Name: delivery of in vivo acute intermittent hypoxia in neonatal rodents to prime subventricular zone-derived neural progenitor cell cultures
Uploaded: 2015-11-02T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Delivery of In Vivo Acute Intermittent Hypoxia in Neonatal Rodents to Prime Subventricular Zone-derived Neural Progenitor Cell Cultures at JoVE.com

The authors acknowledge funding sources responsible for this work: 5K12HD055929 (HHR), 5R01NS080180-02 (DDF).

NOTE: Toutes les procédures d&#39;animaux dans ce protocole sont menées avec l&#39;approbation de l&#39;Université de Floride institutionnel de protection des animaux et l&#39;utilisation Comité (IACUC) et sont en conformité avec le «Guide pour le soin et l&#39;utilisation des animaux de laboratoire». 1. expérimentale de base mis en place avant l&#39;administration intermittente hypoxie <ol><li> Exposer chiots 12 aux différents mélanges de gaz en utilisant un corps ent...

<ol>
	<li>Studer, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+proliferation,+survival,+and+dopaminergic+differentiation+of+CNS+precursors+in+lowered+oxygen.">Enhanced proliferation, survival, and dopaminergic differentiation of CNS precursors in lowered oxygen.</a> J Neurosci. 20 (19), 7377-7383 (2000).</li><li>Chen, H. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxygen+tension+regulates+survival+and+fate+of+mouse+central+nervous+system+precursors+at+multiple+levels.">Oxygen tension regulates survival and fate of mouse central nervous system precursors at multiple levels.</a> Stem Cells. 25 (9), 2291-2301 (2007).</li><li>Ling, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chronic+intermittent+hypoxia+elicits+serotonin-dependent+plasticity+in+the+central+neural+control+of+breathing.">Chronic intermittent hypoxia elicits serotonin-dependent plasticity in the central neural control of breathing.</a> J Neurosci. 21 (14), 5381-5388 (2001).</li><li>Mitchell, G. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Invited+review:+Intermittent+hypoxia+and+respiratory+plasticity.">Invited review: Intermittent hypoxia and respiratory plasticity.</a> J Appl Physiol. 90 (6), 2466-2475 (2001).</li><li>Fuller, D. D., Zabka, A. G., Baker, T. L., Mitchell, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phrenic+long-term+facilitation+requires+5-HT+receptor+activation+during+but+not+following+episodic+hypoxia.">Phrenic long-term facilitation requires 5-HT receptor activation during but not following episodic hypoxia.</a> J Appl Physiol. 90 (5), 2001-2006 (2001).</li><li>Fuller, D. D., Johnson, S. M., Olson, E. B., Mitchell, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synaptic+pathways+to+phrenic+motoneurons+are+enhanced+by+chronic+intermittent+hypoxia+after+cervical+spinal+cord+injury.">Synaptic pathways to phrenic motoneurons are enhanced by chronic intermittent hypoxia after cervical spinal cord injury.</a> J Neurosci. 23 (7), 2993-3000 (2003).</li><li>Baker-Herman, T. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=BDNF+is+necessary+and+sufficient+for+spinal+respiratory+plasticity+following+intermittent+hypoxia.">BDNF is necessary and sufficient for spinal respiratory plasticity following intermittent hypoxia.</a> Nat Neurosci. 7 (1), 48-55 (2004).</li><li>Zhu, L. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurogenesis+in+the+adult+rat+brain+after+intermittent+hypoxia.">Neurogenesis in the adult rat brain after intermittent hypoxia.</a> Brain Res. 1055, 1-6 (2005).</li><li>Zhang, J. X., Chen, X. Q., Du, J. Z., Chen, Q. M., Zhu, C. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neonatal+exposure+to+intermittent+hypoxia+enhances+mice+performance+in+water+maze+and+8-arm+radial+maze+tasks.">Neonatal exposure to intermittent hypoxia enhances mice performance in water maze and 8-arm radial maze tasks.</a> Journal of neurobiology. 65 (1), 72-84 (2005).</li><li>Zhu, L. L., Wu, L. Y., Yew, D. T., Fan, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+hypoxia+on+the+proliferation+and+differentiation+of+NSCs.">Effects of hypoxia on the proliferation and differentiation of NSCs.</a> Mol Neurobiol. 31 (1-3), 231-242 (2005).</li><li>Ross, H. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+intermittent+hypoxia+elicits+enhanced+expansion+and+neuronal+differentiation+in+cultured+neural+progenitors.">In vivo intermittent hypoxia elicits enhanced expansion and neuronal differentiation in cultured neural progenitors.</a> Exp Neurol. 235 (1), 238-245 (2012).</li><li>Fuller, D. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Induced+recovery+of+hypoxic+phrenic+responses+in+adult+rats+exposed+to+hyperoxia+for+the+first+month+of+life.">Induced recovery of hypoxic phrenic responses in adult rats exposed to hyperoxia for the first month of life.</a> J Physiol. 536 (Pt 3), 917-926 (2001).</li><li>Fuller, D. D., Fregosi, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fatiguing+contractions+of+tongue+protrudor+and+retractor+muscles:+influence+of+systemic+hypoxia.">Fatiguing contractions of tongue protrudor and retractor muscles: influence of systemic hypoxia.</a> J Appl Physiol. 88 (6), 2123-2130 (2000).</li><li>Baker, T. L., Fuller, D. D., Zabka, A. G., Mitchell, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Respiratory+plasticity:+differential+actions+of+continuous+and+episodic+hypoxia+and+hypercapnia.">Respiratory plasticity: differential actions of continuous and episodic hypoxia and hypercapnia.</a> Respir Physiol. 129 (1-2), 25-35 (2001).</li><li>Marshall, G. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Production+of+neurospheres+from+CNS+tissue.">Production of neurospheres from CNS tissue.</a> Methods Mol Biol. 438, 135-150 (2008).</li><li>Azari, H., Rahman, M., Sharififar, S., Reynolds, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolation+and+expansion+of+the+adult+mouse+neural+stem+cells+using+the+neurosphere+assay.">Isolation and expansion of the adult mouse neural stem cells using the neurosphere assay.</a> J Vis Exp. (45), (2010).</li></ol>

