Name: the analysis of neurovascular remodeling in entorhino-hippocampal organotypic slice cultures
Uploaded: 2014-10-23T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 27 s
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Questo lavoro è stato sostenuto dall&#39;Università di Basilea, Dipartimento di Biomedicina, e il Fondo nazionale svizzero (31003A_141007). Markus Saxer ha fornito supporto tecnico.

Gli esperimenti sugli animali sono stati eseguiti in conformità delle Comunità europee Direttiva del Consiglio del 22 settembre 2010 (2010/63 / UE) e sono stati esaminati e autorizzati dalle autorità svizzere. 1. Impostazione culture fetta Organotipica Entorhino-ippocampali <ol><li> Preparare organotipica culture fetta entorhino-ippocampale (EHOSCs) da postnatali cuccioli giorno 4 (P4) del mouse utilizzando il metodo di incubazione statico 4,11. Qui, utilizzare C57BL6 e CB6F1 topi. <ol><li> Prendete circa 30 minuti per il mouse cucciolo per la preparazione di culture fetta, cioè, 3 ore per una cucciolata di 6 cuccioli di topo. Effettuare tutte le operazioni in condizioni sterili in un banco di lavoro a flusso laminare con strumenti chirurgici sterilizzati. </li><li> Al fine di evitare una possibile interferenza dalla posizione della sezione lungo l&#39;asse setto-temporale, utilizzare solo ippocampo fette di metà settale. Se non diversamente specificato, eseguire tutti i passaggi a RT. </li></ol></li><li> Tagliare tha testa di un cucciolo topo P4 con le forbici chirurgiche. Non è necessaria alcuna anestesia per questo passo. <ol><li> Rimuovere il cranio intorno al cervello e identificare la fessura tra la fine caudale degli emisferi cerebrali e del mesencefalo. Rimuovere con cura la parte del cervello rostrale al mesencefalo dal cranio e metterlo in mezzo preparazione ghiacciata composto da MEM supplementato con una forma stabilizzata di L-glutammina. </li></ol></li><li> Continuare la dissezione sotto uno stereomicroscopio con il cervello essere immersi nel ghiaccio medio preparazione freddo. Rimuovere restanti meningi dagli emisferi corticali. Identificare l&#39;ippocampo alla superficie caudale mediale dell&#39;emisfero e separarlo insieme alla corteccia entorinale adiacente dal resto del cervello. <ol><li> Trasferire il tessuto di un elicottero del tessuto e tagliare a fette spesse 400 micron in condizioni asettiche trasversale all&#39;asse setto-temporale dell&#39;ippocampo. </li></ol></li><li> Mettere le fette su ceInserti cultura ll (circa 6 fette per inserto) e incubare in 6 pozzetti con 1 ml per pozzetto di mezzo di incubazione (47 ml di MEM, 25 ml Eagle Medium, 25 ml di siero di cavallo, 1 ml Glutamax I, 1 ml di una soluzione sterile 10% di glucosio, pH 7,3) in atmosfera umidificata con 5% di CO 2 a 37 ° C. Modificare il supporto il giorno successivo e poi a giorni alterni fino a 1 settimana. </li></ol> 2 In Vitro ipossia e deprivazione di ossigeno e glucosio con riperfusione <ol><li> Vedere la Tabella 1 per un calendario preciso momento della procedura. EHOSCs di coltura per 5 giorni (DIV5) prima dell&#39;esposizione all&#39;ipossia o OGD. A questo punto il tempo cambiare il supporto da mezzo di incubazione contenente siero di cavallo 25% di siero medio gratuito con la seguente composizione: Neurobasal media con supplemento B27 2%, 1% e il Glutamax ulteriore 0,1% di glucosio. </li><li> Preparare il terreno OGD come dettagliato nel riferimento 7 .Le concentrazioni finali dei componenti sarà il seguente: 0.3CaCl 2 mM, 70 mM NaCl, 5,25 mM NaHCO 3, 70 mM KCl, 1,25 mM saccarosio NaH 2 PO 4, 2 MgSO mm 4, e 10 mM a pH 6.8. Aggiungere 1 ml di OGD medio in ciascun pozzetto di due piastre di coltura di tessuto 6 pozzetti. <ol><li> Profumato il mezzo OGD con N 2 per 1 ora in una camera di ipossia e poi sigillare e mantenere O / N in un incubatore a 37 ° C. </li><li> Utilizzare strisce anaerobici come indicatori di ipossia. Si consideri il mezzo per essere ossigeno libero quando il colore delle strisce cambiato dal rosa al bianco. </li><li> Per l&#39;induzione di ipossia, utilizzare mezzo privo di siero con glucosio invece di OGD media. Prima dell&#39;uso, profumato il mezzo con N 2 in una camera di ipossia come descritto sopra per OGD medie. </li></ol></li><li> Prima che le fette sono esposti a OGD, perfusione il mezzo OGD nuovo con N 2 per 30 min. Aggiungere 2 ml di 1 mg / ml di ioduro di propidio (PI) soluzione per bene (per una concentrazione finale di 2 mg / ml) per le fette per 30 min e selezionaresolo fette sani per la sperimentazione, come indicato da un basso numero di cellule positive PI. </li><li> Utilizzare il programma di esposizione OGD e riperfusione indicato nella figura 1. Privare le fette di ossigeno sia solo (ipossia) o di ossigeno e glucosio (OGD) per 15 min. <ol><li> Per l&#39;induzione di ipossia o OGD, trasferire le fette in OGD medio e mantenere per 15 minuti nella camera di ipossia. Assicurarsi che tutti i materiali che rimangono sui lati dell&#39;inserto vengono aspirati via quando le colture vengono commutati da medie a regolare OGD medio e indietro. </li><li> Dopo ipossia o OGD, sostituire il supporto OGD con terreno privo di siero ossigenato e le culture sono autorizzati a recuperare per 3, 24 o 48 ore in mezzo privo di siero in incubatrice regolare a 37 ° C con il 5% di CO 2. Aggiungere