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.
Innervation joue un rôle clé dans le développement, l'homéostasie et la régénération des organes et des tissus. Cependant, les mécanismes sous-jacents de ces phénomènes ne sont pas encore bien compris. En particulier, le rôle dans le développement de l'innervation de la dent et la régénération est négligée.
Plusieurs études in vivo ont fourni des informations importantes sur les motifs de l'innervation des tissus dentaires au cours des processus de développement et de réparation de divers modèles animaux. Cependant, la plupart de ces approches ne sont pas optimales pour mettre en évidence la base moléculaire des interactions entre les fibres nerveuses et les organes et tissus cibles.
Co-cultures constituent une méthode utile pour étudier et manipuler les interactions entre les fibres nerveuses et des dents dans un environnement contrôlé et isolé. Au cours des dernières décennies, les co-cultures classiques en utilisant le même milieu de culture ont été effectués pendant des périodes très courtes (par exemple, deux jours)pour étudier les effets attractives ou répulsives de développer des tissus buccaux et dentaires sur les fibres nerveuses sensorielles. Cependant, l'extension de la période de culture est nécessaire pour étudier les effets de l'innervation sur la morphogenèse de la dent et cytodifférenciation.
systèmes microfluidiques permettent des co-cultures de neurones et de différents types de cellules dans leur milieu de culture approprié. Nous avons montré récemment que les ganglions trigéminés (TG) et les dents sont en mesure de survivre pendant une longue période de temps lorsqu'ils sont co-cultivées dans des dispositifs microfluidiques, et qu'ils maintiennent dans ces conditions, le même schéma d'innervation ils montrent que in vivo.
Sur cette base, nous décrivons comment isoler et de co-culture et le développement de ganglions dents germes trijumeau dans le protocole de co-culture microfluidique décrit un moyen simple et flexible pour la co-culture ganglions / nerfs et les tissus cibles et d'étudier les rôles de molécules spécifiques sur ces interactions dans un controlled et environnement isolé.
Innervation joue un rôle clé dans le développement, l'homéostasie et la régénération des organes et des tissus 1,2. En outre, l'innervation est impliquée dans la régulation de la prolifération des cellules souches, la mobilisation et la différenciation 3-5. En effet, des études récentes réalisées dans les tissus du complexe orofaciale ont montré que les nerfs parasympathiques sont nécessaires pour la fonction épithéliale de cellules souches au cours du développement et de la régénération glandes salivaires 6,7. De même, il a été démontré que l'innervation est nécessaire pour le développement et l'entretien des papilles 8-11. Ainsi, il est important d'analyser le rôle de l'innervation encore négligées dans le développement d'autres organes et tissus oro-faciales importants tels que des dents.
En dépit de la richesse de l'innervation dents d'adulte, et contrairement à tous les autres organes et tissus du corps, developing dents commencent à être innervée au stade de la post-natales premiers. Les dents se développent en raison des interactions séquentielles et réciproques entre l'ectoderme oral et crânienne neuronal mésenchyme de la crête dérivés. Ces interactions donnent lieu à adamantoblastes épithéliales dérivées et les odontoblastes mésenchymateuses dérivées qui sont responsables de la formation de l'émail et de la dentine, 12 respectivement. Les nerfs sensoriels du ganglion de Gasser et les nerfs sympathiques du ganglion cervical supérieur innervent les dents d'adultes de 13 à 15. Au cours de l'embryogenèse, les fibres nerveuses émanant du projet de ganglions de Gasser vers les germes dentaires développement et progressivement entourer eux, mais ils ne pénètrent pas dans la papille mésenchyme dentaire 13. Les fibres nerveuses pénètrent dans la pulpe dentaire mésenchyme à des stades de développement plus avancés qui sont en corrélation avec la différenciation des odontoblastes et la matrice de la dentine dépôt 16. Pulpe dentaire innervation est complETED peu de temps après l'éruption des dents dans la cavité buccale 13. Des études antérieures ont révélé que divers sémaphorines et neurotrophines sont impliqués dans la régulation de l'innervation cours odontogenèse 16-19. Des études antérieures ont clairement démontré que l'innervation est une condition préalable à la formation des dents chez les poissons 20. Des études plus récentes ont montré que l'homéostasie des cellules souches mésenchymateuses dentaire dans incisives de souris est réglementée par les nerfs sensoriels via la sécrétion de sonic hedgehog (Shh) 21. Néanmoins, le rôle de l'innervation de la dent initiation, le développement et la régénération est encore très controversée chez les mammifères 22 – 24.
