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.
Innervazione svolge un ruolo chiave nello sviluppo, omeostasi e la rigenerazione di organi e tessuti. Tuttavia, i meccanismi alla base di questi fenomeni non sono ancora ben compresi. In particolare, il ruolo di innervazione in sviluppo dentale e rigenerazione è trascurato.
Diversi studi in vivo hanno fornito importanti informazioni sui modelli di innervazione di tessuti dentali durante lo sviluppo e riparazione processi di vari modelli animali. Tuttavia, la maggior parte di questi approcci non sono ottimali per evidenziare le basi molecolari delle interazioni tra le fibre nervose e organi bersaglio e dei tessuti.
Co-culture costituiscono un valido metodo per indagare e manipolare le interazioni tra le fibre nervose e denti in un ambiente controllato e isolato. Negli ultimi decenni, co-colture convenzionali utilizzando lo stesso terreno di coltura sono stati effettuati per periodi molto brevi (ad esempio, due giorni)per studiare gli effetti di attrazione o repulsione di sviluppare tessuti orali e dentali su fibre nervose sensoriali. Tuttavia, l'estensione del periodo di coltura è necessario per studiare gli effetti del innervazione sul dente morfogenesi e citodifferenziazione.
Sistemi di microfluidica permettono co-colture di neuroni e diversi tipi di cellule nella loro terreni di coltura appropriati. Abbiamo recentemente dimostrato che gangli del trigemino (TG) ed i denti sono in grado di sopravvivere per un lungo periodo di tempo in cui co-coltivate in dispositivi microfluidici, e che mantengono in queste condizioni lo stesso modello innervazione che mostrano in vivo.
Su questa base, si descrive come isolare e co-coltura di sviluppo del trigemino gangli e dei denti germi in un protocollo di co-coltura microfluidica system.This descrive un modo semplice e flessibile di co-coltura gangli / nervi e tessuti bersaglio e per studiare i ruoli di molecole specifiche su tali interazioni in un controlled e ambiente isolato.
Innervazione svolge un ruolo chiave nello sviluppo, omeostasi e la rigenerazione di organi e tessuti 1,2. Inoltre, innervazione è coinvolto nella regolazione della proliferazione delle cellule staminali, la mobilitazione e la differenziazione 3-5. Infatti, recenti studi realizzati in tessuti del complesso orofacciale hanno dimostrato che i nervi parasimpatici sono necessari per la funzione epiteliali cellule progenitrici durante lo sviluppo e la rigenerazione delle ghiandole salivari 6,7. Analogamente, è stato dimostrato che innervazione è necessario per lo sviluppo e il mantenimento delle papille gustative 8 – 11. Pertanto, è importante analizzare i ruoli ancora trascurati innervazione nello sviluppo di altri importanti organi e tessuti orofacciali come i denti.
Nonostante la ricca innervazione dei denti adulti, e in contrasto con tutti gli altri organi e tessuti del corpo, svidenti ping cominciano ad essere innervato nelle fasi postnatali prime. Denti si sviluppano a causa di interazioni sequenziali e reciproche tra l'ectoderma orale e cranio neurale mesenchima crest-derivati. Queste interazioni danno luogo a ameloblasts epiteliali derivate e odontoblasti mesenchima-derivati che sono responsabili della formazione di smalto e dentina, rispettivamente 12. Nervi sensoriali del gangli trigeminali e nervi simpatici dai gangli cervicale superiore innervano i denti adulti 13 – 15. Durante l'embriogenesi, fibre nervose che emana dal progetto gangli trigeminali verso i germi di sviluppo dei denti e progressivamente li circondano, ma non penetrare nel dentale papilla mesenchima 13. Fibre nervose entrano la polpa dentale mesenchima a stadi di sviluppo più avanzati che correlano con la differenziazione odontoblast e matrice dentina deposizione 16. Dental polpa innervazione è completed subito dopo l'eruzione dei denti nel cavo orale 13. Studi precedenti hanno rivelato che diversi semaforine e neurotrofine sono coinvolti nella regolazione della innervazione durante l'odontogenesi 16-19. Studi precedenti hanno chiaramente dimostrato che innervazione è un prerequisito per la formazione dei denti nei pesci 20. Studi più recenti hanno dimostrato che l'omeostasi delle cellule staminali mesenchima dentale in incisivi mouse è regolata da nervi sensoriali attraverso la secrezione di sonic hedgehog (Shh) 21. Tuttavia, il ruolo di innervazione in dente iniziazione, lo sviluppo e la rigenerazione è ancora molto controversa nei mammiferi 22 – 24.