PI nuovamente prima del fissaggio per la determinazione della morte cellulare. </li></ol></li></ol> 3. trattamenti farmacologici di Entorhino-ippocampali Culture Organotipica Slice <ol><li> CulturE EHOSCs per 5 giorni (DIV5) nel mezzo di incubazione prima dell&#39;esposizione ai trattamenti farmacologici. Inizia trattamenti farmacologici sia durante OGD o immediatamente dopo OGD quando le fette sono trasferiti mezzo privo di siero. </li><li> Trattamenti per la protezione da OGD. <ol><li> Aggiungere 100 mM 6-ciano-7-nitroquinoxaline-2,3-dione (CNQX) o 1 mM tetrodotossina (TTX) al mezzo di coltura durante l&#39;induzione OGD (per 15 minuti) o subito dopo induzione OGD per 30 min. Poi, incubare in normossia mezzo privo di siero per 48 ore prima della fissazione. </li></ol></li><li> Trattamenti per l&#39;induzione della morte eccitotossica. <ol><li> Dopo 5 giorni in culture interruttore medio di incubazione di siero media liberi contenente 100 mM (RS) -α-amino-3-idrossi-5-metil-4-isoxazolepropionic acido (AMPA) per 30 min. </li><li> Rimuovere il terreno di coltura contenente AMPA per aspirazione (fare attenzione a rimuovere ogni residuo di supporto su inserti), quindi trasferire le fette di piatti freschi con il normale mezzo privo di siero eli conserva per 48 ore fino fissazione. </li></ol></li></ol> 4. Fissazione e Immunostaining di Entorhino-ippocampali Culture Organotipica Slice <ol><li> Propidio ioduro (PI) colorazione. <ol><li> Aggiungere PI per 30 min al mezzo di coltura di fette residenti ad una concentrazione di 2 mg / ml. Visualizza colture vive con un microscopio invertito dotato di ottica di fluorescenza e selezionare fette per ulteriori trattamenti. Per PI colorazione in combinazione con immunoistochimica, aggiungere la soluzione PI 30 minuti prima della fissazione delle culture. </li></ol></li><li> Fissazione delle fette. <ol><li> Rimuovere il terreno di coltura da 6 pozzetti e aggiungere 3 ml di preparati al momento 4% paraformaldeide (PFA) in ciascun pozzetto. Quindi, posizionare la piastra 6-bene in frigorifero e fissare O / N a 4 ° C. </li><li> Rimuovere la soluzione PFA il giorno seguente e lavare le fette di 3-4 volte con tampone fosfato (PBS). </li></ol></li><li> La rimozione delle fette dalla I coltura cellularensert e la procedura di blocco per immunoistochimica di sezioni free-floating. <ol><li> Staccare con cautela e rimuovere le fette dagli inserti cultura utilizzando un pennello arte del formato 0 o più piccolo. Trasferire ogni singola fetta in un pozzetto di una piastra ben 96 riempita con tampone di bloccaggio (PBS con siero normale di capra 3% (NGS) e il 2% Triton-X100). Mantenere le fette nel buffer di blocco per 2 ore a temperatura ambiente sotto costante agitazione da un agitatore orbitale. </li></ol></li><li> Immunostaining delle culture fetta <ol><li> Per l&#39;etichettatura dei vasi sanguigni utilizzano policlonale anti-laminina a una diluizione di 1: 200 in PBS contenente 1% NGS e 0.5% Triton-X100. </li><li> Per neuroni etichettatura utilizzano anti-proteina associata ai microtubuli 2 (MAP2) alla diluizione di 1: 500 in PBS contenente 1% NGS e 0.5% Triton-X100. </li><li> Incubare le fette con anticorpi primari per 48 ore a 4 ° C con costante agitazione. Dopo il periodo di incubazione, lavarli in PBS con 0,5% Triton-X100 per 3-4 volte. </li&gt; <li> Diluire anticorpi secondari 1: 500 in PBS contenente 1% NGS e 0.5% Triton-X100. Incubare le fette per 2 ore a temperatura ambiente al buio con gli anticorpi secondari coniugati Alexa fluoroforo. Utilizzare l&#39;appropriato di capra anti-coniglio o anticorpo secondario di capra anti-topo coniugato con Alexa 350 o 488. </li><li> Rimuovere la soluzione di anticorpo secondario e lavare le fette per tre volte con soluzione salina tamponata con Tris (TBS); montarli su vetrini e applicare il coprioggetto le diapositive con Mowiol. </li></ol></li><li> Microscopia delle fette colorate </li><li> Vedi le fette macchiati sia su un microscopio standard attrezzature epifluorescenza o con un microscopio confocale. Prendete le immagini con una fotocamera adeguata. Per alcune immagini, invertire il contrasto fluorescenza al fine di produrre navi scuro macchiate su uno sfondo luminoso (figure 5 e 6). </li></ol> 5 Determinazione della densità dei vasi regionale nei Culture <ol><li> Quantificare il VesseDensità l basata su incroci nave come descritto in riferimento 8. </li><li> Utilizzare fette colorate per la laminina per queste misurazioni. Sovrapporre le immagini registrate di ingrandimento 10X con una griglia 6 x 6, dove ogni griglia è pari a 100 x 100 micron per metro quadrato, campo totale di 0,25 mm 2. </li><li> Overlay tre di queste reti nella regione CA1, CA3, DG, e CE (Figura 2). Contare le navi che attraversano le linee della griglia. </li><li> Per ottenere risultati con una buona rilevanza statistica, effettuare le misure in almeno 3 esperimenti indipendenti, ognuno compresi i dati da 3 cuccioli di topo con 3 fette per il mouse cucciolo. </li><li> Determinare il valore medio di attraversamenti delle navi dalle griglie per ogni regione e di effettuare un&#39;analisi statistica mediante ANOVA con correzione di Bonferroni come post hoc di prova (p &lt;0.05 definito come significativo) utilizzando appropriati software di statistiche. </li></ol>

