جيل من Oligodendrocytes وOligodendrocyte- متوسطة مكيفة للتجارب الثقافة المشتركة
Summary
هنا ، نعرض طريقة فعالة لتنقية oligodendrocytes وإنتاج وسيط oligodendrocyte مكيفة التي يمكن استخدامها لتجارب الثقافة المشتركة.
Abstract
في الجهاز العصبي المركزي ، تشتهر oligodendrocytes بدورها في الميالات المحورية ، التي تسرع من انتشار إمكانات العمل من خلال التوصيل الملحي. وعلاوة على ذلك، يشير عدد متزايد من التقارير إلى أن oligodendrocytes تتفاعل مع الخلايا العصبية وراء الميالين، لا سيما من خلال إفراز العوامل القابلة للذوبان. هنا ، نقدم بروتوكولًا مفصلًا يسمح بتنقية خلايا النسب oligodendroglial من ثقافات الخلايا الدبقية التي تحتوي أيضًا على الخلايا الفلكية والخلايا المجهرية. تعتمد الطريقة على الاهتزاز بين عشية وضحاها عند درجة حرارة 37 درجة مئوية ، مما يسمح بانفصال انتقائي للخلايا الأولية المنفّذة والخلايا المجهرية ، والقضاء على microglia عن طريق الالتصاق التفاضلي. ثم نصف ثقافة oligodendrocytes وإنتاج وسيط oligodendrocyte مكيفة (OCM). ونحن نقدم أيضا حركية العلاج OCM أو oligodendrocytes بالإضافة إلى الخلايا العصبية قرنية النهر المنقى في تجارب الثقافة المشتركة, دراسة التفاعلات oligodendrocyte الخلايا العصبية.
Introduction
Oligodendrocytes (OLs) هي الخلايا الدبقية للجهاز العصبي المركزي (CNS) التي تولد التفاف المالين حول محاور عصبية. تنشأ OLs من الخلايا السلائف oligodendrocyte (OPCs) التي تتكاثر داخل المناطق البطينية من الجهاز العصبي المركزي الجنيني ثم تهاجر وتفرق إلى OLs ناضجة تماما (أي، الخلايا تشكيل المالين)1. OPCs وفيرة خلال التنمية المبكرة، ولكن أيضا تستمر في الدماغ الكبار حيث أنها تمثل عدد الخلايا التكاثرية الرئيسية2. واحد OL ensheathes محاور متعددة في أقسام غير منفعل (أي، internodes)، وحافة كل حلقة المالين تعلق على محور عصبي تشكيل المجال البارانودال الذي أمر بالغ الأهمية للخصائص العازلة من المائلين1،3. بين paranodes هي فجوات صغيرة unmyelinated تسمى العقد من رانفييه. هذه العقد غنية بقنوات الصوديوم ذات بوابات الجهد (Nav) ، مما يسمح بتجديد والانتشار السريع لإمكانات العمل من خلال التوصيل الملحي4. هذا التفاعل ضيق يتيح أيضا دعم الطاقة المحورية من خلال التمازى العصبية من اللاكتات من OLs5،6.
يتم تنظيم نضوج خلايا النسب oligodendroglial وعملية الميالين بإحكام من خلال تفاعلاتها مع الخلايا العصبية7. في الواقع، OLs وOPCs، واسمه أيضا خلايا NG2، والتعبير عن مجموعة من المستقبلات للناقلات العصبية، ويمكن أن تتلقى مدخلات من الخلايا العصبية مثير ومثبطة، مما يسمح لهم باستشعار النشاط العصبي الذي يمكن أن يؤدي انتشارها و / أو التمايز في الخلايا المائلة2. بدوره، OPCs / OLs تفرز microvesicles والبروتينات في الفضاء خارج الخلية التي وحدها أو التوسط بشكل تآزري وظائف التشكيل العصبي واعصاب8،9،10،11،12. ومع ذلك ، فإن الآليات الجزيئية التي تتحكم في طرق متعددة من التفاعلات بين خلايا النسب oligodendroglial والخلايا العصبية لم يتم فك شفرتها بالكامل.
