Drainage Manuel des ventricules cérébraux embryonnaires de poisson-zèbre
Summary
Nous présentons une méthode pour collecter le fluide céphalo-rachidien (LCR) et de créer un système qui manque de LCR dans le système ventriculaire du cerveau du poisson zèbre embryonnaire. Cela permet un examen plus approfondi de la composition du LCR et son exigence au cours du développement embryonnaire du cerveau.
Abstract
Liquide céphalo-rachidien (LCR) est un liquide riche en protéine contenue dans les ventricules du cerveau. Il est présent pendant le développement embryonnaire précoce des vertébrés et persiste toute la vie. Adulte CSF est pensé pour amortir le cerveau, éliminer les déchets, et effectuer sécrétée 1,2 molécules. Dans l'embryon adultes et plus, la majorité des CSF est faite par la choroïde, du plexus une série de régions hautement vascularisées sécrétrices situées à côté du cerveau ventricules 3-5. Chez le poisson zèbre, le plexus choroïde est entièrement formé à 144 après la fécondation heures (hpf) 6. Avant cela, dans les deux embryons de vertébrés poisson zèbre et autres, y compris la souris, une quantité importante de CSF embryonnaire (FFPE) est présent. Ces données et d'études de poussin suggèrent que la neuro-épithélium sécrétoire est tôt dans le développement et peut-être la principale source de ECSF avant plexus choroïde développement 7.
ECSF contient environ trois fois plus de protéines than adulte CSF, suggérant qu'il peut jouer un rôle important au cours du développement 8,9. Studies in poussin et de la souris démontrent que les facteurs sécrétés dans la FFPE, la pression de fluide, ou une combinaison de ceux-ci, sont importantes pour la neurogenèse, la survie expression des gènes, la prolifération cellulaire et de cellules dans le neuroépithélium 10-20. Analyses protéomiques de l'homme, le rat, la souris et poussin FFPE ont identifié de nombreuses protéines qui peuvent être nécessaires pour la fonction LCR. Ils comprennent des composants de la matrice extracellulaire, les apolipoprotéines, des protéines de régulation de la pression osmotique, et des protéines impliquées dans la mort cellulaire et la prolifération 21-24. Cependant, les fonctions complexes de la FFPE sont largement inconnues.
Nous avons développé un procédé pour éliminer ECSF à partir des ventricules cérébraux poisson zèbre, permettant ainsi l'identification des composants ECSF et pour l'analyse de l'exigence ECSF au cours du développement. Bien que plus ECSF peuvent être collectées à partir d'autres systèmes avec des vertébrésvec embryons plus grands, ECSF peuvent être recueillies dès les premiers stades de développement du poisson zèbre, et dans des conditions génétiques ou environnementaux qui conduisent à volume cérébral anormal du ventricule ou de la morphologie. L'enlèvement et la collecte de ECSF permet d'analyse de masse, spectrométrie enquête de la fonction ECSF, et la réintroduction des facteurs de sélection dans les ventricules pour doser leur fonction. Ainsi, l'accessibilité de l'embryon du poisson zèbre précoce permet une analyse détaillée de la fonction ECSF au cours du développement.
Protocol
Representative Results
Discussion
L'utilisation de cette technique pour purger manuellement ECSF à partir des ventricules cérébraux poisson zèbre sera utile pour déterminer l'exigence de ECSF au cours du développement. En outre, cette technique permettra description du profil protéique ECSF au cours du développement embryonnaire. L'identification des différentes protéines au cours de cette période permettra enquête plus approfondie sur la fonction de la LCR et son rôle potentiel au cours du développement du cerveau. En amniotes…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été soutenu par l'Institut national pour la santé mentale, et la National Science Foundation. Un merci spécial à Dr. Jen Gutzman, le Dr Amanda Dickinson et d'autres membres du laboratoire Sive pour de nombreuses discussions utiles et des critiques constructives, et à Olivier Paugois pour l'élevage de poissons d'experts.
Materials
| Name of Reagent | Company | Catalogue number |
| Eppendorf CellTram Oil | Eppendorf | 516 000.025 |
| Mineral Oil | Sigma | M8410 |
| Tricaine powder | Sigma | A5040 |
| Capillary Tubes | FHC Inc. | 30-30-1 |
References
- Chodobski, A., Szmydynger-Chodobska, J. Choroid plexus: target for polypeptides and site of their synthesis. Microsc. Res. Tech. 52, 65-82 (2001).
- Redzic, Z. B., Preston, J. E., Duncan, J. A., Chodobski, A., Szmydynger-Chodobska, J. The choroid plexus-cerebrospinal fluid system: from development to aging. Curr. Top. Dev. Biol. 71, 1-52 (2005).
- Brown, P. D., Davies, S. L., Speake, T., Millar, I. D. Molecular mechanisms of cerebrospinal fluid production. Neurosciences. 129, 957-970 (2004).
- Praetorius, J. Water and solute secretion by the choroid plexus. Pflugers Arch. 454, 1-18 (2007).
- Speake, T., Whitwell, C., Kajita, H., Majid, A., Brown, P. D. Mechanisms of CSF secretion by the choroid plexus. Microsc. Res. Tech. 52, 49-59 (2001).
- Garcia-Lecea, M., Kondrychyn, I., Fong, S. H., Ye, Z. R., Korzh, V. In vivo analysis of choroid plexus morphogenesis in zebrafish. PLoS One. 3, e3090 (2008).
- Welss, P. Secretory activity of the inner layer of the embryonic mid-brain of the chick, as revealed by tissue culture. The Anatomical Record. 58, 299-302 (1934).
- Saunders, N. R., Habgood, M. D., Dziegielewska, K. M. Barrier mechanisms in the brain, II. Immature brain. Clin. Exp. Pharmacol. Physiol. 26, 85-91 (1999).
- Zheng, W., Chodobski, A. . The blood-cerebrospinal fluid barrier. , (2005).
- Salehi, Z., Mashayekhi, F. The role of cerebrospinal fluid on neural cell survival in the developing chick cerebral cortex: an in vivo study. Eur. J. Neurol. 13, 760-764 (2006).
- Parada, C., et al. Embryonic cerebrospinal fluid collaborates with the isthmic organizer to regulate mesencephalic gene expression. J. Neurosci. Res. 82, 333-345 (2005).
- Mashayekhi, F., Salehi, Z. The importance of cerebrospinal fluid on neural cell proliferation in developing chick cerebral cortex. Eur. J. Neurol. 13, 266-272 (2006).
- Martin, C., et al. FGF2 plays a key role in embryonic cerebrospinal fluid trophic properties over chick embryo neuroepithelial stem cells. Dev. Biol. 297, 402-416 (2006).
- Martin, C., et al. Early embryonic brain development in rats requires the trophic influence of cerebrospinal fluid. Int. J. Dev. Neurosci. 27, 733-740 (2009).
- Gato, A., et al. Embryonic cerebrospinal fluid regulates neuroepithelial survival, proliferation, and neurogenesis in chick embryos. Anat. Rec. A Discov. Mol. Cell Evol. Biol. 284, 475-484 (2005).
- Desmond, M. E., Levitan, M. L., Haas, A. R. Internal luminal pressure during early chick embryonic brain growth: descriptive and empirical observations. Anat. Rec. A Discov. Mol. Cell Evol. Biol. 285, 737-747 (2005).
- Alonso, M. I., Martin, C., Carnicero, E., Bueno, D., Gato, A. Cerebrospinal fluid control of neurogenesis induced by retinoic acid during early brain development. Dev. Dyn. 240, 1650-1659 (2011).
- Miyan, J. A., Zendah, M., Mashayekhi, F., Owen-Lynch, P. J. Cerebrospinal fluid supports viability and proliferation of cortical cells in vitro, mirroring in vivo development. Cerebrospinal Fluid Res. 3, 2 (2006).
- Mashayekhi, F., Bannister, C. M., Miyan, J. A. Failure in cell proliferation in the germinal epithelium of the HTx rats. Eur. J. Pediatr. Surg. 11, S57-S59 (2001).
- Lehtinen, M. K., et al. The cerebrospinal fluid provides a proliferative niche for neural progenitor cells. Neuron. 69, 893-905 (2011).
- Zappaterra, M. D., et al. A comparative proteomic analysis of human and rat embryonic cerebrospinal fluid. J. Proteome. Res. 6, 3537-3548 (2007).
- Parvas, M., Parada, C., Bueno, D. A blood-CSF barrier function controls embryonic CSF protein composition and homeostasis during early CNS development. Dev. Biol. 321, 51-63 (2008).
- Parada, C., Gato, A., Bueno, D. Mammalian embryonic cerebrospinal fluid proteome has greater apolipoprotein and enzyme pattern complexity than the avian proteome. J. Proteome Res. 4, 2420-2428 (2005).
- Gato, A., et al. Analysis of cerebro-spinal fluid protein composition in early developmental stages in chick embryos. J. Exp. Zool. A Comp. Exp. Biol. 301, 280-289 (2004).
- Westerfield, M., Sprague, J., Doerry, E., Douglas, S., Grp, Z. The Zebrafish Information Network (ZFIN): a resource for genetic, genomic and developmental research. Nucleic Acids Res. 29, 87-90 (2001).
- Gutzman, J. H., Sive, H. Zebrafish Brain Ventricle Injection. J. Vis. Exp. (26), e1218 (2009).
- Parada, C., Gato, A., Bueno, D. All-trans retinol and retinol-binding protein from embryonic cerebrospinal fluid exhibit dynamic behaviour during early central nervous system development. Neuroreport. 19, 945-950 (2008).
- Parada, C., Escola-Gil, J. C., Bueno, D. Low-density lipoproteins from embryonic cerebrospinal fluid are required for neural differentiation. J. Neurosci. Res. 86, 2674-2684 (2008).
- Kramer-Zucker, A. G., et al. Cilia-driven fluid flow in the zebrafish pronephros, brain and Kupffer’s vesicle is required for normal organogenesis. Development. 132, 1907-1921 (2005).
- Lowery, L. A., Sive, H. Initial formation of zebrafish brain ventricles occurs independently of circulation and requires the nagie oko and snakehead/atp1a1a.1 gene products. Development. 132, 2057-2067 (2005).
- Lowery, L. A., De Rienzo, G., Gutzman, J. H., Sive, H. Characterization and classification of zebrafish brain morphology mutants. Anat. Rec. (Hoboken). 292, 94-106 (2009).
