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환경 독 소에 노출 수 있습니다 심하게 발전 태아에 영향을. 내 분 비 혼란 시키는 화학 제품 bisphenols 부정적인 알려져 있습니다와 같은 신 경계에 영향을. 여기는 초기 배아에 독 소 노출의 기능에 미치는 영향을 연구 하는 생체 외에서 (병아리 태아) 척추 신경 네트워크 모델을 사용 하는 프로토콜에 설명 합니다.
두번째-페 놀, 비스 페 놀 A (BPA)와 두번째-페 놀-S (BPS), 플라스틱 및 수많은 일상적인 제품의 생산에서 널리 이용 되는 대리인 polymerizing 있습니다. 그들은 내 분 비 혼란 시키는 화합물 (EDC) estradiol 같은 속성으로 분류 됩니다. 장기 노출 EDCs, 낮은 복용량 에서도 다양 한 건강 결함 등 암, 행동 장애, 불 임, 초기 발달 기간 동안 큰 취약점으로 연결 되었습니다. 신경 기능의 개발에 대 한 BPA의 효과 연구, 우리는 체 외에서 신경 네트워크 모델 초기 배아 여자 뇌에서 파생 된 사용. 우리는에 노출 발견 BPA 특히 급상승 활동 및 동기화 네트워크 활동의 개발에 영향을. 네트워크 활동에 변화는 분자 화합물 또는 약의 대상과 행동 결과에 미치는 영향 사이의 중요 한 링크입니다. 다중 전극 배열 점점 네트워크 활동 체 외에 약물의 효과 연구에 유용한 도구가 되고있다. 여러 시스템 사용할 수 시장에서 있으며, 전극, 유형 및 전극 배열 및 기본 기본 원리, 분석 소프트웨어의 품질의 수에 있는 변이 그리고 데이터 취득은 걸쳐 동일 합니다 다른 시스템입니다. 현재 2 차원 생체 외에서 문화 분석에 국한, 하지만 이러한 MEA 시스템 네트워크 활동 두뇌 조각에서 vivo에서 사용할 수 있도록 향상 되 고 된다. 여기, 우리는 배아 노출 및 신경 네트워크 활동 및 대표 결과 함께 synchrony에 대 한 상세한 프로토콜을 제공 합니다.
4, 4 '-Isopropylidenediphenol, 일반적으로 언급으로 Bisphenol-A 또는 BPA, 산화 첨가제에에서 있으면 다양 한 폴 리 카보 네이트 및 열 종이에서 배열 하는 에폭시 수 지 기반 제품, Cd, 및 균열 증거 유리 안쪽에의 코팅 음료 캔. BPA 에스트로겐1을 내 분 비 방해 대리인 것으로 알려져 있다, 비록 그것의 병에 효과에 BPA 매일 우연한 노출 때문에 대 한 연구는 주로 마지막 10-15 년에 밖으로 나와. BPA 노출도 낮은 레벨의 결과 어머니2,3의 노출을 통해 embryogenesis 동안 포함 한 초기 발달 기간에 가장 심오한. Utero에서 노출 여성 태아의 내 분 비 방해 화학 물질에는 또한 유 방 암4,5질에서 증가 질병 민감성에 연결 되었다. 동물 연구는 BPA에 노출 리드 비정형 뇌 구조와 기능 이상이 동작6에 설명 했다. 결과적으로, 유아 젖 병에 BPA 사용 하 여 유럽과 북미 지역, FDA 등에서 가장 규제 기관에 의해 금지 되었습니다. 규정 준수, 많은 제조 업체 4, 4'-sulfonyldiphenol 또는 bisphenol-S (BPS)로 전환 합니다. BPA와 BPS 인 구조 아날로그와 최근 보고서 estrogenic 전사7BPS의 유사한 효능을 보였다는 사실에 근거한 BPA 기준으로이 화합물의 독성 연구 중요 하다.
여기는 병아리 태아 척추 모델을 사용 하 여 신경 세포의 네트워크에 BPA (및 다른 EDCs)의 효과 테스트 하는 프로토콜에 설명 합니다. 생체 외에서 문화 뉴런의 시 냅 스 연락처를 형성 하 고 (스파이크 라고도 함) 하는 활동 전위를 생성. 이러한 문화의 급격히 활동 다중 전극 배열 (MEA) 시스템을 사용 하 여 기록할 수 있습니다. 스파이크는 synchrony에 있을 때 그들은 서로 5 ms 이내 발생으로 간주 됩니다. 결국 동기화 초기 랜덤 급격히 활동 신경 네트워크8,9개발의 핵심 기능입니다. Synchrony 다양 한 방법을 사용 하 여 측정 될 수 있다 그리고 몇 가지 알고리즘 문학9,,1011에 설명 되어 있습니다. 우리의 분석에서 우리는 MEA 수집 시스템 드라이브 레코딩 소프트웨어에 통합 되어 있는 동료와 Paiva12 에 의해 개발 된 알고리즘을 사용 합니다. 미 발달 병아리 뉴런의 강력한 스파이크 활동 신경 네트워크 활동13에 BPA의 효과 공부에 대 한 프로토 타입을 제공 합니다. 관찰 기록 급격히 활동 다중 전극 배열 사용 하 여, BPA 노출 신경 스파이크 synchrony9,14의 개발을 억제 합니다. 여기, 우리는 병아리 배아 문화에 신경 스파이크 synchrony의 개발에 대표적인 결과 함께 문화에 병아리 태아 신경에 BPA 노출 공부에 대 한 상세한 방법론을 제공 합니다.
아래에 주어진 프로토콜 (초기) embryogenesis, 동안 BPA 노출의 효과 테스트를 표준화 하 고 BPS, BPF, 또는 병아리 배아 뉴런에서 다른 EDC와 함께 사용 하기 위해 수정할 수 있습니다.
이 프로토콜에는 델라웨어 주립 대학의 제도적 정책 및 조류 배아에 대 한 NIH 정책 다음과 같습니다. 프로토콜은 DSU의 재료와 화학 안전 지침 확인입니다.
1. 소재 설정
2. 병아리 배아 신경 문화와 네트워크 활동
3. 신경 네트워크 활동을 기록
4. 데이터 분석
우리 병아리 태아 신경 문화에서 synchrony 개발에 BPA의 효과 검사합니다. 급상승 활동의 동기화는 신경 네트워크 체 외의 정상적인 발전의 지표 이다. 서로 5 ms 이내 두 스파이크 발생 동기 간주 됩니다. 처음 무작위 급격히 활동을 표시 하는 체 외에서 신경 문화-스파이크 무작위로 발생 하 고 간 스파이크 간격 표시 정규 분포. 문화는 성숙, 급격히 활동 더 동기화 된다 고 간 스파이크 간격 일정. 문화의 동기 급격히 활동 Synchrony 인덱스 (SI) 파생 소프트웨어12 기록 사용 하 여 시간 스파이크의 교차 상관 분석으로 quantitated 했다. 우리는 BPA 노출 부정적인 영향을 미치는 네트워크 활동 개발 급격히 활동과 synchrony 인덱스 (그림 2는 및 2b)를 줄임으로써 발견. 요약 하자면, 우리는 배아에 BPA 노출의 해로운 효과 미치는 영향 문화에 병아리 뉴런에서 synchrony 개발을 통해 평가 될 수 있다 신경 기능을 포함 하 여 그것의 발전 나타났습니다.
그림 1: 여자 개 절 개에서 분리, 도금, 및 네트워크 활동의 기록 단계를 묘사 하는 프로토콜의 도식. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 2: (A) 스파이크의 평균 수는 상당히 낮은 BPA 취급 E7 여자 개 문화 제어 문화에 비교 될 때. 스파이크의 평균 수는 레코딩 소프트웨어를 사용 하 여 추출 되었다. 수단 (제어, 14,890 ± 949.0, N = 15, BPA, 5,624 ± 465.9, N = 22) 크게 달랐다 (짝이 없는 t-검정, p < 0.0001). (B) 평균 synchrony 인덱스 (SI)는 크게 낮은 BPA 취급 E7 여자 개 문화 제어 문화에 비교 될 때. SI는 레코딩 소프트웨어 내에서 신경 통계 컴파일러 모듈을 사용 하 여 추출 했다. 시 수단 (제어, 0.5159 ± 0.06547 N = 15, BPA, 0.1140 ± 0.01840 N = 22) 크게 달랐다 (짝이 없는 t-검정, p < 0.0001). 오차 막대는 표준 편차를 묘사. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
급속 한 성장 및 embryogenesis 등 개발의 단계는 BPA를 포함 한 다양 일 분 비 방해 화합물의 해로운 효과에 특히 취약 합니다. 우리 생체 외에서 척추 신경 네트워크 모델에 BPA 노출의 효과 연구에 대 한 상세한 프로토콜을 제공 합니다. 이 프로토콜을 사용 하 여, 우리는 BPA synchrony 인덱스 개발 신경 네트워크 (그림 2-b)로 서 스파이크 속도 낮추고 설립.
