Summary

Подготовка и иммуноокрашивания Myelinating Organotypic мозжечка ломтик культур

Published: March 20, 2019
doi:

Summary

Здесь мы представляем метод подготовить organotypic срез культур от мыши мозжечка и миелиновой оболочкой, окрашивание, иммуногистохимия подходит для изучения механизмов миелинизации и remyelination в центральной нервной системе.

Abstract

В нервной системе миелина является комплекс мембранные структуры, порожденных myelinating глиальных клеток, которые ensheathes аксоны и облегчает быстро электрической проводимости. Было показано, что миелина изменения происходят в различных неврологических заболеваний, где это связано с функциональными недостатками. Здесь, мы предоставляем подробное описание ex vivo модель, состоящая из мыши organotypic мозжечка фрагменты, которые можно сохранить в культуре на несколько недель и далее быть помечены для визуализации миелина.

Introduction

Нейроны являются крайне поляризованную клетки, которые составляют Сомато дендритных отсек, который получает входы от окружающей его среды и аксон, который обеспечивает генерации и распространения электрических импульсов в другие ячейки. Быстрое распространение и своевременное предоставление информации имеет важное значение для правильного функционирования нервной системы. В позвоночных он способствует миелинизации, что позволяет увеличить аксональное проводимости скорости1. Миелиновые является специализированная структура, образованная уплотненных слоев плазматической мембраны, порожденных myelinating глии, а именно Олигодендроциты в центральной нервной системе (ЦНС) и Шванновские клетки в периферической нервной системы (ПНС). Как в ЦНС и ПНС, axoglial взаимодействия диск формирование специализированных аксональное доменов: Ranvier из узлов и их окружающие доменов, paranodes и juxtaparanodes2. Аксональное сегменты, изолированные миелина, или междоузлий, чередуются с Ranvier на узлы, которые соответствуют малых unmyelinated домены, обогащенный в закрытом напряжения натриевых каналов (Nav). Высокая концентрация и быстрой активации Nav каналов на узлы по Ranvier позволяют регенерации потенциалы действия и вместе с теплоизоляционные свойства миелиновой оболочки, обеспечить проведение эффективных и быстро saltatory нервного импульса вдоль аксона3.

В дополнение к своей роли в ускорении скорости проведения нервного импульса глии myelinating обеспечивает метаболические поддержку Аксон, сохраняя его долгосрочной целостности и участвуя в ее выживание4,5. Кроме того это стало ясно в последние годы, что миелина динамически модулируется на протяжении всей жизни, таким образом, предположительно участвующих в регулирование и пластичности различных функций нервной системы. Корректировки распределения, номер, Длина и толщина миелиновой оболочки вдоль аксоны может таким образом представляют новый способ тонко настраивать различные сети6,,78. Таким образом эволюционное приобретение миелина является ключевой процесс для чувств, мотор и когнитивных функций и возмущений взаимодействия между аксонов и глии все чаще рассматривается как вклад развития или приобретенные неврологические болезни9.

Характеризуется состав миелина, с конкретной функцией значительная липидов (70%) по сравнению с белками (30%) в отличие от других клеточных мембран10. Однако в отличие от миелина липиды, большинство белки миелина специфичные для миелина, включая основной белок миелина (MBP), proteolipid белка (ПЛП), 2′, 3′-циклических нуклеотидов 3′-фосфодиэстеразы (CNP), связанные миелина гликопротеина (МАГ), миелин Олигодендроциты гликопротеина (мог), PMP-22 и10P0. Основе его состав липидов, например Luxol быстро синий11, Судан черный B12, Бейкер кислоты hematin метод13, а также Серебряный пятнать14существуют различные гистологической методы пятно миелина. Тем не менее эти подходы не всегда позволяют для адекватного контрастность и разрешение для визуализации отдельных волокон. Альтернативный подход для выявления миелина является иммуногистохимия, направленных против белки миелина. Различные антитела целевых миелина специфичные антигены с высокой точностью и может быть использован регулярно для обнаружения Миелинизированные структур. Взаимодействие антител антигена можно далее показал, что с помощью вторичных антител в сочетании с Флюорофор направленных против основного антитела и визуализированы с адекватной флуоресцентной микроскопии. Здесь мы описываем иммунохимических протокол пятно миелина на ex vivo мозжечковой ломтиками, модель, которая позволяет для хорошего сохранения архитектуры нервной ткани. Кроме того Организации и размер клеток Пуркинье (единственным Миелинизированные нейронов мозжечка) делают их классическая модель для электрофизиологических исследований и аналогичным образом они идеальны для выполнения исследований фиксированной или жить изображений.

