La evaluación de la progresión del ciclo celular de la madre neurales y células progenitoras en el cerebro en desarrollo del ratón después de estrés genotóxico
Summary
La administración de dos análogos de timidina, edu y BrdU, en ratones embarazada permite el análisis de la progresión del ciclo celular en células progenitoras neurales y en el cerebro de ratón embrionario. Este método es útil para determinar los efectos del estrés genotóxico, incluyendo la radiación ionizante, durante el desarrollo del cerebro.
Abstract
Las neuronas de la corteza cerebral se generan durante el desarrollo cerebral de diferentes tipos de células madre y progenitoras neuronales (CPSN), que forman un epitelio pseudoestratificado que reviste los ventrículos laterales del cerebro embrionario. Tensiones genotóxicos, como la radiación ionizante, tienen efectos muy nocivos sobre el desarrollo del cerebro relacionada con la alta sensibilidad de NSPC. La elucidación de los mecanismos celulares y moleculares implicados depende de la caracterización de la respuesta al daño de ADN de estos tipos particulares de células, que requiere un método preciso para determinar CPSN progresión a través del ciclo celular en el tejido dañado. Aquí se muestra un método basado en sucesivas inyecciones intraperitoneales de Edu y BrdU en ratones embarazadas y aún más la detección de estos dos análogos de la timidina en secciones coronales del cerebro embrionario. Edu y BrdU se incorporan tanto en el ADN de las células de replicación durante la fase S y se detectan mediante dos técnicas diferentes (o azidaun anticuerpo específico, respectivamente), lo que facilita su detección simultánea. Edu y tinción de BrdU se determinan entonces para cada núcleo CPSN en función de su distancia desde el margen ventricular en una región estándar del telencéfalo dorsal. Por lo tanto esta técnica de doble etiquetado permite distinguir las células que progresaron a través del ciclo celular de los que han activado un punto de control del ciclo celular que conduce a la detención del ciclo celular en respuesta al daño del ADN.
Un ejemplo de experimento se presenta, en el que se inyectó EdU antes de la irradiación y BrdU inmediatamente después y análisis realizados en el 4 horas después de la irradiación. Este protocolo proporciona un análisis preciso de la respuesta al daño de ADN aguda de CPSN en función de la fase del ciclo celular en la que se han irradiado. Este método es fácilmente extrapolable a muchos otros sistemas con el fin de determinar el impacto de un tratamiento particular en la progresión del ciclo celular en los tejidos vivos.
Introduction
Durante el desarrollo embrionario del cerebro, las neuronas de proyección de la corteza cerebral se generan en la zona ventricular, un epitelio pseudoestratificado compuesto de diferentes tipos de células madre neurales y células progenitoras (CPSN) que recubre los ventrículos laterales. Entre CPSN, las células gliales radiales (RGC), que sirven como células madre neurales, se someten a la migración nuclear interkinetic (INM): que realizan la mitosis en la superficie del ventrículo y la fase S en el límite basal de la zona ventricular (VZ) 1, 2,3. Ellos pueden dividir de forma simétrica para generar dos RGC o asimétricamente para generar una RGC y una neurona o una célula progenitora intermedia (IPC) 4, 5. IPC migrar a una capa superpuesta que proliferan llamada zona subventricular (SVZ), donde después de una última división simétrica generan dos neuronas de proyección inmaduros 6-8. Contrariamente a la RGC, IPC no sufren INM (revisado en 9). Neuronas recién generadas MIGRcomió radialmente a lo largo de las fibras radiales a través de la zona intermedia (IZ) para llegar a su destino final en la placa cortical (CP) 10, 8. La sincronización perfecta de todos estos eventos es esencial para un desarrollo cortical correcta. Por ejemplo, el interruptor de la proliferación a la diferenciación de las poblaciones progenitoras neuronales se controla por la duración de la fase G1 11, 12. El alargamiento de la fase G1 se correlaciona tanto con la diferenciación celular.
Estrés genotóxico, como la radiación ionizante, el desarrollo del cerebro dañar seriamente (revisado en 13). Nosotros y otros han demostrado que NSPC son muy propensas a la apoptosis inducida por la radiación-14, 15,16. Las radiaciones ionizantes inducen ADN de doble filamento se rompe que son el daño más severo a las células proliferantes. Un componente esencial de la respuesta al daño del ADN (DDR) en el ciclo de las células es la activación de los puntos de control del ciclo celular en la transición G1 / S o G2 / M transición o durante Sfase (intra-S de control) 17-21. Ellos bloquean la progresión del ciclo celular para proporcionar tiempo para la reparación del daño en el ADN o eliminación de células demasiado dañados. En consecuencia, la muerte celular, así como la progresión del ciclo celular retardada pueden alterar el desarrollo del cerebro en respuesta a la exposición a radiaciones ionizantes 22-24. Por lo tanto, era interesante desarrollar un método para evaluar la activación de puntos de control del ciclo celular en CPSN en el cerebro de ratón embrionario irradiado.
La progresión del ciclo celular es seguida de forma rutinaria utilizando la incorporación de un análogo de timidina, 5-bromo-2'-desoxiuridina (BrdU). BrdU se incorpora durante la fase S del ciclo celular, cuando el ADN se replica. El uso de un anticuerpo contra BrdU a partir de entonces permite la detección de células que se encontraban en la fase S durante el pulso de BrdU.
Un nuevo análogo de timidina, 5-etinil-2'-desoxiuridina (edu) se detecta por una azida fluorescente. Las diferentes maneras de detectar Edu y B RDU no reacciona de forma cruzada 25, lo que permite la detección simultánea de ambos análogos de timidina, que es útil para el estudio de la progresión del ciclo celular. Por lo general, las células se pulsaron con primera edu y pulsaron entonces con BrdU, en el que el tiempo entre las dos incorporaciones dura par de horas 25, 26. La adición de BrdU en medio de cultivo que contiene EdU preferentemente resulta en la incorporación de BrdU en el ADN con la exclusión de edu, mientras que la adición simultánea de EdU 25 con BrdU equimolar o medio equimolar a los resultados de los medios de comunicación en sólo incorporación de BrdU 27. Esto simplifica el protocolo de doble etiquetado mediante la eliminación de los pasos de lavado que normalmente se requieren para eliminar la primera etiqueta del medio de cultivo antes de la adición de la segunda etiqueta. Esto también es de especial interés para el estudio in vivo, donde los pasos de lavado no son posibles, para determinar el momento preciso de la entrada en la fase S o la salida de la población celular.
t "> Recientemente, un método de etiquetado de doble pulso en el cerebro embrionario de ratón usando edu y BrdU 23, 24,22 se ha desarrollado para analizar la progresión del ciclo celular y el INM de CPSN después de la irradiación en el útero. Además, se ha demostrado que, durante fase S, células de ratón se replica en primer lugar las regiones de eucromatina y heterocromatina entonces el pericéntrica 28,29,30. Curiosamente, la heterocromatina pericéntrica de diferentes cromosomas agrupados en núcleos interfásicos para formar focos de heterocromatina también conocido como chromocenters y fácilmente detectable por tinción con DAPI como focos brillantes. Por lo tanto, los diferenciales Edu y BrdU tinciones de eucromatina y chromocenters nos ayudaron a analizar con mayor precisión la progresión de la fase S de NSPC.Este método permite la demostración de la aparente falta de G1 / S de control en NSCP 22-24, que es bastante sorprendente, ya que este punto de control se supone que es crítico para la estabilidad del genoma. Varios experimental diseños basados en diversas combinaciones de edu y BrdU pulsos se han utilizado para analizar la progresión del ciclo celular en el telencéfalo ventral y dorsal. Aquí, le damos un ejemplo de protocolos que permiten el estudio del daño en el ADN aguda de NSPC dentro de las primeras 4 horas después de la irradiación en el útero de embriones E14.5 ratón.
Protocol
Representative Results
Discussion
El diseño experimental descrito aquí basado en la incorporación de EdU 1,5 horas antes de la irradiación y la incorporación de BrdU inmediatamente después de la irradiación permitió la demostración de que NSPCs son capaces de activar S y puntos de control G2 / M pero no el punto de control G1 / S durante la 1 ª hora después de un estrés genotóxico en el cerebro del ratón fetal. Se realizaron otros experimentos en los que se ha inyectado EdU en diferentes momentos después de la irradiación y Br…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
La investigación que lleva a estos resultados ha recibido financiación de la Unión Europea del Séptimo Programa Marco (FP7/2007-2013) en virtud de acuerdo de subvención n ° 323267, de Electricité de France (EDF) y de l'Agence Nationale de la Recherche – Santé-Environnement et Santé-Travail (ANR-SEST, Neurorad).
Materials
| EdU | Life Technologies | A10044 | 1 mg/ml |
| BrdU | Life Technologies | B5002 | 5 mg/ml |
| IBL 637 | CIS BIO International | ||
| Tissu Tek VIP | Leica | ||
| Microtome | Leica | RM 2125 RT | |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | 93443 | |
| Click-iT EdU Alexa 488 imaging kit | Life Technologies | C10083 | |
| Anti-BrdU | GE Healthcare | RPN202 | 1/300 |
| Goat anti mouse-Alex594 | Life Technologies | A11001 | 1/400 |
| Fluoromount | SouthernBiotech | 0100-01 | |
| Polysine slide | Thermo scientific | J2800AMNZ | |
| Paraformaldehyde | Sigma-Aldrich | P6148 | |
| PBS | Life Technologies | 20012-068 | |
| DAPI | Sigma-Aldrich | D9542 | |
| Microscope BX51 | Olympus | ||
| Confocal microscope SPE | Leica | ||
| Prism software | Graphpad | Version 5.0c | |
| Photoshop software | Adobe |
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