Summary

Low-Density Primäre Hippocampus Kultur

Published: April 18, 2017
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Summary

Dieser Artikel beschreibt das Protokoll zur Kultivierung niedriger Dichte primären hippocampalen Neuronen wachsen auf Glasdeckgläschen über einen einschichtigen glial invertiert. Das Neuron und Glia-Schichten werden durch Paraffinwachsperlen abgetrennt. Die Neuronen durch diese Verfahren gezüchtet sind geeignet für hochauflösende optische Bildgebung und funktionelle Assays.

Abstract

Die Fähigkeit, die Struktur und Physiologie der einzelnen Nervenzellen in Kultur zu untersuchen ist entscheidend für das Studium der Neurobiologie und ermöglicht Flexibilität bei der genetischen und chemischen Manipulation einzelner Zellen oder Netzwerk definiert. Eine solche einfache Manipulation in der reduzierten Kultursystem einfacher, wenn auf den intakten Hirngewebe verglichen. Während viele Verfahren zur Isolierung und Wachstum dieser primären Neuronen vorhanden sind, jeder hat seine eigenen Beschränkungen. Dieses Protokoll beschreibt ein Verfahren zur Kultivierung von niedriger Dichte und hohe Reinheit rodent embryonale Hippocampusneuronen auf Glasdeckgläschen, die dann über eine Monoschicht von Gliazellen suspendiert. Diese ‚Sandwich-Kultur‘ ermöglicht exklusives langfristiges Wachstum einer Population von Neuronen während von der darunterliegenden Glia einschichtigen für trophische Unterstützung ermöglicht. Wenn Neuronen ausreichenden Alters oder Reifegrad sind, können die Deckgläser werden in Neuronen Bildgebung oder funktionelle Assays klappt den glial dish und verwendet wird. Neurone grown durch dieses Verfahren typischerweise mehrere Wochen überleben und umfangreiche Dorne, synaptische Verbindungen entwickeln und Netzwerkeigenschaften.

Introduction

Das Gehirn ist in komplizierte Netzwerke von Neuronen organisiert. Der Beitrag der einzelnen Neuronen zu Netzwerk-Aktivität und Funktion des Gehirns kann durch selektive Veränderung ihrer molekularen Zusammensetzung und perturbance ihrer physiologischen Eigenschaften untersucht werden. Genetische und chemische Manipulation einzelner Neuronen ist wohl einfacher in kultivierten Neuronen als in intakten Hirngeweben, unbelastet von dem zellulären Heterogenität und Komplexität des letzteren. Neurone in Kultur entwickelt wohldefinierte axonalen und dendritischen Dorne und miteinander umfangreiche synaptischen Verbindungen bilden.

Während Neuron Kultur von erwachsenen Tieren oder aus anderen Regionen des Nervensystems möglich ist, werden embryonale Hippocampus – Kulturen aufgrund ihrer definierten Pyramidenzellpopulation häufig bevorzugt und eine relativ geringe Dichte Glia 1, 2. Hippocampus-Neuronen bei niedriger Dichte in Kultur gezüchtet sind besonders ameNable auf die Untersuchung von subzellulärer Lokalisierung, Protein Handel, Entwicklung neuronaler Polarität und Synapse. Neuronen in Kultur wird auch bei der Untersuchung molekulare Prozesse in der synaptischen Plastizität 3, 4, 5, 6 extensiv verwendet worden. Neuron Kultur Präparate von Mäusen , die mit globalen genetischen Deletionen , die postnatal nicht überleben haben sich als besonders nützlich erwiesen in 7 zellulären und synaptischen Rollen bestimmter Gene zu studieren.

Wie im Gehirn, kultiviert Hippocampus-Neuronen abhängig von trophischen Unterstützung von Gliazellen. Dies erschwert ihre Kultur, und hat zur Entwicklung verschiedener Methoden geführt, durch die diese Unterstützung geliefert wird. Ein allgemein verwendetes Verfahren beinhaltet Neuronen direkt auf eine Monoschicht von Gliazellen Plattierung 8 oder Verunreinigung ermöglichen Gliazellen aus dem erfassten Hippocampal Gewebe proliferieren und eine Monoschicht unter den Neuronen 9 zu bilden. Während dieses Verfahren einen gewissen Erfolg gefunden hat, ist die Verunreinigung der resultierenden neuronalen Kultur für die Bildgebung Experimente unvorteilhaft. Eine weitere , häufig verwendete Methode der Neuronenkultur verlassen den glial-out feeder insgesamt Schicht und stattdessen trophische Unterstützung in der Form eines definierten Wachstumsmediums 10 bereitzustellen.

