Name: the indirect neuron-astrocyte coculture assay: an in vitro set-up for the detailed investigation of neuron-glia interactions
Uploaded: 2016-11-14T14:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 8 s
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The present work was supported by the German research foundation (Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG: GRK 736, Fa 159/22-1; the research school of the Ruhr University Bochum (GSC98/1) and the priority program SSP 1172 "Glia and Synapse", Fa 159/11-1,2,3).

Os experimentos com camundongos estavam em conformidade com a Lei alemã e da Sociedade Alemã de diretrizes neurociência da criação de animais. As comissões de cuidados de animais e utilização do Bochum Ruhr-University concederam as licenças apropriadas. 1. Preparação e Cultivo de Cortical astrócitos Nota: Conclua estas etapas do protocolo, pelo menos, 7 d antes de prosseguir para as próximas etapas, como as culturas de astrócitos devem desenvolver em monocamadas confluentes antes que os neurônios estão preparados. astrócitos primários são derivados de culturas gliais mistos obtidos a partir de filhotes de rato ao redor dia pós-natal (P) 0-3. Três cérebros (6 córtices) por frasco T75 são para ser usados. <ol><li> Prepara-se o meio de astrócitos, completando de Dulbecco Modified Eagle Médium (DMEM) com 10% de soro de v / v de cavalo e 0,1% v / v de gentamicina sob condições estéreis. Armazenar o meio a 4 ° C durante até 2 semanas. </li><li> Brasão 3x T75 frascos with 10 ug / ml de poli-D-lisina (PDL; em água-cultura de grau célula) durante pelo menos 1 h a 37 ° C na presença de 6% v / v de CO2. Após o revestimento, os frascos de lavagem duas vezes com solução salina tamponada com fosfato (PBS) para remover catiões não ligados, e adicionar 9 ml de meio de astrócitos. </li><li> Para a preparação dos cérebros, adicionar Solução Salina Equilibrada de Hank 10 ml (HBSS) para 1x 10 centímetros de Petri e 1 ml de HBSS a 1 x 15 mL tubo (independentemente do número de cérebros que vai ser utilizado). Manter um par de tesouras cirúrgicas, 2 pinça fina e um binóculo ao alcance para o procedimento. </li><li> Decapitar 3 filhotes rapidamente com as tesouras cirúrgicas e recolher as cabeças em um vazio placa de 10 cm. <ol><li> Realizar a preparação dos córtices sob a binocular. Utilizando duas pinças finas, remover a pele dorsal a partir do crânio na linha mediana, a partir do pescoço para cima em direcção ao nível dos olhos. Depois disso, o cérebro com os seus vasos sanguíneos é visível sob o crânio. </li><li>Fixar a cabeça na extremidade rostral com um par de fórceps e inciso linha média do crânio, começando na extremidade posterior. Posteriormente, cortaria a direita e as metades esquerda do crânio para expor o cérebro. </li><li> Fechar a ponta do fórceps e posicioná-lo sob ventral do cérebro. Levantar o cérebro fora do crânio e transferi-lo para o HBSS-cheia 10 centímetros de Petri. Proceda da mesma forma com o modelo restantes até que todos os cérebros são recolhidas no prato. </li></ol></li><li> Após a coleta dos cérebros, comece com a separação dos córtices por beliscar fora da parte posterior do cérebro usando um par de fórceps, como um par de tesouras. Executar uma incisão na linha média entre os dois hemisférios com um par de pinças. Cuidadosamente corrigir o cérebro com uma pinça e cortar o mesencéfalo e os bulbos olfatórios utilizando uma segunda pinça para acabar com as metades corticais. </li><li> Fix metade cortical com um par de fórceps e descascar as meninges dos hemisférios destacando-los from a aresta lateral e, subsequentemente, puxando-os da superfície cortical utilizando uma segunda pinça. </li><li> Virar o meia cortical com a sua superfície orientada para baixo para o prato; dissecar cuidadosamente e remover o hipocampo em forma de crescente, usando um par de fórceps. Transfira os córtices individuais dentro do tubo cônico de 15 mL usando uma pinça fechadas para realizar um córtex individual. </li><li> Depois de recolher todos os córtices, o trânsito para a capela de fluxo laminar estéril e começar com os preparativos para a dissociação do tecido cortical. </li><li> Adicionar 1 ml de DMEM a um tubo de reacção de 2 mL e adicionar 0,1% w / v de papaína (30 unidades). Incubar a suspensão num banho de água a 37 ° C até que uma solução clarificada desenvolve (cerca de 3 min). Adicionar 0,24 mg / mL L-cisteína e 20 ng / mL DNAse e agitar suavemente. NOTA: Para a digestão, aproximadamente, 1 mL de solução de enzima é necessária. </li><li> Filtro (0,22 mM tamanho dos poros) para obter uma solução estéril mL antes de adicionar-lo para o tecido cortical. Incubar os tubos durante 30 minutos - 1 hora a 37 ° C (ou seja, em um banho de água). NOTA: As etapas 1,11-1,14 são críticos e devem ser concluídas dentro de 15 min. </li><li> Para terminar a reacção de digestão, adicionar um meio de astrócitos mL e tritura-se cuidadosamente o tecido digerido utilizando uma pipeta de 1 mL. Para trituração, e mover-se suavemente o êmbolo da pipeta, aspirando assim, e extrusão da suspensão de tecido cortical. </li><li> Uma vez que o tecido foi dissociado para uma suspensão de uma única célula, adicionam-se 5 mL de meio de astrócitos e centrifugar durante 5 minutos a 216 x g. </li><li> Aspirar o sobrenadante com cuidado a partir do sedimento resultante e voltar a suspender as células em um meio de astrócitos mL. </li><li> Adicione as suspensões de células para frascos T75 reabastecidos com 9 meio de astrócitos mL (ver 1.2). </li><li> Incubar as células a 37 ° C na incubadora, na presença de 6% v / v de CO2. Após 4 d, realizar a primeira mudança meio completo (10 mL). Depois disso, mudar o meio de cultura a cada 2-3 d. </li><li> Após 7 d, verificar se as células formaram uma monocamada confluente. Se não, esperar durante mais de 2 - 3 dias até confluência completa da cultura é atingido. NOTA: Os astrócitos exibir grandes corpos celulares achatados, localizar-se no fundo do frasco e não se desenvolvem os processos celulares notáveis. Eles diferem das pequenas células progenitoras brilhantes de contraste de fase e a microglia que residem no topo da monocamada de 17. </li><li> A fim de se livrar das células progenitoras e obter uma cultura de astrócitos pura, coloque os frascos T75 em um agitador orbital e agitar as culturas O / N a 250 rpm. Certifique-se de que a temperatura é ajustada a 37 ° C e que o filtro do balão é selada com filme de laboratório para evitar a evaporação do CO 2. </li><li> No dia seguinte, Aspirar o meio e adicionar meio de cultura de 10 mL fresco reabastecido com 20 uM citosina-1-β-D-arabinofuranósido (AraC) para Eliminacélulas em divisão residuais te. NOTA: incubação com AraC para 2-3 d na incubadora a 37 ° C, 6% de CO 2 vai resultar em uma cultura de astrócitos puro. </li><li> Monitorar a pureza das culturas de astrócitos por inspecção visual ao microscópio de luz. Se residual de contraste de fase de células progenitoras brilhante e microglia ainda residem no topo da monocamada astrocitária 17 (veja o passo 1.16), repita os passos de 1,18 e 1,19. NOTA: O confluente e monocamadas de astrócitos puros pode ser mantido durante até 14 d na incubadora (37 ° C, 6% v / v de CO2) antes de prosseguir para o próximo passo. Mudar metade do meio a cada 3 d. Não coletar, congelar e descongelar os astrócitos, uma vez que estas células irão perder as suas propriedades favoráveis ​​neuronais através do procedimento de armazenamento. </li></ol> 2. Os astrócitos preparando para o Coculture indireta Nota: 48 - 72 h antes de preparar os neurônios, astrócitos transferência para o celinserções l-cultura. Geralmente, um único frasco T75 proporciona um número suficiente de células para suportar as culturas neuronais obtidos com uma preparação. <ol><li> Coloque como muitos inserções conforme necessário para 24 poços placas. Revestimento cada inserção com 10 ug / mL PDL (dissolvido em água de grau de cultura de células) durante cerca de 1 h a 37 ° C, 6% v / v de CO2. Após a incubação, as inserções de lavar duas vezes com PBS. Nesse meio tempo, prosseguir com a preparação de astrócitos. NOTA: As inserções cheias com PBS pode ser mantido até que a suspensão de células de astrócitos está pronto para uso. </li><li> Aspirar o meio do astrócito (com AraC) e lava-se a cultura de uma vez com 10 mL de PBS para garantir qualquer soro residual é removido. </li><li> Adicionar 3 ml de 0,05% de tripsina-EDTA (ácido etilenodiaminotetracético) aos frascos e incubar as células durante tripsinização a 37 ° C, 6% v / v de CO2, durante cerca de 10 min. </li><li> Controlar a separação celular por inspeção visual usando um microscópio e Facilitate o descolamento das células tocando no lado dos frascos contra a área de trabalho. NOTA: As etapas 2,5-2,8 são críticos e deve ser concluído dentro de 15 - 20 min. </li><li> Após o tratamento com tripsina, gentilmente re-suspender as células em meio de astrócitos 7 mL e transferir a suspensão de células para um tubo de 15 mL. Centrifugar durante 5 minutos a 216 x g. </li><li> Aspirar cuidadosamente o sobrenadante e ressuspender o sedimento de células em 1 mL de meio de astrócitos. </li><li> Contar as células utilizando uma câmara de contagem. </li><li> Encha o fundo das cavidades da 24 poços da placa com meio de astrócitos 500 uL e transferir 25.000 células em meio de astrócitos 500 ul em cada inserção individual. Incubar a cultura a 37 ° C, 6% v / v de CO2. NOTA: Depois de 42-72 h as culturas irá atingir cerca de 100% de confluência. Nesta fase, a pureza da cultura pode ser verificada por meio de imunocitoquímica 11. As culturas confluentes podem ser mantidos durante até 7 d até se proceder àpróximo passo. Mudar metade do meio a cada 3 d. </li></ol> 3. Preparação de primário neurônios do hipocampo Nota: os neurônios do hipocampo de rato primária deve ser derivado de E15.5 - embriões E16 de ratos grávidas cronometrados. <ol><li> Preparar o meio neuronal (MEM com piruvato de sódio 10 mM, 0,1% w / v de ovalbumina, 2% v / v de suplemento de meio B27, e 0,1% v / v de gentamicina (filtrado estéril)), e meio de preparação (HBSS com 0,6% w / v de glucose e 10 mM HEPES (ácido 4- (2-hidroxietil) -1-etanossulf único piperazina)). Pré-aquecido e pré-equilibrar a forma neurónio em frascos de filtro a 37 ° C, 6% v / v de CO2. </li><li> Coloque as lamelas de vidro-(12 mm de diâmetro) para os poços de 24 poços-placas (use as lamelas especiais, que são entalhadas para o uso com inserções de cultura de células). <ol><li> Revestimento durante pelo menos 1 h com 15 ug / ml de poli-DL-ornitina em água (cultura celular de grau) a 37 ° C. Use pelo menos, 500 uL por poço para assegurar queas lamelas estão completamente cobertos. Lavar as cavidades duas vezes com PBS. Deixar o PBS nos poços até plaqueamento das células. Certifique-se de que os poços não sequem. </li></ol></li><li> Para dissecar os hipocampos, prepare 3x 10 cm pratos cheios com meio de preparação e 1x tubo de 2 mL com um meio de preparação mL. Prepare uma tesoura e 2 pinça fina. </li><li> Sacrificar o mouse grávida por deslocamento cervical, esterilizar o abdómen por lavagem com 70% v / v de etanol, e abrir o abdômen usando uma tesoura afiada. Excisão do útero frisado cuidadosamente com uma tesoura e transferir o órgão em 1x placa de 10 cm cheios com meio preparação. </li><li> Em seguida, retire os embriões do útero. Cuidadosamente inciso do útero e remover a membrana amniótica sem prejudicar os embriões usando 2 fórceps. Em seguida, decapitar cada embrião com um par de tesouras e transferir as cabeças para uma segunda placa de 10 cm com meio de preparação fornecido. </li><li> Prosseguir com a preparação das cabeças (semelhante ao preparção descrita em 1,4-1,7). <ol><li> Imobilizar a cabeça com um par de pinças e incisão no crânio e a pele na região do pescoço próximo da parte posterior do cérebro, perpendicular ao neuroeixo. Usar um segundo par de fórceps para levantar tanto crânio e cobrindo a pele, e dobrar o gorro macio para a extremidade rostral da cabeça, expondo assim o cérebro. </li><li> Com a ajuda de uma pinça 2, retire o cérebro da cavidade craniana. Para fazer isso, par próximo 1 de fórceps e separar o cérebro do crânio começando pelos bulbos olfatórios e se movendo em direção à parte posterior do cérebro. Recolher os cérebros em outra placa de 10 cm cheios com meio preparação. </li></ol></li><li> Dissecar a hipocampos a partir das porções do córtex, tal como descrito acima para a preparação de astrócitos (passo 1.6). Remova o hipocampo de cada hemisfério e recolhê-las no tubo de 2 mL cheio com meio de preparação. </li><li> Depois de completar a dissecção, transferir o tubo para o banco de fluxo laminar estéril e Digest o tecido do hipocampo com uma solução de digestão mL contendo papaína. Preparar a solução de digestão tal como descrito no passo 1,9-1,10, mas em vez disso utilizar MEM DMEM. NOTA: os passos 3,9-3,12 são críticos e devem ser concluídas dentro de 10 - 15 min. </li><li> Após a conclusão da digestão, retirar-se cuidadosamente a solução de digestão por sucção suave com uma pipeta. </li><li> Lave o hipocampo 3 vezes com meio neurônio adicionando sequencialmente e, posteriormente, aspirando cuidadosamente 1 mL meio de cultura fresco por ciclo de lavagem. Não centrifugar a suspensão de células. </li><li> Após o passo de lavagem final, tritura-se cuidadosamente o tecido em 1 ml de meio neuronal. </li><li> Contar as células utilizando uma câmara de contagem e a placa 35.000 células em 500 uL de meio por neurónio um único poço de uma de 24 cavidades de placa (a placa mencionado em 3.2). NOTA: Opcionalmente, uma alíquota de células podem ser contrastadas com azul de tripano para avaliar a vitalidade da preparação celular. Controlar a densidade de revestimento por inspecionar visuaisiões utilizando o microscópio (tipicamente 90 - 110 células por campo visual de um objectivo padrão 10X). </li><li> Neurónios colocar no incubador a 37 ° C, 6% v / v de CO2, durante 1 h. </li><li> Publique incubação, tomar as inserções preparados (semeada com monocamadas confluentes de astrócitos) para fora da incubadora (veja o passo 2.8). Trocar o meio por aspiração do meio astrócitos e substituí-lo com 500 ul fresco neurônio médio. NOTA: As inserções devem abrigar monocamadas de astrócitos confluentes após 2-3 DIV (dias in vitro). </li><li> Coloque as inserções com astrócitos com cuidado para os poços que contêm as culturas de neurônios (passo 3.13) usando uma pinça estéril. </li><li> Coloque a co-cultura de neurónios-astrócitos indirecta resultante de volta na incubadora a 37 ° C, 6% v / v de CO2. Nota: Sob estas condições, os neurónios podem ser cultivada por até quatro semanas em meio completamente definido. Nenhuma mudança médio é necessário. Para as culturas de longa data, recomenda-se a encher eMtpa poços com água estéril, a fim de reduzir a evaporação a partir da placa bem-24. </li><li> Execute in vitro de células análises após períodos de cultura desejada (por exemplo, por imunocitoquímica, PCR, Western Blot, registros eletrofisiológicos (patch clamp ou matriz multieletrodo)) 7,15,18. NOTA: O sistema de cultura também é adequado para o tratamento farmacológico aguda e crónica das culturas 11. </li></ol>

