Bir roman In Vitro canlı görüntüleme Astrocyte tahlil-aracılı fagositoz kullanarak pH göstergesi Birleşik Synaptosomes
Summary
Bu iletişim kuralı bir vitro canlı görüntüleme fagositoz tahlil astrocytes fagositik kapasitesini ölçmek için sunar. Arıtılmış sıçan astrocytes ve microglia pH göstergesi Birleşik synaptosomes ile birlikte kullanılır. Bu yöntem gerçek zamanlı engulfment ve yıkımı Kinetik algılayabilir ve astrocyte fagositoz oransal faktörleri tanımlamak için uygun tarama platformu sağlar.
Abstract
Astrocytes beyin büyük hücre türü ve sinapslarda ve kan damarları doğrudan bağlantı kurun. Ne kadar büyük bağışıklık hücreleri ve sadece fagositler beyin mikroglial hücreleri olarak, son yıllarda yapılan çalışmalarda astrocytes da gelişimsel synapse eleme ve gümrükleme gibi çeşitli fagositik süreçlerde katılmak göstermiştir Alzheimer hastalığı (Ah) içinde beta amiloid plaklar. Bu bulgular rağmen astrocyte engulfment verimliliğini ve yıkımı hedeflerinin microglia ile karşılaştırıldığında belirsizdir. Çoğunlukla astrocyte ve microglia aracılı fagositoz Kinetik kolayca karşılaştırılabilir bir tahlil sistemi olmaması nedeniyle bilgi bu olmaması. Bu hedefe ulaşmak için saf astrocytes ve microglia fagositik kapasitesini değerlendirmek için uzun vadeli bir canlı görüntüleme vitro fagositoz tahlil geliştirdik. Bu tahlil, engulfment ve yıkımı gerçek zamanlı algılama gibi organellerin asidik organelleri parlak kırmızı Floresans çıkaran pH göstergesi Birleşik synaptosomes, kullanarak mümkündür. Bizim roman tahlil fagositoz canlı görüntüleme ile basit ve etkili olarak algılanmasını sağlar. Buna ek olarak, bu vitro fagositoz tahlil bir tarama platform olarak kimyasallar ve artırabilir veya astrocytes fagositik kapasite inhibe bileşikler tanımlamak için kullanılabilir. Sinaptik budama arıza ve patojenik protein birikimine ruhsal bozukluklar veya nörodejeneratif hastalıklar neden gösterilmiştir gibi kimyasallar ve gliyal hücreler fagositik kapasite modüle bileşikler çeşitli tedavisinde yararlı olmalıdır nörolojik bozukluklar.
Introduction
Beyinde telaşlı olmayan hücrelere başvuruda bulunan, gliyal hücreler merkezi sinir sistemi (MSS) büyük hücre tipinde vardır. Daha önce gliyal hücreler esas olarak nöronal hayatta kalma ve Bazal sinaptik özellikleri korumak pasif rol oynarlar sadece destekleyen hücreler olarak kabul edildi. Ancak, kanıt ortaya çıkan gliyal hücreler Nörobiyoloji synapse oluşumu1,2,3 ve synapse arabuluculuk beyin homeostazı korumak gibi çeşitli yönleriyle daha aktif rol oynarlar ortaya koymuştur Eleme4,5ve modülasyonlu sinaptik plastisite6,7. MSS gliyal hücreler astrocytes, microglia ve oligodendrocytes içerir. Bu hücreler, astrocytes ve microglia arasında sinapslarda4,5, apoptotik hücreler8, sinirsel enkaz9ve patojenik proteinler, amiloid beta gibi içine çeken fagositik oynamamızgerektiğini gösterilmiştir plaklar10,11. Gelişmekte olan beyin astrocytes dorsal yanal geniculate çekirdek (dLGN) ile MERTK ve MEGF10 bağımlı fagositoz4sinapslarda ortadan kaldırmak. Benzer şekilde, microglia da C1q kaplı sinapslarda ile klasik Kompleman art arda5gelişim dönemleri sırasında ortadan. İlginçtir, ekranlarda synapse budama bulunan çeşitli nörolojik bozukluklar başlatanlar biri olabilir sürülmüştür. Örneğin, tamamlayıcı bileşenindeki 4 mutasyonlar (C4), Kompleman aracılı synapse budama microglia tarafından artırır, güçlü insanlar12şizofreni yaygınlığı ile ilişkili olan gösterilmiştir. Son bir kağıt da klasik Kompleman yolu hyperactivated reklam başlatma aşamasında olduğunu ve bu hastalığı13erken synapse kaybına neden olmaktadır göstermiştir.
