Method Article
Biz yaralanma başlamasından önce beyni korumak için terapötikler geliştirilmesi için yeni hedefler belirlemeye gelir gibi soğuk önkoşullamanın sorumlu sinir bağışıklık sinyal tanımlamak için arıyorlar. Biz, bu tür çalışma gerektiren, biyolojik sistemler, deneysel manipülasyonlar artı teknik kapasiteleri yüksek tekrarlanabilir ve hassas için stratejiler sunuyoruz.
Nörolojik yaralanma yönetmek için kolay ve güvenli önkoşullamanın tedavileri etkin gelişimi azaltılabilir genel anestezi ve cerrahi işlemler morbidite ve mortalite sık görülen nedeni. Biz yaralanma başlamasından önce beyni korumak için terapötikler geliştirilmesi için yeni hedefler belirlemeye gelir gibi soğuk önkoşullamanın sorumlu sinir bağışıklık sinyal tanımlamak için arıyorlar. Zamanla değişen sinyal düşük düzey pro-inflamatuar arabulucu soğuk önkoşullamanın nöro için çok önemlidir. Bu sinyalizasyon irritatif uyaranlara belirginleşmeye koruması için uyaranlara uyum için yeterli zaman bir eşik büyüklüğü ulaşmak gerektirir fizyolojik klima hormesis temel ilkelerinin tutarlı.
Buna göre, soğuk önkoşullamanın nöro yer bağışıklık sinyal tarif biyolojik sistemleri ve deneysel manipülasyonlar artı teknik kapasitelerinin son derece tekrarlanabilir ve hassas olduğunu gerektirir. Bizim yaklaşımımız, yakından ve in vivo meslektaşları, olgun ve latent macroglia / mikroglia etkilenmiştir çok-sinaptik sinir ağları ile yansıtır in vitro model olarak hipokampal dilim kültürleri kullanmaktır. Femtomolar aralığı ameliyat sitokinlerin ana kaynağı, glial bu yana devlet mikroglia için özellikle önemlidir. Ayrıca, dilim kültürleri, in vitro birkaç hafta korunabilir, aktive edici uyaranlara uyandırmak ve adaptif yanıtları değerlendirmek için yeterli zaman . Son olarak, çevre koşulları doğru, bu sitokin sinyal böylece dilim kültürleri kullanılarak kontrol edilebilir soğuk önkoşullamanın, ölçülen taklit ve kritik bir düğüm yönlerini incelemek için modüle edilebilir. Sitokin sinyalizasyon sistemi analizleri, hassas ve tekrarlanabilir çoğullanır tekniklerin kullanılmasını gerektirir. Biz doku geniş sitokin değişiklikleri değerlendirmek için kantitatif gerçek zamanlı qPCR dizi tarama takip mikrogliyal aktivasyonu için ekran TNF-α için kantitatif PCR. Ikincisi, değişiklikleri eşzamanlı olarak sinyalizasyon birden fazla sitokin sistemi ölçmek için en hassas ve tekrarlanabilir bir araçtır. Önemli değişiklikler hedef qPCR ve protein tayini ile teyit edilir. Biz LUMINEX teknoloji kullanarak çoğullanır Microsphere akış sitometri testleri kullanılarak doku tabanlı sitokin protein değişiklikleri için prob. Hücre-spesifik sitokin üretimi çift etiket immünohistokimya ile belirlenir. Birlikte ele alındığında, önerilen soruşturma stratejileri ile birleştiğinde bu beyin dokusu hazırlama ve kullanım tarzı, soğuk önkoşullamanın avantajları taklit ederek yenilikçi tedavilerin geliştirilmesi için potansiyel hedefler belirlenmesi için en uygun yaklaşım olabilir.
Steril ve aseptik teknikler hazırlanması, bakım ve dilim kültürlerin uzun süre kullanımı için kritik öneme sahiptir. Ayrıca, sadece 18 gün sonra in vitro dilim kültürlerin kullanımı için gerekçe, eksitatör gösterir ve inhibitör sinaptik iletim, en olgun hale gelir ve glia (astrositler ve mikroglia) sükunet ve tutarlı hale kanıtlara dayanır (Şekil 1 in vivo meslektaşları .)
1. Hipokampal Dilim Kültürler Hazırlık ve Bakım
2. Dilim Kültürler ön ekran Vitality
3. Soğuk Önkoşullama
4. Eksitotoksik Yaralanma
5. Soğuk önkoşullamanın Uygulamalı Co-tedavileri
Dilim kültürlerinin önemli bir avantaj çevresel bir durumdurs doğru bir şekilde kontrol edilebilir. Bu sinyalizasyon bu sitokin anlamına gelir soğuk önkoşullamanın, ölçülen taklit ve kritik bir düğüm yönlerini incelemek için modüle edilebilir.
6. Soğuk önkoşullamanın sonra derhal ve Gecikmeli eksitotoksik Yaralanma
7. RNA İzolasyon
Aşağıdaki gen ekspresyonu işlemleri tek bir dilim kültür ölçeklenir.
8. RNA Niceleme
9 - SYBR Green Kantitatif PCR
10 Kantitatif PCR için Mikroarray'ler
Kantitatif gerçek zamanlı qPCR dizi tarama, düşük seviyeli inflamatuar mediatör ifade değişiklikler için prob için son derece hassas ve tekrarlanabilir demektir.
11. Multiplexed Microsphere akım sitometrik Proteomik Testi
12. İmmünohistokimya
13. Temsilcisi Sonuçlar
Şekil 1. Hipokampal dilim kültürler ve mikroglia görünüm sol taraftan görüntü tipik bir olgun (yani, in vitro olarak 21 gün) hipokampal kesit kültürü temel nöronların hücre mimarisini göstermek için Neun (yeşil) ile leke gösterir. Piramidal nöronlar CA1 ve CA3 ve çöküntü alanları gösterilmiştirsol girus (DG) nöronların yedik. Ölçek çubuğu 250 mm. Sağ el görüntü CA1 alan türetilmiştir ve olgun dilim kültürleri içinde latent mikroglia dallı kalitesini göstermek için yüksek güçte gösterilir. Hücreler, CD11b mikrogliyal yüzey işaretleyici ile işaretlenmiş. Ölçek çubuğu 50 mm.
Şekil 2. Soğuk önkoşullamanın hipokampal dilim kültürlerde nöro. Kültürler Sytox Yeşil, floresan işaretli ölü hücre belirteci ile inkübe edilir. Üst satırındaki sahte kontrol kültürleri ve alt sıra 28 ° C'de 90 dakika süreyle maruz dilimleri gösterir. Sol taraftan, ön-ekran görüntüleri CA1 yaralanma göstermektedir. Bağıl yaralanma renk kalibrasyonu ölçek sol üst görüntü gösterilmiştir. Orta satır görüntüler 20 mcM NMDA maruz kaldıktan sonra 24 saat göreceli dilim kültür yaralanma göstermektedir. Sahte kontrolü yaralanma, soğuk önkoşullamanın (CP) maruz kültürlerin daha büyük olduğuna dikkat edin. Geleneksel olarak, kültürler, ardından CA1 nöronal yaralanma seviyeleri ve CP v. sahte göreceli yaralanma en üst düzeye çıkarmak için gece NMDA 20 mcM maruz yaralanma / maksimum yaralanma oranı olarak dikkat çekti. Ancak, maksimum yaralanma uyaranlara maruz önkoşullamanın nöro üstesinden gelmek için yeterli olmayabilir. Buna göre, doğru önkoşullamanın nöro yansıtmıyor olabilir yaralanma / maksimum yaralanma oranlarının kullanın. Bu CP maksimum düzeyleri sham denetimleri dışında az göstermek sağ eli görüntüler açıktır.
Şekil 3. Şematik yaralanma düzeyini ölçmek için ilk, ilk gün ölçümleri kullanarak yardımcı programı gösteren soğuk önkoşullamanın deneyler. Yukarıda da belirtildiği gibi, soğuk ön şartlandırma nöro gizleyebilecek oranları (yaralanma / maksimum yaralanma) kullanımının bulundu. Bu şematik sahte yaralanma kırmızı gösterilen sol ve görülebileceği sonra mavi soğuk önkoşullamanın. Bir gün NMDA maruz kaldıktan sonra soğuk önkoşullamanın yaralanma v. sahte ("5") kontrol% 40 nöro ile tutarlı bir akrabası, "3" düzeyi gösterir. Bununla birlikte, oranları (yani, yaralanma / maksimum yaralanma) kullanarak geleneksel bir biçimde kullanıldığı takdirde, herhangi bir koruma açıktır [yani soğuk önkoşullamanın, (5 / 10) =% 50 sahte v. (3 / 6) =% 50 ].
Şekil 4. Typial qPCR sonucu gösterilmiştir. Üst eğri kontrolleri (mavi) ve deneysel örnekleri (kırmızı) gösteren PCR RNA kopya sayısı v. eşik döngüsü. Düşük görüntü dört örnekleri (siyah, yeşil, sarı ve mor) için tipik amplifikasyon profilleri gösterir. İkinci Ct eşik döngüleri (turuncu çizgi ile işaretli), 26.0 29.5, 31.0 ve 32.5 meydana dikkat edin.
Şekil 5. Çift-etiket immün qPCR ve qPCR dizi sonuçlarını onaylamak için kullanılan bir kesit kültürü, IL-11 (kırmızı) ve Neun (yeşil; işareti nöronlar) işlendi IL-11 hücresel ifade lokusların prob . Astrositler olduğu tahmin birkaç küçük hücreleri (oklar), gösterirken, bazı piramidal nöronlar (oklar), IL-11 ve Neun boyama (sarı) dikkat edin, sadece IL-11 boyama (kırmızı) artmıştır.
Soğuk önkoşullamanın nöro yer sitokin sinyalizasyon sistemi tarif önemli temelde iki önemli kavram Şekil 6 ve 7 'de gösterilmiştir. Öncelikle, sitokinler, son derece düşük konsantrasyonda normal beyin moleküllerinin sinyalizasyon. Bununla birlikte, fizyolojik sitokin konsantrasyon değişiklikleri, çünkü gen ekspresyonu değiştirmek için yeteneklerini (Şekil 6) beynin yapısı ve işlevi (yani, fenotip) değiştirmek için muazzam bir potansiyel var. Ayrıca, sitokinler benzer etkiler ve tek bir sitokin değişken etkileri olabilir (Şekil 7) son derece gereksiz ve birden fazla sitokinler pleiotropik. Böylece, doğru soğuk önkoşullamanın (veya diğer fizyolojik önkoşullamanın uyaranlara) ilgili sinyalizasyon değişkenlerin bileşik analizi tespit edilmelidir nöro için doğuştan sitokin üsleri kurmak için. Bu çoğullanır tahlil stratejileri aracılığı ile gerçekleştirilir. Bu "imza" soğuk önkoşullamanın nöro-sitokin kuracak.
Şekil 6. Güç beyin sitokin sinyal çizimler iyi tanınan diğer meslektaşları yoğunluklarına göre, beynin sitokinlerin fizyolojik konsantrasyonlarının muazzam sinyal gücü ifade . Konsantrasyon, referans noktası olarak tek bir kedi bıyık ile başlayan, mesafe ters olarak temsil edilmektedir. Sodyum (10 -1 M biber bir tane resimli) ve potasyum (domates gösterildiği 10 -3 M), sırasıyla 150 ve 3 mM düzeyde interstisyel beyin alanı bulunan ve iyi tanınan bir rolleri var sinir hücresinin elektrofizyolojik fonksiyonu. Benzer şekilde, pH (yani, 10 -7 M hidrojen iyonları düzeyleri ve Chicago Gölü sahili boyunca 780 metre gösterildiği gibi) ve kalsiyum (yani 7.8 km McCormick ve Chicago Gölü sahili boyunca bir uydu Google resim görüldüğü gibi gösterilir ~ 10 -8 M düzeyleri Chicago Üniversitesi yakınlarında Hyde Park Promontory Noktası yerleştirin.) Buna ek olarak, interstisyel alan bu konsantrasyonları üzerinde salınan nörotransmitterlerin yerel beyin bölgesi aktivitesini etkiler. Buna karşılık, sitokinler (Earth Mars mesafe olarak gösterilir) konsantrasyonları daha on milyon kat daha az beyin fonksiyonu değiştirebilir.
Şekil 7. Doğuştan sitokin yollar interaktif sinyalizasyon. Sitokinler, son derece gereksiz ve birden fazla sitokinler pleiotropik benzer etkileri olabilir ve tek bir sitokin değişken etkileri olabilir . Böyle bir çeşitlilik, ligandlar, reseptörler ve phosphoproteins düzeyinde ortaya çıkan karmaşık bir interaktif sinyalizasyon kaynaklanmaktadır. Daha fazla karmaşıklık, doğuştan sitokin, hücre spesifik reseptör ve ilgili phosphoprotein değişiklikleri yetenekli her farklı hücre tipleri, beyinde oluşur gerçeğinden kaynaklanmaktadır. Burada amaçlıdır, yollar (immün hücre çalışmaları türetilen) sinyal sadece doğuştan gelen sitokin gösterilmiştir. Basitlik için, doğuştan sitokinlerin potansiyel etkileşimleri gösteren tek bir hücre (beyaz çizgi) (IL-1α ve IL-1β (IL-1α / β), TNF-α, IL-6 olarak anılmaktadır, beyin olarak çizilir IFN-γ ve IL-10), reseptörleri (IL-1R1, TNFR1, IL-6/gp130, IFNγR, ve IL-10R) ve phosphoproteins (yani, kinazlar ERK1 / 2, P38 (P38-MAPK) ve JNK) transkripsiyon faktörleri (ATF-2, NFκB ve STAT3). ATF-2 ile gen ekspresyonu tetikler JNK, p38-MAPK ERK1 / 2, TNFR1 yoluyla Örneğin, TNF-α sinyalleri. TNF-α da NFκB aktivasyonu yoluyla doğrudan gen ekspresyonu değiştirir. Birlikte, bu transkripsiyon faktörlerinin aktivasyonu belirtildiği gibi sitokinler ve bunların reseptörleri ifade arttı (künt sonu) (ok) ve azalmış çağrıştırıyor. Da önemlisi, bu yollar, tek bir sitokin bu değişiklikleri (örneğin, TNF-α), diğer (örn., IL-1β) sitokinlerin etkisi üretimi göstermektedir. Böylece, doğru soğuk önkoşullamanın ilgili sinyalizasyon değişkenlerin bileşik analizi tespit edilmelidir nöro-sitokin üsleri kurmak için. Bu soğuk önkoşullamanın doğuştan gelen sitokin "imza" kuracak. (Görüntü referans # 25 verilerinden derlenmiştir.)
Bu çalışma, Ulusal Nörolojik Bozukluklar Enstitüsü ve İnme (NS-19108), Migren Araştırma Vakfı ve Richard P. Kraig Beyaz Vakfı bağışları ile finanse edilmiştir. Bayan Marcia P. Kraig kültür ortamı ve dilim kültürlerin bakım hazırlanmasına yardımcı oldu. Yelena Grinberg Biz bu makalenin son halini onun yorum ve düzeltmeleri için teşekkür ederim.