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The authors have nothing to disclose.

O principal objetivo do protocolo atual é a de culturas neuronais e astrócitos completamente separadas, mantendo-os em meio compartilhado. Por esta razão, a pureza das culturas obtidas deverá ser verificada no início do procedimento. Recomendamos o uso de neurônio-específica tubulina, neurofilaments ou proteína NeuN como marcadores neuronais, GFAP como marcador de astrócitos, o antígeno O4 como marcador precursor oligodendrócitos e proteína Iba1 para identificar microglia. Preste...

Ao longo das últimas décadas, a interpretação geral da função neuroglia evoluiu a partir da atribuição de um apoio meramente no sentido de um papel regulador activa a respeito da função neuronal 1. Por causa de seu impacto importante na homeostase cerebral na saúde e na doença 2, os astrócitos são de especial interesse para a comunidade científica. Nos últimos anos, uma diversidade de estudos concentraram-se em interacções neurónio-glia in vivo e in vitro 3. No entanto, a maioria dos sistemas de cultura não permitem a análise em separado de ambos os tipos de células e de seus respectivos secretomes. Várias abordagens explorar o co-cultivo direta dos neurônios e da glia para alcançar a sobrevivência duradoura e de desenvolvimento da rede neuronal fisiologicamente relevante 4-6. O presente protocolo atinge os mesmos objetivos, mantendo ambos os tipos de células separadas fisicamente 7. Em comparação com conditioned média se aproxima de 8,9, o nosso sistema permite estudar a comunicação bidirecional entre neurónios e astrócitos. A expressão de moléculas de sinalização segregadas pode ser monitorizada, enquanto as células maturam no meio compartilhado. Esta possibilidade é especialmente relevante, tal como astrócitos libertam factores solúveis, tais como citoquinas, factores de crescimento e moléculas da matriz extracelular 10,11, regulando desse modo o crescimento neuronal e função 7,12. Assim, foi demonstrado que a adição de trombospondina de células do gânglio retinal in vitro, induz a formação de sinapses 13. No entanto, outros fatores ainda desconhecidos são necessárias para tornar as sinapses funcionais 13. Além disso, as moléculas liberadas por astrócitos têm de ser identificados, a fim de compreender a base de interações neurônio-glia. A cultura de neurónios e astrócitos primários de ratinho e rato foi previamente descrito 14-16. Aqui nósapresentar uma ferramenta elegante e versátil para combinar ambos os tipos de células em uma abordagem co-cultura indirecta. Uma vez que as duas culturas são fisicamente separadas mas que partilham a mesma forma, o impacto de neurónios, astrócitos e as moléculas solúveis, podem ser analisados ​​separadamente, criando assim uma ferramenta poderosa para estudos de interacção Neuron-glia.

<table><tbody><tr><td>&lt;strong&gt;Reagents&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>B27</td><td>Gibco (Life Technologies)</td><td>17504-044</td><td></td></tr><tr><td>Cell-culture-grade water</td><td>MilliQ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Cytosine-&amp;#946;-D-arabinofuranoside (AraC)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>C1768</td><td>CAUTION: H317, H361</td></tr><tr><td>DMEM</td><td>Gibco (Life Technologies)&amp;nbsp;</td><td>41966-029</td><td></td></tr><tr><td>DNAse</td><td>Worthington</td><td>LS002007</td><td></td></tr><tr><td>Gentamycin</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>G1397</td><td>CAUTION: H317-334</td></tr><tr><td>Glucose</td><td>Serva</td><td>22700</td><td></td></tr><tr><td>HBSS</td><td>Gibco (Life Technologies)</td><td>14170-088</td><td></td></tr><tr><td>HEPES</td><td>Gibco (Life Technologies)</td><td>15630-056</td><td></td></tr><tr><td>Horse serum</td><td>Biochrom AG</td><td>S9135</td><td></td></tr><tr><td>L-Cysteine</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>C-2529</td><td></td></tr><tr><td>MEM</td><td>Gibco (Life Technologies)</td><td>31095-029</td><td></td></tr><tr><td>Ovalbumin</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A7641</td><td>CAUTION: H334</td></tr><tr><td>Papain</td><td>Worthington</td><td>3126</td><td></td></tr><tr><td>PBS</td><td>self-made</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Poly-D-lysine</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P0899</td><td></td></tr><tr><td>Poly-L-ornithine</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P3655</td><td></td></tr><tr><td>Sodium pyruvate</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S8636</td><td></td></tr><tr><td>Trypsin-EDTA</td><td>Gibco (Life Technologies)</td><td>25300054</td><td></td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Equipment&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>24-well-plates</td><td>Thermoscientific/Nunc</td><td>142475</td><td></td></tr><tr><td>24-wells-plate (for the&amp;nbsp; indirect co-culture)</td><td>BD Falcon</td><td>353504</td><td></td></tr><tr><td>Binocular</td><td>Leica</td><td>MZ6</td><td></td></tr><tr><td>Cell-culture inserts</td><td>BD Falcon</td><td>353095</td><td></td></tr><tr><td>Centrifuge</td><td>Heraeus</td><td>Multifuge 3S-R</td><td></td></tr><tr><td>Counting Chamber</td><td>Marienfeld</td><td>650010</td><td></td></tr><tr><td>Forceps</td><td>FST Dumont (#5)</td><td>11254-20</td><td></td></tr><tr><td>glass cover slips (12&amp;nbsp;mm)</td><td>Carl Roth (Menzel- Gl&amp;auml;ser)</td><td>P231.1</td><td></td></tr><tr><td>Incubator</td><td>Thermo Scientific</td><td>Heracell 240i</td><td></td></tr><tr><td>Micro-tube (2 mL)</td><td>Sarstedt</td><td>72,691</td><td></td></tr><tr><td>Microscope</td><td>Leica</td><td>DMIL</td><td></td></tr><tr><td>Millex Syringe-driven filter unit</td><td>Millipore</td><td>SLGV013SL</td><td></td></tr><tr><td>Orbital shaker</td><td>New Brunswick Scientific</td><td>Innova 4000</td><td></td></tr><tr><td>Parafilm</td><td>Bemis</td><td>PM-996</td><td></td></tr><tr><td>Petri dishes (10 cm)</td><td>Sarstedt</td><td>833,902</td><td></td></tr><tr><td>pipette (1 mL)</td><td>Gilson</td><td>Pipetman 1000</td><td></td></tr><tr><td>Sterile work bench</td><td>The Baker Company</td><td>Laminar Flow SterilGARD III</td><td></td></tr><tr><td>Surgical scissors</td><td>FST Dumont</td><td>14094-11</td><td></td></tr><tr><td>Syringe</td><td>Henry Schein</td><td>9003016</td><td></td></tr><tr><td>T75 flask</td><td>Sarstedt</td><td>833,911,002</td><td></td></tr><tr><td>tube (15 mL)</td><td>Sarstedt</td><td>64,554,502</td><td></td></tr><tr><td>Water bath</td><td>GFL</td><td>Water bath type 1004</td><td></td></tr></tbody></table>

the indirect neuron-astrocyte coculture assay: an in vitro set-up for the detailed investigation of neuron-glia interactions

desenvolvimento neuronal adequada e função é o pré-requisito do desenvolvimento e do cérebro adulto. No entanto, os mecanismos subjacentes à formação altamente controlada e manutenção de redes neuronais complexas não estão completamente compreendidos, até agora. As questões em aberto sobre neurônios na saúde e na doença são diversas e alcance da compreensão do desenvolvimento básico para investigar patologias relacionadas com humanos, por exemplo, doença de Alzheimer e esquizofrenia. A análise mais detalhada dos neurónios pode ser realizado in vitro. No entanto, os neurônios estão exigindo células e precisam do apoio adicional dos astrócitos para a sua sobrevivência a longo prazo. Esta heterogeneidade celular está em conflito com o objectivo de dissecar a análise de neurónios e astrócitos. Apresentamos aqui um ensaio de cultura de células que permite a co-cultura a longo prazo de neurónios e astrócitos primários puros, que partilham o mesmo meio definido quimicamente, sendo fisicamenteseparados. Nesta configuração, as culturas sobreviver por até quatro semanas e o ensaio é adequado para uma diversidade de investigações relativas a interação neurônio-glia.

A análise das culturas neuronais através do sistema de co-cultura indirecta é heterogénea e pode ser realizada em diferentes estágios de maturação da cultura. Devido ao facto de que as células podem ser mantidas durante até 4 semanas, as investigações a longo prazo das culturas são possíveis. O esquema no painel central esquerdo da Figura 1 demonstra a configuração de co-cultura. Com a utilizaç...

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The Indirect Neuron-astrocyte Coculture Assay: An In Vitro Set-up for the Detailed Investigation of Neuron-glia Interactions

Este protocolo descreve a co-cultura neurônio-astrócito indireta para análise compartimentada das interações neurônio-glia.

A indireta Neuron-astrócitos Coculture Ensaio: An<em&gt; In Vitro</em&gt; Set-up para a investigação detalhada da Relação Neuron-glia

Proper neuronal development and function is the prerequisite of the developing and the adult brain. However, the mechanisms underlying the highly ...

the-indirect-neuron-astrocyte-coculture-assay-an-vitro-set-up-for

Research

JoVE Journal

Neuroscience

The Indirect Neuron-astrocyte Coculture Assay: An In Vitro Set-up for the Detailed Investigation of Neuron-glia Interactions

14.6K visualizações.  Ruhr-University.  Este protocolo descreve a co-cultura neurônio-astrócito indireta para análise compartimentada das interações neurônio-glia. 

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Study Glial Cell Heterogeneity Influence on Axon Growth Using a New Coculture Method

In the central nervous system of all mammals, severed axons after injury are unable to regenerate to their original targets and functional recovery is very poor 1. The failure of axon regeneration is a combined result of several factors including the hostile glial cell environment, inhibitory myelin related molecules and decreased intrinsic neuron regenerative capacity 2. Astrocytes are the most predominant glial cell type in central nervous system and play important role in axon functions under physiology and pathology conditions 3. Contrast to the homologous oligodendrocytes, astrocytes are a heterogeneous cell population composed by different astrocyte subpopulations with diverse morphologies and gene expression 4. The functional significance of this heterogeneity, such as their influences on axon growth, is largely unknown.
To study the glial cell, especially the function of astrocyte heterogeneity in neuron behavior, we established a new method by co-culturing high purified dorsal root ganglia neurons with glial cells obtained from the rat cortex. By this technique, we were able to directly compare neuron adhesion and axon growth on different astrocytes subpopulations under the same condition.
In this report, we give the detailed protocol of this method for astrocytes isolation and culture, dorsal root ganglia neurons isolation and purification, and the co-culture of DRG neurons with astrocytes. This method could also be extended to other brain regions to study cellular or regional specific interaction between neurons and glial cells.

In this protocol, we described a new method to study the influence of glial cell heterogeneity on axon growth with an in vitro co-culture system. Rat cortical glial cells were cultured to confluence and cocultured with highly purified rat dorsal root ganglia neurons. Different glial cell influence on neurons adhesion and axon growth was compared directly in the same culture. This method provides a new way to directly study the glial cell heterogeneity influence on neuron adhesion and axon growth.

Estudo Influência Heterogeneidade células gliais no crescimento Axon Usando um método de co-cultura New

In the central nervous system of all mammals, severed axons after injury are unable to regenerate to their original targets and functional recovery is ...

Neurociência

Bilaminar Co-culture of Primary Rat Cortical Neurons and Glia

This video will guide you through the process of culturing rat cortical neurons in the presence of a glial feeder layer, a system known as a bilaminar or co-culture model. This system is suitable for a variety of experimental needs requiring either a glass or plastic growth substrate and can also be used for culture of other types of neurons.
Rat cortical neurons obtained from the late embryonic stage (E17) are plated on glass coverslips or tissue culture dishes facing a feeder layer of glia grown on dishes or plastic coverslips (known as Thermanox), respectively. The choice between the two configurations depends on the specific experimental technique used, which may require, or not, that neurons are grown on glass (e.g. calcium imaging versus Western blot). The glial feeder layer, an astroglia-enriched secondary culture of mixed glia, is separately prepared from the cortices of newborn rat pups (P2-4) prior to the neuronal dissection.
A major advantage of this culture system as compared to a culture of neurons only is the support of neuronal growth, survival, and differentiation provided by trophic factors secreted from the glial feeder layer, which more accurately resembles the brain environment in vivo. Furthermore, the co-culture can be used to study neuronal-glial interactions1.
At the same time, glia contamination in the neuronal layer is prevented by different means (low density culture, addition of mitotic inhibitors, lack of serum and use of optimized culture medium) leading to a virtually pure neuronal layer, comparable to other established methods1-3. Neurons can be easily separated from the glial layer at any time during culture and used for different experimental applications ranging from electrophysiology4, cellular and molecular biology5-8, biochemistry5, imaging and microscopy4,6,7,9,10. The primary neurons extend axons and dendrites to form functional synapses11, a process which is not observed in neuronal cell lines, although some cell lines do extend processes.
A detailed protocol of culturing rat hippocampal neurons using this co-culture system has been described previously4,12,13. Here we detail a modified protocol suited for cortical neurons. As approximately 20x106 cells are recovered from each rat embryo, this method is particularly useful for experiments requiring large numbers of neurons (but not concerned about a highly homogenous neuronal population). The preparation of neurons and glia needs to be planned in a time-specific manner. We will provide the step-by-step protocol for culturing rat cortical neurons as well as culturing glial cells to support the neurons.

Here we provide a protocol for culturing rat cortical neurons in the presence of a glial feeder layer. The cultured neurons establish polarity and create synapses, and can be separated from the glia for use in various applications, such as electrophysiology, calcium imaging, cell survival assays, immunocytochemistry, and RNA/DNA/protein isolation.

Bilaminar Co-cultura de neurônios de rato Primária Cortical e Glia

This video will guide you through the process of culturing rat cortical neurons in the presence of a glial feeder layer, a system known as a bilaminar or ...

A Neuronal and Astrocyte Co-Culture Assay for High Content Analysis of Neurotoxicity

High Content Analysis (HCA) assays combine cells and detection reagents with automated imaging and powerful image analysis algorithms, allowing measurement of multiple cellular phenotypes within a single assay. In this study, we utilized HCA to develop a novel assay for neurotoxicity. Neurotoxicity assessment represents an important part of drug safety evaluation, as well as being a significant focus of environmental protection efforts. Additionally, neurotoxicity is also a well-accepted in vitro marker of the development of neurodegenerative diseases such as Alzheimer's and Parkinson's diseases. Recently, the application of HCA to neuronal screening has been reported. By labeling neuronal cells with &beta;III-tubulin, HCA assays can provide high-throughput, non-subjective, quantitative measurements of parameters such as neuronal number, neurite count and neurite length, all of which can indicate neurotoxic effects. However, the role of astrocytes remains unexplored in these models. Astrocytes have an integral role in the maintenance of central nervous system (CNS) homeostasis, and are associated with both neuroprotection and neurodegradation when they are activated in response to toxic substances or disease states. GFAP is an intermediate filament protein expressed predominantly in the astrocytes of the CNS. Astrocytic activation (gliosis) leads to the upregulation of GFAP, commonly accompanied by astrocyte proliferation and hypertrophy. This process of reactive gliosis has been proposed as an early marker of damage to the nervous system. The traditional method for GFAP quantitation is by immunoassay. This approach is limited by an inability to provide information on cellular localization, morphology and cell number. We determined that HCA could be used to overcome these limitations and to simultaneously measure multiple features associated with gliosis - changes in GFAP expression, astrocyte hypertrophy, and astrocyte proliferation - within a single assay. In co-culture studies, astrocytes have been shown to protect neurons against several types of toxic insult and to critically influence neuronal survival. Recent studies have suggested that the use of astrocytes in an in vitro neurotoxicity test system may prove more relevant to human CNS structure and function than neuronal cells alone. Accordingly, we have developed an HCA assay for co-culture of neurons and astrocytes, comprised of protocols and validated, target-specific detection reagents for profiling &beta;III-tubulin and glial fibrillary acidic protein (GFAP). This assay enables simultaneous analysis of neurotoxicity, neurite outgrowth, gliosis, neuronal and astrocytic morphology and neuronal and astrocytic development in a wide variety of cellular models, representing a novel, non-subjective, high-throughput assay for neurotoxicity assessment. The assay holds great potential for enhanced detection of neurotoxicity and improved productivity in neuroscience research and drug discovery.

This article describes a novel protocol and reagent set designed for sensitive measurement of neurotoxic effects of compounds and treatments on co-cultures of neurons and astrocytes using high content analysis. Results demonstrate that high content analysis represents an exciting novel technology for neurotoxicity assessment.

A Neuronal e astrocitária Ensaio Co-Cultura de Análise de Conteúdo de Alta de neurotoxicidade

High Content Analysis (HCA) assays combine cells and detection reagents with automated imaging and powerful image analysis algorithms, allowing ...

Biologia

Imaging Analysis of Neuron to Glia Interaction in Microfluidic Culture Platform (MCP)-based Neuronal Axon and Glia Co-culture System

Proper neuron to glia interaction is critical to physiological function of the central nervous system (CNS). This bidirectional communication is sophisticatedly mediated by specific signaling pathways between neuron and glia1,2 . Identification and characterization of these signaling pathways is essential to the understanding of how neuron to glia interaction shapes CNS physiology. Previously, neuron and glia mixed cultures have been widely utilized for testing and characterizing signaling pathways between neuron and glia. What we have learned from these preparations and other in vivo tools, however, has suggested that mutual signaling between neuron and glia often occurred in specific compartments within neurons (i.e., axon, dendrite, or soma)3. This makes it important to develop a new culture system that allows separation of neuronal compartments and specifically examines the interaction between glia and neuronal axons/dendrites. In addition, the conventional mixed culture system is not capable of differentiating the soluble factors and direct membrane contact signals between neuron and glia. Furthermore, the large quantity of neurons and glial cells in the conventional co-culture system lacks the resolution necessary to observe the interaction between a single axon and a glial cell.
	In this study, we describe a novel axon and glia co-culture system with the use of a microfluidic culture platform (MCP). In this co-culture system, neurons and glial cells are cultured in two separate chambers that are connected through multiple central channels. In this microfluidic culture platform, only neuronal processes (especially axons) can enter the glial side through the central channels. In combination with powerful fluorescent protein labeling, this system allows direct examination of signaling pathways between axonal/dendritic and glial interactions, such as axon-mediated transcriptional regulation in glia, glia-mediated receptor trafficking in neuronal terminals, and glia-mediated axon growth. The narrow diameter of the chamber also significantly prohibits the flow of the neuron-enriched medium into the glial chamber, facilitating probing of the direct membrane-protein interaction between axons/dendrites and glial surfaces.

Imaging Analysis of Neuron to Glia Interaction in Microfluidic Culture Platform MCP-based Neuronal Axon and Glia Co-culture System

This study describes the procedures of setting up a novel neuronal axon and (astro)glia co-culture platform. In this co-culture system, manipulation of direct interaction between a single axon (and single glial cell) becomes feasible, allowing mechanistic analysis of the mutual neuron to glial signaling.

Análise de imagens de Neuron Glia para Interação em Plataforma Cultura microfluídicos (MCP) baseado Axon Neuronal e Sistema Glia co-cultura

Proper  neuron to glia interaction is critical to physiological function of the central  nervous system (CNS). This bidirectional communication is ...

Synaptic Microcircuit Modeling with 3D Cocultures of Astrocytes and Neurons from Human Pluripotent Stem Cells

A barrier to our understanding of how various cell types and signals contribute to synaptic circuit function is the lack of relevant models for studying the human brain. One emerging technology to address this issue is the use of three dimensional (3D) neural cell cultures, termed &#39;organoids&#39; or &#39;spheroids&#39;, for long term preservation of intercellular interactions including extracellular adhesion molecules. However, these culture systems are time consuming and not systematically generated. Here, we detail a method to rapidly and consistently produce 3D cocultures of neurons and astrocytes from human pluripotent stem cells. First, pre-differentiated astrocytes and neuronal progenitors are dissociated and counted. Next, cells are combined in sphere-forming dishes with a Rho-Kinase inhibitor and at specific ratios to produce spheres of reproducible size. After several weeks of culture as floating spheres, cocultures (&#39;asteroids&#39;) are finally sectioned for immunostaining or plated upon multielectrode arrays to measure synaptic density and strength. In general, it is expected that this protocol will yield 3D neural spheres that display mature cell-type restricted markers, form functional synapses, and exhibit spontaneous synaptic network burst activity. Together, this system permits drug screening and investigations into mechanisms of disease in a more suitable model compared to monolayer cultures.

In this protocol, we aim to describe a reproducible method for combining dissociated human pluripotent stem cell derived neurons and astrocytes together into 3D sphere cocultures, maintaining these spheres in free floating conditions, and subsequently measuring synaptic circuit activity of the spheres with immunoanalysis and multielectrode array recordings.

Modelagem de microcircuito sináptica com Cocultures 3D de astrócitos e neurônios de células-tronco pluripotentes humanas

A barrier to our understanding of how various cell types and signals contribute to synaptic circuit function is the lack of relevant models for studying ...

Biologia do Desenvolvimento

A Cell Culture Model for Studying the Role of Neuron-Glia Interactions in Ischemia

Ischemic stroke is a clinical condition characterized by hypoperfusion of brain tissue, leading to oxygen and glucose deprivation, and the consequent neuronal loss. Numerous evidence suggests that the interaction between glial and neuronal cells exert beneficial effects after an ischemic event. Therefore, to explore potential protective mechanisms, it is important to develop models that allow studying neuron-glia interactions in an ischemic environment. Herein we present a simple approach to isolate astrocytes and neurons from the rat embryonic cortex, and that by using specific culture media, allows the establishment of neuron- or astrocyte-enriched cultures or neuron-glia cultures with high yield and reproducibility.
To study the crosstalk between astrocytes and neurons, we propose an approach based on a co-culture system in which neurons cultured in coverslips are maintained in contact with a monolayer of astrocytes plated in multiwell plates. The two cultures are maintained apart by small paraffin spheres. This approach allows the independent manipulation and the application of specific treatments to each cell type, which represents an advantage in many studies.
To simulate what occurs during an ischemic stroke, the cultures are subjected to an oxygen and glucose deprivation protocol. This protocol represents a useful tool to study the role of neuron-glia interactions in ischemic stroke.

Here, we present a simple approach using specific culture media that allows the establishment of neuron- and astrocyte-enriched cultures, or neuron-glia cultures from the embryonic cortex, with high yield and reproducibility.

Um modelo de cultura celular para estudar o papel das interações neurônio-glia na isquemia

Ischemic stroke is a clinical condition characterized by hypoperfusion of brain tissue, leading to oxygen and glucose deprivation, and the consequent ...

 Protocolo de co-cultura primária de microglia e neurônio para estudos de interação do SNC

Generating and Co-culturing Murine Primary Microglia and Cortical Neurons

Microglia are tissue-resident macrophages of the central nervous system (CNS), performing numerous functions that support neuronal health and CNS homeostasis. They are a major population of immune cells associated with CNS disease activity, adopting&#160;reactive phenotypes that potentially contribute to neuronal injury during chronic neurodegenerative diseases such as multiple sclerosis (MS). The distinct mechanisms by which microglia regulate neuronal function and survival during health and disease remain limited due to challenges in resolving the complex in vivo interactions between microglia, neurons, and other CNS environmental factors. Thus, the in vitro approach of co-culturing microglia and neurons remains a valuable tool for studying microglia-neuronal interactions. Here, we present a protocol to generate and co-culture primary microglia and neurons from mice. Specifically, microglia were isolated after 9-10 days in vitro from a mixed glia culture established from brain homogenates derived from neonatal mice between post-natal days 0-2. Neuronal cells were isolated from brain cortices of mouse embryos between embryonic days 16-18. After 4-5 days in vitro, neuronal cells were seeded in 96-well plates, followed by the addition of microglia to form the co-culture. Careful timing is critical for this protocol as both cell types need to reach experimental maturity to establish the co-culture. Overall, this co-culture can be useful for studying microglia-neuron interactions and can provide multiple readouts, including immunofluorescence microscopy, live imaging, as well as RNA and protein assays.

Autor em destaque: Modelo de co-cultura in vitro para estudar interações microglia-neuronais em condições de doença

This protocol describes a microglia-neuronal co-culture established from primary neuronal cells isolated from mouse embryos at embryonic days 15-16 and primary microglia generated from the brains of neonatal mice at post-natal days 1-2.

Geração e co-cultura de microglia primária murina e neurônios corticais

Microglia are tissue-resident macrophages of the central nervous system (CNS), performing numerous functions that support neuronal health and CNS ...

An Indirect Neuron-Astrocyte Co-Culture Technique for Studying Neuron-Glia Interactions

Source: Gottschling, C. et al., <a href="https://app.jove.com/v/54757">The Indirect Neuron-astrocyte Coculture Assay: An In Vitro Set-up for the Detailed Investigation of Neuron-glia Interactions.</a>&#160;J. Vis. Exp.&#160;(2016)
This video illustrates a method for establishing an indirect neuron-astrocyte co-culture using a compartmentalized approach. In this setup, neurons and astrocytes are spatially separated but share a conditioned medium. Neurotrophic factors released by astrocytes promote neuron differentiation and the formation of synaptic connections, suggesting neuron-glia interactions.

Uma técnica indireta de co-cultura neurônio-astrócitos para estudar as interações neurônio-glia

All procedures involving animal models have been reviewed by the local institutional animal care committee and the JoVE veterinary review board.
1. ...

A indireta Neuron-astrócitos Coculture Ensaio: An

Resumo

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Estudo Influência Heterogeneidade células gliais no crescimento Axon Usando um método de co-cultura New

Bilaminar Co-cultura de neurônios de rato Primária Cortical e Glia

A Neuronal e astrocitária Ensaio Co-Cultura de Análise de Conteúdo de Alta de neurotoxicidade

Análise de imagens de Neuron Glia para Interação em Plataforma Cultura microfluídicos (MCP) baseado Axon Neuronal e Sistema Glia co-cultura

Modelagem de microcircuito sináptica com Cocultures 3D de astrócitos e neurônios de células-tronco pluripotentes humanas

Um modelo de cultura celular para estudar o papel das interações neurônio-glia na isquemia

Geração e co-cultura de microglia primária murina e neurônios corticais

Geração e co-cultura de microglia primária murina e neurônios corticais

Geração e co-cultura de microglia primária murina e neurônios corticais

Uma técnica indireta de co-cultura neurônio-astrócitos para estudar as interações neurônio-glia