Co-cultures represent a valuable method to study the interactions between nerves and target tissues and organs. Microfluidic systems allow co-culturing ganglia and whole developing organs or tissues in different culture media, thus representing a valuable tool for the in vitro study of the crosstalk between neurons and their targets.
支配起着器官和组织的发育,稳态和再生的关键作用。然而,这些现象背后的机制尚未很好地理解爱好。特别是,在神经支配牙齿发育和再生的作用被忽略。
几个在体内的研究已经在多种动物模型的发展和修复过程提供了有关牙齿组织的神经支配的模式的重要信息。然而,大多数这些方法不是最优的,突出的神经纤维和靶器官和组织之间的相互作用的分子基础。
共培养物构成一个有价值的方法进行调查,并操纵一个受控和隔离的环境神经纤维和齿之间的相互作用。在过去的几十年中,使用相同的培养基中常规共培养物已进行很短的时间( 例如 ,2天)研究制定对感觉神经纤维口腔和牙齿组织的吸引力和排斥力的影响。但是,延长培养期需要调查支配牙齿形态发生和细胞分化的影响。
微流体系统允许共培养的神经元和不同类型的细胞在它们的合适的培养基。我们最近证明,三叉神经节(TG)和牙齿能够存活的很长一段时间时,共培养在微流体装置,并且它们在这些条件下保持它们显示在体内同一神经支配模式。
在此基础上,我们将描述如何分离和共培养显影三叉神经节和牙胚在微流体的共培养system.This协议描述了一个简单而灵活的方式来共培养神经节/神经和靶组织,并研究的作用在对照这种相互作用的特定分子olled和孤立的环境。
支配起着器官和组织1,2的发育,稳态和再生的关键作用。此外,支配参与干细胞增殖,动员和分化3的调节– 5。实际上,实现了在颜面部复杂的组织最近的研究已经表明,唾液的发育和再生腺体6,7-期间副交感神经是必要的上皮的祖细胞的功能。类似地,已经证明,神经支配是必要的味蕾8的开发和维护– 11。因此,为了分析如牙神经支配在其他重要的口面部的器官和组织的发展却忽视的作用是很重要的。
尽管成年齿的丰富的神经支配的,相反于主体,开发板的所有其它器官和组织平齿开始在最早产后阶段进行支配。牙齿作为发展的口腔外胚层和中颅神经嵴源性间充质顺序和相互交流的结果。这些相互作用产生的上皮衍生成釉细胞和间充质来源的牙本质细胞,它们负责牙釉质和牙本质,分别为12的形成。从颈上神经节三叉神经节和交感神经感觉神经支配牙齿的成人13 – 15。在胚胎发生期间,神经纤维从向显影牙胚三叉神经节项目发出并逐步包围他们,但他们不渗透到牙乳头间质13。神经纤维进入牙髓间充质在与成牙本质细胞分化和牙本质基质沉积16关联更先进的发展阶段。牙髓的神经支配是并发症eted不久后在口腔中13牙齿萌出。先前的研究已经表明,各种脑信号和神经营养蛋白牙胚16期间参与神经支配的调节– 19。早先的研究已经清楚地表明,是支配牙齿形成鱼20的先决条件。最近的研究显示,在小鼠门齿该牙齿间充质干细胞的体内平衡是由感觉神经经由音猬(SHH)21的分泌调节。然而,神经支配在齿起始,发展和再生中的作用仍然是在哺乳动物中22高度争议– 24。
体内研究的大量已经在多种动物模型13,25,26的发展和修复过程提供了有关牙齿组织的神经支配的模式的重要信息。然而,大多数这些APPRO疼痛不是最佳突出神经纤维和靶器官和组织之间的相互作用的分子基础。共培养物构成一个有价值的方法进行调查,并操纵一个受控和隔离的环境26的神经纤维和牙齿之间的相互作用– 29。与此同时,共培养受到各种技术调整。例如,神经和特定牙组织( 例如,牙髓,牙囊,牙上皮)通常需要不同的培养基中,以保证组织存活的时间30长时间– 32。
在过去的几十年中,使用相同的培养基中常规共培养物已进行很短的时间( 例如 ,2天),以调查对感觉神经纤维27显影口腔和牙齿组织的吸引力或排斥力的影响– 29。然而,延长培养期必须调查神经支配牙齿形态发生和细胞分化的影响,并研究神经纤维靶器官内分枝的动态。因此,非连续的共培养将是更适合于神经,牙齿组织相互作用的研究执行。
微流体系统允许共培养的神经元和不同类型的细胞在它们的合适的培养基。在这些器件中,牙组织和神经元被分离在不同的隔室,同时允许从神经细胞体通过微通道朝向含有它们的靶组织33中的隔室的轴突的生长。微流体装置已经被用于研究癌症和新生血管35的神经元和胶质细胞34,35之间的相互作用,以及细胞与细胞的相互作用。此外,这些系统已经被用于研究DORS之间的相互作用人根神经节和成骨细胞36。
我们最近证明,三叉神经节(TG)和牙齿能够存活很长一段时间时,共培养在微流体装置37。此外,我们已经表明,来自不同发育阶段的牙齿在这些体外条件对三叉神经支配同一斥力或引力作用,它们显示出在体内 37保持。该协议提供了有关一个简单,功能强大且灵活的方式,共同培养神经节/神经与靶组织,并研究在一个可控和隔离的环境互动等特定分子的角色的信息。
上一页牙神经支配的体外研究都是基于传统的联合培养三叉神经节和牙齿的组织或细胞26,28,29的。这些研究进行主要调查这些细胞或组织上的感觉轴突38上的吸引力的影响。虽然引进外地显著的进步,几个技术问题被提出。牙胚开始培养后37几天就变质。基于这些观察,生长的神经元和牙齿在相同的培养条件影响涉及这两个组织之间的串扰的分子的任何最终分?…
The authors have nothing to disclose.
The work was funded by the University of Zurich. The authors would like to thank Estrela Neto and Dr. Meriem Lamghari for helping in establishing the co-culture conditions.
AXIS Axon Isolation Devices | Millipore | AX15010-TC | Microchannels of different lenght are available |
Laminin | Sigma Aldrich | L2020 | |
Neurobasal | Gibco | 21103-049 | |
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Recombinant Mouse beta-NGF | R&D Systems | 1156-NG-100 | Human and Rat beta-NGF (R&D Systems) are equivalent |
DMEM-F12 | Gibco | 11320-033 |