Мозжечковая фрагменты создаются из P9-P10 мышей, время, соответствующее раннее начало клеток Пуркинье миелинизации, процесс, который достигается в основном на одну неделю ex vivo (6-7 дней в пробирке, DIV)15. Кроме того эта модель адаптирована к расследованию демиелинизирующих расстройств, таких как рассеянный склероз (РС), как обширные демиелинизации может быть наведено в мозжечковой ломтики с использованием комплекса lysophosphatidylcholine myelinotoxic (или lysolecithin, LPC), который сопровождается спонтанное remyelination16,17. Эндогенные remyelination происходит от двух дней после удаления ЛСМ из питательной среды и является почти полной недели после лечения.

Завершение этого протокола занимает около 3 недель, в том числе полдня для подготовки мозжечковой ломтик культур, в неделю, чтобы получить полностью Миелинизированные ломтиками, после 2 дней, чтобы достичь пика демиелинизации и еще одна неделя для их полного remyelination. Кроме того иммуногистохимия может быть завершена в течение 2 дней. Протокол, описанные здесь адаптирована к стандартной помет мышей 6 детенышей и необходимо адаптировать относительно количество животных, используемых для запланированного эксперимента.

Protocol

Все работы с участием животных выполнены с институциональной политикой и руководящими принципами, установленными UPMC, INSERM и французский и директивы Совета Европейского сообщества 86/609/ЕЕС. 1. Подготовка питательной среды и культуры вставляет (практический время ≈ 10-15 мин)</…

Representative Results

Примеры immunostainings представитель миелиновый organotypic мозжечка ломтиками, полученные от C57black6 P9-P10 одичал типа (WT) (рисунок 2A), а также ПЛП-GFP трансгенных мышей (рис. 2B), вместе с окрашивания клеток Пуркинье. Мозжечковая ломтики myelinate от белого ве?…

Discussion

Здесь, мы подробно протокол для создания ex vivo модель, соответствующую мыши мозжечковой organotypic срез культур, адаптированных из ранее опубликованные методы15,16,19 и последующих миелина иммуноокрашивания этих препаратов. Эта стратегия пре?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Мы благодарим д-р Шон Фриман, д -р Натали соль-Фулон и д-р Томас Ру за ценные замечания по рукописи. Эта работа финансировалась INSERM, ICM, ARSEP грантов R13123DD, НРУ R17127DD (до н.э.) и FRM стипендий, SPF20110421435 (до н.э.), FDT20170437332 (для м.т.). Мы благодарим фонд культуры клеток СЕЛИС и icm. Платформа Квант.