وعلاوة على ذلك، في العديد من الحالات المرضية CNS، تتأثر OLs في المقام الأول، وبالتالي تعكير تفاعلها مع الخلايا العصبية. على سبيل المثال ، في التصلب المتعدد (MS) ، يحدث الخلل العصبي عن طريق إزالة الميالة البؤرية في الجهاز العصبي المركزي ، وهو ثانوي لفقدان OLs الذي يمكن أن يؤدي إلى تلف عصبي وتراكم الإعاقة ذات الصلة. يمكن أن يحدث Remyelination ، وإن كان غير كاف في معظم الحالات13. وقد أدى التقدم المحرز في العقد الماضي، بسبب تطور العلاجات المناعية، إلى خفض معدل الانتكاس، ولكن تعزيز إعادة التمالع لا يزال حتى الآن حاجة غير ملباة. على هذا النحو ، فإن فهم أفضل لدور OLs ووظائفه وتأثيراته له أهمية خاصة لتطوير علاجات جديدة لمجموعة واسعة من ظروف الجهاز العصبي المركزي.
هنا ، ونحن نصف أساليب تنقية OLs والثقافة. وهذا يتيح إجراء دراسة دقيقة للآليات الجوهرية التي تنظم تطورها وبيولوجيتها. وبالإضافة إلى ذلك، تسمح هذه الثقافات OLs عالية التخصيب بإنتاج وسيط أوليغودندروسيتي مكيف (OCM)، والتي يمكن إضافتها إلى ثقافات الخلايا العصبية النقية للحصول على نظرة ثاقبة لتأثير العوامل التي تفرزها OLs على فسيولوجيا الخلايا العصبية والاتصال. وعلاوة على ذلك، فإننا نصف كيفية تنفيذ نظام الثقافة المشتركة في المختبر حيث يتم الجمع بين oligodendrocytes تنقية والخلايا العصبية معا، مما يسمح لمعالجة الآليات التي تنظم (إعادة) myelination.
Protocol
Representative Results
Discussion
هنا ، نقدم بروتوكولًا مفصلًا للحصول على ثقافات خلية النسب oligodendroglial عالية التخصيب من الثقافات الدبقية المختلطة ، المقتبسة من طريقة نشرت سابقًا16، والإنتاج اللاحق للوسط المكيف OL. هذه التقنية اهتزاز ليست مكلفة، ويمكن أن تتكرر ثلاث مرات، وهو الأمثل للحصول على كمية عالية من OLs الم…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ويود المؤلفون أن يشكروا ريمي رونزانو على نصيحته الحكيمة في تحرير المخطوطات. تم تمويل هذا العمل من قبل ICM ، INSERM ، منحة مؤسسة ARSEP إلى NSF ، وسعر Bouvet-Labruyère.
Materials
| 5-fluorodeoxyuridine | Sigma | F0503 | |
| B27 supplement | ThermoFisher | 17504044 | |
| D-(+)-Glucose solution | Sigma | G8769 | |
| DNase (Deoxyribonuclease I) | Worthington | LS002139 | |
| Dulbecco's Modified Eagle Medium | ThermoFisher | 31966021 | |
| Ethanol 100% | Sigma | 32221-M | |
| Ethanol 70% | VWR Chemicals | 83801.360 | |
| Fetal Calf Serum | ThermoFisher | 10082147 | |
| L-cysteine | Sigma | C7352 | |
| Neurobasal | ThermoFisher | 21103049 | |
| Papain | Worthington | LS003126 | |
| Penicillin-Streptomycin | ThermoFisher | 15140122 | |
| Phosphate Buffered Saline without calcium and magnesium | ThermoFisher | A1285601 | |
| Polyethylenimine(PEI) | Sigma | P3143 | |
| Tetraborate decahydrate | Sigma | B9876 | |
| Trypsin | Sigma | Sigma | |
| Uridine | Sigma | U3750 | |
| Bottenstein-Sato (BS) media | |||
| apo-Transferrin human | Sigma | T1147 | |
| BSA (Bovine Serum Albumin) | Sigma | A4161 | |
| Dulbecco's Modified Eagle Medium | ThermoFisher | 31966021 | |
| Insulin | Sigma | I5500 | |
| PDGF | Peprotech | AF-100-13A | |
