Воздействие экологических токсинов может остро влияние развивающихся эмбрионов. Эндокринные нарушения химических веществ, таких как бисфенолов известны отрицательно влияют на нервную систему. Здесь мы описываем протокол с использованием модели нейронной сети в vitro позвоночных (куриных эмбрионов) для изучения функциональных последствий воздействия токсинов на ранних эмбрионов.
Бис фенолы, например бис фенола (BPA) и бис фенол S (BPS), полимеризовать агентов, широко используется в производстве пластмасс и многочисленных повседневных продуктов. Они классифицируются как эндокринные нарушения соединения (EDC) с эстрадиол подобными свойствами. Долгосрочное воздействие даже при низких дозах, в ЭЭС, был связан с различными дефектами здоровья, включая рак, поведенческих расстройств и бесплодия, с большей уязвимости в ранние периоды развития. Для изучения последствий BPA на развитие нейрональных функции, мы использовали в vitro нейронной сети производные от ранних Чик эмбриональных мозга как модель. Мы обнаружили, что воздействие BPA повлияли на развитие сетевой активности, в частности пики активности и синхронизации. Изменение сетевой активности является важную связь между препарата или составные молекулярных цели и его воздействия на поведенческие итоги. Несколькими электродами массивы становятся все более полезными инструментами для изучения воздействия наркотиков на сетевой активности в пробирке. Существует несколько систем на рынке, и, хотя есть различия в количество электродов, тип и качество электрода массива и анализ программного обеспечения, основных принципов, и полученные данные-это то же самое, по всей различных систем. Хотя в настоящее время ограничивается анализ двумерных в vitro культур, эти системы МПС совершенствуются для включения в vivo сетевой активности мозга ломтиками. Здесь мы предоставляем подробный протокол для эмбриональных экспозиции и записи активности нейронной сети и синхронности, наряду с представителем результаты.
4, 4′-Isopropylidenediphenol, известный как бисфенол-А или BPA, добавка антиоксидант найден в широкий спектр поликарбоната и эпоксидная смола на основе продуктов, начиная от Термобумага, компакт-диски и поколебать доказательства стекла, внутри покрытие банок для напитков. Хотя известно, что BPA эндокринные нарушения агентом, который имитирует эстрогенов1, исследования на ее пагубных последствий из-за повседневной случайные воздействия BPA основном вышли за последние 10 – 15 лет. Последствия даже низкие уровни воздействия BPA самые глубокие в начале развития периодов, в том числе во время эмбриогенеза путем воздействия матерей2,3. В утробе матери подверженности женщин эмбрионов эндокринной системы, нарушения химических веществ также связано с восприимчивость увеличение заболеваний от влагалища до груди Рак4,5. Исследования на животных показали, что воздействие BPA приводит к нетипичным мозга структуры и функциональных нарушений, проявляется в поведении6. Как следствие использование BPA в детской бутылочки была запрещена наиболее регулирующих органов в Европе и Северной Америке, включая FDA. В соответствии с правилами, многие производители перешли на 4, 4′-sulfonyldiphenol или бисфенола S (BPS). Основано на факте, что BPA и BPS являются структурные аналоги и что недавние доклады показали сопоставимых потенции BPS эстрогенных транскрипции7, важно изучить токсичность этой смеси относительно BPA.
Здесь мы описываем протокол для тестирования воздействие BPA (и другие ЭЭС) на сети нейронов, используя модель позвоночных, куриных эмбрионов. В vitro культуры нейронов образуют синаптических контактов и создавать потенциалы действия (также называемый шипы). Пики активности этих культур могут быть записаны с помощью систем несколькими электродами массив (MEA). Шипы считаются в синхронности когда они происходят в течение 5 мс друг от друга. Первоначальный случайных пики активности, что в конечном итоге синхронизирует является ключевой особенностью разработки нейрональных сетей8,9. Синхронии может быть измерена с помощью различных методов и несколько алгоритмов описаны в литературе9,10,11. В нашем анализе мы используем алгоритм, разработанный Пайва и коллег12 , которая интегрирована в записи программного обеспечения, которое управляет система сбора МПС. Надежные пики активности нейронов зародышевых куриных предоставляет прототип для изучения воздействие BPA на нейронной сети деятельность13. Используя массивы многолетних электрода для записи пики активности, мы наблюдали, что BPA Выдержка подавляет развитие нейрональных пики синхронности9,14. Здесь мы предоставляем подробные методологии для изучения воздействия BPA на куриных эмбрионов нейронов в культуре вместе с представителем результаты на развитие нейрональных пики синхронности в Чик эмбриональных культур.