Dilim Kültürler hazırlanması
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Reaktif / Ekipman Adı | Şirket | Katalogu / Model Numarası | Yorumlar |
Millicell-CM doku kültürü ekler (30 mm) | Thermo Fisher | PICM0-3050 | |
Bazal Orta Kartal | Invitrogen | 21010 | |
Earle s Dengeli Tuz Çözeltisi | Sigma | E2888 | |
At serumu | Invitrogen | 26050-088 | |
Glutamax | Invitrogen | 35050 | |
Gentamisin | Invitrogen | 15710-064 | |
Fungizone | Invitrogen | 15295 | |
D-glukoz | Sigma | G8769 | |
BSL-1 davlumbaz | Fırıncı | ||
McIlwain doku kıyıcı | Brinkmann | ||
Teflon diskler | Brinkmann | 023-49-310-1 | |
Spatula | Thermo Fisher | 14-373-25A | |
Eğimli iris makası | Güzel Bilim Araçları | 14091-09 | |
Uzun düz makas | Güzel Bilim Araçları | 14002-14 | |
Uzun forseps | Thermo Fisher | 13-812-40 | |
Açılı forseps | Güzel Bilim Araçları | 11808-02 | |
Kısa forseps | Thermo Fisher | 13-812-38 | |
# 5 Inox forseps | Güzel Bilim Araçları | 11254-20 | |
2 Iris spatulae | Güzel Bilim Araçları | 10094-13 | |
150 x 15 mm Petri kapları | Thermo Fisher | 08-757-148 | |
60 x 15 mm Petri kapları | Thermo Fisher | 08-757-100B | |
Vahşi M8 stereomikroskopta | Wild Heerbrugg | ||
Gey denge tuz çözümü | Sigma | G9779 | |
BLAK-Ray kısa dalga Ultraviyole ölçüm metre | UVP | J-225 | |
6-iyi Falcon kültür kaplarına | Thermo Fisher | 08-772-1B | |
Neurobasal | Invitrogen | 21103 | |
B27 takviyesi | Invitrogen | 17504 | |
Gem21 Neuroplex | İkizler Bioproducts | 400-160-010 | |
Askorbik asit | Sigma | A4544 | |
CO 2 Analyzer | Bacharach | # 2820 |
Dilim Kültürler Canlılık için ön tarama
Reaktif / Ekipman Adı | Şirket | Katalogu / Model Numarası | Yorumlar |
Sytox Yeşil | Invitrogen | S7020 | |
DMIBRE inverted mikroskop | Leica |
Soğuk Önkoşullama
Reaktif / Ekipman Adı | Şirket | Katalogu / Model Numarası | Yorumlar |
BSL-2 Çeker | NuAire |
Eksitotoksik Yaralanma
Reaktif / Ekipman Adı | Şirket | Katalogu / Model Numarası | Yorumlar |
CoolSnap fx CCD kamera | Photometrics | ||
Fluoroscein | Invitrogen | F36915 | |
MetaMorph yazılımı | Moleküler Cihazlar | v. 7.5.04 | |
100 mikron derin hemasitometre | Hausser Bilimsel | ||
N-metil-D-aspartat | Calbiochem | 454575 | |
SigmaStat yazılımı | Systat Software Inc. | v. 3.5 |
Soğuk Önkoşullama uygulanan Co-tedavileri
Reaktif / Ekipman Adı | Şirket | Katalogu / Model Numarası | Yorumlar |
sTNFR1 | Ar-Ge Sistemleri | 425-R1-050 | |
Sığır Serum Albumin | Sigma | A-4503 |
RNA İzolasyon
Reaktif / Ekipman Adı | Şirket | Katalogu / Model Numarası | Yorumlar |
RNAl ater | Ambion | AM7021 | |
Mikro RNEasy Seti | Qiagen | 74004 | |
ß-mercaptoethanol | Balıkçı | 03446-100 | |
Diposable 1.5 RNAse-ücretsiz havaneli | Güney Jersey Precision Tool ve Kalıp, Inc. | 749521-1590 | |
