Exzitotoxische Stimulation der Hirn Microslices als<em> In-vitro-</em> Modell der Stroke
Summary
Wir haben eine Hirnschnittmodell, das verwendet werden kann, um die molekularen Mechanismen der Exzitotoxizität-vermittelten-Hirn-Verletzungen beteiligt untersuchen entwickelt. Diese Technik erzeugt lebensfähigen reifen Hirngewebe und reduziert die für Experimente erforderlichen Tiernummern, unter Beibehaltung der neuronalen, zellulären Interaktionen und postsynaptischen Fächer teilweise intakt.
Abstract
Untersuchen molekularen Mechanismen neuropathologischen Bedingungen beteiligt sind, wie Schlaganfall, kann schwierig sein, wenn Sie ganze Tier-Systeme. Als solche primären oder "neuronale-like"-Zellkultursysteme werden üblicherweise verwendet. Während diese Systeme sind relativ einfach zu verarbeiten und sind nützlich Modellsysteme, bei denen verschiedene funktionelle Ergebnisse (wie Zelltod) können leicht quantifiziert werden, wobei die Ergebnisse untersucht und Wege in kultivierten unreifen Neuronen (wie Exzitotoxizität-vermittelten Zelltod Wege) sind nicht notwendigerweise die gleichen wie die in reifen Gehirns beobachtet, oder in intakte Gewebe. Daher besteht die Notwendigkeit, die Modelle, bei denen zelluläre Mechanismen in reifen Nervengewebe untersucht werden entwickeln. Wir haben ein in vitro-Verfahren, das verwendet werden kann, um eine Vielzahl von molekularen Wege in intakte Nervengewebe zu untersuchen entwickelt. Die hier beschriebene Technik nutzt Ratte Rindengewebe, aber diese Technik angepasst werden, um Gewebe zu verwendenaus einer Vielzahl von Arten (wie z. B. Maus, Kaninchen, Meerschweinchen und Huhn) oder Hirnregionen (zB Hippocampus, Striatum, etc.). Zusätzlich kann eine Vielzahl von Reizen / Behandlungen verwendet werden (zum Beispiel excitotoxisch Verabreichung von Inhibitoren, etc.). Abschließend kann die hier beschriebene Hirnschnittmodell verwendet, um eine Vielzahl von molekularen Mechanismen vermittelten Exzitotoxizität beteiligt Gehirnverletzung zu untersuchen.
Introduction
Die häufigste Form des Schlaganfalls ist ischämischen Schlaganfall, die, wenn eine zerebrale Blutgefäß wird verschlossenen auftritt. Die Gewebe, die aus Ischämie Aufhören des Blutflusses führt verursacht verbreitet Depolarisation von Membranen, die Freisetzung von exzitatorischen Neurotransmittern und anhaltende Erhöhung von intrazellulärem Calcium, was zu der Aktivierung von Zelltod führt Pfade 1. Dieser Prozess wurde "Exzitotoxizität" bezeichnet, und ist ein gemeinsamer Weg in neuronalen Tod beteiligt durch eine Vielzahl von Krankheiten, einschließlich Schlaganfall 2 hergestellt. Die Hemmung der Signalwege in Exzitotoxizität und anderen neuronalen Zelltod Kaskaden ist ein attraktiver Ansatz zur neuronalen Schäden nach Schlaganfall zu begrenzen.
