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Method Article
Intracellular Ca2+ remodeling in aging may contribute to excitotoxicity and neuron damage, processes mediated by Ca2+ overload. We aimed at investigating Ca2+ remodeling in the aging brain using fluorescence and bioluminescence imaging of cytosolic and mitochondrial Ca2+ in long-term cultures of rat hippocampal neurons, a model of neuronal aging.
신경 변성과 허혈에 관련된 신경 세포 사멸에 대한 감수성이 대단히 세 뇌에서 증가하지만 책임 메커니즘이 심하게 알려져있다. 흥분 독성 (excitotoxicity), 두 모욕에 의해 유도 된 신경 세포 손상에 기여하는 것으로 과정은 칼슘 유입 및 미토콘드리아의 칼슘 과부하를 촉진 글루타메이트 수용체의 활성화에 의해 매개된다. 세포 내 칼슘 항상성의 세포 내 칼슘 항상성 또는 리모델링에 상당한 변화가 된 신경 세포에서 신경 세포의 손상을 선호 할 수 있습니다. 노화에 칼슘 리모델링을 조사를 위해 우리는 생체 내에서 뉴런 세 일부 측면에서 유사한 쥐의 해마 신경 세포의 장기 문화에서 라이브 세포 이미징을 사용했다. 이를 위해, 해마 세포는 처음에 갓 새로 태어난 쥐의 해마에서 분산 POLI-D 라이신 코팅, 커버 글라스에 도금입니다. 그런 문화는 며칠 동안 제어 매체에 보관 또는 W 몇 가지있다각각, 젊은이와 노인 신경 세포를 조사하기위한 eeks. 둘째, 배양 된 신경 fura2 로케이션 디지털 형광 비 이미징을 사용하여 세포질 칼슘 농도의 측정을 실시한다. 셋째, 배양 된 신경 세포는 미토콘드리아를 대상으로 낮은 선호도 쿼린 및 GFP의 탠덤을 표현하는 플라스미드로 형질된다. 24 시간 후, 균체 내에 쿼린은 코 엘렌 테라으로 재구성되고 뉴런은 미토콘드리아의 칼슘 이온 농도를 모니터링 생물 발광 촬상을 실시한다. 이 세 단계의 절차는 예를 들어, 글루타메이트 수용체 효능 NMDA 및 이들과 다른 응답이 노화에 의해 영향을 받고 있는지 여부를 비교 관련성 자극 세포질과 미토콘드리아 칼슘 응답의 모니터링을 허용한다. 이 절차는 어떻게 영향 세포질과 미토콘드리아 칼슘 선택 자극에 대한 반응뿐만 아니라, 신경 세포를 방지하기위한 선택 약물의 테스트를 노화에 관한 새로운 통찰력을 얻을 수있다노화 관련 질환 사망.
흥분 독성은 허혈과 같은 신경 욕설에서 신경 손상과 세포 사멸에 관여하는 가장 중요한 메커니즘 중 하나이며, 알츠하이머 병 (1)과 같은 몇 가지 신경 퇴행성 질환이다. 신경 독성의이 유형은 주로 칼슘 글루타메이트 작용에 의해 매개된다 2+ -permeable, 이온 성 NMDA 수용체 (NMDAR) 2. 글루타메이트에 배양 된 신경 세포의 노출은 신경 세포 사멸 4가 발생 흥분 독성 (excitotoxicity) 3로 이어질 수 있습니다. 우리와 다른 사람은 이전에 NMDA에 의한 세포 사멸에 신경 취약점이 체외에서 개발 및 5-8 노화로 변경 될 수 있다고보고있다.
널리 세포질 무 칼슘 농도 ([칼슘] CYT)의 증가는 세포의 활성화에 이르게하는 것이 허용된다. 이 너무 높게 상승 및 / 또는 충분히 지속 된 경우에는, 그 세포 사멸을 유발할 수 9. 또한,이 제안되어있다그 흥분 독성 (excitotoxicity)는 미토콘드리아의 칼슘 흡수 (10), 글루타메이트에 의한 세포 사멸 (11)에 대한 미토콘드리아 uncoupler 보호 뉴런과 뉴런을 치료부터해야합니다. 미토콘드리아는 칼슘을 너무 많이 차지하면 미토콘드리아 투과성 전이 기공의 개통은 시토크롬 C 및 기타 프로 세포 사멸 인자와 유도 세포 사멸의 해제로 이어지는 발생할 수 있습니다. 우리는 최근에이 미토콘드리아의 칼슘 흡수가 직접 직접 하나의 해마 신경 세포 5 NMDA에 의한 미토콘드리아의 칼슘 흡수,이 문서에보고하는 방법을 측정하여, 흥분 독성에 나이 의존 감수성과 관련이 있음을 보여 주었다. 이러한 학습, 기억과 다른인지 과정 (12)과 같은 생리적 과정에 관여하는 해마는 노화 및 퇴행성 신경 질환 (13)에 매우 취약합니다. 이 시험관 내에서 몇 주 후에, 제안 된 배양해마 신경 세포는 14 세 뉴런의 전형적인 특성들을 나타낸다. 따라서, 장기 배양 해마 신경 세포가 노화 강화 흥분 독성 (excitotoxicity)의 칼슘 - 매개 메커니즘을 조사하기 위해 포괄적 인 모델을 제공 할 수있다.
제시된 방법의 전체 목표에 따라서, 장기 배양 된 해마 뉴런에서 NMDA 수용체 작용제에 의해 유발되는 차동 칼슘 응답을 포함한 노화 뇌 세포 내 칼슘 항상성 또는 칼슘 리모델링에 실질적인 변화를 조사한다 . 방법은 각각 래트 해마의 신경 세포 배양의 상세한 설명 및 개별 뉴런의 형광 및 생물 발광 이미징에 의해 미토콘드리아 세포질 칼슘 농도의 모니터링을 포함한다. 배양 된 신경 세포의 세포질 칼슘의 형광 이미징은 표준 절차입니다. 그러나이 방법은 서브 덜 신뢰할 수있다세포의 칼슘 미토콘드리아의 칼슘을 포함하여 2 + 측정. 이것에 대한 이유도 mM의 수준으로 낮은 μm의 수준에서 미토콘드리아에서 변경 될 수 있습니다 칼슘 농도에 대한 합성 프로브의 적절한 타겟팅 및 부적절한 친 화성의 부족을들 수있다. 인스턴스 쿼린 등의 단백질에 대한 기초 칼슘 프로브의 사용은, 세포 내 소기관으로 타겟팅 특정 칼슘 결합 부위 (15)가 부족한 다른 coelenterazines 또는 돌연변이 된 프로브를 사용하여 다른 칼슘 친화 유도체의 사용을 허용하고있다. 이러한 방식으로, 미토콘드리아 타겟팅 쿼린을 발현하는 세포의 생물 발광 촬상 개별 뉴런 미토콘드리아 칼슘 농도의 모니터링을 허용 할 수있다. 그러나,이 절차는 생물 발광 촬상 16-18 대 광자 카운팅 고감도 카메라 또는 CCD 카메라의 사용을 요구할 수있다. 더 establ입니다에서 확인해야 새로운 결과를 얻을 수 있습니다이 방법예를 들어 같은되고 이로 뇌 노화 모델, 오래된 동물의 뇌 조각.
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윤리 문 : 동물 과목을 포함하는 절차는 유럽 협약 (123) / 유럽 의회 및 지침 6백9분의 86 / EEC와 일치 발라 돌 리드 대학 동물 주택 시설에 의해 승인 된 프로토콜에 따라 처리되고있다.
쥐 해마 신경 세포의 1. 단기 및 장기 문화
세포질 칼슘 2. 형광 이미징 2+ 농도
미토콘드리아 칼슘 3. 생물 발광 영상 2+ 농도
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여기에 우리가 칼슘 리모델링 및 세포질과 미토콘드리아에 NMDA의 효과를 평가하기 위해 간단한 방법을 설명 [칼슘 2 +] 세 뉴런. 그림 1은 분리 및 신생아 쥐에서 해마 신경 세포를 배양하기위한 절차의 회로도를 보여줍니다. 시작하기 전에, 우리는 살균, 폴리 D 라이신 코팅, 커버 글라스를 준비하고 4 잘 접시에 그들을 찾을 필요가있다. 그런 다음, 신생아 쥐 사망하고 ...
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노화 뇌 세포 내 칼슘의 리모델링 2 + 항상성이인지 적 손실과 관련되어, 허혈성 손상, 흥분 독성 및 신경 퇴행에 대한 감수성을 증가했다. 체외에서이 가설을 조사하기 위해, 칼슘 이미징 절차를 사용할 수 있습니다. 불행하게도, 이전 해마 신경 세포의 생존 문화는 신뢰할 수 없습니다. 최근에는 관찰되었음을 래트 해마 뉴런 ROS의 축적, 리포 푸신 과립, 염색질 초점의 형성...
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None of the authors have competing interests or conflicting interests.
This work was supported by Ministerio de Economìa y competitividad (BFU2012-37146) and Junta de Castilla y Leòn (BIO103/VA45/11, VA145U13 and BIO/VA33/13), Spain. MCR was supported by Junta de Castilla y Leòn (Spain) and the European Social Fund. We thank the late Dr. Philippe Brûlet (1947-2013) for the mitochondrial GFP Aequorin plasmid.
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
Neurobasal Culture Medium | Gibco | 21103-049 | |
HBSS medium | Gibco | 14170-088 | |
Ham's F-12 medium | Gibco | 31330-038 | |
DNase I (from bovine pancreas) | Sigma | D5025-15KU | |
Fetal Bobine Serum | Lonza | DE14-801E | |
B27 | Gibco | 17504-044 | |
Gentamicin | Gibco | 15750 | |
L-glutamine | Gibco | 25030-032 | |
12 mm glass coverslips | Labolan | 0111520/20012 | |
Papain | Worthington | LS003127 | |
4-well multidish plaques | Nunc | 176740 | |
Petry dishes | JD Catalan s.l. | 2120044T | |
Sterile pipettes | Fisher Scientific | 431030 | |
Fura2-AM | Life Technologies | F1201 | |
Lipofectamine2000 | Invitrogen | 11668-027 | |
Coelenterazine n | Biotium | BT-10115-2250 uG | |
Digitonin | Sigma | D5628 | |
NMDA | Sigma | M3262 | |
Glycine | Sigma | 50046 | |
Zeiss Axiovert S100 TV microscope | Carl Zeiss Inc. | ||
Xcite ilumination system | EXFO | ||
ORCA ER fluorescence camera | Hamamatsu | ||
VIM photon counting CCD camera | Hamamatsu | ||
VC-8 valve controller | Warner Instruments | ||
SH-27B heating system | Warner Instruments | ||
Aquacosmos Software | Hamamatsu Photonics |
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