A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
* These authors contributed equally
כאן, אנו מציגים פרוטוקול להפעלת שדה חשמלי פולס ננו-שנייה (nsPEF) כדי לעורר תאי Schwann במבחנה. יכולת הסינתזה וההפרשה של גורמים רלוונטיים ושינויים בהתנהגות התא אימתו את הגירוי המוצלח באמצעות nsPEF. המחקר נותן מבט חיובי על שיטת התחדשות העצבים ההיקפית.
תאי Schwann (SCs) הם תאים myelinating של מערכת העצבים ההיקפית, משחק תפקיד מכריע התחדשות עצב היקפי. שדה חשמלי דופק ננו-שנייה (nsPEF) היא שיטה מתפתחת הישימה בגירוי חשמלי עצבי שהוכחה כיעילה בהמרצת התרבות תאים ותהליכים ביולוגיים אחרים. במטרה להעריך אם SCs עוברים שינויים משמעותיים תחת nsPEF ולעזור לחקור את הפוטנציאל לשיטות חדשות להתחדשות עצבית היקפית, תאי RSC96 בתרבית היו נתונים לגירוי nsPEF ב 5 kV ו 10 kV, ולאחר מכן המשך גידול במשך 3-4 ימים. לאחר מכן, כמה גורמים רלוונטיים המבוטאים על ידי SCs הוערכו כדי להדגים את הגירוי המוצלח, כולל חלבון הסמן הספציפי, גורם נוירוטרופי, גורם שעתוק ומווסת מיאלינציה. התוצאות המייצגות הראו כי nsPEF שיפר באופן משמעותי את ההתרבות והנדידה של SCs ואת היכולת לסנתז גורמים רלוונטיים התורמים באופן חיובי להתחדשות העצבים ההיקפיים. במקביל, ביטוי נמוך יותר של GFAP הצביע על הפרוגנוזה השפירה של פגיעות עצביות היקפיות. כל התוצאות הללו מראות כי ל- nsPEF יש פוטנציאל גדול כשיטת טיפול יעילה לפגיעות עצביות היקפיות על ידי גירוי SCs.
בכל שנה, מיליוני אנשים מושפעים מפגיעות עצביות המערבות הן את מערכת העצבים ההיקפית (PNS) והן את מערכת העצבים המרכזית (CNS)1. מחקרים הראו כי יכולת התיקון האקסונלית של מערכת העצבים המרכזית מוגבלת למדי לאחר פגיעות עצביות, בעוד שמערכת העצבים הפארא-סימפתטית מראה יכולת משופרת בשל הפלסטיות המשמעותית של SCs2. עם זאת, השגת התחדשות מלאה לאחר פגיעות עצביות היקפיות נותרה מפרכת וממשיכה להוות אתגר משמעותי לבריאות האדם 3,4. כיום, השתלות עצמיות נותרו טיפול שכיח למרות החסרונות של תחלואה באתר התורם וזמינות מוגבלת5. מצב זה הניע חוקרים לחקור טיפולים אלטרנטיביים, כולל חומרים6, גורמים מולקולריים7 וגירוי חשמלי (ES). כגורם המקדם צמיחה אקסונלית והתחדשות עצבית8, בחירת שיטה מתאימה של ES וחקירת הקשר בין ES ו- SCs הופכים חיוניים.
SCs הם תאי הגליה העיקריים של מערכת העצבים הפארא-סימפת-ארצית, והם ממלאים תפקיד מכריע בהתחדשות מערכת העצבים הפארא-סימפתטית 9,10. בעקבות פגיעות עצביות היקפיות, SCs עוברים הפעלה מהירה, תכנות מחדש נרחב2, ומעבר ממצב יצירת מיאלין למורפולוגיה תומכת צמיחה כדי לבצע את התחדשות העצב2. התפשטות משמעותית של SCs מתרחשת בקצה הדיסטלי של העצב הפגוע, בעוד SCs של הגדם הדיסטלי עוברים התפשטות והתארכות כדי ליצור את הרצועה של באנגנר, אשר נחוצים כדי להנחות אקסונים לגדול לעבר איבר המטרה11. יתר על כן, SCs מגדמי העצבים הפרוקסימליים והדיסטליים נודדים לתוך גשר העצבים ויוצרים מיתרי SC המקדמים התחדשות אקסונים12. יתר על כן, מחקרים קודמים הראו כי הסינתזה וההפרשה של גורמים רלוונטיים הקשורים ל- SCs משתנים במקרים של התחדשות עצבית היקפית, כולל גורמי שעתוק13, גורמים נוירוטרופיים14 ומווסתי מיאלינציה13. זה גם מספק אינדיקטורים להערכת הפעילות של SCs. בהתבסס על אלה, קידום התפשטות SC, נדידה, סינתזה והפרשת גורמים רלוונטיים נחקרו בהרחבה לשיפור התחדשות עצבית היקפית15.
מחקרים קודמים הדגימו את האפשרות להשתמש ב-ES להתחדשות עצבית1. הסבר מקובל הוא כי ES יכול לגרום לדפולריזציה של קרום התא, לשנות את פוטנציאל הממברנה, ולהשפיע על תפקודי חלבון הממברנה על ידי שינוי התפלגות המטען על ביומולקולות אלה1. עם זאת, יישום נרחב PEF אינטנסיבי עלול לגרום לכאב חמור, התכווצויות שרירים לא רצוניות ופרפור לב8. הוא גם מגביר את פעילות קריאטין קינאז (CK), מפחית את כוח השרירים וגורם להתפתחות של כאבי שרירים מאוחרים (DOMS)16. nsPEF היא טכניקה מתפתחת המגרה נבדקים עם שדות חשמליים במתח גבוה בתוך משך פעימה של ננו-שנייה, והיא משמשת בהדרגה במחקר ברמת התא17,18. מחקרים קודמים דיווחו כי הרציונל האפשרי של nsPEF המקדם התפשטות תאים ופעילות אברונים הוא היווצרות ננו-נקבוביות ממברנות והפעלת תעלות יוניות, מה שמוביל לעלייה בריכוז Ca2+ ציטופלזמי19. nsPEF משתמשת בטכנולוגיית כוח פולסים כדי לטעון את קרום התא, ומייצרת פולסים המאופיינים במשך קצר, זמן עלייה מהיר, הספק גבוה וצפיפות אנרגיה נמוכה20. מאפיינים אלה מצביעים על כך ש- nsPEF עשוי להיות מצב מועדף עם תופעות לוואי מינימליות לגירוי8. יתר על כן, nsPEF מציע יתרונות כגון הליכים זעיר פולשניים, הפיכות, יכולת התאמה ואי-הרס לרקמות עצביות בהשוואה להתערבויות כירורגיות. כיוון מחקר מרכזי אחד של nsPEF בתחום הביו-רפואי הוא היישום שלו עבור אבלציה של רקמת הגידול באמצעות גירוי שדה חשמליבאנרגיה גבוהה 21,22,23. חלק מתוצאות המחקר מצביעות על כך ש-12-nsPEF יכול לגרות עצבים היקפיים מבלי לגרום נזק24. עם זאת, כיום, יש ראיות מוגבלות לגבי היישום של nsPEF בתחום התחדשות עצבית. יתר על כן, גירוי SCs באמצעות nsPEF הוא ניסיון חלוצי, התורם למחקר נוסף in vivo וקליני. מחקר זה בוחן האם גירוי nsPEF של SCs יכול לקדם התחדשות עצבית ולספק בסיס אמין למחקר מעמיק ושיטתי לאחר מכן.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
1. הפשרת תאי RSC96 שמורים בהקפאה
2. מעבר תאים:
הערה: אם צפיפות התא מגיעה ל-80%-90%, היא מוכנה למעבר.
3. הפעלת מכשיר nsPEF
4. בדיקת ערכת ספירת תאים-8 (CCK-8)
5. בדיקת שריטה בתא
6. Immunofluorescence
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
פולסים חשמליים בעוצמה נמוכה מעודדים את התפשטות התאים
על פי בדיקת CCK-8, קצב ההתרבות של RSC96 בקבוצת 5 kV/cm היה מהיר משמעותית מזה של תאי קבוצת הביקורת. עם זאת, ככל שהפרמטרים גדלו (20 קילו-וולט/ס"מ ו-40 קילו-וולט/ס"מ), קצב ההתפשטות לא היה יציב, אפילו נמוך מזה של קבוצת הביקורת. קצב התרבות התאים ש?...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
בשנים האחרונות, היישום של nsPEF חווה הגברת הצמיחה, כפי שדווח. nsPEF יש השפעה ממוקדת מאוד רק על האזור הרצוי, מתן מספיק אנרגיה לטיפול מבלי לגרום נזק תרמי נוסף, מה שהופך אותו בטוח יותר עבור גוף האדם28. מאפיינים אלה מעניקים לו סיכויים תרגומיים מבטיחים בטיפול בגידולים ובהתחדשות עצבית. עם ?...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
למחברים אין מה לחשוף.
עבודה זו מומנה על ידי הפרויקט הלאומי לפיתוח מכשירים מדעיים וציוד (NO.82027803).
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Antifade mounting medium | Wuhan Xavier Biotechnology Co., LTD | G1401 | |
Anti-GFAP Mouse mAb | Wuhan Xavier Biotechnology Co., LTD | GB12100-100 | |
Anti-Neurofilament heavy polypeptide Mouse mAb | Wuhan Xavier Biotechnology Co., LTD | GB12144-100 | |
Anti-S100 beta Mouse mAb | Wuhan Xavier Biotechnology Co., LTD | GB14146-100 | |
BSA | Wuhan Xavier Biotechnology Co., LTD | GC305010 | |
Coverslip | Jiangsu Shitai experimental equipment Co., LTD | 10212432C | |
CY3-labeled goat anti-mouse IgG | Wuhan Xavier Biotechnology Co., LTD | GB21302 | |
DAPI Staining Reagent | Wuhan Xavier Biotechnology Co., LTD | G1012 | |
Decolorizing shaker | Wuhan Xavier Biotechnology Co., LTD | DS-2S100 | |
High Voltage Power Supply for nsPEF | Matsusada Precision Inc. | AU-60P1.6-L | |
Histochemical pen | Wuhan Xavier Biotechnology Co., LTD | G6100 | |
Membrane breaking liquid | Wuhan Xavier Biotechnology Co., LTD | G1204 | |
Microscope slide | Wuhan Xavier Biotechnology Co., LTD | G6012 | |
Palm centrifuge | Wuhan Xavier Biotechnology Co., LTD | MS6000 | |
PBS powdered | Wuhan Xavier Biotechnology Co., LTD | G0002 | |
Pipette | Wuhan Xavier Biotechnology Co., LTD | ||
Positive fluorescence microscope | Nikon, Japan | NIKON ECLIPSE C1 | |
Rabbit Anti-SOX10/AF488 Conjugated antibody | Beijing Bioss Biotechnology Co., LTD | BS-20563R-AF488 | |
RSC96 Schwann cells | Wuhan Xavier Biotechnology Co., LTD | STCC30007G-1 | |
scanister | 3DHISTECH | Pannoramic MIDI | |
Special cable for nsPEF | Times Microwave Systems | M17/78-RG217 | |
Turbine mixer | Wuhan Xavier Biotechnology Co., LTD | MV-100 |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
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