Hier beschreiben wir das „Sandwich“ oder „Banker“ Methode der Neuron Kultur 2, 11. Dieses Verfahren beinhaltet die Hippokampus-Neuronen auf Glasdeckgläschen Plattierung, die dann über eine Monoschicht von Gliazellen durch Paraffinwachsperlen abgetrennt suspendiert. Dies erleichtert die langfristige Kultur einer homogenen Population von Neuronen ohne Glia kontaminiert, während für trophische Unterstützung von dem darunterliegenden Glia einschichtigen ermöglicht. Wenn Neuronen sind von ausreichendem Alter oder Reifegrad,die Neuronendeckgläser kann der glial Schale und verwendet in Bildgebung oder funktionelle Assays klappten werden.

Protocol

Alle Experimente und Protokolle Versuchstiere wurden von der University of Manitoba Tierethikkommission genehmigt und mit den Richtlinien des Canadian Council on Animal Care-konform waren. 1. Herstellung von Instrumenten, Puffer und Lösungen Sterilisieren durch alle Dissektion Ausrüstung Autoklavierung, Glas Pasteur-Pipetten, Pipettenspitzen, Filtervorrichtung und deionisiertes Wasser. Vorbereiten einer 20% (w / v; 1,1 M) stock Glucoselösung in entionisiertem Wasser u…

Representative Results

In diesem „Sandwich“ -Methode von Primärnervenzellkultur wachsen Hippocampusneuronen (Figur 3) auf einem Bett von Gliazellen (Abbildung 1) , getrennt durch Paraffinkügelchen (Abbildung 2). Dadurch wird sichergestellt, dass Neuronen wächst selektiv auf Glasplättchen mit minimalen Gliazellen Kontamination aber eine angemessene trophische Unterstützung von Gliazellen auf der Gewebekulturschale wachsen. Typischerweise können Neuron…

Discussion

Während das „Sandwich“ Verfahren zur Kultivierung Neuronen gut beschrieben worden ist , an anderer Stelle 2, 11, gibt es mehrere Schritte im gesamten Protokoll , das ziemlich schwer allein zu beschreiben , in Text, der für die Ermittler zu Frustration führen kann , die es annehmen wollen.

Glia-Kultur, Deck Vorbereitung und Neuron Kultur und Unterhaltung: Das Verfahren kann in drei großen Workflows unterteilt werden. Jede der …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Diese Arbeit wurde von CIHR MOP-142209 auf TJS unterstützt.