This work reports the development of a protocol to expose neonatal rodents to AIH. The parameters described here effectively alter in situ neural stem cell biology, which is observable over several rounds of cell passage. Specifically, AIH increases the number of non-adherent neurospheres, the expansion of cells within each neurosphere (refected by sphere diameter), the expansion of adherent NPC populations, and the presence of neuroblasts in both non-adherent and adherent populations. It should be emph...

Le but de ce procédé est de fournir de manière efficace et reproductible des matchs intermittente systémique oxygène ambiant réduit de rongeurs nouveau-nés. La justification de l&#39;utilisation hypoxie intermittente (IH) pour manipuler la biologie des cellules souches in vitro provient d&#39;expériences de culture cellulaire dans laquelle la teneur en O 2 du milieu de croissance est modifiée. Plus précisément, par rapport à des conditions «standard» de 20% de O 2, de la culture prolongée de souches / progénitrices des cellules de populations de cellules dans 3% d&#39;O 2 résultats à une prolifération accrue, une diminution de l&#39;apoptose neuronale et un rendement accru de 1,2. Ce groupe a une grande expérience de l&#39;administration de IH systémique, et a mené des études approfondies sur le rôle de l&#39;IH dans la plasticité respiratoire 3-7. Ce travail, et la découverte récente que IH chronique augmente la neurogénèse chez le rongeur CNS 8-10, constitue la base pour l&#39;exploration de aiguë in vivohypoxie comme un stimulus de préconditionnement (ie., avant la récolte de tissu) sur la culture subséquente de cellules souches / progénitrices neurales (PNJ) 11. Remarquablement, lorsque les souriceaux ont été exposés à une brève période (&lt;1 h) de l&#39;hypoxie aiguë intermittente (AIH), les cellules qui ont été récoltées dans la zone sous-ventriculaire (SVZ) avaient augmenté de façon significative la capacité d&#39;expansion que neurosphères ou monocouches de cellules adhérentes. Le protocole AIH était également associée à une expression accrue d&#39;un &quot;destinée neuronale&quot; facteur de transcription (Pax6). En conséquence, in vivo protocoles HAI peuvent fournir un moyen de «prime» PNJ avant la culture. Par exemple, les demandes de cette approche peuvent inclure l&#39;expansion des populations de cellules avant la transplantation dans le système nerveux central blessé, ou augmentant simplement la différenciation neuronale de cellules en culture avant des expériences in vitro. En outre, parce que cela est une administration systémique, touteorgane, le tissu ou la cellule est un candidat pour étude similaire. Par conséquent, le protocole écrit est potentiellement applicable à une large gamme d&#39;études sur la manipulation de l&#39;oxygène intermittente chez les petits mammifères. Il ya certains avantages à cette approche. Dans d&#39;autres travaux publiés, les nouveau-nés ont été traités comme une litière avec le barrage en chambre hypobare, qui permet le dosage chronique, moins de manipulation avant le traitement, et maintenu le contact maternelle pendant le traitement 9. L&#39;approche actuelle contourne traitements répétés à une femelle reproductrice, ou l&#39;utilisation d&#39;un barrage différent pour chaque expérience. Ce protocole permet également l&#39;étude des nouveau-nés de la litière appariés et appariés pour l&#39;âge précis. Les données représentatives démontrent un autre atout majeur de ce protocole, à savoir la rapidité avec laquelle AIH, tel que livré, provoque une réponse biologique puissante et cohérente dans neuronal la biologie des cellules souches. Cela établit un précédent pour ce protocole de susciter biologi tissulaire et cellulaire niveauCAL changements qui modifient la biologie cellulaire. Le présent rapport décrit les procédures détaillées utilisées pour exposer rongeurs chiots à IAC ainsi que l&#39;analyse de la population de cellules SVZ grandi comme neurosphères.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="768">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:147px;">Company</td>
			<td style="width:136px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:243px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Mouse plethysmography chambers</td>
			<td style="width:147px;">Buxco</td>
			<td style="width:136px;">PLY4211</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Flow meter&#160;</td>
			<td style="width:147px;">Porter</td>
			<td style="width:136px;">F150</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Bias flow unit</td>
			<td style="width:147px;">AFPS</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Baseline Gas Mix</td>
			<td style="width:147px;">Airgas</td>
			<td style="width:136px;">AIZ300</td>
			<td>Compressed Air</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Hypoxic Gas Mix</td>
			<td style="width:147px;">Airgas</td>
			<td style="width:136px;">X03NI72C2000189</td>
			<td>10% Oxygen, balance nitrogen</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Oxygen Meter</td>
			<td style="width:147px;">Teledyne</td>
			<td style="width:136px;">AX-300</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

