Summary

マウスドーパミン作動性ニューロンの初代培養

Published: September 08, 2014
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Summary

Dopaminergic neurons play a vital regulatory role in the brain. Their loss is associated with Parkinson’s disease. In this video, we show how to generate primary cultures of central dopaminergic neurons from embryonic mouse mesencephalon. Such cultures are useful to study the extreme vulnerability of these neurons to various stresses.

Abstract

ドーパミン作動性ニューロンは、脳におけるニューロンの総数の1%未満を表す。ニューロンのこの低い量は、モータ制御、モチベーション、およびワーキングメモリなどの重要な脳の機能を調節する。黒質線条体ドーパミン作動性ニューロンを選択的にパーキンソン病(PD)に変性する。この進行性の神経細胞の損失は、明確に病理のモータ症状(動作緩慢、安静時振戦、筋固縮と)に関連付けられています。ドーパミン作動性ニューロン変性の責任を主剤はまだ不明です。しかし、これらのニューロンは、多様な条件で非常に脆弱であることが表示されます。初代培養は、ドーパミン作動性ニューロンの特性および特徴を調べるため、最も関連性の高いモデルの一つを構成する。これらの培養物を停止またはニューロン変性を遅くするために、PDの病理を模倣するさまざまなストレス剤および神経保護化合物に提出することができます。 GENERていたPDの多数のトランスジェニックマウスモデル過去10年間にatedはさらにドーパミン作動性ニューロン培養のための研究者の関心を増大させた。ここで、ビデオプロトコルは、マウス胎児の脳の繊細な解剖に焦点を当てています。腹側中脳の正確な切除がその後の研究を可能にするためにドーパミン作動性細胞において十分に豊富な神経細胞培養を得ることが重要です。このプロトコルは、胚のトランスジェニックマウスを用いて実現し、免疫蛍光染色、定量P​​CR、セカンドメッセンジャーの定量化、または神経細胞死/生存性評価に適していることができます。

Introduction

ドーパミンは、本質的な脳の神経伝達物質1,2の一方は、主として中脳ドーパミン作動性(DA)ニューロンによって放出される。 DAニューロンの大部分は、中脳2-6の腹の部分に存在します。概略的に、中脳DAニューロンは3解剖学的および機能的に異なる投影システムに分けることができます。mesostriatal、中脳辺縁系、および中間皮質経路2,5。前頭前皮質に突出するドーパミン作動性経路が認知2に関係しているのに対し、黒質線条体経路は、中脳辺縁系経路が強化、モチベーション、学習に重要な役割を果たし、運動行動に関与している。

DAニューロンは、統合失調症、注意欠陥、過活動障害、及びパーキンソン病(PD)2,4のようないくつかのヒト神経疾患に関与している。 PDは、黒質を接続するDAニューロンの進行性かつ選択的な変性によって特徴づけられる線条体への緻密部(SNC)。 PDの運動症状の責任がある線条体における深刻なドーパミン枯渇黒質線条体DAニューロン結果の損失(動作緩慢、安静時振戦、及び剛性)7。線条体におけるドーパミンレベルの復元を目指し、特発性PDの初期の原因は確立されておらず、現在の治療法は対症療法のみである。最も多く処方された薬物は、L-ドーパ(レボドパ)、ドーパミンの自然な前駆体である。レボドパの投与は、一定時間ドーパミンの損失を補償するのに、運動合併症は、長期間の治療(ジスキネジーおよびオン/オフ状態)8,9を生じる。

ドーパミン作動性ニューロンおよびPDの研究は、一定の進行であり、強烈な努力が細胞移植、遺伝子治療、または神経保護剤10,11に基づいて治療法を開発するために行われている。しかし、大きな問題は、非解明のまま:極端なvulnerabの原因が何であるかDAニューロンのility?その答えの一部は、DAニューロンの活動で見つけることができます。電気的活動およびDAニューロンの興奮性の減少は、12を縮退させる彼らの傾向を増大させると思われる。それにもかかわらず、PDの病因の複雑さは、DAニューロンに関与する機構は13-15退化識別するために、さらなる研究が必要である。

初代培養は、DAニューロンの性質16-19を研究すると、神経保護剤20〜24の評価のためにさまざまなストレスにこれらのニューロンに挑戦することが特に関連しています。ラット培養モデルは、ほとんどの場合、ラット胚中脳の解剖が容易であるように、マウスと比べて、ニューロンのより高い量は、ラットで得ることができ、使用されている。しかし、病気25のトランスジェニックマウスモデルの生成が大幅にマウス26-29からの初代培養のための神経科学コミュニティの関心が高まっている。広報文化ものの生まれたばかりの動物からepared使用することができ、それが神経細胞が分化する能力を保持しているときには、有糸分裂後の段階(中脳の神経細胞のためE13.5)で胚からそれらを準備することをお勧めします。以下のプロトコルを準備することが最も困難であるマウス胚(E13.5)からの初代培養中の単離中脳ニューロンを提示します。注目すべきことに、私たちは、より良い再現性のために、無血清培地を使用してプロトコルを提供する。培養の準備(解剖および機械的解離)内の2つの最も重要なステップは慎重に関連したビデオの中で詳細に説明する。

Protocol

この研究で使用したマウスは、世話および実験動物の使用のための欧州連合評議会(86/609 / EU)のガイドラインに従って取り扱った。 必要な溶液の調製ストック溶液 10倍のポリ-L-オルニチン(PLO)ソリューション:PLO臭化水素酸(分子量= 30,000-70,000)を10mg秤量し、滅菌水70mlに溶解する。 -20℃で0.2μmのシリンジフィルター、分量、およびストアを使用してソ…

