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우리는 부상 발병하기 전에 두뇌를 보호하는 치료제 개발을위한 새로운 목표를 식별하는 수단으로 추위 preconditioning에 대한 책임 신경 면역 신호를 정의하기 위해 추구합니다. 우리는 생물 학적 시스템, 실험 조작 플러스 높은 재현성 및 민감 기술 용량을 필요로 이러한 작업을위한 전략을 제시한다.
신경 부상 관리가 용이하고 안전 preconditioning 치료 효과의 개발에 의해 완화 수있는 전신 마취와 관련 수술 절차의 병적 상태와 사망률의 자주 원인입니다. 우리는 부상 발병하기 전에 두뇌를 보호하는 치료제 개발을위한 새로운 목표를 식별하는 수단으로 추위 preconditioning에 대한 책임 신경 면역 신호를 정의하기 위해 추구합니다. 시간이 지남에 따라 변화를 신호 낮은 수준의 프로 염증 중재자 감기 - preconditioning neuroprotection을 위해 필수적입니다. 이 신호는 자극성의 자극이 분명 될 보호를위한 자극에 적응을위한 충분한 시간 임계값 크기에 도달할 것을 요구 생리 조절 hormesis의 기본 신조와 일치합니다.
따라서, 냉간 preconditioning neuroprotection에 관련된 면역 신호의 묘사는 생물 학적 시스템과 실험 조작 플러스 기술 역량이 높은 재현성과 구분이 필요합니다. 우리의 접근 방식은 밀접하게 자신의 성숙하고 정지 macroglia / microglia의 영향을 다중 시냅스 신경 네트워크와 생체내 매쉬의를 반영 체외 모델로 hippocampal 슬라이스 문화를 사용하는 것입니다. 그들이 femtomolar 범위에서 작동중인 크린 시토킨의 주요 소스되므로이 glial 상태 microglia에 특히 중요합니다. 또한, 슬라이스 문화가 몇 주 동안 체외에서 유지 될 수있는가 활성화 자극을 보여주고과 적응 반응을 평가할 수있는 충분한 시간입니다. 마지막으로, 환경 조건이 정확하게 그 시토킨가의 신호 때문에 슬라이스 문화를 사용하여 제어할 수 있습니다 추위 preconditioning 것은, 측정 했었 및 중요한 노드 측면을 해부하다하기 위해 변조된 수 있습니다. 시토킨 신호 시스템 분석은 민감하고 재현성 멀티 플렉스 기술의 사용을 필요로합니다. 우리는 조직 전체 시토킨 변화를 평가하는 정량 실시간 qPCR 배열 검사 다음 microglial 정품 인증 화면으로 TNF - α에 대한 양적 PCR을 사용합니다. 후자는 동시에 변화를 신호 여러 시토킨 시스템을 측정하는 가장 민감하고 재현성을 의미합니다. 중요한 변경 사항은 타겟 qPCR 그리고 단백질 감지와 함께 확인하고 있습니다. 우리는 Luminex 기술을 사용하여 다중 microsphere 흐름 cytometric assays를 사용하여 조직 기반 시토킨 단백질의 변화에 대한 조사. 셀 - 특정 시토킨 생산은 이중 레이블 immunohistochemistry로 결정됩니다. 함께 촬영, 제안 조사 전략을 결합이 뇌 조직 준비 및 사용의 스타일, 차가운 - preconditioning의 장점을 모방 수있는 새로운 치료제의 개발을위한 잠재적인 목표를 식별을위한 최적의 접근법 수 있습니다.
살균 및 무균 기술의 준비, 유지 보수 및 연장 기간에 대한 슬라이스 문화의 사용에 중요합니다. 또한, 오직 체외 18 일 후에 슬라이스 문화 우리의 사용에 대한 근거는 흥분성의 의미와 억제 시냅스 전달이 가장 성숙되고, glia (astrocytes와 microglia)는 정지 및과 일치되는 증거를 기반으로 자신의 생체내 매쉬에서 (그림 1 ).
1. Hippocampal 슬라이스 문화의 작성 및 유지 보수
2. 슬라이스 문화 사전 화면 활력
3. 콜드 - Preconditioning
4. Excitotoxic 상해
5. 콜드 preconditioning 적용된 공동 트리 트먼트
슬라이스 문화의 중요한 이점은 환경 조건이다S 정확하게 제어할 수 있습니다. 이것은 신호에서 그 시토킨을 의미 차가운 - preconditioning 것은, 측정 했었 및 중요한 노드 측면을 해부하다하기 위해 변조된 수 있습니다.
6. 콜드 preconditioning 후 즉각적이고 지연 Excitotoxic 부상
7. RNA 격리
다음과 같은 유전자 발현 과정은 단일 슬라이스 문화 결정됩니다.
8. RNA의 양을 정함
9. SYBR 그린 정량 PCR
10. Microarrays에 대한 정량 PCR
정량 실시간 qPCR 배열 검사는 낮은 수준의 염증 중재자의 표현 변경 프로브에 매우 민감하고 재현성을 의미합니다.
