Özet

Génération d’Oligodendrocytes et de médium conditionné par oligodendrocyte s’est conditionné pour les expériences de co-culture

Published: February 09, 2020
doi:

Özet

Ici, nous affichons une méthode efficace pour la purification des oligodendrocytes et la production de milieu conditionné par oligodendrocyte s’il peut être utilisé pour des expériences de co-culture.

Abstract

Dans le système nerveux central, les oligodendrocytes sont bien connus pour leur rôle dans la myélinisation des axones, qui accélère la propagation des potentiels d’action par conduction saltatoire. En outre, un nombre croissant de rapports suggèrent que les oligodendrocytes interagissent avec les neurones au-delà de la myélinisation, notamment par la sécrétion de facteurs solubles. Ici, nous présentons un protocole détaillé permettant la purification des cellules de lignée oligodendroglial des cultures gliales de cellules contenant également des astrocytes et des cellules microgliales. La méthode repose sur des secousses de nuit à 37 oC, ce qui permet le détachement sélectif des cellules oligodendroglial et des cellules microgliales sus-jacentes, et l’élimination des microglies par adhérence différentielle. Nous décrivons ensuite la culture des oligodendrocytes et la production du milieu oligodendrocyte-conditionné (OCM). Nous fournissons également la cinétique du traitement d’OCM ou des oligodendrocytes s’ajoutent aux neurones hippocampiques purifiés dans des expériences de co-culture, étudiant des interactions oligodendrocyte-neuron.

Introduction

Les oligodendrocytes (OL) sont des cellules gliales du système nerveux central (SNC) qui génèrent de la myéline enveloppant autour des axones. Les OL proviennent de cellules précurseurs oligodendrocytes (OPC) qui prolifèrent dans les zones ventriculaires du SNC embryonnaire, puis migrent et se différencient en OL sœurs entièrement matures (c.-à-d. cellules formant la myéline)1. Les CPVP sont abondants au début du développement, mais persistent également dans le cerveau adulte où ils représentent la population principale de cellules proliérantes2. Un seul OL ensheathes plusieurs axones dans des sections non-excitables (c.-à-d., internodes), et le bord de chaque boucle de myéline se fixe à l’axone formant le domaine paranoïaque qui est crucial pour les propriétés isolantes de la myéline1,3. Entre les paranoïdes se trouvent de petites lacunes non myélinistielles appelées les nœuds de Ranvier. Ces nœuds sont riches en canaux de sodium à rayons de tension (Nav), permettant la régénération et la propagation rapide des potentiels d’action par conduction saltatoire4. Cette interaction étroite permet également le soutien de l’énergie axonale par l’apprisesage neuronal du lactate des LO5,6.

La maturation des cellules de lignée oligodendroglial et le processus de myélinisation sont étroitement réglementés par leurs interactions avec les neurones7. En effet, les OL et les CPVP, également appelés cellules NG2, expriment un éventail de récepteurs pour les neurotransmetteurs, et peuvent recevoir l’entrée des neurones excitateurs et inhibiteurs, leur permettant de sentir l’activité neuronale qui peut déclencher leur prolifération et/ou différenciation en cellules myélinisantes2. À leur tour, les CPVP/OL sécrètent des microvésicules et des protéines dans l’espace extracellulaire qui seul ou synergiquement médiateur fonctions neuromodulative et neuroprotectrice8,9,10,11,12. Cependant, les mécanismes moléculaires contrôlant les multiples modes d’interactions entre les cellules de lignée oligodendroglial et les neurones n’ont pas encore été entièrement déchiffrés.

De plus, dans plusieurs conditions pathologiques du SNC, les OL sont principalement affectés, perturbant ainsi leur interaction avec les neurones. Par exemple, dans la sclérose en plaques (SEP), le dysfonctionnement neurologique est causé par la démyélinisation focale dans le SNC, secondaire à la perte de LD qui peut mener aux dommages axonaux et à l’accumulation connexe d’incapacité. La remyélinisation peut avoir lieu, bien qu’insuffisamment dans la plupart des cas13. Les progrès de la dernière décennie, dus au développement d’immunothérapies, ont réduit le taux de rechute, mais la promotion de la remyélinisation demeure à ce jour un besoin non satisfait. En tant que tel, une meilleure compréhension du rôle, des fonctions et des influences des CLO est particulièrement intéressante pour le développement de nouvelles thérapies pour un large éventail de maladies du SNC.

Ici, nous décrivons les méthodes de purification et de culture des OL. Cela permet un examen précis des mécanismes intrinsèques régulant leur développement et leur biologie. En outre, ces cultures d’OL fortement enrichies permettent la production de milieu conditionné par oligodendrocyte (OCM), qui peut être ajouté aux cultures de neurones purifiés pour avoir un aperçu de l’impact des facteurs sécrétés par les OL sur la physiologie neuronale et la connectivité. En outre, nous décrivons comment mettre en œuvre un système de co-culture in vitro où les oligodendrocytes purifiés et les neurones sont combinés ensemble, permettant d’aborder les mécanismes de régulation (re)myélinisation.

Protocol

Le soin et l’utilisation des rats dans cette expérience sont conformes aux politiques et directives institutionnelles (DIRECTIVE 86/609/CEE de l’UPMC, de l’INSERM et du Conseil communautaire européen). Le protocole suivant est établi pour une portée standard de 12 chiots. 1. Préparation des flacons (5 min) REMARQUE : Effectuez les étapes suivantes la veille de la dissection dans une hotte à débit laminaire dans des conditions stériles. Enrob…

Representative Results

Dans ce protocole, les cellules de lignée d’OL sont purifiées des cultures gliales en secouant des astrocytes et des microglies. L’examen de pureté et phénotypique des cultures d’OL peut être évalué par immunostaining avec des marqueurs glial15. L’analyse de l’expression de différents marqueurs a indiqué que les cultures d’OL étaient pour la plupart des pré-OL avec 90 % – 4 % des cellulesO4, 85 % et 7 % decellules NG2, e…

Discussion

Ici, nous fournissons un protocole détaillé pour obtenir des cultures cellulaires oligodendroglial hautement enrichies de cellules de lignée de glial, adapté d’une méthode précédemment éditée16, et la production suivante du milieu OL-conditionné. Cette technique de secousse n’est pas coûteuse, peut être répétée trois fois et est optimale pour obtenir une grande quantité d’OL purifiés, comme les cellules cultivées dans Bottenstein-Sato (BS) milieu contenant PDGF prolifèrent…

Açıklamalar

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Les auteurs tient à remercier Rémi Ronzano pour ses sages conseils en édition manuscrite. Ces travaux ont été financés par l’ICM, l’INSERM, la subvention de la fondation ARSEP à NSF et le prix 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

Referanslar

  1. Zalc, B. The acquisition of myelin: a success story. Novartis Foundation Symposium. 276, 15-21 (2006).
  2. Habermacher, C., Angulo, M. C., Benamer, N. Glutamate versus GABA in neuron-oligodendroglia communication. Glia. 67 (11), 2092-2106 (2019).
  3. Sherman, D. L., Brophy, P. J. Mechanisms of axon ensheathment and myelin growth. Nature Reviews. Neuroscience. 6 (9), 683-690 (2005).
  4. 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).
  5. Lee, Y., et al. Oligodendroglia metabolically support axons and contribute to neurodegeneration. Nature. 487 (7408), 443-448 (2012).
  6. Nave, K. A. Myelination and the trophic support of long axons. Nature Reviews. Neuroscience. 11 (4), 275-283 (2010).
  7. Monje, M. Myelin Plasticity and Nervous System Function. Annual Review of Neuroscience. 41, 61-76 (2018).
  8. 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).
  9. Frühbeis, C., et al. Neurotransmitter-triggered transfer of exosomes mediates oligodendrocyte-neuron communication. PLoS Biology. 11 (7), e1001604 (2013).
  10. 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).
  11. 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).
  12. Sakry, D., Yigit, H., Dimou, L., Trotter, J. Oligodendrocyte precursor cells synthesize neuromodulatory factors. PloS One. 10 (5), e0127222 (2015).
  13. 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).
  14. 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).
  15. Baumann, N., Pham-Dinh, D. Biology of oligodendrocyte and myelin in the mammalian central nervous system. Physiological Reviews. 81 (2), 871-927 (2001).
  16. 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).
  17. 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).
  18. 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).
  19. 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).
  20. 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).
  21. 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).
  22. Gardner, A., Jukkola, P., Gu, C. Myelination of rodent hippocampal neurons in culture. Nature Protocols. 7 (10), 1774-1782 (2012).
  23. 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).
  24. 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).
  25. 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).
  26. 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).
  27. Mannioui, A., Zalc, B. Conditional Demyelination and Remyelination in a Transgenic Xenopus laevis. Methods in Molecular Biology (Clifton, N.J.). 1936, 239-248 (2019).

Play Video

Bu Makaleden Alıntı Yapın
Mazuir, E., Dubessy, A., Wallon, L., Aigrot, M., Lubetzki, C., Sol-Foulon, N. Generation of Oligodendrocytes and Oligodendrocyte-Conditioned Medium for Co-Culture Experiments. J. Vis. Exp. (156), e60912, doi:10.3791/60912 (2020).

View Video