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	<li>Turner, R. C., Dodson, S. C., Rosen, C. L., Huber, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+science+of+cerebral+ischemia+and+the+quest+for+neuroprotection:+navigating+past+failure+to+future+success.">The science of cerebral ischemia and the quest for neuroprotection: navigating past failure to future success.</a> J Neurosurg. 118, 1072-1085 (2013).</li><li>Bacigaluppi, M., Comi, G., Hermann, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Animal+models+of+ischemic+stroke.+Part+two:+modeling+cerebral+ischemia.">Animal models of ischemic stroke. Part two: modeling cerebral ischemia.</a> Open Neurol J. 4, 34-38 (2010).</li><li>Woodhams, P. L., Atkinson, D. 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I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cerebral+hypoperfusion+yields+capillary+damage+in+the+hippocampal+CA1+area+that+correlates+with+spatial+memory+impairment.">Cerebral hypoperfusion yields capillary damage in the hippocampal CA1 area that correlates with spatial memory impairment.</a> Neuroscience. 91, 203-210 (1999).</li><li>Cavaglia, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regional+variation+in+brain+capillary+density+and+vascular+response+to+ischemia.">Regional variation in brain capillary density and vascular response to ischemia.</a> Brain Res. 910, 81-93 (2001).</li><li>Chip, S., Nitsch, C., Wellmann, S., Kapfhammer, J. 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Gli esperimenti sugli animali sono stati eseguiti in conformità delle Comunità europee Direttiva del Consiglio del 24 novembre 1986 (86/609 / CEE) e sono stati esaminati e autorizzati dalle autorità svizzere. Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Con i metodi qui presentati, ippocampo culture fetta organotipica può essere utilizzato come uno strumento versatile per studiare i cambiamenti plastici in tessuto neurale dopo l&#39;infortunio. Mentre culture fetta organotipica sono stati utilizzati in passato per studiare le reazioni neuronali dopo ischemia 6, 7, il nuovo aspetto dello studio simultaneo di cambiamenti vascolari aumenta notevolmente le potenziali applicazioni di questo metodo. L&#39;induzione di OGD o solo ipossia può essere applicato con ...