RNasin | Promega | N261A | |
Tris [hidroksimetil] aminomethane | Sigma | T3069 | |
EDTA (ethylenediaminetetraacetic asit disodyum tuz hidrat | Sigma | # E7889 |
RNA Niceleme
Reaktif / Ekipman Adı | Şirket | Katalogu / Model Numarası | Yorumlar |
RiboGreen Testi | Invitrogen | R11491 | |
Maya tRNA | Invitrogen | 15401-011 | |
1,5 mL santrifüj tüplerine | ABD Bilimsel | 16155500 | |
96-floresan tahlil plaka | Nunc | DK-4000 | |
96-floresan plak okuyucu | Tecan | Safire II. |
Kantitatif PCR
Reaktif / Ekipman Adı | Şirket | Katalogu / Model Numarası | Yorumlar |
iScript ters transkripsiyon kiti | Bio-Rad | 170-8891 | |
SYBR Green | Invitrogen | S7563 | |
Platinum Taq polimeraz | Invitrogen | RNA Ultrasense 11732-927 | |
iCycler PCR | Bio-Rad | iCycler Optik Modülü | |
iCycler sistem yazılımı | Bio-Rad | v. 3.1 |
Kantitatif PCR için Mikroarray'ler
Reaktif / Ekipman Adı | Şirket | Katalogu / Model Numarası | Yorumlar |
Uzakta RNaz | Moleküler Bioproducts | # 7000 | |
RT 2 Birinci Strand Kiti | SABiosciences | C-03 | |
SYBR Green tabanlı PCR karışımı | SABiosciences | PA-011 | ICycler için özel hususlar |
RT 2 Profiler PCR Dizisi | SABiosciences | Parn-011A |
Proteomik Testi
Reaktif / Ekipman Adı | Şirket | Katalog/ Model Numarası | Yorumlar |
Hücre parçalama kiti | Bio-Rad | 171-304011 | |
Mikrosantrifüj | Fisher Scientific | Mikro 7 | |
BSA protein Stock | Bio-Rad | 500-0007 | |
BCA protein tahlil kiti | Thermo Scientific | 23225 | |
İmmüno 96 kuyu plakalar | Nunc | 449824 | |
Sızdırmazlık bandı | Bio-Rad | 2239444 | |
96-plaka okuyucu | Perkin Elmer | 1420-mulilabel sayacı | |
Bioplex Rat TNF-α sitokin tahlil | Bio-Rad | X0000001T |
Immün
Reaktif / Ekipman Adı | Şirket | Katalogu / Model Numarası | Yorumlar |
16% Paraformaldehit | Alfa Aesar | 43368 | |
Lizin | Sigma | L-6001 | |
Sodyum fosfat | Fisher Scientific | S374-1 | |
Sodyum periyodat | Sigma | S-1878 | |
Sodyum azid | Sigma | S-2002 | |
Hidrojen Peroksit (% 30) | Sigma | H1009 | |
Keçi serum | Colorado Serum Şirketi | CS 0920 | |
Triton X-100 | Sigma | T-8787 | |
Boyama yemekleri | Ted Pella, Inc. | 14511 | |
Levha Shaker | Lab-Line Instruments, Inc. | 3520 | |
# 1 Filtre Kağıtları (185 mm) | Whatman | 1001-185 | |
3,3-diaminobenzidin | Sigma | D8001 | |
Dimetil sülfoksit | Sigma | D8418 | |
Etanol | Pharmco-AAPER | 111000200 | |
Ksilen | Fisher Scientific | X3'leri-4 | |
Permount montaj medya | Fisher Scientific | SP15-100 | |
Kriyostat | Leica | cm 3 050 S | |
Doku-Tek | Ted Pella, Inc. | 27050 | |
İnce ucu boya fırçası | Ted Pella | 11806 | |
PAP engelleme kalem | Ted Pella, Inc. | 22309 | |
SFX sinyal Enhancer | Invitrogen | A31631 | |
Antifade uzatmak | Invitrogen | P7481 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır