Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
В системе кокультуры ганглиев дорсальных корешков и шванновских клеток можно изучать миелинизацию периферической нервной системы. Эта модель предоставляет экспериментальные возможности для наблюдения и количественной оценки периферической миелинизации и изучения влияния интересующих соединений на миелиновую оболочку.
Процесс миелинизации необходим для обеспечения быстрой и достаточной передачи сигнала в нервной системе. В периферической нервной системе нейроны и шванновские клетки участвуют в сложном взаимодействии, чтобы контролировать миелинизацию аксонов. Нарушения этого взаимодействия и разрушение миелиновой оболочки являются признаками воспалительных невропатий и возникают вторично при нейродегенеративных расстройствах. Здесь мы представляем модель кокультуры ганглиозных эксплантатов дорсальных корешков и шванновских клеток, которая развивает надежную миелинизацию периферических аксонов для исследования процесса миелинизации в периферической нервной системе, изучения взаимодействия аксон-шванновских клеток и оценки потенциального воздействия терапевтических агентов на каждый тип клеток в отдельности. Методологически ганглии дорсальных корешков эмбриональных крыс (E13.5) собирали, диссоциировали от окружающих их тканей и культивировали как целые эксплантаты в течение 3 дней. Шванновские клетки были выделены от 3-недельных взрослых крыс, а седалищные нервы были ферментативно переварены. Полученные шванновские клетки очищали магнитно-активированной сортировкой клеток и культивировали в условиях, обогащенных нейрегулином и форсколином. После 3 дней культивирования ганглиозной эксплантата дорсального корешка 30 000 шванновских клеток добавляли к одному ганглиозному эксплантату дорсального корня в среде, содержащей аскорбиновую кислоту. Первые признаки миелинизации были обнаружены на 10-й день кокультуры через рассеянные сигналы к основному белку миелина при иммуноцитохимическом окрашивании. Начиная с 14-го дня, миелиновые оболочки формировались и размножались вдоль аксонов. Миелинизация может быть количественно определена окрашиванием основного белка миелина как отношение площади миелинизации и площади аксонов, чтобы учесть различия в плотности аксонов. Данная модель предоставляет экспериментальные возможности для изучения различных аспектов периферической миелинизации in vitro, что имеет решающее значение для понимания патологии и возможных возможностей лечения демиелинизации и нейродегенерации при воспалительных и нейродегенеративных заболеваниях периферической нервной системы.
В периферической нервной системе (ПНС) быстрая информационная трансдукция опосредована аксонами, обернутыми миелином. Миелинизация аксонов необходима для обеспечения быстрого распространения электрических импульсов, поскольку скорость проводимости нервных волокон коррелирует с диаметром аксона и толщиной миелина1. Сенсорная передача сигналов от периферии к центральной нервной системе (ЦНС) основана на активации сенсорных нейронов первого порядка, которые находятся в расширениях дорсального корешка, называемых ганглиями дорсальных корешков (DRG). Для образования и поддержания миелина необходима непрерывная связь между аксонами и шванновскими клетками, которые являются миелинизирующими глиальными клетками в ПНС.2.
Многие заболевания ПНС нарушают трансдукцию информации либо первичным аксональным, либо демиелинизирующим повреждением, что приводит к гипестезии или дизестезии. Сенсорные нейроны первого порядка обладают способностью к регенерации до некоторой степени после повреждения нейронов путем сложного взаимодействия между нейроном и окружающими шванновскими клетками3. В этом случае шванновские клетки могут подвергаться клеточному перепрограммированию, чтобы очистить аксональный и миелиновый мусор и способствовать регенерации аксонов, что приводит к ремиелинизации4. Понимание механизмов миелинизации в здоровье и заболевании важно для того, чтобы найти возможные варианты лечения демиелинизирующих расстройств ПНС. Миелин также может быть поврежден острой нейротравмой, и в настоящее время исследуются подходы, способствующие миелинизации для ускорения функционального восстановления после повреждения периферических нервов5.
Наши знания о периферической миелинизации в значительной степени выиграли от миелинизирующих кокультур шванновских клеток и сенсорных нейронов. С тех пор, как были применены первые подходы 6,7,8, миелинизация интенсивно изучалась с использованием различных систем кокультур9,10,11. Здесь мы предлагаем быстрый и простой протокол для надежной миелинизации in vitro аксонов ганглиев дорсальных корешков. Протокол подготовки шванновских клеток основан на протоколе Andersen et al.12, ранее опубликованном в Pitarokoili et al.13. Мы используем шванновские клетки, полученные от молодых крыс, и эмбриональные культуры эксплантатов DRG для совместной культуры, в которой миелинизация происходит примерно на 14-й день. Целью метода является создание системы для исследования образования миелина в результате прямого взаимодействия аксон-шванновских клеток, а также изучение модуляторов миелинизации ПНС. По сравнению с диссоциированными культурами нейрональных клеток, эксплантаты DRG более анатомически сохранены и образуют длинные аксональные отростки. Количественная оценка площади миелинизированного аксона обеспечивает достаточное считывание миелинизации в кокультуре. Этот метод является ценным инструментом для скрининга терапевтических соединений на предмет их потенциального влияния на миелинизацию ПНС, а также может быть использован в дополнение к исследованиям in vivo на животных моделях14.
Все процедуры были выполнены в соответствии с Директивой Совета Европейских сообществ по уходу и использованию лабораторных животных.
1. Шванновская клеточная культура
2. Культура эксплантата DRG
3. Кокультура
Миелинизацию в кокультуре оценивали на 10, 12, 14, 16, 18 и 20 сутки. Эксплантаты DRG и шванновские клетки окрашивали на MBP, βIII-тубулин и DAPI. Аксональная сеть в кокультуре была плотной и не изменялась заметно во время наблюдения. Первые признаки миелина в виде мелких фрагментов были обнаружены на 1...
Здесь мы представляем быстрый и простой протокол генерации миелинизации in vitro путем слияния двух отдельных культур клеточного типа, шванновских клеток и эксплантатов ганглиев дорсальных корешков.
Важнейшим этапом протокола является выращивание эксплантатов ДРГ, ?...
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Мы благодарим профессора д-ра Ральфа Голда и приват-доцента д-ра Гизу Эллрихманн за их советы и поддержку.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Anti-MBP, rabbit | Novus Biologicals, Centannial, USA | ABIN446360 | |
Anti-ßIII-tubulin, mouse | Biolegend, San Diego, USA | 657402 | |
Ascorbic acid | Sigma Aldrich GmbH, Steinheim, Germany | A4403-100MG | |
B27-supplement | Thermo Fisher Scientific, Schwerte, Germany | 17504-044 | |
Biosphere Filter Tip, 100 µL | Sarstedt, Nümbrecht, Germany | 70760212 | |
Biosphere Filter Tip, 1250 µL | Sarstedt, Nümbrecht, Germany | 701186210 | |
Biosphere Filter Tip, 20 µL | Sarstedt, Nümbrecht, Germany | 701114210 | |
Biosphere Filter Tip, 300 µL | Sarstedt, Nümbrecht, Germany | 70765210 | |
Bovine serum albumin | Carl Roth, Karlsruhe, Germany | 8076.4 | |
Cell strainer, 100 µM | BD Bioscience, Heidelberg, Germany | 352360 | |
Centrifuge 5810-R | Eppendorf AG, Hamburg, Germany | 5811000015 | |
CO2 Incubator Heracell | Heraeus Instruments, Hanau, Germany | 51017865 | |
Coverslips 12 mm | Carl Roth, Karlsruhe, Germany | P231.1 | |
Curved fine forceps | Fine Science Tools GmbH, Heidelberg, Germany | 11370-42 | |
DAPI fluoromount-G(R) | Biozol, Eching, Germany | SBA-0100-20 | |
Dispase II | Sigma Aldrich GmbH, Steinheim, Germany | 4942078001 | |
Distilled water (Water Purification System) | Millipore, Molsheim, France | ZLXS5010Y | |
DMEM/F-12, GlutaMAX | Thermo Fisher Scientific, Schwerte, Germany | 31331093 | |
DPBS (no Ca2+ and no Mg2+) | Sigma Aldrich GmbH, Steinheim, Germany | D8537-6X500ML | |
Ethanol | VWR, Radnor, USA | 1009862500 | |
FCS | Sigma Aldrich GmbH, Steinheim, Germany | F7524 | FCS must be tested for Schwann cell culture |
Fine forceps (Dumont #5) | Fine Science Tools GmbH, Heidelberg, Germany | 11252-20 | |
Forceps | Fine Science Tools GmbH, Heidelberg, Germany | 11370-40 | |
Forskolin | Sigma Aldrich GmbH, Steinheim, Germany | F6886-10MG | |
Gelatin | Sigma Aldrich GmbH, Steinheim, Germany | G1393-20ML | |
Gentamycin | Thermo Fisher Scientific, Schwerte, Germany | 5710064 | |
Goat anti-mouse IgG Alexa Fluor 488 | Thermo Fisher Scientific, Schwerte, Germany | A11036 | |
Goat anti-rabbit IgG Alexa Fluor 568 | Thermo Fisher Scientific, Schwerte, Germany | A11001 | |
HBSS (no Ca2+ and no Mg2+) | Thermo Fisher Scientific, Schwerte, Germany | 14170138 | |
HERAcell Incubator | Heraeus Instruments, Hanau, Germany | 51017865 | |
Heraguard ECO 1.2 | Thermo Fisher Scientific, Schwerte, Germany | 51029882 | |
Horse serum | Pan-Biotech, Aidenbach, Germany | P30-0712 | |
Image J Software | HIH, Bethesda, USA | ||
Laminin | Sigma Aldrich GmbH, Steinheim, Germany | L2020-1MG | |
Leibovitz´s L-15 Medium | Thermo Fisher Scientific, Schwerte, Germany | 11415064 | |
L-Glutamine 200 mM | Thermo Fisher Scientific, Schwerte, Germany | 25030024 | |
MACS Multistand | Miltenyi Biotec, Bergisch Gladbach, Germany | 130042303 | |
Microscissors | Fine Science Tools GmbH, Heidelberg, Germany | 15000-08 | |
Microscope | Motic, Wetzlar, Germany | Motic BA 400 | |
Microscope Axio observer 7 | Zeiss, Oberkochen, Germany | 491917-0001-000 | |
Microscope slide | VWR, Radnor, USA | 630-1985 | |
MiniMACS separator | Miltenyi Biotec, Bergisch Gladbach, Germany | 130091632 | |
MS columns | Miltenyi Biotec, Bergisch Gladbach, Germany | 130-042-201 | |
Neubauer counting chamber | Assistant, Erlangen, Germany | 40441 | |
Neuregulin | Peprotech, Rocky Hill, USA | 100-03 | |
Neurobasal medium | Thermo Fisher Scientific, Schwerte, Germany | 21103049 | |
NGF | Sigma Aldrich GmbH, Steinheim, Germany | N1408 | |
Normal goat serum | Biozol, Eching, Germany | S-1000 | |
Nunclon Δ multidishes, 4 well | Sigma Aldrich GmbH, Steinheim, Germany | D6789 | |
Paraformaldehyde | Acros Organics, New Jersey, USA | 10342243 | |
Penicillin/Streptomycin | Thermo Fisher Scientific, Schwerte, Germany | 15140-122 | |
Pipetboy | Eppendorf AG, Hamburg, Germany | 4430000018 | |
Pipettes | Eppendorf AG, Hamburg, Germany | 2231300004 | |
Poly-D-Lysin | Sigma Aldrich GmbH, Steinheim, Germany | P6407-5MG | |
Poly-L-Lysin | Sigma Aldrich GmbH, Steinheim, Germany | P4707-50ML | |
Reaction tubes, 15 mL | Sarstedt, Nümbrecht, Germany | 62554502 | |
Reaction tubes, 50 mL | Sarstedt, Nümbrecht, Germany | 62547254 | |
Reaction vessels, 1.5 mL | Sarstedt, Nümbrecht, Germany | 72690001 | |
Safety Cabinet S2020 1.8 | Thermo Fisher Scientific, Schwerte, Germany | 51026640 | |
Scissors | Fine Science Tools GmbH, Heidelberg, Germany | 14083-08 | |
Serological pipette, 10 mL | Sarstedt, Nümbrecht, Germany | 861254025 | |
Serological pipette, 25 mL | Sarstedt, Nümbrecht, Germany | 861685001 | |
Serological pipette, 5 mL | Sarstedt, Nümbrecht, Germany | 861253001 | |
Spatula | Fine Science Tools GmbH, Heidelberg, Germany | 10094-13 | |
Stereomicroscope Discovery.V8 | Zeiss, Oberkochen, Germany | 495015-0012-000 | |
Surgical scissors | Fine Science Tools GmbH, Heidelberg, Germany | 14007-14 | |
TC dish 100, cell + | Sarstedt, Nümbrecht, Germany | 833902300 | |
TC dish 35, cell + | Sarstedt, Nümbrecht, Germany | 833900300 | |
TC dish 60, cell + | Sarstedt, Nümbrecht, Germany | 833901300 | |
Thy-1 Microbeads (MACS Kit) | Miltenyi Biotec, Bergisch Gladbach, Germany | 130-094-523 | |
Triton X-100 | Sigma Aldrich GmbH, Steinheim, Germany | X100-500ML | |
Trypan Blue Solution 0.4% | Thermo Fisher Scientific, Schwerte, Germany | 15250061 | |
Trypsin (2.5%), no phenol red | Thermo Fisher Scientific, Schwerte, Germany | 15090-046 | |
Trypsin-EDTA (0.05%), phenol red | Thermo Fisher Scientific, Schwerte, Germany | 25300-054 | |
Type I Collagenase | Sigma Aldrich GmbH, Steinheim, Germany | C1639 | |
Water bath type 1008 | GFL, Burgwedel, Germany | 4285 |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены