Name: neuron-macrophage co-cultures to activate macrophages secreting molecular factors with neurite outgrowth activity
Uploaded: 2018-03-30T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Neuron-Macrophage Co-cultures to Activate Macrophages Secreting Molecular Factors with Neurite Outgrowth Activity at JoVE.com

Ce protocole est supporté par une subvention de FRO-2015R1A2A1A01003410 du ministère de la Science, TIC et planification Future, République de Corée.

Toutes les expériences impliquant des animaux ont été approuvées par l’utilisation Comité d’Ajou University School of Medicine et un animalier institutionnel.
1. culture préparation du neurone dissociés DRG adulte
<ol><li>Avant la mise en place de la culture, préalablement recouvrir une plaque 6 puits poly-D-lysine et de la laminine. Incuber une plaque 6 puits avec 0,01 % poly-D-lysine à 37° C pendant 2 h ou à 4° C jusqu’au lendemain. Ensuite, laver la plaque deux fois avec...

<ol>
	<li>Donnelly, D. J., Popovich, P. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inflammation+and+its+role+in+neuroprotection,+axonal+regeneration+and+functional+recovery+after+spinal+cord+injury.">Inflammation and its role in neuroprotection, axonal regeneration and functional recovery after spinal cord injury.</a> Exp Neurol. 209 (2), 378-388 (2008).</li><li>Festoff, B. W., 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=Minocycline+neuroprotects,+reduces+microgliosis,+and+inhibits+caspase+protease+expression+early+after+spinal+cord+injury.">Minocycline neuroprotects, reduces microgliosis, and inhibits caspase protease expression early after spinal cord injury.</a> J Neurochem. 97 (5), 1314-1326 (2006).</li><li>Bowers, C. A., Kundu, B., Hawryluk, G. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methylprednisolone+for+acute+spinal+cord+injury:+an+increasingly+philosophical+debate.">Methylprednisolone for acute spinal cord injury: an increasingly philosophical debate.</a> Neural Regen Res. 11 (6), 882-885 (2016).</li><li>Gensel, J. C., Kigerl, K. A., Mandrekar-Colucci, S. S., Gaudet, A. D., Popovich, P. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Achieving+CNS+axon+regeneration+by+manipulating+convergent+neuro-immune+signaling.">Achieving CNS axon regeneration by manipulating convergent neuro-immune signaling.</a> Cell Tissue Res. 349 (1), 201-213 (2012).</li><li>DiSabato, D. J., Quan, N., Godbout, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuroinflammation:+the+devil+is+in+the+details.">Neuroinflammation: the devil is in the details.</a> J Neurochem. 139 Suppl 2, 136-153 (2016).</li><li>Jin, X., Yamashita, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microglia+in+central+nervous+system+repair+after+injury.">Microglia in central nervous system repair after injury.</a> J Biochem. 159 (5), 491-496 (2016).</li><li>Yin, Y., 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=Macrophage-derived+factors+stimulate+optic+nerve+regeneration.">Macrophage-derived factors stimulate optic nerve regeneration.</a> J Neurosci. 23 (6), 2284-2293 (2003).</li><li>Yin, Y., 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=Oncomodulin+is+a+macrophage-derived+signal+for+axon+regeneration+in+retinal+ganglion+cells.">Oncomodulin is a macrophage-derived signal for axon regeneration in retinal ganglion cells.</a> Nat Neurosci. 9 (6), 843-852 (2006).</li><li>Gensel, J. C., 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=Macrophages+promote+axon+regeneration+with+concurrent+neurotoxicity.">Macrophages promote axon regeneration with concurrent neurotoxicity.</a> J Neurosci. 29 (12), 3956-3968 (2009).</li><li>Barrette, B., 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=Requirement+of+myeloid+cells+for+axon+regeneration.">Requirement of myeloid cells for axon regeneration.</a> J Neurosci. 28 (38), 9363-9376 (2008).</li><li>Kwon, M. J., 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=Contribution+of+macrophages+to+enhanced+regenerative+capacity+of+dorsal+root+ganglia+sensory+neurons+by+conditioning+injury.">Contribution of macrophages to enhanced regenerative capacity of dorsal root ganglia sensory neurons by conditioning injury.</a> J Neurosci. 33 (38), 15095-15108 (2013).</li><li>Niemi, J. 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=A+critical+role+for+macrophages+near+axotomized+neuronal+cell+bodies+in+stimulating+nerve+regeneration.">A critical role for macrophages near axotomized neuronal cell bodies in stimulating nerve regeneration.</a> J Neurosci. 33 (41), 16236-16248 (2013).</li><li>Hannila, S. S., Filbin, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+cyclic+AMP+signaling+in+promoting+axonal+regeneration+after+spinal+cord+injury.">The role of cyclic AMP signaling in promoting axonal regeneration after spinal cord injury.</a> Exp Neurol. 209 (2), 321-332 (2008).</li><li>Kwon, M. J., 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=CCL2+Mediates+Neuron-Macrophage+Interactions+to+Drive+Proregenerative+Macrophage+Activation+Following+Preconditioning+Injury.">CCL2 Mediates Neuron-Macrophage Interactions to Drive Proregenerative Macrophage Activation Following Preconditioning Injury.</a> J Neurosci. 35 (48), 15934-15947 (2015).</li><li>Niemi, J. P., DeFrancesco-Lisowitz, A., Cregg, J. M., Howarth, M., Zigmond, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Overexpression+of+the+monocyte+chemokine+CCL2+in+dorsal+root+ganglion+neurons+causes+a+conditioning-like+increase+in+neurite+outgrowth+and+does+so+via+a+STAT3+dependent+mechanism.">Overexpression of the monocyte chemokine CCL2 in dorsal root ganglion neurons causes a conditioning-like increase in neurite outgrowth and does so via a STAT3 dependent mechanism.</a> Exp Neurol. 275 Pt 1, 25-37 (2016).</li><li>Cafferty, W. B., 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=Conditioning+injury-induced+spinal+axon+regeneration+fails+in+interleukin-6+knock-out+mice.">Conditioning injury-induced spinal axon regeneration fails in interleukin-6 knock-out mice.</a> J Neurosci. 24 (18), 4432-4443 (2004).</li><li>Cai, 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=Neuronal+cyclic+AMP+controls+the+developmental+loss+in+ability+of+axons+to+regenerate.">Neuronal cyclic AMP controls the developmental loss in ability of axons to regenerate.</a> J Neurosci. 21 (13), 4731-4739 (2001).</li><li>Neumann, S., Woolf, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regeneration+of+dorsal+column+fibers+into+and+beyond+the+lesion+site+following+adult+spinal+cord+injury.">Regeneration of dorsal column fibers into and beyond the lesion site following adult spinal cord injury.</a> Neuron. 23 (1), 83-91 (1999).</li></ol>

Il y a plusieurs étapes cruciales pour la génération de ce système de culture mixte. Il est important de s’assurer que les neurones de souris DRG et macrophages péritonéaux sont préparés frais et sain. Nous avons vécu activité l’excroissance des neurites diminuée du CM lors de la dissection des tous les GHM a pris plus de 30 min. En outre, la contamination de produits sanguins labiles dans les macrophages péritonéaux a également conduit à une diminution de l’activité de l’excroissance des neurites...

Diverses études ont cherché à améliorer la régénération axonale CNS après les blessures de la moelle épinière ou du cerveau. Des réactions inflammatoires, inévitablement accompagnant les lésions du système nerveux, sont traditionnellement perçues comme de participer à des processus pathologiques secondaires menant à des résultats néfastes1,2. En effet, la méthylprednisolone qui peut supprimer les réactions inflammatoires est le seul traitement approuvé pour médullaires graves blessures3. Toutefois, des études plus récentes ont fourni des preuves que les macrophages, un type de cellules inflammatoires représentative, peuvent participer à la régénération ou la réparation du système nerveux lésé4,5,6. Par exemple, infiltration de macrophages suite à une lentille blessure produits pro-régénérative des molécules pour favoriser la régénération des neurones ganglionnaires rétiniennes7,8. En outre, les neurones transplantés de DRG a augmenté la croissance axonale jusqu'à la région où les macrophages activés par zymosan9. En outre, les macrophages à l’emplacement de la lésion peuvent créer un milieu de croissance-permissive pour les nerfs périphériques blessé10.
Notre travail a également fourni des preuves solides que les macrophages peuvent contribuer à la capacité de régénération des axones des neurones adjacents. Nous avons montré que l’activation des macrophages dans les ganglions de la racine dorsale (GRD) ont été essentiels dans la capacité de régénération améliorée des DRG neurones sensoriels, suite à un périphérique de préconditionnement nerf blessures11. Un autre laboratoire12a été signalée indépendamment des recherches similaires. Nous avons également montré que l’injection intraganglionic de dibutyryl AMP cyclique (AMPc-db), qui est une molécule connue pour renforcer la capacité de régénération axonale13, induit l’activation des macrophages. La désactivation des macrophages aboli les effets du db-cAMP sur l’activité de l’excroissance des neurites. Les œuvres ultérieures identifiées expression induite par la blessure de CCL2 dans les neurones comme un signal pour stimuler des macrophages avec un phénotype pro-régénérative14,15.
Basé sur les résultats expérimentaux ci-dessus, nous avons établi un modèle in vitro ressemblant à des événements moléculaires qui interviennent dans les DRGs suite à une blessure préconditionnement modèle11,14. Dans ce modèle, db-cAMP est appliquée aux cultures neuron-macrophage co suscitant intercellulaires de signalisation qui aboutit à l’activation des macrophages avec un phénotype pro-régénérative. Nous décrivons ici les protocoles détaillés par lequel nous pouvons produire des macrophages qui sécrètent des facteurs moléculaires qui favorisent la croissance neuritique (Figure 1). Ce modèle expérimental illustre un concept que macrophages peuvent être stimulées ou amenés à soutenir la régénération axonale après les blessures du système nerveux. Notre modèle sera également utile dans l’étude des mécanismes de signalisation intercellulaire qui aboutit à l’activation des macrophages pro-régénérative.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Cell culture insert transparent PET membrane 0.4&#956;m pore size</td>
			<td>Corning,Falcon</td>
			<td>353090</td>
			<td>Transparent PET membrane with 0.4-&#956;m pore size, for 6-well plate</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>70-&#956;m nylon cell strainer</td>
			<td>Corning, Falcon</td>
			<td>352350</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>8-well culture slide</td>
			<td>Biocoat</td>
			<td>354632</td>
			<td>with a uniform application of Poly-D-Lysine</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Red blood cell lysis buffer</td>
			<td>Qiagen</td>
			<td>158904</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Collagenase from Clostridium histolyticum</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C9407-100MG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Neurobasal medium</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific, Gibco</td>
			<td>21103-049</td>
			<td>Containing 1% glutamax and 1% penicilin-streptomycin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>B-27 supplement, serum free</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific, Gibco</td>
			<td>17504-044</td>
			<td>extracellular solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glutamax</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific, Gibco</td>
			<td>35050-061</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin-streptomycin</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific, Gibco</td>
			<td>15140-122</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly-D-lysine Hydrobromide</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P6407-5MG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laminin</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific, Invitrogen</td>
			<td>23017-015</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adenosine 3&#39;, 5&#39;-cyclic monophosphate, N6,O2&#39;-dibutyryl-, sodium salt</td>
			<td>Merck Millipore Corporation, Calbiochem</td>
			<td>28745</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10% Normal Goat Serum</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>16210072</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triton-X-100</td>
			<td>Daejung Chemical and Metal Co</td>
			<td>8566-4405</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anti &#946; III tubulin (Tuj-1)</td>
			<td>Promega Corporation</td>
			<td>G7121</td>
			<td>Mouse monoclonal antibody</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Goat anti-Mouse IgG (H+L) secondary antibody</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific, Invitrogen</td>
			<td>A11005</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hemacytometer</td>
			<td>Marienfeld-Superior</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cell culture CO2 incubator</td>
			<td>Panasonic</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dissecting stereomicroscope</td>
			<td>Carl Zeiss</td>
			<td>Stemi DV4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Twist shaker</td>
			<td>FINEPCR</td>
			<td>Tw3t</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tabletop centrifuge</td>
			<td>Sorvall</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Confocal microscope</td>
			<td>Olympus America Inc</td>
			<td>IX71</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FBS (Fetal Bovine Serum)</td>
			<td>VWR International, Hyclone</td>
			<td>SH30919.03</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Friedman Pearson Rongeurs</td>
			<td>FST (Fine Science Tools)</td>
			<td>16021-14</td>
			<td>Stainless steel, 14cm, curved, single joint action</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fine Scissors - Tungsten Carbide &#38; ToughCut</td>
			<td>FST (Fine Science Tools)</td>
			<td>14558-11</td>
			<td>sharp, serrated</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dumont #7 Forceps</td>
			<td>FST (Fine Science Tools)</td>
			<td>11272-30</td>
			<td>Dumoxel, 0.07 x 0.04mm, curved</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vannas Spring Scissors</td>
			<td>FST (Fine Science Tools)</td>
			<td>15000-00</td>
			<td>straight, 3mm cutting-edge, sharp</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Qualitron DW-41 Micro-Centrifuge</td>
			<td>Artisan Technology Group</td>
			<td>DW-41</td>
			<td>Input Voltage: 115VAC</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

neuron-macrophage co-cultures to activate macrophages secreting molecular factors with neurite outgrowth activity

Il y a des preuves solides que les macrophages peuvent participer à la régénération ou la réparation des blessés du système nerveux. Nous décrivons ici un protocole dans lequel les macrophages sont induites au moyen de produits conditionnés (CM) qui favorise la croissance des neurites. Neurones ganglionnaires (DRG) adulte de la racine dorsale sont parfaitement dissociées et plaqués. Après que les neurones sont solidement attachés, les macrophages péritonéaux sont conjointement cultivées sur un insert de culture cellulaire superposé sur le même bien. Dibutyryl QU'AMP cyclique (AMPc-db) est appliquée aux cultures co pendant 24 h, après quoi la culture cellulaire insert contenant les macrophages est déplacé vers un autre puits pour recueillir des CM pendant 72 h. Le CM des cultures co traités avec db-cAMP, lorsqu’il est appliqué à une culture de neurone DRG adulte séparée, présente une activité l’excroissance des neurites robuste. Le CM obtenu à partir des cultures traitées db-cAMP constitué de cellules du même type seul, neurone DRG ou macrophages péritonéaux, ne montrent pas d’activité de l’excroissance des neurites. Cela indique que l’interaction entre les neurones et les macrophages est indispensable pour l’activation des macrophages qui sécrètent des facteurs moléculaires avec activité l’excroissance des neurites en CM. Ainsi, notre paradigme de co-culture sera aussi utile pour étudier la signalisation intercellulaire dans les interactions neurone-macrophage pour stimuler les macrophages à être doté d’un phénotype pro-régénérative.

Les auteurs décrivent un protocole qui peut générer des macrophages capables de sécréter des facteurs moléculaires avec l’activité de l’excroissance des neurites. Le macrophage CM obtenu à partir des co-cultures traités avec db-cAMP a entraîné la croissance des neurites robuste lorsqu’elle est appliquée à une culture distincte du neurone DRG (Figure 2 a). En comparaison, CM obtenu à partir des co-cultures imprégnées de PBS n’induit pas...

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Neuron-Macrophage Co-cultures to Activate Macrophages Secreting Molecular Factors with Neurite Outgrowth Activity

Neurone-Macrophage co-cultures d’activer les Macrophages qui sécrètent des facteurs moléculaires avec l’activité des neurites

Le protocole actuel présente des procédures expérimentales afin de stimuler les macrophages à être doté d’une capacité de libérer les facteurs moléculaires qui favorisent la croissance des neurites. Traitement du cAMP aux cultures neuron-macrophage co induit les macrophages pour produire un milieu conditionné qui possède une activité l’excroissance des neurites forte.

There is strong evidence that macrophages can participate in the regeneration or repair of injured nervous system. Here, we describe a protocol in which ...

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