Un ensayo de migración celular cuantitativa para murinos entéricas Neuronales Progenitores
Summary
Se presenta un ensayo in vivo la migración ex célula que permite la cuantificación precisa de los nervios potencial de migración de células de la cresta entérica en la presencia de varios factores de crecimiento.
Abstract
Células de la cresta neural (CCN) son una población de células multipotentes transitoria y que se origina en el tubo neural dorsal y migra extensamente por todo el embrión de los vertebrados en desarrollo. Además de proporcionar la glía y neuronas periféricas, NCC generar los melanocitos, así como la mayor parte del esqueleto cráneo-facial. NCC la migración y la diferenciación está controlada por una combinación de su origen axial a lo largo del tubo neural y su exposición a las señales extracelulares regionalmente distintas. Tal contribución de ligandos extracelulares es especialmente evidente durante la formación del sistema nervioso entérico (ENS), una compleja red interconectada de los ganglios nerviosos que controla localmente (entre otras cosas) el movimiento del músculo intestinal y la motilidad intestinal. La mayor parte de la ENS se deriva de un pequeño grupo inicial de NCC que emprenda un largo viaje con el fin de colonizar – en una rostral caudal a la moda – la longitud completa del intestino prospectivo. Entre varias vías de señalización que se sabe queinfluir en la colonización entérica NCC, GDNF señalización / RET es reconocido como el más importante. De hecho, la secreción espaciotemporalmente controlada del ligando RET GDNF por el mesénquima intestinal es el principal responsable de la atracción y la orientación de RET-expresando entérica NCC hacia y dentro del intestino embrionario. Aquí, se describe un ensayo ex vivo la migración celular, haciendo uso de una línea de ratón transgénico que posee la etiqueta fluorescente NCC, que permite la cuantificación precisa de entérica potencial de migración NCC en la presencia de varios factores de crecimiento, incluyendo el GDNF.
Introduction
Células de la cresta neural (CCN) son un tipo de célula transitoria única de vertebrados que forma muchos derivados durante el desarrollo embrionario. Surge Esta población de células en la frontera de la placa neural, adyacente al ectodermo no neurales 1. Durante la neurulación, la flexión de los lugares placa neural NCC lo largo del borde dorsal del tubo neural formando. NCC luego se someten a una transición epitelio-mesenquimal, segregar y migrar lejos del tubo neural. NCC colonizar diversas estructuras embrionarias, incluyendo el tracto digestivo donde forman todo el sistema nervioso entérico (ENS), una red interconectada de los ganglios nerviosos incrustado en la pared intestinal. Tan recientemente revisado 2,3, muchos genes han sido implicados en el desarrollo de esta intrincada estructura.
La mayor parte de la ENS se deriva de un pequeño grupo de NCC procedente del tubo neural vagal (es decir, en torno al límite prospectivo posterior del cerebro / médula espinal) 4.Estos progenitores neurales llegan al intestino anterior alrededor del día embrionario (e) 9.0 en ratones y luego migran caudalmente en el mesénquima intestinal hasta aproximadamente e15.0 colonizar todo el intestino embrionarias. Un subconjunto menor de progenitores neurales de colon también es proporcionada por sacra NCC, que invaden el intestino posterior en la dirección opuesta hasta el ciego 4. Tanto vagal y sacral NCC requiere múltiples migración, proliferación, supervivencia y diferenciación de las señales promotoras para asegurar la formación completa de la ENS. En este sentido, los modelos animales – especialmente ratones genéticamente modificados – han sido fundamentales para la identificación de varios ligandos extracelulares esenciales: GDNF (factor neurotrófico derivado de células gliales), la endotelina-3, la neurotrofina-3, (proteínas morfogenéticas óseas) BMP, Netrina , así como Sonic y erizo indio (Shh y Ihh) 5-10. De éstos, el GDNF señalización a través de la RET receptor transmembrana tirosina quinasa (Reordenación durante la transfección) se reconoce como the vía más importante para la atracción y la orientación de NCC y dentro del intestino embrionario. GDNF es secretada por el mesénquima intestino y forma un gradiente de rosrrocaudal espaciotemporalmente controlado que es directamente quimioatrayentes para entérico NCC, que expresan RET 11,12.