Фазы быстрого роста и развития таких эмбриогенеза особенно уязвимы к пагубные последствия различных соединений, эндокринные нарушения, включая АДС. Мы предоставляем подробные протоколы для изучения последствий воздействия BPA в модели позвоночных нейронной сети в пробирке . Используя этот протокол, мы установили, что BPA понижает уровень Спайк, а также индекс синхронности в развивающихся нейрональных сетях (рис. 2-б).
Наша методология была разработана для изучения воздействия BPA в раннем эмбриогенезе и может быть легко адаптирована для изучения последствий других ЭЭС. Эмбриональных нейрональных культур от куриных относительно легко установить по сравнению с другими моделями позвоночных, включая крыса или мыши. Кроме того, нет никаких требований для отдельной комнате животных — простой инкубатор на лабораторном столе достаточно для проведения этих анализов. Мы описывают использование несколькими электродами системы (МПС) для оценки влияния EDC, BPA, на сетевой активности. Протоколы, описанные здесь может применяться к другим системам. Одним из важнейших аспектов настоящего Протокола является обеспечение стерильности. Это включает диссекции эмбриона в стерильных условиях — стерилизации инструментов с 70% этанола и использования стерильных Хэнк сбалансированный соли раствора достаточно. Как данные собираются в течение недель, важно поддерживать стерильной обработки МЭС. Нейрональных культур после может быть культивировали долгосрочный – вплоть до трех месяцев — и таким образом являются полезными для изучения долгосрочного воздействия ЭЭС и других соединений на нейронных сетей. Еще одним важным аспектом этого протокола является время от вскрытия покрытий. Оптимальное время — 30 мин, в том числе инкубации ткани с трипсином. Чем больше времени, чем беднее выживание клетки.
Здесь мы описываем основной протокол, который может быть применен к оценке любого химического или наркотиков, который влияет на поведение и нервные функции. Здесь мы использовали плотность ячеек 2200 клеток на2мм; Однако это может быть изменено и другие клетки плотности могут быть использованы. В общем мы обнаружили, что увеличение плотность клеток увеличивает сетевой активности – больше шипов в более короткие сроки. Метод описал, хотя и весьма полезной для оценки воздействия химических веществ на сетевой активности имеет ограничений. Один из величайших ограничения метода является, что эти в пробирке культур являются две мерных может не отражать трехмерную архитектуру головного мозга позвоночных. Это может быть преодолено с помощью фрагмента записи. Другой альтернативой является применять лечение для развивающихся куриных эмбрионов, значит небольшого окна вырезать на широком конце яйцо15, вскрыть мозга в конце лечения, сделать толстые секции на vibratome и на МПС для запись сетевой активности.
Наш протокол имеет важное значение в том, что он позволяет изучение эффекта ЭЭС на развитие сетевой активности и предлагает изучение механистический основы для воздействия этих химических веществ.
The authors have nothing to disclose.
Это исследование поддерживается NSF (Негритянское учебное заведение-UP исследований инициации премии, РЛР 1401426 и EPSCoR EPS-0814251) и низ (КОБРЕ 1P20GM103653-01A1). К.с. поддерживается стипендий от INBRE-III 6404 Делавэр.
#5 foreceps | Fine Science Tools | 11251-10 | |
Axion Muse MEA | Axion Biosystems | M64-GL1-30Pt200 | Will be called MEA system in manuscript |
Axis Software | Axion Biosystems | Will be called recording software in the manuscript | |
BPA | Sigma-Aldrich | 239658-250g | |
curved forceps | Fine Science Tools | 11272-50 | |
EtOH | Sigma-Aldrich | 64-17-5 | |
Fertilized chicken eggs | from any local farm or Spafas | ||
HBSS | Fisher | 14170112 | |
Hemacytometer | Fisher | 02-671-6 | |
Matrigel Growth Factor Reduced, Phenol Red-Free | BD Biosciences | 356231 | Will be called Extra Cellular Matrix (ECM) in the manuscript |
Neurobasal medium | BrainBits | Nb4-500 | |
Neuroexplorer statistical software | Nex Technologies | Neuroexplorer version 5 | |
Pasteur pipettes | Fisher | 13-678-20A | |
spring scissors | Fine Science Tools | 15514-12 | |
Sylgard bottom dissection dishes | Living Systems Instrumentaion | DD-90-S-BLK-3PK | |
Trypan Blue dye | Fisher | 15-250-061 | |
Trypsin-EDTA | Fisher | 15400054 |