Materials

BME medium ThermoFisher Scientific 41010026
Hank’s Balanced Salt Solution (10X HBSS) ThermoFisher Scientific 14180046
GlutaMAX (100X) ThermoFisher Scientific 35050038
Heat-inactivated Horse Serum ThermoFisher Scientific 26050088
Penicillin–Streptomycin (10.000 IU/mL) ThermoFisher Scientific 15140122
Gey’s Balanced Salt Solution Sigma Aldrich G9779-500ML
D-Glucose Solution (45%) Sigma Aldrich G8769-100ML
Lysophosphatidylcholine (LPC) Sigma Aldrich L4129-100MG
Paraformaldehyde (PFA) Electron Microscopy Sciences 15714
Absolute ethanol (100% ethanol) VWR Chemicals 20821.330 Cooled at -20°C
Triton® X-100 Sigma Aldrich X100-500ML
10% Normal Goat Serum (NGS) ThermoFisher Scientific 500622
Phosphate Buffer Solution EuroMEDEX ET330-A pH 7.4
Anti-GFP Antibody (Polyclonal, Chicken) Merck Millipore 06-896 Dilution 1/300
Anti-Myelin Basic Protein (MBP) Antibody (Polyclonal, Chicken) Merck Millipore AB9348 Dilution 1/150
Anti-Myelin Basic Protein (MBP) Antibody (Monoclonal, Mouse IgG2b) Merck Millipore NE1019 Dilution 1/200
Anti-PLP Antibody (Rat, Hybridoma) Gift from Dr. K. Ikenaka; Okasaki, Japan Dilution 1/5 to 1/10
Anti-Sodium Channel, Pan Antibody (Monoclonal, Mouse IgG1, clone K58/35) Sigma Aldrich S8809 Dilution 1/150
Anti-Caspr Antibody (Polyclonal, Rabbit) Abcam ab34151 Dilution 1/500
Goat Secondary Antibodies conjugated to Alexa Fluor 488, 594, 647 or 405 ThermoFisher Scientific Dilution 1/500
Fluoromount SouthernBiotech 0100-20
Tissue chopper McIlwain
Razor blades
Large scissors F.S.T 14101-14
Small scissors F.S.T 91500-09
Fine-straight forceps F.S.T 91150-20
Curved-fine forceps F.S.T 11297-00
Cell culture dishes (60-mm and 100-mm) TPP
4-, 6-well culture plates TPP
Millicell culture inserts (0,4 µm, 30-mm diameter) Merck Millipore PICM0RG50
Cell culture incubator 37°C, 5% CO2
Fine-end pipette tips Dutscher 134000CL
Wide-bore pipette tips ThermoFisher Scientific 2079G
Sterile syringe Terumo Europe 20 or 50 mL
Sterile syringe filters Terumo Europe 0.22 µm
Scalpel Swann-Morton 0510
Brush
Microscope slides RS France 76 x 26 x 1.1 mm
Glass coverslips RS France 22 x 22 mm
Kimtech Sciences Tissue Wipers Kimberly-Clark Professional 5511
Binocular microscope

References

  1. Monje, M. Myelin Plasticity and Nervous System Function. Annual Review Neuroscience. 41, 61-76 (2018).
  2. Desmazières, A., Sol-Foulon, N., Lubetzki, C. Changes at the nodal and perinodal axonal domains: a basis for multiple sclerosis pathology. Multiple Sclerosis Houndmills Basingstoke England. 18, 133-137 (2012).
  3. Waxman, S. G., Ritchie, J. M. Molecular dissection of the myelinated axon. Annals of Neurology. 33, 121-136 (1993).
  4. Fünfschilling, U., et al. Glycolytic oligodendrocytes maintain myelin and long-term axonal integrity. Nature. 485, 517-521 (2012).
  5. Lee, Y., et al. Oligodendroglia metabolically support axons and contribute to neurodegeneration. Nature. 487, 443-448 (2012).
  6. Chang, K. -. J., Redmond, S. A., Chan, J. R. Remodeling myelination: implications for mechanisms of neural plasticity. Nature Neurosciences. 19, 190-197 (2016).
  7. Fields, R. D. A new mechanism of nervous system plasticity: activity-dependent myelination. Nature Reviews Neuroscience. 16, 756-767 (2015).
  8. Nave, K. -. A., Werner, H. B. Myelination of the nervous system: mechanisms and functions. Annual Review of Cell and Developmental Biology. 30, 503-533 (2014).
  9. Nave, K. -. A. Myelination and support of axonal integrity by glia. Nature. 468, 244-252 (2010).
  10. Baumann, N., Pham-Dinh, D. Biology of oligodendrocyte and myelin in the mammalian central nervous system. Physiological Reviews. 81, 871-927 (2001).
  11. Kluver, H., Barrera, E. A method for the combined staining of cells and fibers in the nervous system. Journal of Neuropathology and Experimental Neurology. 12, 400-403 (1953).
  12. Meier, C. Some observations on early myelination in the human spinal cord. Light and electron microscope study. Brain Research. 104, 21-32 (1976).
  13. Hori, S. H. A SIMPLIFIED ACID HEMATEIN TEST FOR PHOSPHOLIPIDS. Stain Technology. 38, 221-225 (1963).
  14. Gallyas, F. Silver staining of myelin by means of physical development. Neurological Research. 1, 203-209 (1979).
  15. Dusart, I., Airaksinen, M. S., Sotelo, C. Purkinje cell survival and axonal regeneration are age dependent: an in vitro study. Journal of Neuroscience An Official Journal of the Society of Neuroscience. 17, 3710-3726 (1997).
  16. Birgbauer, E., Rao, T. S., Webb, M. Lysolecithin induces demyelination in vitro in a cerebellar slice culture system. Journal of Neuroscience Research. 78, 157-166 (2004).
  17. Zhang, H., Jarjour, A. A., Boyd, A., Williams, A. Central nervous system remyelination in culture–a tool for multiple sclerosis research. Experimental Neurology. 230, 138-148 (2011).
  18. Rasband, M. N., Peles, E. The Nodes of Ranvier: Molecular Assembly and Maintenance. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology. 8, a020495 (2015).
  19. Stoppini, L., Buchs, P. A., Muller, D. A simple method for organotypic cultures of nervous tissue. Journal of Neurosciences Methods. 37, 173-182 (1991).
  20. Hussain, R., et al. Progesterone and Nestorone facilitate axon remyelination: a role for progesterone receptors. Endocrinology. , 3820-3831 (2011).
  21. Wioland, L., et al. Epsilon toxin from Clostridium perfringens acts on oligodendrocytes without forming pores, and causes demyelination. Cellular Microbiology. 17, 369-388 (2015).
  22. Pampaloni, F., Reynaud, E. G., Stelzer, E. H. K. The third dimension bridges the gap between cell culture and live tissue. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 8, 839-845 (2007).
  23. Medina-Rodríguez, E. M., et al. Promoting in vivo remyelination with small molecules: a neuroreparative pharmacological treatment for Multiple Sclerosis. Science Reports. 7, (2017).
  24. Spassky, N., et al. The early steps of oligodendrogenesis: insights from the study of the plp lineage in the brain of chicks and rodents. Developmental Neurosciences. 23, 318-326 (2001).
  25. Yuan, X., et al. Expression of the green fluorescent protein in the oligodendrocyte lineage: a transgenic mouse for developmental and physiological studies. Journal of Neuroscience Research. 70, 529-545 (2002).
  26. Gibson, E. M., et al. Neuronal activity promotes oligodendrogenesis and adaptive myelination in the mammalian brain. Science. 344, 1252304 (2014).
  27. Tomassy, G. S., et al. Distinct profiles of myelin distribution along single axons of pyramidal neurons in the neocortex. Science. 344, 319-324 (2014).
  28. Wang, H., et al. Polarization sensitive optical coherence microscopy for brain imaging. Optics Letters. 41, 2213-2216 (2016).
  29. Freudiger, C. W., et al. Label-free biomedical imaging with high sensitivity by stimulated Raman scattering microscopy. Science. 322, 1857-1861 (2008).
  30. Lim, H., et al. Label-free imaging of Schwann cell myelination by third harmonic generation microscopy. Proceedings of the National Academy of Sciences U. S. A. 111, 18025-18030 (2014).
  31. Schain, A. J., Hill, R. A., Grutzendler, J. Label-free in vivo imaging of myelinated axons in health and disease with spectral confocal reflectance microscopy. Nature Medicine. 20, 443-449 (2014).
  32. Arancibia-Carcamo, I. L., Attwell, D. The node of Ranvier in CNS pathology. Acta Neuropathologia. (Berlin). 128, 161-175 (2014).

Play Video

Cite This Article
Thetiot, M., Ronzano, R., Aigrot, M., Lubetzki, C., Desmazières, A. Preparation and Immunostaining of Myelinating Organotypic Cerebellar Slice Cultures. J. Vis. Exp. (145), e59163, doi:10.3791/59163 (2019).

View Video