| Penicillin-Streptomycin | ThermoFisher | 15140122 | |
| Progesterone | Sigma | P8783 | |
| Putrescine dihydrochloride | Sigma | P5780 | |
| Sodium selenite | Sigma | S5261 | |
| T3 (3,3',5-Triiodo-L-thyronine sodium salt) | Sigma | T6397 | |
| T4 (L-Thyroxine) | Sigma | T1775 | |
| Co-culture media | |||
| apo-Transferrin human | Sigma | T1147 | |
| B27 supplement | ThermoFisher | 17504044 | |
| Biotin | Sigma | B4639 | |
| BSA (Bovine Serum Albumin) | Sigma | A4161 | |
| Ceruloplasmin | Sigma | 239799 | |
| Dulbecco's Modified Eagle Medium | ThermoFisher | 31966021 | |
| Hydrocortisone | Sigma | H4001 | |
| Insulin | Sigma | I5500 | |
| N-Acetyl-L-cysteine | Sigma | A8199 | |
| Neurobasal | ThermoFisher | 21103049 | |
| Penicillin-Streptomycin | ThermoFisher | 15140122 | |
| Progesterone | Sigma | P8783 | |
| Putrescin | Sigma | P5780 | |
| Recombinant Human CNTF | Sigma | 450-13 | |
| Sodium selenite | Sigma | S5261 | |
| T3 (3,3',5-Triiodo-L-thyronine sodium salt) | Sigma | T6397 | |
| Vitamin B12 | Sigma | V6629 | |
| Tools | |||
| 0.22 µm filter | Sartorius | 514-7010 | |
| 1 mL syringe | Terumo | 1611127 | |
| 100 mm Petri dish | Dutscher | 193100 | |
| 15 mL tube | Corning Life Science | 734-1867 | |
| 50 mL tube | Corning Life Science | 734-1869 | |
| 60 mm Petri dish | Dutscher | 067003 | |
| 70 µm filter | Miltenyi Biotec | 130-095-823 | |
| Binocular microscope | Olympus | SZX7 | |
| Curved forceps | Fine Science Tools | 11152-10 | |
| Fine forceps | Fine Science Tools | 91150-20 | |
| Large surgical scissors | Fine Science Tools | 14008-14 | |
| Scalpel | Swann-morton | 233-5528 | |
| Shaker | Infors HT | ||
| Small surgical scissors | Fine Science Tools | 91460-11 | |
| Small surgical spoon | Bar Naor Ltd | BN2706 | |
| T150 cm2 flask with filter cap | Dutscher | 190151 | |
| Animal | |||
| P2 Wistar rat | Janvier | RjHAn:WI |
References
- Zalc, B. The acquisition of myelin: a success story. Novartis Foundation Symposium. 276, 15-21 (2006).
- Habermacher, C., Angulo, M. C., Benamer, N. Glutamate versus GABA in neuron-oligodendroglia communication. Glia. 67 (11), 2092-2106 (2019).
- Sherman, D. L., Brophy, P. J. Mechanisms of axon ensheathment and myelin growth. Nature Reviews. Neuroscience. 6 (9), 683-690 (2005).
- Freeman, S. A., Desmazières, A., Fricker, D., Lubetzki, C., Sol-Foulon, N. Mechanisms of sodium channel clustering and its influence on axonal impulse conduction. Cellular and molecular life sciences: CMLS. 73 (4), 723-735 (2016).
- Lee, Y., et al. Oligodendroglia metabolically support axons and contribute to neurodegeneration. Nature. 487 (7408), 443-448 (2012).
- Nave, K. A. Myelination and the trophic support of long axons. Nature Reviews. Neuroscience. 11 (4), 275-283 (2010).
- Monje, M. Myelin Plasticity and Nervous System Function. Annual Review of Neuroscience. 41, 61-76 (2018).