Representative Results

中脳培養ステップの例示フローチャートを図1に示す。簡単に述べると、妊娠中のスイスマウスからE13.5の胚を収集した後、腹側中脳全体の胚から切開される。分離された脳の断片を連続酵素消化および機械的解離に送信されます。解離した細胞を、培養培地中に再懸濁し、プレコーティング12または24ウェルプレートに播種し、遠心分離によりペレット化する。細胞は、培地交換?…

Discussion

このプロトコルは、ドーパミン作動性ニューロンを検出するために、胚性マウスと免疫蛍光手順から中脳ニューロンの初代培養を調製するのに必要な手順および試薬を提供する。手順の重要なステップは、胚の解剖し、収集脳断片の機械的解離である。高品質の解剖器具解剖技術を習得するのに役立ちます。 DAニューロンは、中脳のごく一部を構成している。したがって、腹側中脳の右側部?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Supported by grants from CNRS and INSERM. PM acknowledges support from the Fondation pour la Recherche Médicale en France (Equipe FRM 2009). SC acknowledges support from the Fondation de France.

Materials

Fetal Bovine Serum Lonza 14-801F
DMEM 4.5g/L Glucose with L-Glutamine Lonza BE12-604F
0.05% Trypsin-EDTA (1X), Phenol Red  Life Technologies 25300-054
Penicillin-Streptomycin (10,000 U/mL) Life Technologies 15140122
L-glutamine, 200 mM Solution Life Technologies 25030123
Dulbecco’s Phosphate Buffered Saline Sigma-Aldrich  D8537
Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium/Nutrient Mixture F-12 Ham Sigma-Aldrich  D0547 Powder
Laminin – 1 mg/mL in Tris buffered NaCl Sigma-Aldrich  L2020
Poly-L-Ornithine hydrobromide Sigma-Aldrich  P3655
Insulin from porcine pancreas Sigma-Aldrich  I5523
apo-Transferrin human Sigma-Aldrich  T1147
Putrescine dihydrochloride Sigma-Aldrich  P5780
Progesterone Sigma-Aldrich  P8783
Sodium selenite Sigma-Aldrich  S5261
HEPES Sigma-Aldrich  H4034 
Glycine Sigma-Aldrich  G7126 Stock solution 1M in water
Gelatin Sigma-Aldrich  G9391 Stock solution 2% (w/v) in water
Triton X-100 Sigma-Aldrich  T8532
Paraformaldehyde 16% in water Electron Microscopy Sciences RT 15710-S
Sodium hydrogen carbonate (NaHCO3) Merck Millipore 106329
D(+)-Glucose, Monohydrate Merck Millipore 4074-2
Hydrochloric acid – c(HCl) = 1 mol/l (1 N) Titripur Merck Millipore 109057
Sterile water – Aqua B. Braun Braun
Ethanol absolute NORMAPUR analytical reagent VWR 20821.321
Sterile Petri Dishes VWR 82050-566
Pasteur pipettes plain glass – Wilhem Ulbrich GdbR. VWR 612-2297
Counting chamber Malassez VWR 631-0975
Serum Acrodisc Syringe Filter with Supor Membrane, Sterile, GF/0.2 µm, 37 mm PALL Life science 4525
Surgical Scissors – Straight, sharp-sharp, 14.5 cm long Fine Science Tools 14002-14 To open the abdominal wall
Scissors – Straight, pointed, delicate, 10 cm long MORIA 4877A To open the uterine wall
Forceps – Curved, usual, serrated jaws 1 mm MORIA 2183 To manipulate embryos
Vannas Scissors – Curved, pointed, 7 mm blades MORIA MC50 To take out the mesencephalon
Ultra Fine Forceps – Curved, delicate, 13 cm long MORIA 9987 To remove meninges
BD BioCoat Poly-D-Lysine 24-well Multiwell Plates BD Bioscience 356414
BD Falcon 12-well Cell Culture Plate, flat-bottom with lid BD Bioscience 353043
SuperFrost Microscope Slides, Ground edges 90º MENZEL-GLÄSER AG00008032E
Precision cover glasses thickness No. 1.5H circular 18 mm Ø MARIENFELD 117580
Polyclonal Rabbit Anti-Microtubule-Associated Protein 2 (MAP2) Antibody Chemicon Millipore AB5622 1/200
Monoclonal Mouse Anti-Glutamate Decarboxylase (GAD67) Antibody, clone 1G10.2 Chemicon Millipore MAB5406 1/400
Monoclonal Rat Anti-Dopamine Transporter (DAT) Antibody, clone DAT-Nt  Chemicon Millipore MAB369 1/500
Monoclonal Mouse Anti-5-HT Antibody 1/8,000 – Generous gift from Yves Charnay (Swizerland, Yves.Charnay@hcuge.ch)
Goat Serum, New Zealand Origin Life Technologies 16210-064
Alexa Fluor 405 Goat Anti-Rabbit IgG (H+L) Antibody Life Technologies A-31556 1/200
Alexa Fluor 488 Goat Anti-Mouse IgG (H+L) Antibody Life Technologies A-11001 1/1000
Alexa Fluor 594 Goat Anti-Rat IgG (H+L) Antibody Life Technologies A-11007 1/1000
VECTASHIELD HardSet Mounting Medium Vector Laboratories H-1400
Stereomicroscope Carl Zeiss microscopy Stemi-2000C
Bunsen Burner FIREBOY VWR 451-0136

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Cite This Article
Gaven, F., Marin, P., Claeysen, S. Primary Culture of Mouse Dopaminergic Neurons. J. Vis. Exp. (91), e51751, doi:10.3791/51751 (2014).

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