Materials

Dissection Instruments
Micro Dissecting Scissors Roboz RS-5910
Micro Dissecting Spring Scissors Roboz RS-5650
Micro Dissecting Spring Scissors Roboz RS-5605
Dumont Forceps (#5) Roboz RS-5045
Dumont Forceps (#PP) Roboz RS-4950
Name Company Catalog Number Comments
Tissue Preparation
Trypsin (2.5%) Gibco 15-090-046
Trypsin-EDTA (0.25%) Gibco 25-200-072
Swinnex Filter Holder, 25 mm EMD Millipore SX0002500 Used as cell strainer. Assemble first with filter and autoclave
Isoflorane Pharmaceutical Partners of Canada Inc. CP0406V2
Hemocytometer Hausser Scientific 1492
Grade 105 Lens Cleaning Tissue GE Healthcare 2105-841 Used as cell strainer. Assemble first in filter holder and autoclave
Glass Pasteur pipettes with cotton filter VWR 14672-412
HEPES (1 M) Gibco 15-630-080
Hank's Balanced Salt Solution without Calcium, Magnesium, Phenol Red (HBSS, 10x) Gibco 14-185-052
Glass Pasteur pipettes VWR 14672-380
Deoxyribonuclease I from bovine pancreas (Dnase) Sigma-Aldrich DN25-100mg
Butane bunsen burner Wall-Lenk Mfg. Co. Model 65
Centrifuge Eppendorf 5810R
Name Company Catalog Number Comments
Tissue Culture
Penicillin-Streptomycin (10,000 U/mL) Gibco 15-140-122
Petri Dish (100 mm) Fisher FB0875712
Petri Dish (60 mm) Fisher FB0875713A
Horse Serum Gibco 16050-122 Can be used in place of BGS, but each lot must be tested due to inter-lot variation. Heat-inactivation of serum is recommended.  
Sodium Hydroxide Fisher Scientific S318-1
Sodium Pyruvate Sigma-Aldrich P2256
Minimum Essential Medium (MEM) Gibco 11-095-080
Neurobasal Medium Gibco 21-103-049
L-Glutamine (200 mM) Gibco 25-030-081
GlutaMAX Supplement Gibco 35050061 Can be used in place of L-Glutamine in the NBG medium
Culture Dish (60 mm) Corning, Inc 353002
Culture Flasks (75 cm^2) Greiner Bio-One 658170
Cytarabine (Ara-C) Sigma-Aldrich C3350000
D-(+)-Glucose Sigma-Aldrich G8270
Bovine Growth Serum (BGS) HyClone SH3054103 Heat-inactivation is recommended before use.
B27 Supplement (50x) Gibco 17-504-044
Dimethyl Sulfoxide (DMSO) Sigma-Aldrich D8418-100ml
Cryogenic Vials VWR 89094-806
DL-2-Amino-5-phosphonopentanoic acid (APV) Sigma-Aldrich A5282
Name Company Catalog Number Comments
Coverslip Preparation
Sodium tetraborate decahydrate (borax) Sigma-Aldrich B9876-1KG
Poly-L-Lysine Hydrobromide Sigma-Aldrich P2636
Histoplast Paraffin Wax Fisher 22-900-700
Gravity Convection Oven VWR 89511-404 Used for alternative coverslip cleaning method discussed in protocol
Ultrasonic Bath (Sonicator) Fisher Scientific 15337400
Nitric Acid Anachemia 62786-460
Ceramic Staining Racks Thomas Scientific 8542E40 Used for alternative coverslip cleaning method discussed in protocol
Coverslips Glaswarenfabrik Karl Hecht GmbH 1001/18 Manufacturer is very important, as neurons do not adhere well to lower quality glass 
Boric Acid Sigma-Aldrich B0252
Name Company Catalog Number Comments
Miscellaneous
Sterile Syringe Filters VWR 28145-477 Used with BD syringe for filter-sterilization
Syringe  BD 302832 Used with VWR sterile syringe filters for fliter-sterilization
Water Bath Fisher Scientific 15-460-16Q
Inverted Microscope Olympus CKX41
15 mL Conical Sterile Centrifuge Tubes ThermoScientific 339650
50 mL Conical Sterile Centrifuge Tubes ThermoScientific 339652

References

  1. Banker, G. A., Cowan, W. M. Rat hippocampal neurons in dispersed cell culture. Brain Res. 126, 397-425 (1977).
  2. Kaech, S., Banker, G. Culturing hippocampal neurons. Nat Protoc. 1, 2406-2415 (2006).
  3. Adamantidis, A., et al. Optogenetics: 10 years after ChR2 in neurons–views from the community. Nat Neurosci. 18, 1202-1212 (2015).
  4. Ho, V. M., Lee, J. A., Martin, K. C. The cell biology of synaptic plasticity. Science. 334, 623-628 (2011).
  5. Huganir, R. L., Nicoll, R. A. AMPARs and synaptic plasticity: the last 25 years. Neuron. 80, 704-717 (2013).
  6. Luscher, C., et al. Role of AMPA receptor cycling in synaptic transmission and plasticity. Neuron. 24, 649-658 (1999).
  7. Varoqueaux, F., et al. Neuroligins determine synapse maturation and function. Neuron. 51, 741-754 (2006).
  8. Huettner, J. E., Baughman, R. W. Primary culture of identified neurons from the visual cortex of postnatal rats. J Neurosci. 6, 3044-3060 (1986).
  9. Lester, R. A., Quarum, M. L., Parker, J. D., Weber, E., Jahr, C. E. Interaction of 6-cyano-7-nitroquinoxaline-2,3-dione with the N-methyl-D-aspartate receptor-associated glycine binding site. Mol Pharmacol. 35, 565-570 (1989).
  10. Brewer, G. J., Torricelli, J. R., Evege, E. K., Price, P. J. Optimized survival of hippocampal neurons in B27-supplemented Neurobasal, a new serum-free medium combination. J Neurosci Res. 35, 567-576 (1993).
  11. Goslin, K., Asmussen, H., Banker, G., Banker, G., Goslin, K. Rat hippocampal neurons in low-density culture. Culturing nerve cells. 2, 339-370 (1998).
  12. Hanisch, U. K. Microglia as a source and target of cytokines. Glia. 40, 140-155 (2002).

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Cite This Article
Roppongi, R. T., Champagne-Jorgensen, K. P., Siddiqui, T. J. Low-Density Primary Hippocampal Neuron Culture. J. Vis. Exp. (122), e55000, doi:10.3791/55000 (2017).

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