11. 다중 Microsphere 흐름 Cytometric Proteomic 어세이
12. Immunohistochemistry
13. 대표 결과
그림 1. hippocampal 슬라이스 문화와 microglia의 모습. 왼쪽 이미지는 전형적인 성숙 (즉, 체외 21 일) hippocampal 슬라이스 문화의 주요 뉴런의 cytoarchitecture을 설명하기 NeuN (녹색)와 얼룩 보여줍니다. 피라미드 뉴런은 지역 CA1과 CA3 및 덴트에 표시됩니다왼쪽 이랑 (DG) 뉴런을 먹었어요. 스케일 바 250 μm의 수 있습니다. 오른쪽 이미지는 CA1 영역에서 파생된 및 성숙 슬라이스 문화 이내 정지 microglia의 브랜츠드 품질을 설명하기 위해 높은 전력 표시됩니다. 세포 표면 마커 microglial, cd11b로 표시했습니다. 스케일 바는 50 μm의 수 있습니다.
그림 2. 콜드 - preconditioning hippocampal 슬라이스 문화에 neuroprotection합니다. 문화는 Sytox 그린, 형광 표시 죽은 세포 마커와 incubated 있습니다. 맨 윗줄은 가짜 제어 문화를 보여 주며 하단 행은 ° C 90 분 28 노출 슬라이스를 보여줍니다. 왼손, 사전 화면의 이미지는 CA1 부상을 표시하지 않습니다. 상대 부상 컬러 보정 규모는 왼쪽 상단에 이미지로 표시됩니다. 중간 행 이미지는 24 시간 20 μm의 NMDA에 노출 후 상대 슬라이스 문화 부상을 보여줍니다. 가짜 제어 부상 감기 - preconditioning (CP)에 노출 문화의보다 큰 것을 확인할 수 있습니다. 전통적으로, 문화 그 다음, CA1의 연결을 부상 수준 및 CP 대 가짜의 상대적인 부상을 최대화하기 위해 밤새 NMDA 20 μm의 노출 부상 / 최대한 부상의 비율로 설명되어 있습니다. 하지만, 최대한의 부상 자극에 노출 preconditioning에서 neuroprotection를 극복하기 위해 충분하지 않을 수 있습니다. 따라서, 정확하게 preconditioning neuroprotection에서 반영되지 않을 수 있습니다 상해 / 상해 최대한의 비율 중 하나를 사용하십시오. 이것은 CP 최대한의 수준은 가짜 컨트롤보다 저렴 표시 오른쪽 이미지에 분명하다.
그림 3. 개략도에서 부상 수준을 quantitate하는 초기, 첫날 측정을 사용하는 유틸리티를 보여주는 차가운 - preconditioning 실험을. 위에서 언급한 것처럼, 우리는 추위에 미리 에어컨에서 neuroprotection을 가리 수 비율 (상해 / 최대한의 부상)의 사용을 발견했습니다. 이것은 도식에서 가짜 부상은 빨간색으로 표시됩니다 왼쪽에있는 그리고 볼 수 후 파란색으로 추위 preconditioning. 어느날 NMDA 노출 후 차가운 - preconditioning은 40 %의 neuroprotection와 일치 부상 V. 사기 ( "5") 컨트롤의 상대 "3"수준을 보여줍니다. 비율 (예, 부상 / 최대한의 부상)를 사용하여 전통적인 형식을 사용하는 경우에는, 아무런 보호 분명하지 않습니다 [추위에 preconditioning에 대한 예 (5 / 10) = 가짜 V. (3 / 6) 50 % = 50% ].
그림 4. Typial qPCR 결과가 표시됩니다. 컨트롤 (파란색)과 실험 샘플 (빨간색)를 보여주는 PCR의 증폭에 대한 어퍼 곡선 RNA 사본 번호 V. 임계값주기를. 하단 이미지 네 샘플 (검정, 녹색, 노란색과 보라색)에 대한 전형적인 증폭 프로필을 보여줍니다. 후자 CT 임계값 사이클이 (오렌지 라인으로 표시), 26.0에서 29.5, 31.0 및 32.5 발생 공지.
그림 5. 두 번 라벨 immunostaining은 qPCR와 qPCR 배열 결과를 확인하는 데 사용 슬라이스 문화 IL - 11 (적색)와 NeuN (녹색, 뉴런을 표시하는)에 대한 처리되었습니다. IL - 11의 세포 표현 loci에 대해 조사합니다. astrocytes로 추정 몇 가지 작은 세포 (화살표), 표시하면서 일부 피라미드 뉴런이 (화살표) IL - 11와 NeuN의 얼룩을 (노랑) 표시되는 공지 사항은 IL - 11 염색법 (적색) 증가했다.
냉간 preconditioning neuroprotection에 참여 시토킨 신호 시스템의 묘사에 중요한 두 가지 근본적으로 중요한 개념은 그림 6과 그림 7에 있습니다. 첫째, 크린 시토킨 정상적인 두뇌의 분자 신호를 매우 낮은 농도입니다. 그럼에도 불구하고, 생리학 시토킨 농도 변화 때문에 유전자 발현을 변경하는 능력 (그림 6)의 뇌 구조와 기능 (즉, 표현형)을 변경하는 엄청난 잠재력이 있습니다. 또한, 크린 시토킨 비슷한 효과와 단일 시토킨 변수 효과 (그림 7)을 가질 수있을 수 높은 중복하고 여러 크린 시토킨에 pleiotropic 있습니다. 따라서, 정확하게 차가운 - preconditioning, (또는 다른 생리 preconditioning 자극)와 관련된 신호 변수의 복합 분석 것은 결정되어야합니다에서 neuroprotection에 대한 본래 시토킨 - 기지를 설립. 이것은 멀티 플렉스 전략 분석을 통해 수행됩니다. 이것은 차가운 - preconditioning neuroprotection의 시토킨 "서명"을 수립합니다.
그림 6. 두뇌 시토킨 신호의 파워. 삽화 다른 잘 인식 '매쉬'의 농도에 비해 뇌 크린 시토킨의 생리적 농도의 거대한 신호 전력을 전달. 농도는 기준점으로 하나의 고양이 수염으로 시작, 거리의 역수로 표현된다. 나트륨 (10 -1 M은 고추의 입자에 의해 그림)와 칼륨이 (토마토로 그림 10 -3 M) 각각 150 주변 3 MM의 수준에서 중간 뇌 공간에 존재, 및 잘 인식 역할을 신경 세포 electrophysiological 기능을 수행합니다. 마찬가지로, PH (즉, ~ 10 -7 M 수소 이온의 수준과 시카고의 레이크 프런트를 따라 780m로 그림)과 칼슘 (즉, 7.8 km는 맥코믹에서 시카고의 레이크 프런트 따라 위성 Google 이미지에서 본 그림과 같이 ~ 10 -8 M 수준 ) 시카고 대학 근처에 하이드 파크 (Hyde Park) 프로 몬 토리 포인트에 놓습니다. 또한,이 농도 이상의 중간 공간에 출시 신경 전달 물질은 현지 뇌 영역의 활동에 영향을 미칩니다. 반대로, 크린 시토킨는 (지구에서 화성의 거리로 표시) 이상의 천만 배 적은 농도에서 뇌 기능을 변경할 수 있습니다.
그림 7. 타고난 시토킨 경로의 인터랙티브 신호. 크린 시토킨 상당히 중복하고 여러 크린 시토킨에 pleiotropic 아르 비슷한 효과를 가질 수 있으며 하나의 시토킨 변수 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 다양성은 리간드, 수용체, 그리고 phosphoproteins의 수준에서 발생하는 복잡한 상호 작용 신호 때문이다. 또한 복잡한 두뇌 세포 특정 타고난 시토킨, 수용체, 관련 phosphoprotein 변경 각각의 능력과 다양한 세포 유형으로 구성되어있다는 사실에서 유래. 여기에 설명을 위해 경로를 (면역 세포 연구에서 파생된) 신호에만 타고난 시토킨가 표시됩니다. 단순 들어, 두뇌는 본래 크린 시토킨에 대한 잠재적인 상호 작용을 보여주는 하나의 셀 (흰색 라인) (IL - 1α와 IL - 1β () IL - 1α / β, TNF - α, IL - 6로 여기에 언급로 그려진 것입니다 IFN - γ와 IL - 10), 수용체 (IL - 1R1, TNFR1, IL-6/gp130, IFNγR 및 IL - 10R) 및 phosphoproteins (즉, kinases ERK1 / 2, P38 (P38 - MAPK)와 JNK) 및 전사 요인 (ATF - 2, NFκB와 STAT3). ATF - 2를 통해 유전자 발현을 실행 JNK, p38 - MAPK 및 ERK1 / 2에 TNFR1 통해 예를 들어, TNF - α는 신호. TNF - α는 NFκB 활성화를 통해 직접 유전자 발현을 바꿀지도 모르겠어. 함께, 이러한 전사 인자의 활성화로 표시 크린 시토킨 및 수용체의 표현 (뭉툭한 끝) 증가 (화살표) 및 감소 보여주고 있습니다. 중요한 것은, 이러한 경로 하나 시토킨에 변화 (예를 들어, TNF - α) 다른 (예를 들어, IL - 1β) 크린 시토킨의 영향 생산을 보여줍니다. 따라서, 정확하게 차가운 - preconditioning, 관련 신호 변수의 복합 분석을 결정해야합니다에서 neuroprotection에 대한 시토킨 - 기지를 설립. 이것은 감기 - preconditioning의 본래 시토킨 "서명"을 수립합니다. (이미지 참조 # 25 데이터에서 컴파일되었습니다.)
이 작품은 국립 신경 장애 뇌졸중 연구소 (NS - 19108), 편두통 연구 재단, 그리고 리처드 P. Kraig로 화이트 재단 교부금에 의해 투자되었다. 미스 마샤 P. Kraig는 문화 매체와 슬라이스 문화의 유지 보수의 준비에 도움. 우리는이 문서의 최종 버전에 대한 그녀의 의견과 수정에 대한 옐레나 Grinberg 감사합니다.
슬라이스 문화의 준비
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