Isolement et culture de somates ganglionnaires vestibulaires et spiralés de rongeurs nouveau-nés pour les enregistrements Patch-Clamp
Summary
Les méthodes présentées ici fournissent des instructions détaillées pour la dissection, la dissociation, la culture et l’enregistrement patch-clamp à partir de neurones ganglionnaires vestibulaires et ganglionnaires spiralés de l’oreille interne.
Abstract
La morphologie compacte des neurones ganglionnaires de l’oreille interne isolés et cultivés permet de caractériser en détail les canaux ioniques et les récepteurs des neurotransmetteurs qui contribuent à la diversité cellulaire au sein de cette population. Ce protocole décrit les étapes nécessaires à la dissection, à la dissociation et à la culture à court terme réussies des somata des neurones bipolaires de l’oreille interne à des fins d’enregistrements patch-clamp. Des instructions détaillées pour la préparation des neurones ganglionnaires vestibulaires sont fournies avec les modifications nécessaires nécessaires au placage des neurones ganglionnaires spiralés. Le protocole comprend des instructions pour effectuer des enregistrements de patch-clamp de cellules entières dans la configuration de patch perforé. Des exemples de résultats caractérisant les enregistrements par pince de tension de courants cycliques activés par hyperpolarisation et dépendants des nucléotides (HCN) mettent en évidence la stabilité de la configuration d’enregistrement de patch perforé par rapport à la configuration plus standard de patch rompu. La combinaison de ces méthodes, somata isolée et enregistrements perforés-patch-clamp, peut être utilisée pour étudier les processus cellulaires qui nécessitent des enregistrements longs et stables et la préservation du milieu intracellulaire, tels que la signalisation par des récepteurs couplés aux protéines G.
Introduction
Les neurones bipolaires du nerf vestibulocochléaire relient les cellules ciliées sensorielles de l’oreille interne au tronc cérébral. Ils sont les principaux vecteurs d’informations sur le son et les mouvements de la tête ; Les dommages causés à ces cellules importantes entraînent une surdité et des troubles de l’équilibre. Les parties vestibulaire et auditive du nerf sont chacune composées de types cellulaires distincts qui sont morphologiquement et fonctionnellement diversifiés 1,2. Dans le système vestibulaire, deux sous-populations afférentes se déclenchent spontanément à des intervalles réguliers ou irréguliers2. On pense que la synchronisation des pics afférents reflète une diversité sous-jacente dans la composition des canaux ioniques 3,4. Dans le système auditif, il existe deux sous-populations principales de neurones ganglionnaires spiralés (SGN) ; alors que les SGN de type I entrent en contact avec des cellules ciliées internes individuelles5, les SGN de type II entrent en contact avec plusieurs cellules ciliées externes5. Des enregistrements in vitro de cultures semi-intactes et organotypiques suggèrent des différences dans les propriétés membranaires des SGN de type I et de type II 6,7.
De nombreux canaux ioniques et récepteurs de neurotransmetteurs situés aux extrémités de ces neurones se trouvent également dans leurs corps cellulaires. Ainsi, les cultures du somata vestibulaire isolé et du somata ganglionnaire spiral peuvent être étudiées in vitro pour comprendre comment les canaux ioniques et les récepteurs des neurotransmetteurs contribuent à la réponse de ces neurones. La morphologie compacte des corps cellulaires isolés permet des enregistrements électriques de haute qualité, adaptés à la caractérisation détaillée des canaux ioniques voltage-dépendants et des récepteurs des neurotransmetteurs. L’accès facile à une variété représentative de sous-types de neurones permet une analyse à haut débit de la diversité cellulaire.
Cet article présente une méthode d’isolement et de culture des corps cellulaires ganglionnaires dissociés de la partie supérieure du ganglion vestibulaire chez le rat au jour postnatal (P)9 à P20. Des suggestions sont également fournies pour étendre ces méthodes au ganglion spiralé, en plus des étapes nécessaires pour extraire, dissocier et plaquer avec succès les cellules ganglionnaires. Ces méthodes sont une évolution de celles mises au point dans les publications de divers laboratoires 8,9,10. Ce document contient également des conseils pour la sélection de cellules saines pour les enregistrements patch-clamp.
Enfin, le protocole décrit la procédure d’enregistrement des patch-clamps à l’aide de la configuration des patchs perforés11. Bien que la configuration du patch perforé soit plus longue et plus difficile techniquement que la configuration plus courante du patch rompu, elle est préférable pour maintenir le milieu cytoplasmique qui permet des sessions d’enregistrement longues et stables. Les avantages de cette configuration d’enregistrement sont illustrés ici par l’amélioration de la stabilité des courants cationiques activés par l’hyperpolarisation dans les enregistrements en patch perforé par rapport aux enregistrements en patch rompu.
Ce protocole est organisé en cinq sections. Les sections 1 à 3 décrivent les solutions et les outils qui peuvent être préparés et stockés à l’avance. La section 4 décrit les étapes de dissection et de placage du vestibulaire et des SGN. La section 5 décrit les étapes de l’enregistrement des neurones après une période de culture. Entre nos mains, la section 4 et la section 5 sont effectuées sur une période de 2 jours consécutifs.
Protocol
Representative Results
Discussion
Les méthodes présentées ici sont spécifiques aux enregistrements de neurones isolés ; Des études antérieures se sont concentrées sur des enregistrements à partir de terminaisons axonales dans une préparation semi-intacte. Par rapport aux techniques d’enregistrement terminales existantes, les enregistrements isolés offrent un comportement supérieur en termes de pince d’espace et d’isopotentiel. De plus, ce protocole permet d’accéder à un échantillon plus large de neurones, puisque seules les sous-po…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Nous remercions les Drs Jing Bing Xue et Ruth Anne Eatock pour leurs premières contributions à ces méthodes. Ce travail a été soutenu par NIH NIDCD R03 DC012652 et NIH NIDCD DC012653S, et R01 DC0155512 à RK et T32 DC009975 à DB, NN et KR.
Materials
| Amphotericin | Sigma-Aldrich | A4888-100MG | For perforated patch recordings. |
| ATP di-sodium | Sigma-Aldrich | A7699 | Additive to internal solution |
| B27 Supplement (50x), serum free | Thermo Fisher Scientific | 17504044 | additive to culture medium, for SGN |
| Beakers (1000, 100, 10) milliliter | |||
| bench-top centrifuge | USA Scientific | 2641-0016 | |
| Bunsen burner | |||
| CaCl2 | J.T. Baker | 1311-01 | Additive to internal solution |
| Collagenase | Sigma-Aldrich | C5318 | one out of three enzyme to digest tissue |
| Coverglass, rectangular, #1 thickness, 22×40 | Warner Instruments | 64-0707 | |
| DMSO | Biotium | 90082 | |
| Dnase I,from bovine pancreas | Sigma-Aldrich | 11284932001 | one out of three enzyme to digest tissue |
| Dumont #3 Forceps (Blunt) | Fine Science Tools | 11231-30 | |
| Dumont #5 Forceps (Fine) | Fine Science Tools | 11251-10 | |
| Dumont #55 Forceps (Fine) | Fine Science Tools | 11255-20 | |
| EGTA | Sigma-Aldrich | E0396 | Additive to internal solution |
| Electrode Puller | Narashige | PC-10 | |
| Epi-illumination light source | Zeiss | CL 1500 ECO | |
| Ethanol | Decon Labs | 2716 | for cleaning head and around dissection bench |
| Filamented Borosilicate Capillaries for electrodes | Sutter Instruments | BF140-117-10 | |
| Fine-edged dissection blade | Fine Science Tools | 10010-00 | |
| Glass Pasteur Pipettes | VWR | 14673-010 | to pull trituration pipettes |
| Heat-inactivated Fetal Bovine Serum | Thermo Fisher Scientific | 16140063 | additive to culture medium |
| HEPES | Sigma-Aldrich | H3375-100G | for pH buffering all solutions in protocol |
| Hot plate / magnetic stirrers | VWR | 76549-914 | |
| Insulated bucket filled with ice | to keep all samples and solutions cool | ||
| K2SO4, Potassium Sulfate | Sigma Aldrich | P9458-250G | Additive to internal solution |
| KCl | Sigma-Aldrich | P93333 | Additive to internal solution |
| KOH (1 M) | Honeywell | 319376-500ML | To bring internal solution to desired pH. |
| Large Spring Scissors | Fine Science Tools | 14133-13 | |
| Leibovitz medium | Sigma Aldrich | L4386 | dissection and bath solutions |
| Low-profile-bath recording chamber for culture dishes | Warner Instruments | 64-0236 | |
| luer-lok syringes, 30 ml | BD | 302832 | for drawing L-15/HEPES/HEPES solution. |
| MEM + Glutamax Supplement | Fisher Scientific | 41-090-101 | base of the culture medium |
| MgCl2-Hexahydrate | Sigma-Aldrich | M1028 | Additive to internal solution |
| microFil needle for filling micropipettes – 34 gauge | World Precision Instruments | MF34G | |
| Microforge | Narashige | MF-90 | For electrode polishing. |
| N2 Supplement (100x) | Thermo Fisher Scientific | 17502-048 | additiive to culture medium, for SGN |
| NaCl | Sigma-Aldrich | S7653 | Additive to internal solution |
| NaOH (1 M) | Thomas Scientific | 319511-500ML | for titration pH |
| Osmometer | Advanced Instruments Inc. | 3320 | |
| Oxygen, Medical grade, with adequate regulator and tubing | USC Material Management | MEDOX200 (Identifier: 00015) | for dissolving into dissection and bath solutions |
| Parafilm | Bemis | PM992 | |
| Pasteur pipette bulb (3 ml) | Fisher Scientific | 03-448-25 | bulb for trituration pipettes |
| Penicillin/Streptomycin | Thermo Fisher Scientific | 15140122 | additive to prevent contamination of culture medium |
| Pentobarbital based euthanasia solution (e.g., Fatal Plus. 50 – 60 mg/kg dosing) | MWI Animal Health | 15199 | for euthanasia |
| PES membrane filters , 0.2 micrometer | Nalgene | 566-0020 | for filtering solutions |
| PES membrane sterile syringe filters, 0.22 um, 30 mm | CELLTREAT | 229747 | for filtering solutions drawn into syringes |
| Petri dishes, 35 x 10 mm | Genessee Scientific | 32-103 | for micro dissection and to hold Tip dip solution in perforated-patch configuration |
| Petri Dishes, 60 x 15 mm | Midland Scientific | P7455 | for gross dissection |
| pH Meter | Mettler Toledo | Model S20 | |
| Pipettors (1000, 200, 10) microliter | USA Scientific | ||
| Poly-d-lysine coated glass bottomed culture dish | Mattek | P35GC-0-10-C | to plate neurons for culture |
| Quick change platform, heated base, for 35 mm culture dishes | Warner Instruments | 64-0375 | |
| Reference Cell | World Precision Instruments | RC1T | |
| Scalpel blade | Miltex | 4-315 | |
| Scalpel Handle | Fine Science Tools | 10003-12 | |
| Scientific Scale | Mettler Toledo | XS64 | |
| Serological Pipettes (10, 25) milliliter | Fisher Scientific | ||
| Silicone Grease Kit (for sealing coverglass and chamber) | Warner Instruments | 64-0378 | |
| Small Animal Guillotine | Kent Scientific | DCAP | |
| Small animal guillotine | Kent Scientific | DCAP | for decapitation if dissecting rats older than P15. |
| Stereo Dissection Microscope | Zeiss | Stemi 2000 | |
| Straight surgical scissors | Fine Science Tools | 14060-09 | |
| Syringe (3, 10, 30) milliliter | |||
| Trypsin | Sigma Aldrich | T1426 | one out of three enzyme to digest tissue |
| Tuberculin syringe | Covidien | 8881500105 | for delivering euthanasia solution by intraperitoneal injection |
| Vannas Spring Scissor, 2.5 mm Cutting Edge | Fine Science Tools | 15000-08 | |
| Volumetric flask, 1000 milliliter | |||
| Vortex | VWR | 945300 | |
| Water, sterile u ltrapure, R>18.18 megaOhms cm (e.g., filtered by a Millipore-Sigma water purification system) | Millipore-Sigma | CDUFBI001 |
References
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