Microglia-aracılı fagositoz ile karşılaştırıldığında, astrocyte-aracılı fagositoz başlama ve ilerleme çeşitli nörolojik bozukluk olup katkıda bulunur o kadar net değildir. Ancak, son bir kağıt astrocytes tarafından normal synapse budama hızını değiştiren faktörler beyin homeostazı bozabilir ve reklam duyarlılık ve patoloji14‘ e katkıda öneriyor. Synapse budama astrocytes tarafından oranı güçlü güçlü artırılması oranı ve reklam (ApoE4) için bir risk alleli hızını önemli ölçüde azaltmayı ApoE İzomerler tarafından reklam (ApoE2) için koruyucu bir gen ile kontrol edilir. Ayrıca, ApoE4 ifade transgenik fareler denetim veya ApoE2 fareler14daha fazla sinaptik C1q birikmiş. Bu astrocyte-aracılı fagositoz erken engelliler bu verileri göstermektedir reklam beyin mikroglial Kompleman aracılı fagositoz, sinaptik bozulma sürüş etkinleştirir senescent C1q kaplı sinapslarda/sinaptik enkaz birikimi neden . Astrocytes ApoE4 taşıyıcıları olarak Engelli fagositik kapasite Ayrıca reklam etkilenen beynindeki beta amiloid plaklar kontrolsüz birikimi için katkıda bulunabilir.
Buna ek olarak, gliyal yaşlı Drosophila beyin hücrelerinde fagositik kapasitelerini Draper, sinapslarda phagocytosing için astrocytes kullanan Megf10 homolog azalmış çeviri nedeniyle kaybeder gösterilmiştir. Draper düzeyleri geri kurtarıldı verimli bir şekilde bu yaşlanma indüklenen gösteren benzer ölçüde bu kadar genç beyin, yaşlı beyindeki hasarlı aksonal enkaz temizlenmiş gliyal hücreler fagositik kapasite değişiklikler fagositik kapasite astrocytes beyin homeostazı15kesintileri için katkıda bulunabilir.
Bu yeni bulgulara dayanarak, astrocytes fagositik kapasite oransal önlemek ve çeşitli sinir hastalıkları tedavi için çekici bir tedavi stratejisi olabilir. Bu bağlamda, asidik nano tanecikleri16 ile organellerin asitleştirme inducing ve transkripsiyon faktörü EB (TFEB), hangi-ebilmek arttırmak overexpressing astrocytes, örneğin, fagositik kapasite geliştirmek için çeşitli girişimler olmuştur lysosome Biyogenez17. Bu girişimlerine rağmen nasıl astrocytes ve mikroglial hücreleri fagositik onların Kinetik farklı ve olup olmadığını biz azaltmak veya artırmak çeşitli hastalıklarında fagositik kapasitelerini hala belli değil.
Bu yazıda, biz astrocytes fagositik kapasite gerçek zamanlı olarak algılamak için bir roman vitro tahlil mevcut. Verileri farklı Kinetik engulfment ve yıkımı astrocytes ve microglia göster. Salgılanan faktörlerden yola çıkarak astrocytes içeren astrocyte şartına orta (ACM), astrocytes ve microglia etkili fagositoz için esastır. Ayrıca, Megf10, astrocytes ve homolog Ced-1 ve Draper, fagositik reseptör çalış önemli roller astrocyte-aracılı fagositoz8,18.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu makalede, biz yöntemleri arıtılmış gliyal hücreler ve pH göstergesi Birleşik synaptosomes kullanarak uzun vadeli bir canlı görüntüleme vitro fagositoz tahlil için mevcut. Biz microglia ile karşılaştırıldığında göstermek astrocytes synaptosomes fagositoz sırasında farklı engulfment ve yıkımı kapasitesine sahip. Buna ek olarak, bizim veri köprüleme moleküllerin GAS6, proteinler ve MEGE8 içeren astrocyte salgıladığı faktörler, verimli PS-bağımlı fagositoz beyinde gliyal h?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar Yeon-Joo Jung onun deneysel destek için synaptosome arınma ve Jungjoo Park sırasında synaptosomes PS pozlama ile yansımaları için teşekkür ederiz. Buna ek olarak, tüm üyelerinde Chung’ın laboratuvar yararlı tartışma için teşekkür ederiz. Bu eser Kore (NMG) hibe Kore hükümeti (MSIP) (NMK-2016M3C7A1905391 ve NATO Mukabele Gücü-2016R1C1B3006969) tarafından finanse edilen Ulusal Araştırma Vakfı tarafından desteklenmiştir (W. S. C).
Materials
| Synaptosome purification | |||
| Percoll | GE healthcare life sciences | 17-0891-01 | |
| Quick Start Bradford Protein Assay Kit 2 | BIO-RAD | 5000202 | |
| pH indicator conjugation | |||
| Dimethyl sulfoxide(DMSO) | LPS solution | DMSO100 | |
| pHrodo red, succinimidyl ester | Molecula probes | P36600 | |
| Immunopanning | |||
| 10X Earle’s balanced salt solution (EBSS) | Sigma | E7510 | |
| Bovine serum albumin | Bovogen | BSA025 | |
| Deoxyrebonuclease 1 (DNase) | Worthington | Is002007 | |
| (DMEM) | Gibco | 11960-044 | |
| (dPBS) | Welgene | LB001-02 | |
| Fetal bovine serum (FBS) | Gibco | 16000-044 | |
| Griffonia Simplicifolia Lectin(BSL-1) | Vector Labs | L-1100 | |
| Goat anti-mouse IgG+IgM(H+L) | Jackson ImmunoResearch | 115-005-044 | |
| Goat anti-mouse IgM (μ-chain) | Jackson ImmunoResearch | 115-005-020 | |
| Heparin-binding epidermal growth factor | Sigma | E4643 | |
| Human HepaCAM antibody | R&D systems | MAB4108 | |
| Integrin beta 5 monoclonal antibody (KN52) | eBioscience | 14-0497-82 | |
| L-cysteine | Sigma | C7880 | |
| L-glutamate | Gibco | 25030-081 | |
| N-acetly-L-cyteine (NAC) | Sigma | A8199 | |
| Neurobasal media | Gibco | 21103-049 | |
| O4 hybridoma supernatant(mouse IgM) | Bansal et al.23 | ||
| Papain | Worthington | Is003126 | |
| Penicillin/streptomycin | Gibco | 15140-122 | |
| Pluristrainer 20 μm | PluriSelect | 43-50020-03 | |
| Poly-D-lysine | Sigma | P6407 | |
| Progesterone | Sigma | P8783 | |
| Putrescine dihydrochloride | Sigma | P5780 | |
| Purified rat anti-mouse CD45 | BD Pharmingen | 550539 | |
| Purified mouse anti-rat CD45 | BD Pharmingen | 554875 | |
| Sodium pyruvate | Gibco | 11360-070 | |
| Sodium selenite | Sigma | S5261 | |
| Transferrin | Sigma | T1147 | |
| Trypsin | Sigma | T9935 | |
| Trypsin inhibitor | Worthington | LS003086 | |
| Ultra-clear tube (Tube, Thinwall, Ultra-Clear) | Beckman Coulter | 344059 | |
| Collect IP-ACM | |||
| Macrosep Advance Centrifugal Devices with Omega Membrane (10k) | PALL | MAP010C37 | |
| Macrosep Advance Centrifugal Devices with Omega Membrane (30k) | PALL | MAP030C37 | |
| Phagocytosis live imaging assay | |||
| Juli stage | NanoEntek | ||
| Time Series Analyzer V3 plugins | https://imagej.nih.gov/ij/plugins/time-series.html |
References
- Singh, S. K., et al. Astrocytes Assemble Thalamocortical Synapses by Bridging NRX1alpha and NL1 via Hevin. Cell. 164 (1-2), 183-196 (2016).
- Allen, N. J., et al. Astrocyte glypicans 4 and 6 promote formation of excitatory synapses via GluA1 AMPA receptors. Nature. 486 (7403), 410-414 (2012).
- Xu, J., Xiao, N., Xia, J. Thrombospondin 1 accelerates synaptogenesis in hippocampal neurons through neuroligin 1. Nat Neurosci. 13 (1), 22-24 (2010).
- Chung, W. S., et al. Astrocytes mediate synapse elimination through MEGF10 and MERTK pathways. Nature. 504 (7480), 394-400 (2013).
- Schafer, D. P., et al. Microglia sculpt postnatal neural circuits in an activity and complement-dependent manner. Neuron. 74 (4), 691-705 (2012).
- Ma, Z., Stork, T., Bergles, D. E., Freeman, M. R. Neuromodulators signal through astrocytes to alter neural circuit activity and behaviour. Nature. 539 (7629), 428-432 (2016).
- Parkhurst, C. N., et al. Microglia promote learning-dependent synapse formation through brain-derived neurotrophic factor. Cell. 155 (7), 1596-1609 (2013).
- Iram, T., et al. Megf10 Is a Receptor for C1Q That Mediates Clearance of Apoptotic Cells by Astrocytes. J Neurosci. 36 (19), 5185-5192 (2016).
- Tasdemir-Yilmaz, O. E., Freeman, M. R. Astrocytes engage unique molecular programs to engulf pruned neuronal debris from distinct subsets of neurons. Genes Dev. 28 (1), 20-33 (2014).
- Jones, R. S., Minogue, A. M., Connor, T. J., Lynch, M. A. Amyloid-beta-induced astrocytic phagocytosis is mediated by CD36, CD47 and RAGE. J Neuroimmune Pharmacol. 8 (1), 301-311 (2013).
- Wang, Y., et al. TREM2 lipid sensing sustains the microglial response in an Alzheimer’s disease model. Cell. 160 (6), 1061-1071 (2015).
- Sekar, A., et al. Schizophrenia risk from complex variation of complement component 4. Nature. 530 (7589), 177-183 (2016).
- Hong, S., et al. Complement and microglia mediate early synapse loss in Alzheimer mouse models. Science. 352 (6286), 712-716 (2016).
- Chung, W. S., et al. Novel allele-dependent role for APOE in controlling the rate of synapse pruning by astrocytes. Proc Natl Acad Sci U S A. 113 (36), 10186-10191 (2016).
- Purice, M. D., Speese, S. D., Logan, M. A. Delayed glial clearance of degenerating axons in aged Drosophila is due to reduced PI3K/Draper activity. Nat Commun. 7, 12871 (2016).
- Loov, C., Mitchell, C. H., Simonsson, M., Erlandsson, A. Slow degradation in phagocytic astrocytes can be enhanced by lysosomal acidification. Glia. , (2015).
- Xiao, Q., et al. Enhancing astrocytic lysosome biogenesis facilitates Abeta clearance and attenuates amyloid plaque pathogenesis. J Neurosci. 34 (29), 9607-9620 (2014).
- Lu, T. Y., et al. Axon degeneration induces glial responses through Draper-TRAF4-JNK signalling. Nat Commun. 8, 14355 (2017).
- Dunkley, P. R., Jarvie, P. E., Robinson, P. J. A rapid Percoll gradient procedure for preparation of synaptosomes. Nat Protoc. 3 (11), 1718-1728 (2008).
- Stigliani, S., et al. Glia re-sealed particles freshly prepared from adult rat brain are competent for exocytotic release of glutamate. J Neurochem. 96 (3), 656-668 (2006).
- Foo, L. C., et al. Development of a method for the purification and culture of rodent astrocytes. Neuron. 71 (5), 799-811 (2011).
- Gage, G. J., Kipke, D. R., Shain, W. Whole animal perfusion fixation for rodents. J Vis Exp. (65), (2012).
- Cahoy, J. D., et al. A transcriptome database for astrocytes, neurons, and oligodendrocytes: a new resource for understanding brain development and function. J Neurosci. 28 (1), 264-278 (2008).