- Birey, F., et al. Genetic and Stress-Induced Loss of NG2 Glia Triggers Emergence of Depressive-like Behaviors through Reduced Secretion of FGF2. Neuron. 88 (5), 941-956 (2015).
- Frühbeis, C., et al. Neurotransmitter-triggered transfer of exosomes mediates oligodendrocyte-neuron communication. PLoS Biology. 11 (7), e1001604 (2013).
- Jang, M., Gould, E., Xu, J., Kim, E. J., Kim, J. H. Oligodendrocytes regulate presynaptic properties and neurotransmission through BDNF signaling in the mouse brainstem. eLife. 8, (2019).
- Sakry, D., et al. Oligodendrocyte precursor cells modulate the neuronal network by activity-dependent ectodomain cleavage of glial NG2. PLoS Biology. 12 (11), e1001993 (2014).
- Sakry, D., Yigit, H., Dimou, L., Trotter, J. Oligodendrocyte precursor cells synthesize neuromodulatory factors. PloS One. 10 (5), e0127222 (2015).
- Stadelmann, C., Timmler, S., Barrantes-Freer, A., Simons, M. Myelin in the Central Nervous System: Structure, Function, and Pathology. Physiological Reviews. 99 (3), 1381-1431 (2019).
- Freeman, S. A., et al. Acceleration of conduction velocity linked to clustering of nodal components precedes myelination. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 112 (3), E321-E328 (2015).
- Baumann, N., Pham-Dinh, D. Biology of oligodendrocyte and myelin in the mammalian central nervous system. Physiological Reviews. 81 (2), 871-927 (2001).
- McCarthy, K. D., de Vellis, J. Preparation of separate astroglial and oligodendroglial cell cultures from rat cerebral tissue. The Journal of Cell Biology. 85 (3), 890-902 (1980).
- Dean, J. M., et al. Strain-specific differences in perinatal rodent oligodendrocyte lineage progression and its correlation with human. Developmental Neuroscience. 33 (3-4), 251-260 (2011).
- Domingues, H. S., Portugal, C. C., Socodato, R., Relvas, J. B., Astrocyte, Oligodendrocyte, Astrocyte, and Microglia Crosstalk in Myelin Development, Damage, and Repair. Frontiers in Cell and Developmental Biology. 4, 71 (2016).
- Klinghoffer, R. A., Hamilton, T. G., Hoch, R., Soriano, P. An allelic series at the PDGFalphaR locus indicates unequal contributions of distinct signaling pathways during development. Developmental Cell. 2 (1), 103-113 (2002).
- 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 Neuroscience. 23 (4-5), 318-326 (2001).
- Moyon, S., et al. Demyelination Causes Adult CNS Progenitors to Revert to an Immature State and Express Immune Cues That Support Their Migration. Journal of Neuroscience. 35 (1), 4-20 (2015).
- Gardner, A., Jukkola, P., Gu, C. Myelination of rodent hippocampal neurons in culture. Nature Protocols. 7 (10), 1774-1782 (2012).
- Thetiot, M., et al. An alternative mechanism of early nodal clustering and myelination onset in GABAergic neurons of the central nervous system. bioRxiv. , 763573 (2019).
- Dubessy, A. L., et al. Role of a Contactin multi-molecular complex secreted by oligodendrocytes in nodal protein clustering in the CNS. Glia. 67 (12), 2248-2263 (2019).
- Barateiro, A., Fernandes, A. Temporal oligodendrocyte lineage progression: in vitro models of proliferation, differentiation and myelination. Biochimica Et Biophysica Acta. 1843 (9), 1917-1929 (2014).
- Thetiot, M., Ronzano, R., Aigrot, M. S., Lubetzki, C., Desmazières, A. Preparation and Immunostaining of Myelinating Organotypic Cerebellar Slice Cultures. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (145), (2019).
- Mannioui, A., Zalc, B. Conditional Demyelination and Remyelination in a Transgenic Xenopus laevis. Methods in Molecular Biology (Clifton, N.J.). 1936, 239-248 (2019).