Il sistema nervoso centrale è particolarmente sensibile ad una perdita o riduzione di ossigeno e glucosio da parte del sistema vascolare. Anche un piuttosto breve interruzione della fornitura di sangue al cervello può indurre una perdita permanente della funzione delle aree cerebrali interessate conducono alle tipiche sindromi ictus. Oltre alla perdita neuronale nelle aree colpite primari, di solito si aggiunge la perdita neuronale ritardata attraverso danni secondari. Purtroppo fino ad oggi, nessun trattamento neuroprotettivo per la riduzione della morte neuronale secondaria era disponibile 1. Le attività di ricerca per lo studio dei meccanismi di danno secondario si basano su l&#39;uso di modelli animali di ischemia cerebrale come mezzo occlusione dell&#39;arteria cerebrale e varie tecniche di occlusione trombotica (per una recente rassegna vedi punto 2). In parallelo, anche a causa di limitazioni e problemi etici con l&#39;uso di modelli animali, la cultura fetta organotipica di vari tessuti del sistema nervoso centrale sono stati utilizzati che permettono la study delle reazioni neuronali a vari tipi di lesioni 3-5. Per studiare la reazione neuronale in condizioni che mimano lesione cerebrale ischemico, è stato sviluppato il sistema di modello di deprivazione di ossigeno glucosio (OGD). In questo modello, culture fetta sono temporaneamente esposti a un mezzo che manca di glucosio ed è stata equilibrata con gas azoto in assenza di ossigeno. Con tale trattamento, è possibile indurre danno neuronale e la perdita che è piuttosto simile a quella osservata dopo danno ischemico in vivo 6, 7. Nell&#39;ippocampo, tale trattamento induce la perdita neuronale specificamente nel CA1, ma non nella zona CA3 e giro dentato dell&#39;ippocampo. Al contrario, lo studio delle reazioni vascolari in culture fetta finora non è stato ampiamente intrapresa. Una ragione ovvia è la mancanza di circolazione e vaso sanguigno perfusione nel modello di cultura fetta. Tuttavia, abbiamo dimostrato in precedenza che è possibile mantenere bvasi Lood in CNS fetta culture per diversi giorni 8, 9. L&#39;obiettivo generale di questo metodo è quello di monitorare non solo il destino dei neuroni dopo OGD ma estendere lo studio al destino e il rimodellamento del sistema vascolare, che è una parte importante della risposta lesioni. Fino ad ora tali studi hanno richiesto il ricorso alla sperimentazione animale (De Jong et al, 1999;. Cavaglia et al, 2001.). Nel protocollo qui presentato, ci sarà dettaglio come tali studi può essere fatto in organotipica culture fetta entorhino-ippocampale sfidato sia con ipossia o da lesioni eccitotossici seguita da analisi di entrambe le reazioni di sopravvivenza e vascolari neuronali. Questo protocollo si basa su uno studio precedentemente pubblicato sull&#39;argomento 10 e può essere utile per qualsiasi laboratorio interessato interazioni neurovascolari nel SNC.

<table><tbody><tr><td>Minimum Essential Medium MEM</td><td>Gibco</td><td>11012-044</td><td></td></tr><tr><td>Glutamax</td><td>Gibco</td><td>35050-061</td><td>stabilized form of L-glutamine</td></tr><tr><td>Millicell cell culture inserts</td><td>Millipore</td><td>PICM03050</td><td></td></tr><tr><td>Basal medium Eagle&amp;nbsp;</td><td>Gibco</td><td>41010-026</td><td></td></tr><tr><td>Horse serum</td><td>Gibco</td><td>26050-088</td><td></td></tr><tr><td>Neurobasal medium</td><td>Gibco</td><td>21103-049</td><td></td></tr><tr><td>B27 supplement</td><td>Gibco</td><td>17504-044</td><td></td></tr><tr><td>Anaerobic strips</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>59886</td><td></td></tr><tr><td>Propidium iodide solution</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P4864</td><td></td></tr><tr><td>AMPA</td><td>R&amp;amp;D systems</td><td>0169-10</td><td></td></tr><tr><td>CNQX</td><td>R&amp;amp;D systems</td><td>0190/10</td><td></td></tr><tr><td>TTX</td><td>R&amp;amp;D systems</td><td>1078/1</td><td></td></tr><tr><td>polyclonal anti-laminin</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>L9393&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>anti-MAP2</td><td>Abcam</td><td>ab11267</td><td></td></tr><tr><td>Alexa anti-mouse 350</td><td>Molecular Probes</td><td>A11045</td><td></td></tr><tr><td>Alexa anti-mouse 488</td><td>Molecular Probes</td><td>A11001</td><td></td></tr><tr><td>Alexa anti-rabbit 350</td><td>Molecular Probes</td><td>A11046</td><td></td></tr><tr><td>Alexa anti-rabbit 488</td><td>Molecular Probes</td><td>A11008</td><td></td></tr><tr><td>Statistics software</td><td>GraphPad Software</td><td>GraphPad Prism</td><td></td></tr><tr><td>McIlwain tissue chopper</td><td>Ted Pella</td><td>10180</td><td></td></tr><tr><td>Hypoxia chamber</td><td>Billups-Rothenberg</td><td>MIC-101</td><td></td></tr></tbody></table>

the analysis of neurovascular remodeling in entorhino-hippocampal organotypic slice cultures

Lesione cerebrale ischemica è tra le condizioni più comuni e devastanti compromettenti corretto funzionamento del cervello e porta spesso a persistenti deficit funzionali nei pazienti affetti. Nonostante gli sforzi di ricerca intensiva, non esiste ancora una opzione di trattamento efficace disponibile che riduce il danno neuronale e protegge i neuroni nelle aree ischemiche dalla morte secondario ritardo. La ricerca in questo settore in genere comporta l&#39;uso di modelli animali elaborati e problematici. Culture fetta organotipica Entorhino-ippocampale sfidati con deprivazione di ossigeno e glucosio (OGD) sono stabilite in modelli in vitro che imitano l&#39;ischemia cerebrale. L&#39;aspetto innovativo di questo studio è che i cambiamenti dei vasi sanguigni cerebrali sono studiati in aggiunta ai cambiamenti neuronali e la reazione sia del compartimento neuronale e il compartimento vascolare possono essere confrontati e correlati. I metodi presentati in questo protocollo ampliare notevolmente le potenziali applicazioni della oganotypic approccio cultura fetta. L&#39;induzione di OGD o solo ipossia può essere applicato con mezzi relativamente semplici in culture fetta organotipiche e porta a danni affidabile e riproducibile nel tessuto neurale. Ciò è in netto contrasto con i complicati e problematici esperimenti sugli animali che inducono ictus e ischemia in vivo. Ampliando l&#39;analisi per comprendere lo studio della reazione del sistema vascolare potrebbe fornire nuovi modi su come conservare e ripristinare le funzioni cerebrali. L&#39;approccio della cultura fetta presentato qui potrebbe trasformarsi in uno strumento interessante e importante per lo studio del danno cerebrale ischemico e potrebbe essere utile per testare potenziali misure terapeutiche volte a neuroprotezione.

La privazione dell&#39;ossigeno glucosio e ipossia induce la morte neuronale e la riduzione dei vasi sanguigni in particolare nella regione ippocampale CA1. OGD o ossigeno-privazione solo per 15 min indotto una forte induzione di morte cellulare come visto da propidio ioduro colorazione specificamente nell&#39;area CA1 dell&#39;ippocampo (Figura 3) analogo a quello descritto in precedenza 7. Con i marcatori di visualizzare la rete di vasi sanguigni, si è constatato che la den...

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The Analysis of Neurovascular Remodeling in Entorhino-hippocampal Organotypic Slice Cultures

Un protocollo per culture fetta organotipica entorhino-ippocampale, che permette di riprodurre molti aspetti della lesione cerebrale ischemico, è presentato. Studiando cambiamenti del neurovasculature in aggiunta ai cambiamenti nei neuroni, questo protocollo è uno strumento versatile per studiare i cambiamenti plastici in tessuto neurale dopo l&#39;infortunio.

L&#39;analisi di neurovascolare ritocca in Entorhino-ippocampali Culture Organotipica Slice

Ischemic brain injury is among the most common and devastating conditions compromising proper brain function and often leads to persisting functional ...

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

9.7K Views.  University of Basel.  Un protocollo per culture fetta organotipica entorhino-ippocampale, che permette di riprodurre molti aspetti della lesione cerebrale ischemico, è presentato. Studiando cambiamenti del neurovasculature in aggiunta ai cambiamenti nei neuroni, questo protocollo è uno strumento versatile per studiare i cambiamenti plastici in tessuto neurale dopo l'infortunio. 

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Organotypic Slice Cultures for Studies of Postnatal Neurogenesis

Here we describe a technique for studying hippocampal postnatal neurogenesis in the rodent brain using the organotypic slice culture technique. This method maintains the characteristic topographical morphology of the hippocampus while allowing direct application of pharmacological agents to the developing hippocampal dentate gyrus. Additionally, slice cultures can be maintained for up to 4 weeks and thus, allow one to study the maturation process of newborn granule neurons. Slice cultures allow for efficient pharmacological manipulation of hippocampal slices while excluding complex variables such as uncertainties related to the deep anatomic location of the hippocampus as well as the blood brain barrier. For these reasons, we sought to optimize organotypic slice cultures specifically for postnatal neurogenesis research.

Here we describe a technique for studying hippocampal postnatal neurogenesis using the organotypic slice culture technique. This method allows for in vitro manipulation of adult neurogenesis and allows for the direct application of pharmacological agents to the cultured hippocampus.

Colture organotipiche Slice di studi di post-natale neurogenesi

Here we describe a technique for studying hippocampal postnatal neurogenesis in the rodent brain using the organotypic slice culture technique. This ...

Ricerca

Biologia dello sviluppo

The Organotypic Hippocampal Slice Culture Model for Examining Neuronal Injury

Organotypic hippocampal slice culture is an in vitro method to examine mechanisms of neuronal injury in which the basic architecture and composition of the hippocampus is relatively preserved 1. The organotypic culture system allows for the examination of neuronal, astrocytic and microglial effects, but as an ex vivo preparation, does not address effects of blood flow, or recruitment of peripheral inflammatory cells. To that end, this culture method is frequently used to examine excitotoxic and hypoxic injury to pyramidal neurons of the hippocampus, but has also been used to examine the inflammatory response. Herein we describe the methods for generating hippocampal slice cultures from postnatal rodent brain, administering toxic stimuli to induce neuronal injury, and assaying and quantifying hippocampal neuronal death.

The organoptypic hippocampal slice culture model is an in vitro model used to examine neuronal injury in a variety of paradigms. In this article, we describe the methods for generating slice cultures and quantifying neuronal injury.

Il organotipica ippocampale Cultura Modello Slice per l&#39;esame di danno neuronale

Organotypic hippocampal slice culture is an in vitro method to examine mechanisms of neuronal injury in which the basic architecture and composition of ...

Neuroscienze

Organotypic Hippocampal Slice Cultures

The hippocampus, a component of the limbic system, plays important roles in long-term memory and spatial navigation 1. Hippocampal neurons can modify the strength of their connections after brief periods of strong activation. This phenomenon, known as long-term potentiation (LTP) can last for hours or days and has become the best candidate mechanism for learning and memory 2. In addition, the well defined anatomy and connectivity of the hippocampus 3 has made it a classical model system to study synaptic transmission and synaptic plasticity4.
As our understanding of the physiology of hippocampal synapses grew and molecular players became identified, a need to manipulate synaptic proteins became imperative. Organotypic hippocampal cultures offer the possibility for easy gene manipulation and precise pharmacological intervention but maintain synaptic organization that is critical to understanding synapse function in a more naturalistic context than routine culture dissociated neurons methods.
Here we present a method to prepare and culture hippocampal slices that can be easily adapted to other brain regions. This method allows easy access to the slices for genetic manipulation using different approaches like viral infection 5,6 or biolistics 7. In addition, slices can be easily recovered for biochemical assays 8, or transferred to microscopes for imaging 9 or electrophysiological experiments 10.

We describe a method to prepare organotypic hippocampal slices that can be easily adapted to other brain regions. Brain slices are laid on porous membranes and culture media is allowed to form an interface. This method preserves the gross architecture of the hippocampus for up to 2 weeks in culture.

Organotipica Culture Slice ippocampale

The hippocampus, a component of the limbic system, plays important roles in long-term memory and spatial navigation 1. Hippocampal neurons can modify the ...

An Organotypic Slice Assay for High-Resolution Time-Lapse Imaging of Neuronal Migration in the Postnatal Brain

Neurogenesis in the postnatal brain depends on maintenance of three biological events: proliferation of progenitor cells, migration of neuroblasts, as well as differentiation and integration of new neurons into existing neural circuits. For postnatal neurogenesis in the olfactory bulbs, these events are segregated within three anatomically distinct domains: proliferation largely occurs in the subependymal zone (SEZ) of the lateral ventricles, migrating neuroblasts traverse through the rostral migratory stream (RMS), and new neurons differentiate and integrate within the olfactory bulbs (OB). The three domains serve as ideal platforms to study the cellular, molecular, and physiological mechanisms that regulate each of the biological events distinctly. This paper describes an organotypic slice assay optimized for postnatal brain tissue, in which the extracellular conditions closely mimic the in vivo environment for migrating neuroblasts. We show that our assay provides for uniform, oriented, and speedy movement of neuroblasts within the RMS. This assay will be highly suitable for the study of cell autonomous and non-autonomous regulation of neuronal migration by utilizing cross-transplantation approaches from mice on different genetic backgrounds.

This protocol describes an organotypic slice assay optimized for the postnatal brain and high-resolution time-lapse imaging of neuroblast migration in the rostral migratory stream.

Un saggio Slice organotipica per High-Resolution Time-Lapse Imaging della migrazione neuronale nel cervello postnatale

Neurogenesis in the postnatal brain depends on maintenance of three biological events: proliferation of progenitor cells, migration of neuroblasts, as ...

Organotypic Slice Cultures to Study Oligodendrocyte Dynamics and Myelination

NG2 expressing cells (polydendrocytes, oligodendrocyte precursor cells) are the fourth major glial cell population in the central nervous system. During embryonic and postnatal development they actively proliferate and generate myelinating oligodendrocytes. These cells have commonly been studied in primary dissociated cultures, neuron cocultures, and in fixed tissue. Using newly available transgenic mouse lines slice culture systems can be used to investigate proliferation and differentiation of oligodendrocyte lineage cells in both gray and white matter regions of the forebrain and cerebellum. Slice cultures are prepared from early postnatal mice and are kept in culture for up to 1 month. These slices can be imaged multiple times over the culture period to investigate cellular behavior and interactions. This method allows visualization of NG2 cell division and the steps leading to oligodendrocyte differentiation while enabling detailed analysis of region-dependent NG2 cell and oligodendrocyte functional heterogeneity. This is a powerful technique that can be used to investigate the intrinsic and extrinsic signals influencing these cells over time in a cellular environment that closely resembles that found in vivo.

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.

Culture Organotipica Slice per studiare Oligodendrocyte Dynamics e mielinizzazione

NG2 expressing cells (polydendrocytes, oligodendrocyte precursor cells) are the fourth major glial cell population in the central nervous system. During ...

Organotypic Hippocampal Slice Cultures As a Model to Study Neuroprotection and Invasiveness of Tumor Cells

In organotypic hippocampal slice cultures (OHSC), the morphological and functional characteristics of both neurons and glial cells are well preserved. This model is suitable for addressing different research questions that involve studies on neuroprotection, electrophysiological experiments on neurons, neuronal networks or tumor invasion. The hippocampal architecture and neuronal activity in multisynaptic circuits are well conserved in OHSC, even though the slicing procedure itself initially lesions and leads to formation of a glial scar. The scar formation alters presumably the mechanical properties and diffusive behavior of small molecules, etc. Slices allow the monitoring of time dependent processes after brain injury without animal surgery, and studies on interactions between various brain-derived cell types, namely astrocytes, microglia and neurons under both physiological and pathological conditions. An ambivalent aspect of this model is the absence of blood flow and immune blood cells. During the progression of the neuronal injury, migrating immune cells from the blood play an important role. As those cells are missing in slices, the intrinsic processes in the culture may be observed without external interference. Moreover, in OHSC the composition of the medium-external environment is precisely controlled. A further advantage of this method is the lower number of sacrificed animals compared to standard preparations. Several OHSC can be obtained from one animal making simultaneous studies with multiple treatments in one animal possible. For these reasons, OHSC are well suited to analyze the effects of new protective therapeutics after tissue damage or during tumor invasion. 
The protocol presented here describes a preparation method of OHSC that allows generating highly reproducible, well preserved slices that can be used for a variety of experimental research, like neuroprotection or tumor invasion studies.

Organotypic hippocampal slice cultures (OHSC) represent an in vitro model that simulates the in vivo situation very well. Here we describe a vibratome-based improved slicing protocol to obtain high quality slices for use in assessing the neuroprotective potential of novel substances or the biological behavior of tumor cells.

Colture Hippocampal Fetta organotipiche come modello di studio Neuroprotection e l'invasività delle cellule del tumore

In organotypic hippocampal slice cultures (OHSC), the morphological and functional characteristics of both neurons and glial cells are well preserved. ...

Short-Term Free-Floating Slice Cultures from the Adult Human Brain

Organotypic, or slice cultures, have been widely employed to model aspects of the central nervous system functioning in vitro. Despite the potential of slice cultures in neuroscience, studies using adult nervous tissue to prepare such cultures are still scarce, particularly those from human subjects. The use of adult human tissue to prepare slice cultures is particularly attractive to enhance the understanding of human neuropathologies, as they hold unique properties typical of the mature human brain lacking in slices produced from rodent (usually neonatal) nervous tissue. This protocol describes how to use brain tissue collected from living human donors submitted to resective brain surgery to prepare short-term, free-floating slice cultures. Procedures to maintain and perform biochemical and cell biology assays using these cultures are also presented. Representative results demonstrate that the typical human cortical lamination is preserved in slices after 4 days in vitro (DIV4), with expected presence of the main neural cell types. Moreover, slices at DIV4 undergo robust cell death when challenged with a toxic stimulus (H2O2), indicating the potential of this model to serve as a platform in cell death assays. This method, a simpler and cost-effective alternative to the widely used protocol using membrane inserts, is mainly recommended for running short-term assays aimed to unravel mechanisms of neurodegeneration behind age-associated brain diseases. Finally, although the protocol is devoted to using cortical tissue collected from patients submitted to surgical treatment of pharmacoresistant temporal lobe epilepsy, it is argued that tissue collected from other brain regions/conditions should also be considered as sources to produce similar free-floating slice cultures.

A protocol to prepare free-floating slice cultures from adult human brain is presented. The protocol is a variation of the widely used slice culture method using membrane inserts. It is simple, cost-effective, and recommended for running short-term assays aimed to unravel mechanisms of neurodegeneration behind age-associated brain diseases.

A breve termine, le colture di fette libere dal cervello umano adulto

Organotypic, or slice cultures, have been widely employed to model aspects of the central nervous system functioning in vitro. Despite the potential of ...

A Model of Epileptogenesis in Rhinal Cortex-Hippocampus Organotypic Slice Cultures

Organotypic slice cultures have been widely used to model brain disorders and are considered excellent platforms for evaluating a drug&#8217;s neuroprotective and therapeutic potential. Organotypic slices are prepared from explanted tissue and represent a complex multicellular ex vivo environment. They preserve the three-dimensional cytoarchitecture and local environment of brain cells, maintain the neuronal connectivity and the neuron-glia reciprocal interaction. Hippocampal organotypic slices are considered suitable to explore the basic mechanisms of epileptogenesis, but clinical research and animal models of epilepsy have suggested that the rhinal cortex, composed of perirhinal and entorhinal cortices, play a relevant role in seizure generation.
Here, we describe the preparation of rhinal cortex-hippocampus organotypic slices. Recordings of spontaneous activity from the CA3 area under perfusion with complete growth medium, at physiological temperature and in the absence of pharmacological manipulations, showed that these slices depict evolving epileptic-like events throughout time in culture. Increased cell death, through propidium iodide uptake assay, and gliosis, assessed with fluorescence-coupled immunohistochemistry, was also observed. The experimental approach presented highlights the value of rhinal cortex-hippocampus organotypic slice cultures as a platform to study the dynamics and progression of epileptogenesis and to screen potential therapeutic targets for this brain pathology.

