A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
A technique to study NG2 cells and oligodendrocytes using a slice culture system of the forebrain and cerebellum is described. This method allows examination of the dynamics of proliferation and differentiation of cells within the oligodendrocyte lineage where the extracellular environment can be easily manipulated while maintaining tissue cytoarchitecture.
NG2 الخلايا معربا عن (polydendrocytes، خلايا دبقية قليلة التغصن السلائف) هي رابع السكان الخلايا الدبقية كبير في الجهاز العصبي المركزي. أثناء التطور الجنيني وبعد الولادة أنها تتكاثر بنشاط وتوليد الخلايا قليلة التغصن myelinating. وعادة تتم دراسة هذه الخلايا في الثقافات فصلها الأولية، cocultures الخلايا العصبية، وفي الأنسجة الثابتة. باستخدام خطوط الماوس المعدلة وراثيا المتوفرة حديثا شريحة نظم الاستزراع يمكن استخدامها لتحقيق انتشار والتمايز للخلايا دبقية قليلة التغصن النسب في المنطقتين المادة الرمادية والبيضاء في الدماغ الأمامي والمخيخ. يتم إعداد الثقافات شريحة من الفئران بعد الولادة المبكرة ويتم الاحتفاظ في الثقافة لمدة تصل إلى 1 في الشهر. هذه الشرائح ولا يمكن تصوير عدة مرات خلال الفترة الثقافة للتحقيق في سلوك الخلايا والتفاعلات. هذا الأسلوب يسمح التصور من انقسام الخلايا NG2 والخطوات المؤدية إلى دبقية قليلة التغصن التمايز مع تمكين تحليل مفصل للمنطقة تعتمدالأنف والحنجرة خلية دبقية قليلة التغصن NG2 وعدم التجانس الوظيفي. هذا هو أسلوب القوية التي يمكن استخدامها لتحقيق الإشارات الجوهرية وخارجي التأثير على هذه الخلايا مع مرور الوقت في بيئة الخلوية التي تشبه تلك الموجودة في الجسم الحي.
وقد أثبتت الثقافات شريحة Organoytpic من الجهاز العصبي المركزي إلى أن تكون مفيدة للغاية لدراسة الخلايا العصبية وبيولوجيا الخلايا الدبقية في نظام semiintact 1-4. هذه الثقافات هي بسيطة نسبيا لاعتماد وتحتفظ العديد من الفوائد من مزارع الخلايا فصلها الأولية مثل التلاعب في البيئة خارج الخلية وسهولة الوصول للالمتكررة على المدى الطويل التصوير الخلية الحية والتسجيلات الكهربية 5-9. بالإضافة إلى ذلك، الحفاظ على الثقافات شريحة التهندس الخلوي الأنسجة 3 الأبعاد، والربط العصبية الإقليمي، ومعظم أنواع الخلايا الرئيسية موجودة في النظام. هذه الخصائص تجعل هذه الثقافات نظام فريد ومريحة للتحقيق في سلوك خلية واحدة وعلم وظائف الأعضاء مع التفاعلات الخلوية والبيئية.
خلايا NG2 هي مجموعة من الخلايا الدبقية في الجهاز العصبي المركزي الثدييات التي لا تزال تتكاثر وتوليد مyelinating قليلة التغصن أثناء التطور الجنيني وبعد الولادة 10. فقد تمت دراستها على نطاق واسع في مزارع الخلايا الأولية فصلها، والتطورات الأخيرة في خطوط الماوس المعدلة وراثيا مع التعبير NG2 خلية محددة من البروتينات الفلورية سهلت في رسم مصير الجسم الحي والتسجيلات الكهربية في الاستعدادات شريحة الحادة. حتى مع هذه الدراسات، لا يعرف الكثير عن ديناميات الزمنية من NG2 تكاثر الخلايا والتمايز دبقية قليلة التغصن. على الرغم من أن يستخدم على نطاق واسع الثقافة خلية فصلها عن المنشأة النسبي في التلاعب الدوائية والوراثية، فإنه ليست مناسبة للاستجواب الاختلافات الوظيفية لهذه الخلايا في مناطق الدماغ المختلفة لا سيما عندما يكون من المرغوب فيه للحفاظ على سياق المكروية الخلوية. الثقافات شريحة توفر بديل بسيط هو أن قابلة للتلاعب الدوائية واستخدمت لتحقيق دبقية قليلة التغصن تكون الميالين 11،12، والخليةاستجابة جزيئية بعد ليزوليسيتين (مجلس السلام الليبيري) أو الأجسام المضادة التي يسببها إزالة الميالين 13،14، وتحريض عودة الميالين عن طريق العلاج الدوائي 15.
وهناك طريقة للتحقيق وإجراء التصوير الحية والأنسجة الثابتة (أو postfixation) تحليل NG2 تكاثر الخلايا والتمايز دبقية قليلة التغصن في الثقافات شريحة عضوي النمط مأخوذة من كل من الدماغ الأمامي والمخيخ يوصف. هذا هو وسيلة قوية يمكن استخدامها لدراسة مصير خلية من خلايا NG2 واحدة بعد تقسيم 16 واكتشاف الاختلافات إقليمية وتعتمد على العمر في عامل نمو الخلايا NG2 يسببها انتشار 17. هذه التقنية بسيطة نسبيا يمكن الوصول إليها على نطاق واسع لمواصلة التحقيق خلية جوهري و / أو بيئية آليات تنظيم وظائف أعضاء هذه الخلايا الدبقية واستجابتها لنشاط الخلايا العصبية أو ضرر المايلين.
ملاحظة: جميع الإجراءات الحيوانية تتبع المبادئ التوجيهية حيث تم اعتمادها من قبل اللجنة المؤسسية رعاية الحيوان واستخدام (IACUC) في جامعة كونيتيكت.
ملاحظة: للحصول على هذه التجارب التأسيسية NG2cre 18 (JAX # 008533) ومحرض NG2creER 16 (JAX # 008538) الفئران المعدلة وراثيا منها إلى Z / EG 19 (JAX # 003920) أو gtRosa26: مراسل YFP 20 (JAX # 006148) خطوط استخدمت التوالي صورة لخلايا NG2 وذريتها. لصورة قليلة التغصن ناضجة، استخدمت PLPDsRed الفئران المعدلة وراثيا 21. من أجل البقاء ثابت، وشرائح يمكن عزل من الفئران تصل إلى 10 يوم بعد الولادة من كل من الدماغ الأمامي والمخيخ.
1. شريحة التحضير
2. الوقت الفاصل بين التصوير من الانقسام الخلوي NG2 والتمايز دبقية قليلة التغصن
ملاحظة: لإجراء وقت التصوير انقضاء NG2 تكاثر الخلايا والتمايز نستخدم NG2cre: ZEG الفئران 16التي تعبر عن EGFP في الخلايا NG2 وذريتها (الشكل 1C-E). مراسل التعبير في هذا الخط هو قوي بما فيه الكفاية للحصول على صور حية لGFP + الخلايا في شرائح فورا بعد باجتزاء لفترة زمنية من أربعة أسابيع على الأقل. ويتم الحصول على أوضح الصور بعد فترة ترقق الأولية للشريحة، والذي يحدث خلال الأيام الأولى 3-5 في الثقافة.
3. مصير خارطة آله خلية NG2 عن طريق الفئران المعدلة وراثيا في محرض مراسل الثقافات شريحة
ملاحظة: لتتبع مصير خلايا NG2 من نقطة زمنية معينة في الثقافة، محرض NG2creER: يمكن استخدام YFP الفئران المعدلة وراثيا.
4. شريحة المناعية
وترد أمثلة على بيانات تمثيلية أدناه التي تم الحصول عليها باستخدام شريحة الثقافات من كل من الدماغ الأمامي والمخيخ من P8 NG2cre: ZEG، NG2creER: YFP وPLPDsRed خطوط الماوس المعدلة وراثيا. خلايا NG2 يمكن تصويرها خلال أيام في الدماغ الأمامي والمخيخ شرائح (الشكل 1B-D، فيديو 1) والنمط ?...