Una pletora di studi in vivo hanno fornito importanti informazioni sui modelli di innervazione di tessuti dentali durante lo sviluppo e riparazione processi di vari modelli animali 13,25,26. Tuttavia, la maggior parte di questi Approdolori non sono ottimali per evidenziare le basi molecolari delle interazioni tra le fibre nervose e organi bersaglio e dei tessuti. Co-culture costituiscono un valido metodo per indagare e manipolare le interazioni tra le fibre nervose e denti in un ambiente controllato e isolato 26 a 29 -. Allo stesso tempo, co-coltura è soggetta a varie regolazioni tecniche. Ad esempio, nervi e tessuti dentali specifici (ad esempio, pasta dentale, follicolo dentale, epitelio dentale) spesso richiedono terreni di coltura diversa per garantire la sopravvivenza del tessuto per lunghi periodi di tempo 30-32.
Negli ultimi decenni, co-colture convenzionali che utilizzano lo stesso mezzo di coltura sono stati effettuati per periodi molto brevi (ad esempio, due giorni) per studiare gli effetti di attrazione o repulsione di sviluppare tessuti orali e dentali sulle fibre nervose sensoriali 27-29.Tuttavia, l'estensione del periodo di coltura è necessario per studiare gli effetti di innervazione sul dente morfogenesi e citodifferenziazione, e per studiare le dinamiche di fibre nervose si diramano all'interno organi bersaglio. Pertanto, co-colture non contigui sarebbe più adatto per realizzare studi su tessuti interazioni neuronali-dentale.
Sistemi di microfluidica permettono co-colture di neuroni e diversi tipi di cellule nella loro terreni di coltura appropriati. In questi dispositivi, tessuti dentali e neuroni sono separati in differenti compartimenti, pur consentendo la crescita degli assoni dai corpi cellulari neuronali attraverso microcanali verso il compartimento contenente il tessuto bersaglio 33. Dispositivi microfluidici sono già stati utilizzati per studiare le interazioni tra neuroni e microglia 34,35, così come cellule alle interazioni cellulari nel cancro e neovascolarizzazione 35. Inoltre, questi sistemi sono stati utilizzati per studiare le interazioni tra dorsal gangli e osteoblasti 36.
Abbiamo recentemente dimostrato che gangli del trigemino (TG) ed i denti sono in grado di sopravvivere per lunghi periodi di tempo quando co-coltivate in dispositivi microfluidici 37. Inoltre, abbiamo dimostrato che i denti da diverse fasi di sviluppo di mantenere in queste condizioni in vitro gli stessi effetti ripugnanti o attraenti innervazione del trigemino che mostrano in vivo 37. Questo protocollo fornisce informazioni su un modo semplice, potente e flessibile di co-coltura gangli / nervi e tessuti bersaglio e per studiare il ruolo di molecole specifiche su tali interazioni in un ambiente controllato e isolato.
Precedente in studi in vitro di dente innervazione erano basati su co-colture convenzionali di gangli trigeminali e tessuti dentali o cellule 26,28,29. Sono stati condotti Questi studi per investigare principalmente gli effetti interessanti di queste cellule o tessuti di assoni sensoriali 38. Anche se portare significativi progressi nel campo, alcuni problemi tecnici sono state sollevate. Germi denti cominciano a degenerare dopo pochi giorni di coltura 37. Sulla base di…
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 |