Entre otras funciones, la ENS regula el movimiento en el tracto digestivo a través de su interacción con el músculo liso de la pared intestinal. Ausencia de los ganglios de los nervios en la región terminal de los resultados del intestino en la enfermedad de Hirschsprung: contracción tónica del segmento afectado conduce a la obstrucción, la acumulación de aguas arriba del material digerido y distensión masiva del intestino y el abdomen. La enfermedad de Hirschsprung ocurre aproximadamente uno de cada 5.000 nacidos vivos. Se cree que el patrón de migración rostro-caudal del entérica NCC siendo el principal factor que contribuye a la etiología de la enfermedad de Hirschsprung. El colon, más alejado de la fuente de la migración de NCC y última porción del bowel ser colonizado, es más susceptible a defectos en la formación ENS. De acuerdo con su papel crucial en la migración NCC entérica, la alteración de la señalización de GDNF / RET es la principal causa genética conocida de la enfermedad de Hirschsprung 13.
Para un mejor estudio de NCC y desarrollo ENS, hemos generado una línea de ratones transgénicos – llamado Gata4p [5 kb]-GFP 14 – en la que NCC migratoria están etiquetados con la proteína verde fluorescente (GFP). A continuación perfeccionado un ensayo ex vivo la migración celular, adaptado a partir de los trabajos publicados por otros grupos 11,12,15, que ahora permite la cuantificación precisa de entérica potencial de migración NCC en la presencia de varios factores de crecimiento, tales como el GDNF.
Protocol
Representative Results
Discussion
Mostramos cómo nuestro vivo técnica de cultivo ex explante se puede utilizar para cuantificar con precisión entérica potencial de migración NCC en presencia de GDNF. Dicha cuantificación exacta es facilitada en gran medida por el uso de 200 micras de espesor secciones intestinales vibratome lugar de grandes piezas de tamaño aproximado, como se describe anteriormente 11,12,15. De hecho, esto nos permite trabajar con un número razonable de las células en un entorno altamente reproduci…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Damos las gracias a Denis Flipo consejo de procesamiento de imágenes y análisis, y David W. Silversides en cuyo laboratorio se generó la línea de ratón Gata4p [5 kb]-GFP. La investigación en el laboratorio Pilon es financiado por CIHR, NSERC, FRQS y FRQNT.
Materials
| DMEM powder | Wisent | 219-010-XK | |
| NaHCO3 | Bioshop | SOB999 | Biotechnology grade |
| Steriflip vacuum filtration system (0.22 micron) | EMD Millipore | SCGP00525 | |
| Penicilin-Streptomycin solution, 100x | Wisent | 450-201-EL | |
| Fetal bovine serum | Wisent | 095-150 | High quality grade |
| Collagen I | BD biosciences | 354236 | |
| NaOH | Bioshop | SHY700 | Diluted from 10 N stock then sterile-filtered |
| GDNF | Cedarlane | CLCYT305 | |
| Falcon 24-well Plate | BD biosciences | 353047 | |
| Dissecting scissors | Fisher Scientific | 089515 | |
| Glass Petri dish | VWR | 89000-306 | |
| PBS | Sigma | P5493 | Cell culture grade |
| Dissecting microscope | Leica | M125 | |
| Dumont #5 Forceps | Fine Science Tools | 11251-20 | |
| Agarose | Bioshop | AGA001 | Biotechnology grade |
| Surgical blade | Feather | 21 | |
| All Purpose Instant Krazy Glue Pen | Krazy Glue | KG824 | |
| HM 650V Vibrating-Blade Microtome | Thermo Scientific | 920110 | |
| Paraformaldehyde | Sigma-Aldrich | P6148 | |
| DAPI | Sigma-Aldrich | D9564 |
References
- Bronner, M. E., Le Douarin, N. M. Development and evolution of the neural crest: An overview. Dev. Biol. 366 (1), 2-9 (2012).
- Bergeron, K. F., Silversides, D. W., Pilon, N. The developmental genetics of Hirschsprung’s disease. Clin. Genet. 83 (1), 15-22 (2013).
- Obermayr, F., Hotta, R., Enomoto, H., Young, H. M. Development and developmental disorders of the enteric nervous system. Nat. Rev. Gastroenterol. Hepatol. 10 (1), 43-57 (2012).
- Sasselli, V., Pachnis, V., Bursn, A. J. The enteric nervous system. Dev. Biol. 366 (1), 64-73 (2012).
- Sanchez, M. P., Silos-Santiago, I., et al. Renal agenesis and the absence of enteric neurons in mice lacking GDNF. Nature. 382 (6586), 70-73 (1996).
- Baynash, A. G., Hosoda, K., et al. Interaction of endothelin-3 with endothelin-B receptor is essential for development of epidermal melanocytes and enteric neurons. Cell. 79 (7), 1277-1285 (1994).
- Chalazonitis, A., Pham, T. D., et al. Neurotrophin-3 is required for the survival-differentiation of subsets of developing enteric neurons. J. Neurosci. 21 (15), 5620-5636 (2001).
- Goldstein, A. M., Brewer, K. C., Doyle, A. M., Nagy, N., Roberts, D. J. BMP signaling is necessary for neural crest cell migration and ganglion formation in the enteric nervous system. Mech. Dev. 122 (6), 821-833 (2005).
- Jiang, Y., Liu, M. T., Gershon, M. D. Netrins and DCC in the guidance of migrating neural crest-derived cells in the developing bowel and pancreas. Dev. Biol. 258 (2), 364-384 (2003).
- Ramalho-Santos, M., Melton, D. A., McMahon, A. P. Hedgehog signals regulate multiple aspects of gastrointestinal development. Development. 127 (12), 2763-2772 (2000).
- Natarajan, D., Marcos-Gutierrez, C., Pachnis, V., de Graaf, E. Requirement of signaling by receptor tyrosine kinase RET for the directed migration of enteric nervous system progenitor cells during mammalian embryogenesis. Development. 129 (22), 5151-5160 (2002).
- Young, H. M., Hearn, C. J., et al. GDNF Is a chemoattractant for enteric neural cells. Dev. Biol. 229 (2), 503-516 (2001).
- Amiel, J., Sproat-Emison, E., et al. Hirschsprung disease, associated syndromes and genetics: a review. J. Med. Genet. 45 (1), 1-14 (2008).
- Pilon, N., Raiwet, D., Viger, R. S., Silversides, D. W. Novel pre- and post-gastrulation expression of Gata4 within cells of the inner cell mass and migratory neural crest cells. Dev. Dyn. 237 (4), 1133-1143 (2008).
- Nagy, N., Goldstein, A. M. Endothelin-3 regulates neural crest cell proliferation and differentiation in the hindgut enteric nervous system. Dev. Biol. 293 (1), 203-217 (2006).
- Nagy, A., Gertsenstein, M., Vintersen, K., Behringer, R. . Manipulating the mouse embryo: a laboratory manual. , 209-250 (2003).
- Schneider, C. A., Rasband, W. S., Eliceiri, K. W. NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis. Nat. Methods. 9, 671-675 (2012).
- Byth, K. F., Thomas, A., et al. AZD5438, a potent oral inhibitor of cyclin-dependent kinases 1, 2, and 9, leads to pharmacodynamic changes and potent antitumor effects in human tumor xenografts. Mol. Cancer Ther. 8 (7), 1856-1866 (2009).