Here, we describe the preparation of rhinal cortex-hippocampus organotypic slices. Under a gradual and controlled deprivation of serum, these slices depict evolving epileptic-like events and can be considered an ex vivo model of epileptogenesis. This system represents an excellent tool for monitoring the dynamics of spontaneous activity, as well as for assessing the progression of neuroinflammatory features throughout the course of epileptogenesis.

Un modello di epileptogenesi nelle culture delle fette organotipiche della corteccia rinale-ippocampo

Organotypic slice cultures have been widely used to model brain disorders and are considered excellent platforms for evaluating a drug&#8217;s ...

Acute Mouse Brain Slicing to Investigate Spontaneous Hippocampal Network Activity

Acute rodent brain slicing offers a tractable experimental approach to gain insight into the organization and function of neural circuits with single-cell resolution using electrophysiology, microscopy, and pharmacology. However, a major consideration in the design of in vitro experiments is the extent to which different slice preparations recapitulate naturalistic patterns of neural activity as observed in vivo. In the intact brain, the hippocampal network generates highly synchronized population activity reflective of the behavioral state of the animal, as exemplified by the sharp-wave ripple complexes (SWRs) that occur during waking consummatory states or non-REM sleep. SWRs and other forms of network activity can emerge spontaneously in isolated hippocampal slices under appropriate conditions. In order to apply the powerful brain slice toolkit to the investigation of hippocampal network activity, it is necessary to utilize an approach that optimizes tissue health and the preservation of functional connectivity within the hippocampal network. Mice are transcardially perfused with cold sucrose-based artificial cerebrospinal fluid. Horizontal slices containing the hippocampus are cut at a thickness of 450 &#956;m to preserve synaptic connectivity. Slices recover in an interface-style chamber and are transferred to a submerged chamber for recordings. The recording chamber is designed for dual surface superfusion of artificial cerebrospinal fluid at a high flow rate to improve oxygenation of the slice. This protocol yields healthy tissue suitable for the investigation of complex and spontaneous network activity in vitro.

This protocol describes the preparation of horizontal hippocampal-entorhinal cortex (HEC) slices from mice exhibiting spontaneous sharp-wave ripple activity. Slices are incubated in a simplified interface holding chamber and recordings are performed under submerged conditions with fast-flowing artificial cerebrospinal fluid to promote tissue oxygenation and the spontaneous emergence of network-level activity.

Affezione cerebrale acuta del topo per indagare sull'attività spontanea della rete ippocampale

Acute rodent brain slicing offers a tractable experimental approach to gain insight into the organization and function of neural circuits with single-cell ...

Horizontal Hippocampal Slices of the Mouse Brain

The hippocampus is a highly organized structure in the brain that is a part of the limbic system and is involved in memory formation and consolidation as well as the manifestation of severe brain disorders, including Alzheimer&#8217;s disease and epilepsy. The hippocampus receives a high degree of intra- and inter-connectivity, securing a proper communication with internal and external brain structures. This connectivity is accomplished via different informational flows in the form of fiber pathways. Brain slices are a frequently used methodology when exploring neurophysiological functions of the hippocampus. Hippocampal brain slices can be used for several different applications, including electrophysiological recordings, light microscopic measurements as well as several molecular biological and histochemical techniques. Therefore, brain slices represent an ideal model system to assess protein functions, to investigate pathophysiological processes involved in neurological disorders as well as for drug discovery purposes.
There exist several different ways of slice preparations. Brain slice preparations with a vibratome allow a better preservation of the tissue structure and guarantee a sufficient oxygen supply during slicing, which present advantages over the traditional use of a tissue chopper. Moreover, different cutting planes can be applied for vibratome brain slice preparations. Here, a detailed protocol for a successful preparation of vibratome-cut horizontal hippocampal slices of mouse brains is provided. In contrast to other slice preparations, horizontal slicing allows to keep the fibers of the hippocampal input path (perforant path) in a fully intact state within a slice, which facilitates the investigation of entorhinal-hippocampal interactions. Here, we provide a thorough protocol for the dissection, extraction, and acute horizontal slicing of the murine brain, and discuss challenges and potential pitfalls of this technique. Finally, we will show some examples for the use of brain slices in further applications.

This article aims to describe a systematic protocol to obtain horizontal hippocampal brain slices in mice. The objective of this methodology is to preserve the integrity of hippocampal fiber pathways, such as the perforant path and the mossy fiber tract to assess dentate gyrus related neurological processes.

Fette ippocampali orizzontali del cervello del topo

The hippocampus is a highly organized structure in the brain that is a part of the limbic system and is involved in memory formation and consolidation as ...

L'analisi di neurovascolare ritocca in Entorhino-ippocampali Culture Organotipica Slice

Riepilogo

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