Une pléthore d'études in vivo ont fourni des informations importantes sur les motifs de l'innervation des tissus dentaires au cours des processus de développement et de réparation de divers modèles animaux 13,25,26. Cependant, la plupart de ces Approdes maux ne sont pas optimales pour mettre en évidence la base moléculaire des interactions entre les fibres nerveuses et les organes et tissus cibles. Co-cultures constituent une méthode utile pour étudier et manipuler les interactions entre les fibres nerveuses et des dents dans un environnement contrôlé et isolé de 26 à 29. Dans le même temps, la co-culture est soumise à diverses adaptations techniques. Par exemple, les nerfs et les tissus dentaires spécifiques (par exemple, la pulpe dentaire, follicule dentaire, l'épithélium dentaire) nécessitent souvent différents milieux de culture afin de garantir la survie des tissus pendant de longues périodes de temps 30-32.
Dans les dernières décennies, les co-cultures conventionnelles utilisant le même milieu de culture ont été effectués pour des périodes très courtes (par exemple, deux jours) pour étudier les effets attractives ou répulsives de développer des tissus buccaux et dentaires sur les fibres nerveuses sensorielles 27-29.Cependant, l'extension de la période de culture est nécessaire pour étudier les effets de l'innervation sur la morphogenèse de la dent et cytodifférenciation, et d'étudier la dynamique de fibres nerveuses de branchement dans les organes cibles. Par conséquent, les co-cultures non-contigus serait plus approprié de réaliser des études sur des tissus interactions neuronales-dentaire.
systèmes microfluidiques permettent des co-cultures de neurones et de différents types de cellules dans leur milieu de culture approprié. Dans ces dispositifs, les tissus dentaires et les neurones sont séparés dans des compartiments différents, tout en permettant la croissance des axones dans les corps cellulaires neuronaux à travers des microcanaux vers le compartiment contenant leur tissu cible 33. Les dispositifs microfluidiques ont déjà été utilisées pour étudier les interactions entre les neurones et les microglies 34,35, ainsi que des cellules à des interactions cellulaires dans le cancer et la néovascularisation 35. En outre, ces systèmes ont été utilisés pour étudier les interactions entre dorsal ganglions de la racine et les ostéoblastes 36.
Nous avons démontré récemment que les ganglions de Gasser (TG) et les dents sont capables de survivre pendant de longues périodes de temps en cas de co-cultivées dans des dispositifs microfluidiques 37. De plus, nous avons démontré que les dents de différents stades de développement de maintenir dans ces conditions in vitro les mêmes effets répulsifs ou attractifs sur innervation trijumeau qu'ils montrent in vivo 37. Ce protocole fournit des informations sur un moyen simple, puissant et flexible de co-culture ganglions / nerfs et les tissus cibles et d'étudier les rôles des molécules spécifiques sur ces interactions dans un environnement contrôlé et isolé.
Précédente dans des études in vitro de la dent innervation étaient basées sur des co-cultures conventionnelles de ganglions de Gasser et les tissus dentaires ou des cellules 26,28,29. Ces études ont été menées pour étudier principalement les effets attractifs de ces cellules ou de tissus sur axones sensoriels 38. Bien amener des avancées significatives dans le domaine, plusieurs questions techniques ont été soulevées. germes de dents commencent à dégénérer après…
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 | |
B27 | Gibco | 17504 | |
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 |