우리의 방법론은 BPA 노출 초기 embryogenesis 동안 공부 고 다른 EDCs의 효과 연구를 쉽게 적용할 수 있습니다. 여자에서 배아 신경 문화 쥐 또는 마우스를 포함 하 여 다른 척 추가 있는 모델에 비해 상대적으로 쉽게 설정 수 있습니다. 또한, 필요는 없습니다 별도 동물 방-실험실 벤치에 간단한 보육은 이러한 분석을 수행 하기에 충분 한입니다. 우리는 네트워크 활동에 EDC, BPA의 영향을 평가 하기 위한 멀티 전극 시스템 (MEA)의 사용을 설명 합니다. 여기에 설명 된 프로토콜은 다른 시스템에 적용할 수 있습니다. 이 프로토콜의 중요 한 측면은 무 균의 유지 보수. 이 포함 하는 무 균 조건 하에서 배아의 해 부-70% 에탄올과 살 균 행 크의 균형 염 솔루션의 사용 악기를 살 균 하는 것입니다 충분 한. 데이터가 주 기간 동안 수집, 그것은 살 균 처리는 MEAs의 유지에 중요 한입니다. 일단 설립 신경 문화 수 수 경작 장기-최대 3 개월-고 따라서 EDCs 및 신경 네트워킹에 다른 화합물에 장기 노출 공부 하는 데 유용. 이 프로토콜의 또 다른 중요 한 측면은 도금을 해 부에서 시간. 최적의 시간은 trypsin으로 직물의 외피를 포함 하 여 30 분입니다. 더 이상 시간을, 셀의 가난한 생존.
여기 어떤 화학 또는 행동과 신경 기능에 영향을 주는 약물의 평가에 적용할 수 있는 기본 프로토콜을 설명 합니다. 여기, 우리는 m m2당 2200 셀의 셀 밀도 사용 그러나,이 수정할 수 및 다른 셀 밀도 사용 될 수 있다. 일반적으로, 우리는 셀 밀도 증가 네트워크 활동-짧은 시간에 더 많은 스파이크 나타났습니다. 방법 설명, 네트워크 활동에 화학 물질의 효과 사정에 매우 유용 하지만 한계는. 방법의 가장 큰 한계 중 하나입니다 이러한 생체 외에서 문화 2 차원 척추 뇌의 3 차원 구조를 반영 하지 않을 수 있습니다. 이 슬라이스 기록을 사용 하 여 극복할 수 있습니다. 또 다른 대안은 이다, 발전 병아리 태아 치료를 적용할 의미 계란15의 광범위 한 끝에 작은 창, 치료 처방의 끝에 뇌를 해 부하는 vibratome에 두꺼운 부분 고 대 한 MEA에 배치 네트워크 활동을 기록합니다.
우리의 프로토콜 네트워크 활동의 개발에 EDCs의 효력의 검사를 가능 하 게 하 고 이러한 화학 물질의 효과 대 한 기계적으로의 탐험을 제공 한다는 점에서 중요 하다.
저자 들은 아무 경쟁 관심사를 선언 합니다.
이 연구는 NSF (HBCU 업 연구 개시 수상, HRD 1401426 및 EPSCoR EPS-0814251)와 NIH (COBRE 1P20GM103653-01A1)에 의해 지원 됩니다. 캔사스에서 델라웨어 INBRE III 6404 친교에 의해 지원 됩니다.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
#5 foreceps | Fine Science Tools | 11251-10 | |
Axion Muse MEA | Axion Biosystems | M64-GL1-30Pt200 | Will be called MEA system in manuscript |
Axis Software | Axion Biosystems | Will be called recording software in the manuscript | |
BPA | Sigma-Aldrich | 239658-250g | |
curved forceps | Fine Science Tools | 11272-50 | |
EtOH | Sigma-Aldrich | 64-17-5 | |
Fertilized chicken eggs | from any local farm or Spafas | ||
HBSS | Fisher | 14170112 | |
Hemacytometer | Fisher | 02-671-6 | |
Matrigel Growth Factor Reduced, Phenol Red-Free | BD Biosciences | 356231 | Will be called Extra Cellular Matrix (ECM) in the manuscript |
Neurobasal medium | BrainBits | Nb4-500 | |
Neuroexplorer statistical software | Nex Technologies | Neuroexplorer version 5 | |
Pasteur pipettes | Fisher | 13-678-20A | |
spring scissors | Fine Science Tools | 15514-12 | |
Sylgard bottom dissection dishes | Living Systems Instrumentaion | DD-90-S-BLK-3PK | |
Trypan Blue dye | Fisher | 15-250-061 | |
Trypsin-EDTA | Fisher | 15400054 |
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