تكون الميالين في الجهاز العصبي المركزي أمر ضروري للتواصل الفعال وبقاء الخلايا العصبية محور عصبي 22. خلايا NG2 تولد باستمرار قليلة التغصن myelinating في مرحلة البلوغ مع الحفاظ على السكان المقيمين في معظم مناطق الدماغ 16،23 - 25. وقد وصفت بعض الآليات الوراثية والجزيئ?...
The authors declare that they have no competing financial interests
This work was funded by grants from the National Multiple Sclerosis Society (RG4179 to A.N.), the National Institutes of Health (NIH R01NS073425 and R01NS074870 to A.N.) and the National Science Foundation (A.N.). We thank Dr. Frank Kirchhoff (University of Saarland, Homburg Germany) for providing PLPDsRed transgenic mice. We thank Youfen Sun for her assistance in maintaining the transgenic mouse colony.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Slice Culture Medium | |||
Minimum Essential Medium | Invitrogen | 11090 | 50% |
Hank’s Balanced Salt Solution | Invitrogen | 14175 | 25% |
HEPES | Sigma-Aldrich | H-4034 | 25mM |
L-Glutamine | Invitrogen | 25030 | 1mM |
Insulin | Sigma-Aldrich | I6634 | 1mg/L |
Ascorbic Acid | Sigma-Aldrich | A-0278 | 0.4mM |
Horse Serum | Hyclone | SH30074.03 | 25% |
Titrate to pH 7.22 with NaOH, filter with bottle top filter, and store at 4 degrees Celsius | |||
Dissection Buffer | |||
NaCl | Sigma-Aldrich | S3014 | 124mM |
KCl | Sigma-Aldrich | P5405 | 3.004mM |
KH2PO4 | Sigma-Aldrich | P5655 | 1.25mM |
MgSO4 (anhydrous) | Sigma-Aldrich | M7506 | 4.004mM |
CaCl2 2H2O | Sigma-Aldrich | C7902 | 2mM |
NaHCO3 | Sigma-Aldrich | S5761 | 26mM |
D-(+)-Glucose | Sigma-Aldrich | G7021 | 10mM |
Ascorbic Acid | Sigma-Aldrich | A-0278 | 2.0mM |
Adenosine | Sigma-Aldrich | A4036 | 0.075mM |
Filter with bottle top filter and store at 4 degrees Celsius, oxygenate with 95%O2 5%CO2 before use | |||
Other Reagents and Supplies | |||
4-hydroxy tamoxifen (4OHT) | Sigma-Aldrich | H7904 | 100nM |
Paraformaldehyde (PFA) | EM Sciences | 19200 | 4% |
L-Lysine | Sigma-Aldrich | L-6027 | 0.1M |
Sodium Metaperiodate | Sigma-Aldrich | S-1878 | 0.01M |
Rabbit anti NG2 antibody | Chemicon (Millipore) | AB5320 | 1:500 |
Mouse anti CC1 antibody | Calbiochem (Millipore) | OP80 | 1:200 |
Mouse anti Ki67 antibody | Vision Biosystems | NCL-Ki67-MM1 | 1:300 |
Mouse anti NeuN antibody | Chemicon (Millipore) | MAB377 | 1:500 |
Species specific secondary antibodies | Jackson Immunoresearch | ||
Normal Goat Serum (NGS) | 5% | ||
Triton X-100 | 0.10% | ||
Mounting medium with DAPI | Vector Labs | H-1200 | |
Millicell culture membrane inserts 0.45μm pore size | Fisher Scientific | PICM03050 | |
Bottle top filters | Fisher Scientific | 09-740-25E | |
Ethanol | |||
95% O2 5% CO2 gas mix | |||
Phosphate Buffered Saline (PBS) | |||
Sterile six well plates | |||
Dissecting (hippocampal) or weighing spatulas | |||
Manual or automatic tissue chopper | |||
Razor blades | |||
Disposable transfer pipettes | |||
35mm and 60mm sterile Petri dishes | |||
Stereomicroscope | |||
Inverted Phase Microscope | |||
Laminar Flow Hood | |||
Tissue Culture Incubator | |||
Inverted Fluorescence Microcope |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved