The Journal of Visualized Experiments (JoVE) is a peer reviewed, PubMed-indexed video journal. Our mission is to increase the productivity of scientific research.
This translation into Italian was automatically generated through Google Translate.
English Version | Other Languages
Institute of Reconstructive Neurobiology, University of Bonn
This article is a part of JoVE Neuroscience. If you think this article would be useful for your research, please recommend JoVE to your institution's librarian.
Recommend JoVE to Your LibrarianCurrent Access Through Your IP Address
Current Access Through Your Registered Email Address
Bodea, G. O., Blaess, S. Organotypic Slice Cultures of Embryonic Ventral Midbrain: A System to Study Dopaminergic Neuronal Development in vitro. J. Vis. Exp. (59), e3350, doi:10.3791/3350 (2012).
Il mouse è un organismo modello eccellente per studiare lo sviluppo del cervello dei mammiferi a causa della abbondanza di dati molecolari e genetici. Tuttavia, il cervello di topo in via di sviluppo non è adatto per una facile manipolazione e di imaging in vivo in quanto l'embrione del mouse è inaccessibile e opaco. Culture fetta organotipica di cervelli embrionali sono quindi ampiamente utilizzati per studiare lo sviluppo del cervello murino in vitro. Ex-vivo, la manipolazione o l'uso di topi transgenici permette la modifica dell'espressione genica in modo che le sottopopolazioni di cellule neuronali e gliali possono essere etichettati con proteine ​​fluorescenti. Il comportamento delle cellule etichettate possono essere osservate con time-lapse imaging. Time-lapse imaging è stata particolarmente efficace per lo studio dei comportamenti delle cellule che sono alla base dello sviluppo della corteccia cerebrale a fine fase embrionale 1-2. Embrionale organotipica sistemi fetta della cultura nelle regioni del cervello al di fuori del prosencefalo sono establis menoHED. Pertanto, la ricchezza di time-lapse dati di immagini che descrivono la migrazione delle cellule neuronali è limitato al 3,4 proencefalo. Non è ancora noto, se i principi scoperti per il cervello dorsale valere per le aree del cervello ventrale. Ventrale del cervello, i neuroni sono organizzati in gruppi neuronali, piuttosto che i livelli e spesso devono sottoporsi a complicate traiettorie migratorie per raggiungere la loro posizione finale. Il mesencefalo ventrale non è solo un buon sistema modello per lo sviluppo cerebrale ventrale, ma contiene anche le popolazioni neuronali come i neuroni dopaminergici che sono rilevanti nei processi di malattia. Mentre la funzione e la degenerazione dei neuroni dopaminergici è stato studiato in grande dettaglio nel cervello adulto e l'invecchiamento, poco si sa circa il comportamento di questi neuroni durante la fase di differenziazione e migrazione 5. Descriviamo qui la generazione di culture fetta dal giorno embrionale (E) 12,5 mesencefalo ventrale del mouse. Queste fetta cultoUres siano potenzialmente idonei per il monitoraggio dello sviluppo dei neuroni dopaminergici per diversi giorni in vitro. Evidenziamo i passaggi critici nella generazione di fette di cervello in queste prime fasi di sviluppo embrionale e discutere le condizioni necessarie per mantenere il normale sviluppo dei neuroni dopaminergici in vitro. Abbiamo inoltre presentare i risultati di esperimenti di imaging lasso di tempo. In questi esperimenti, precursori mesencefalo ventrale (compresi i precursori dopaminergici) ed i loro discendenti sono stati etichettati in modo mosaico utilizzando un Cre / loxP basato destino sistema inducibile mappatura 6.
Parti di questo protocollo sono modificate da Daza et al., 2007 7.
1. Preparativi
2. Dissezione e incorporamento di cervello embrionale
3. Vibratome sezionamento
4. Fetta della cultura
Passi 4,2-4,5 deve essere effettuata in condizioni sterili.
6. Rappresentante Risultati
La Figura 1 illustra la preparazione di culture fetta organotipica da E12.5 cervello di topo. La figura 2 mostra fette orizzontali organotipica (acuta e dopo alcuni giorni di cultura) ottenuto forma E12.5 cervello di topo. Per confronto, le sezioni cervello congelato nelle fasi di equivalente svilupposono mostrati. Mesencefalo neuroni dopaminergici sono visualizzati con immunoistochimica per la tirosina idrossilasi (TH). Mesencefalo progetto neuroni dopaminergici a obiettivi nel proencefalo. Queste proiezioni cominciano a formarsi a E12.5 e si estendono verso il prosencefalo durante i giorni successivi. Noi consideriamo lo sviluppo di proiezioni proencefalo come una buona indicazione per il normale sviluppo dei neuroni dopaminergici nella cultura. Nel mesencefalo orizzontale fette neuroni dopaminergici estendere le proiezioni verso il loro spazio adeguato bersaglio proencefalo. Dopo 3 DIV (giorni in vitro) o quando le aree bersaglio proencefalo sono danneggiati, proiezioni aberrante si estendono verso il mesencefalo dorsale. Esempi di fette coronali del E12.5 mesencefalo sono mostrati in Figura 3. Neuroni dopaminergici visualizzate con immunocolorazione per TH estendere proiezioni aberrante al mesencefalo dorsale. Figura 4 mostra l'analisi di proliferare, le cellule necrotiche e apoptotiche nelle culture fetta organotipica. BrdU immunostaining di visualizzare le cellule proliferanti dimostra che le cellule proliferano in condizioni di coltura dopo 1 DIV. Proliferazione è ridotto dopo 4 DIV. Dopo 3 DIV, molte cellule nel mesencefalo ventrale incontro a necrosi (colorazione ioduro di propidio) e apotosis (immunocolorazione per spaccati della caspasi-3). Figura 5 mostra i percorsi migratori di YFP marcato i neuroni monitorati in un time-lapse esperimento di imaging in una fetta acuta .

Figura 1. Schematica che illustra la preparazione di culture fetta organotipica. 300 micron fette orizzontali cervello sono preparati da sezionare uno E12.5 cervello utilizzando un vibratome. (A) Schema sagittale di un cervello E12.5 il mouse. I livelli di sezioni sono indicate. L'area che contiene i neuroni dopaminergici è raffigurato in rosa, le proiezioni sono indicati in blu. (B) Schema delle tre sezioni che possono essere ottenute da dorsale a ventrale e that contengono sia proencefalo (Fb) e mesencefalo (Mb). Da notare che solo una fetta contiene i neuroni dopaminergici (b slice). La fetta appropriata può essere identificato in base alla posizione dei ventricoli e la continuità del tessuto mesencefalo e proencefalo (frecce, confrontare b sezione con la sezione A e C). L'area che contiene i neuroni dopaminergici è indicato in rosa, l'area che contiene precursori dopaminergici è raffigurato in verde, le frecce blu indicano le proiezioni di sviluppo. (C) La sezione che contiene i neuroni dopaminergici sono coltivati ​​su inserti di membrana. Abbreviazioni: VMB, mesencefalo ventrale, DMB, mesencefalo dorsale; Hyp, l'ipotalamo, Hb, rombencefalo.

Figura 2. Proiezioni dei neuroni dopaminergici del mesencefalo in culture fetta organotipica dipendono l'integrità del proencefalo. Immunoistochimica per la tirosina idrossilasi (TH) per etichettare i neuroni dopaminergici. (A) fetta acuta (0 DIV)che illustrano la posizione normale dei neuroni dopaminergici nel mesencefalo ventrale. La freccia bianca indica l'area che viene mostrato in alto ingrandimento nel riquadro. Proiezioni per il proencefalo non hanno ancora sviluppato. Dopo 1 DIV, proiezioni al proencefalo cominciano a formarsi. Le proiezioni si estendono nel proencefalo a 2-3 DIV. Frecce bianche indicano la posizione dei corpi cellulari mostrato in alto ingrandimento nella inserti (cornice bianca). Frecce gialle evidenziare le proiezioni normali a fette intatto mostrato in alto ingrandimento nella inserti (cornice gialla). Proiezioni aberrante sviluppare a fette con proencefalo danneggiati. Frecce rosse indicano le proiezioni aberrante al mesencefalo dorsale mostrato in alto ingrandimento nella riquadri (riquadro rosso). Il danno è indicata con un asterisco rosso. Dopo 3 DIV, più fette (n = 5 / 7) aveva proiezioni aberrante verso il mesencefalo dorsale. (B) immunocolorazione TH su sezioni orizzontali cervello congelato a diversi stadi di sviluppo per seguire l'evoluzionedi proiezioni dopaminergiche in vivo. Frecce bianche indicano la posizione dei corpi cellulari mostrato in alto ingrandimento nella inserti (cornice bianca). Frecce gialle evidenziare la posizione delle proiezioni mostrato in alto ingrandimento nella inserti (cornice gialla). Il livello delle sezioni congelate è stato scelto per corrispondere al meglio il livello delle culture fetta organotipica. Si noti che una singole sezioni congelate (12 micron) non rappresenta la fetta intera organotipica (300 micron). Pertanto, proiezioni mostrato a E13.5 e E14.5 sono stati osservati su degli articoli 120 micron più ventrale rispetto alla sezione che contiene i corpi cellulari (asterisco giallo).

Figura 3. Culture fetta mesencefalo coronale colorate per la tirosina idrossilasi (TH) come marcatore per i neuroni dopaminergici. (AC) Fette dopo DIV 1, 2 o 3. Neuroni dopaminergici sviluppare proiezioni aberrante verso il mesencefalo dorsale (rfrecce ndr). Frecce indicano la posizione dei corpi delle cellule dopaminergiche.

Figura 4. Proliferazione cellulare e la vitalità cellulare in colture fetta mesencefalo organotipica. (A) Le cellule in proliferazione sono stati etichettati con l'aggiunta di BrdU (50 ng / ml, Sigma) al mezzo di coltura per 18 h. Fette sono stati successivamente immunostained per BrdU. Dopo 1 DIV, le cellule BrdU etichettate si trovano nelle zone ventricolare (frecce rosse). Dopo 4 DIV, le cellule proliferanti sono più sparsi ed una zona ventricolare distinta non è più mantenuto. (B), le cellule necrotiche sono stati etichettati con l'aggiunta di ioduro di propidio (1μg/μL, Sigma) al mezzo di coltura, per 2 ore e visualizzati al microscopio a fluorescenza. Dopo 1 DIV, il mesencefalo ventrale (VMB) non è necrotico, ma molte cellule ioduro di propidio marcata può essere visto nel mesencefalo dorsale e proencefalo. Dopo 3 DIV la vitalità cellulare diminuisce nel midbra ventraleScala in bar: 500 micron (C) per Immunostaing spaccati della caspasi-3 per visualizzare cellule apoptotiche. A 1 o 2 DIV, i neuroni dopaminergici solo pochi (TH) sono apoptotico. Dopo 3 DIV, i neuroni dopaminergici iniziare l'apoptosi. Pannelli al centro e sulla destra sono più alti ingrandimenti della zona in scatola nei pannelli di sinistra. Le immagini più elevati ingrandimenti sono proiezioni di massima intensità z-stack di 14-16 frame. Le immagini sono state scattate ogni 0,5 micron con un Apotome Zeiss set-up.