delivery of in vivo acute intermittent hypoxia in neonatal rodents to prime subventricular zone-derived neural progenitor cell cultures

Extended culture of neural stem/progenitor cells facilitates in vitro analyses to understand their biology while enabling expansion of cell populations to adequate numbers prior to transplantation. Identifying approaches to refine this process, to augment the production of all CNS cell types (i.e., neurons), and to possibly contribute to therapeutic cell therapy protocols is a high research priority. This report describes an easily applied in vivo &#8220;pre-conditioning&#8221; stimulus which can be delivered to awake, non-anesthetized animals. Thus, it is a non-invasive and non-stressful procedure. Specifically described are the procedures for exposing mouse or rat pups (aged postnatal day 1-8) to a brief (40-80 min) period of intermittent hypoxia (AIH). The procedures included in this video protocol include calibration of the whole-body plethysmography chamber in which pups are placed during AIH and the technical details of AIH exposure. The efficacy of this approach to elicit tissue-level changes in the awake animal is demonstrated through the enhancement of subsequent in vitro expansion and neuronal differentiation in cells harvested from the subventricular zone (SVZ). These results support the notion that tissue level changes across multiple systems could be observed following AIH, and support the continued optimization and establishment of AIH as a priming or conditioning modality for therapeutic cell populations.

Les premières expériences, basées sur des données historiques, ont été effectuées en utilisant des longueurs de cycle 1 min. Sur la base des calibrations ultérieures effectuées à l&#39;étape 2 ci-dessus, on a déterminé que le niveau d&#39;O 2 dans la chambre était de 13% à 1 min post-rinçage et l&#39;hypoxie, qu&#39;il a fallu un temps similaire pour revenir à la ligne de base de 21%. Cependant, un cycle de 2 min est suffisante pour atteindre à la fois 10% d&#39;oxygène et un retour à 21% ...

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Delivery of In Vivo Acute Intermittent Hypoxia in Neonatal Rodents to Prime Subventricular Zone-derived Neural Progenitor Cell Cultures

Cet article décrit la méthodologie de l&#39;administration de courtes périodes de hypoxie intermittente à jour 1-8 rat ou de souris chiots postnatales. Cette approche suscite effectivement un niveau de tissu robuste »d&#39;amorçage effet&quot; sur les cellules progénitrices neurales cultivées qui sont récoltées dans les 30 min d&#39;exposition à l&#39;hypoxie.

Livraison de<em&gt; In Vivo</em&gt; Aiguë intermittente hypoxie néonatale dans Rongeurs au Premier-ventriculaire Zone dérivés de cultures de cellules progénitrices neurales

Extended culture of neural stem/progenitor cells facilitates in vitro analyses to understand their biology while enabling expansion of cell populations to ...

Research

JoVE Journal

Developmental Biology

Delivery of In Vivo Acute Intermittent Hypoxia in Neonatal Rodents to Prime Subventricular Zone-derived Neural Progenitor Cell Cultures

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