Die Ermittlung der genauen molekularen Mechanismen der Exzitotoxizität und ischämischen Schlaganfall beteiligt, kann schwierig sein, wenn Sie ganze Tier-Systeme. Als solche primären embryonalen und "neuronale-like '(zB neuroblastoma und Adenokarzinom immortalisierten Linien) Zellkultursysteme werden oft verwendet. Die Hauptvorteile dieser Modelle sind, dass sie leicht zu handhaben, relativ kostengünstig, und Zelltod kann leicht gemessen und quantifiziert werden. Allerdings kann Signalwege von den Kulturbedingungen verwendet, 3,4, und unreife Nervenzellen verändert und verewigt Linien können verschiedene Rezeptoren exprimieren und Signalmoleküle im Vergleich zu Hirn 5-8 reifen. Weiterhin kultivierten Neuronen erlauben nur die Prüfung von einem Zelltyp (oder zwei, wenn eine Co-Kultur-System verwendet wird), wohingegen intakte Hirngewebe ist heterogen, mit einer Vielzahl von Zelltypen, die miteinander interagieren. Organotypischen Kultursysteme (dünne Explantate des Hirngewebes) eingesetzt, und diese Modelle ermöglichen die Untersuchung von heterogenen Populationen von Zellen, wie sie in vivo gefunden. Jedoch kann nur eine begrenzte Menge an Gewebe von jedem Tier bei der Verwendung dieser Technik erhalten werden, können Scheibennicht so lange wie immortalisierte Zelllinien gezüchtet werden, und mittel-bis langfristige Kultur kann in Veränderungen der Signalwege und Rezeptoren in den Scheiben führt. Während reifen Gehirn kann verwendet werden, um organotypischen Slices erzeugen, sind Scheiben aus unreifen Gehirn empfänglicher für Kultur und sind häufiger eingesetzt. Es besteht daher die Notwendigkeit, die Modelle, die nachahmen oder darstellen intakten reifen Gehirn, die einfach zu bedienen sind, in der neuronalen Signalwege untersucht werden können zu entwickeln.
Hierin wird ein in vitro-Technik, die intakte Nervengewebe, die verwendet werden, um die molekularen Mechanismen der Zelltod aufzuklären nach einer exzitatorischen oder ischämischen Insult beschrieben. Diese Technik reduziert die Anzahl der benötigten Tiere, ein Experiment durchzuführen, ist reproduzierbar und erzeugt lebensfähigem Gewebe, die in einer ähnlichen Weise metabolisch größer organotypischen Scheiben verhält. Zusätzlich wird die neuronalen, zellulären Interaktionen und postsynaptischen Zusammenarbeitmpartment bleibt teilweise intakt. Die physiologische Puffer verwendet wird, erlaubt die Zellmembranen zu "reseal 'und ermöglicht Zellen zu ihrer ursprünglichen Membranwiderstand 9 erholen. Diese Hirnschnitt-Modell ist in der Lage, getreu nachahmen folgenden vermittelten Exzitotoxizität Hirnverletzungen 10 beobachteten Reaktionen und kann verwendet werden, um die molekularen Mechanismen in der Schlaganfall beteiligt zu untersuchen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hierin wird ein in vitro-Verfahren zur Erzeugung von microslices, die verwendet werden können, um die molekularen Mechanismen der Exzitotoxizität und Ischämie-vermittelten Zelltod in intakten reifen Hirngewebe beteiligt untersuchen beschrieben. Diese Technik produziert lebensfähiges Gewebe (Abb. 1-3), das ist metabolisch ähnlich größer organotypischen 15 Scheiben. Außerdem diese Microslice-Modell eng entspricht der folgenden vermittelten Exzitotoxizität Hirnverletzungen …
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Arbeit wurde durch Forschungsmittel aus dem National Health and Medical Research Council of Australia, der Hunter Medical Research Institute und der University of Newcastle unterstützt.
Materials
| Guillotine | Used to decapitate animal | ||
| Surgical equipment | Forceps, scissors, tweezers, etc, for brain removal and dissection | ||
| McIlwain chopper | Used to generate 100-400 μm brain sections. | ||
| McIlwain choppers are manufactured/distributed by a range of companies including Mickle Engineering, Harvard Apparatus, Campden Instruments and Ted Pella. | |||
| Round bottom plastic tubes | Greiner | ||
| Water bath | For keeping tissue at 37 °C | ||
| Aerating apparatus | Used to keep microslices in a humidified, oxygenated environment | ||
| Flat bottomed polystyrene tubes | Nunc | ||
| Dounce Homogenizer |
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