlar 2,3 yapısal ve metabolik destek sağlayarak onların rolüdür. Astrositlerin Yeni keşfedilen rolleri işlevleri geniş bir yelpazesini kapsar. Bu gelişim 4-6 esnasında gelişen aksonlar ve bazı nöroblast göç rehberlik, sinaptik iletim fonksiyonları, nöral devreleri 7-9 ile sinaps gücü ve bilgi işleme, kan-beyin bariyeri roller (BBB) oluşumu 10 ve bütünlük 11-13 içerir serebrovasküler tonu 14 ve düzenlenmesi. Astrositlerde bir diğer önemli özelliği yaralanma onların yanıttır. Patolojik koşullar altında, astrocytes reaktif hale gelir ve daha fazla ara filaman glial fibriler asidik protein (GFAP) ve inhibitör ekstrasellüler matriks (ECM) proteinleri 15,16 ekspresyonunu upregüle. Reaktif astrositler kondroitin sülfat proteoglikan (CSPG) ailesinin astrosit salgılanan ECM proteinleri çoğunlukla oluşan bir glial skar oluşması, sağlıklı doku hasarı sitesi ayırmak, bu önemli faktörler MSS yaralanması 15-17 sonrasında aksonal rejenerasyon inhibe ederler.
Astrositler geç embriyogenez ve erken postnatal ömrü boyunca radyal glial (RG) hücrelerden kaynaklanır. Astrosit belirtim oluştu sonra astrosit habercileri son konumlarına göç, onlar terminal farklılaşma süreci başlar nerede. İn vivo olarak, astrositler bunların tipik morfoloji 18,19 ile gösterildiği gibi üç ila dört hafta doğumdan sonra olgun görünmektedir. RG hücre subpopülasyonu subventricular dilimi astrositler (tip B hücreleri) dönüştürmek. Both, RG ve B tipi hücrelerin sırasıyla, geliştirme sırasında ve yetişkin astrosit benzeri nöral kök hücreler (NSC'lerde) olarak işlev. Astrositler, RG ve B tipi hücreler gibi de bu belirteçler sadece özellikle yetişkin astrositler etiketlemek için kullanılamaz belirten astrosit özgü glutamat taşıyıcısı (GLAST), beyin lipid-bağlayıcı protein (BLBP) ve GFAP ifade. Sağlıklı beyin, RG ve böyle kendini yenilemek için kapasite olarak B tipi hücreler sergi kök hücre potansiyeli bölmek değil yetişkin parankimal astrositler, aksine. Astrosit düzensizliği Alzheimer hastalığı 20,21, 22, Huntington hastalığı, Parkinson hastalığı 23, Rett sendromu, 24 ve 25 Alexander hastalığı da dahil olmak üzere, çeşitli patolojiler kapsamına dahil edilmiştir. Ayrıca, astrositler astrosit aktivasyonu ve astrositik glial skar 16,26 yol MSS tüm hakaretlerini tepki. Aşağıdaki beyin tr oluşturan astrositik glial skarauma veya spinal kord yaralanması nöronal rejenerasyon 15 engelleyen ana engel olarak düşünülmektedir.
Hücrelerin saflaştırılmış popülasyonları ayırmak ve korumak için güvenilir yöntemler geliştirilmesi sinir sisteminin anlayışımıza önemli olmuştur. McCarthy ve de Vellis tarafından öncülük çalışmaları yenidoğan sıçan doku 27'den astrositlerde neredeyse saf kültürleri hazırlamak için bugüne kadar araştırmacılar sağlar. Much fare kortikal astrositler izole etmek için biraz değiştirilmiş bir formu burada sunulan bu yöntemle, astrosit biyoloji öğrendi olmuştur. Vivo çalışmalar, astrositler yanı sıra klimalı ortamda elde edilen in vitro kültür açıklanan kullanarak tamamlayan, daha astrosit işlevleri içgörüler kazanmak için değerli araçlardır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Burada belirtilen yöntem, ilk olarak 1980 de 27 McCarthy ve De Vellis tarafından tarif kemirgen neonatal beyin gelen astrosit kültür hazırlanması dayanmaktadır. Postnatal P1 P4 fare beyin kortikal astrositlerde izolasyonu ve kültür modifiye metodu Burada sunulan, verimleri saf primer astrosit hızlı ve son derece tekrarlanabilir olduğunu. Bu teknik kolaylıkla böyle sıçan veya domuz ve böyle omurilik gibi diğer beyin bölgelerinden gibi diğer türler, gelen astrositler yalıtmak için transfe…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
SS, KB ve Avrupa Komisyonu FP7 Hibe PIRG08-GA-2010-276989, NEUREX için Eğitim ve Araştırma Federal Bakanlığı (BMBF 01 EO 0803), ve / Alman Araştırma Vakfı Hibe scha 1442 için Fazit Vakfı Lisansüstü bursu tarafından desteklenir CS 3-1 yazarlar çakışan mali çıkarları var.
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% |
| Other | |||
| 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 |
References
- 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. Neuroscience. 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).