Figura 5. Rotte migratorie di YFP marcato i neuroni in una fetta acuta. (A) Fetta orizzontale utilizzata per l'imaging lasso di tempo di YFP marcato i neuroni. La fetta è stato incubato per 5 ore prima di imaging. Le cellule sono state etichettate con un inducibile Cre / loxP sistema 6. Shh topi Creer 8 e ROSA loxP-STOP-loxP-EYFP topo giornalista 9 abbiamore utilizzato. Ricombinazione degli alleli giornalista ROSA (e di espressione EYFP) è indotta nelle cellule che esprimono Creer (Shh cellule che esprimono), ma solo la somministrazione di Tamoxifene (Sigma). In questo esempio, Tamoxifen (3 mg/40 g di peso corporeo) è stato somministrato a femmine di topo gravide a E8.5. Questo set-up sperimentale risultati soprattutto per l'etichettatura dei precursori dei neuroni dopaminergici e dei loro discendenti nel mesencefalo ventrale 10,11. Scala grafica: 500 micron. (B) Tracciare la rotta migratoria di YFP marcato i neuroni in una fetta acuta. Time-lapse immagini di YFP marcato i neuroni destino mappati sono stati acquisiti ogni 30 min per un tempo totale di 5 ore e 30 minuti su una Axio Observer-microscopio Zeiss (obiettivo CE PLnn 10x / 0,3). Fette sono state incubate in una camera climatica (incubatore XLS1 Pecon) a 37 ° C e forniti con il 5% di CO 2 durante l'imaging. La posizione iniziale delle cellule è segnato con frecce rosse; posizioni migrazione sono contrassegnati con un asterisco rosso.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Il metodo organotipica cultura fetta qui presentato fornisce un sistema di breve termine in analisi in vitro di neuroni dopaminergici e sviluppare le loro rotte migratorie e di proiezione nel mesencefalo ventrale embrionale. Abbiamo scoperto che ci sono una serie di passaggi critici nel protocollo che dovrebbe essere attentamente curato in modo da ottenere fette che permettono il normale sviluppo dei neuroni dopaminergici del mesencefalo ventrale. La fase più critica è la dissezione del cervello embrionale, che deve essere rapido e preciso. In contrasto con la generazione di fette di cervello adulto, è fondamentale la sezione il cervello su un vibratome dotato di un sistema di raffreddamento e di utilizzare una frequenza bassa e ad alta velocità per ottenere fette di E12.5 cervello intatto. Infine, abbiamo osservato che le fette devono essere sezionato sul piano orizzontale in modo che oltre al mesencefalo ventrale del prosencefalo aree bersaglio delle proiezioni dopaminergiche sono inclusi nel fetta.Abbiamo anche notato che il proencefalo deve essere integro in queste fette in modo che normali proiezioni dopaminergiche a svilupparsi. A fette coronali, le aree bersaglio proencefalo dei neuroni dopaminergici sono assenti e le proiezioni dei neuroni forma aberrante del mesencefalo dorsale.
Dimostriamo che le fette ottenute seguendo il nostro protocollo può essere mantenuto in vitro per un massimo di 3 giorni e che i neuroni dopaminergici mantenere la loro posizione normale e proiezioni proencefalo. Inoltre, la capacità proliferativa dei precursori della zona ventricolare è mantenuta per tutta la fetta. Tuttavia, dopo più di 3 giorni in coltura, la vitalità delle fette diminuisce drasticamente. Di conseguenza, le culture fetta ottenuta da E12.5 il cervello può essere utilizzato per valutare primi passi in dopaminergici migrazione neuronale e la differenziazione, ma non possono essere utilizzati per esperimenti a lungo termine. Per valutare stadi di sviluppo mesencefalo, la generazione di fette da un po 'older embrioni potrebbe essere un'alternativa.
Ci mostrano inoltre che le culture fetta organotipica può essere utilizzato per time-lapse imaging di precursori mesencefalo ventrale e loro discendenti, che sono stati etichettati in vivo, utilizzando un approccio di mappatura genetica destino. Dato che il metodo di etichettatura presentato qui segna solo corpi cellulari, abbiamo usato le fette di tenere traccia della migrazione neuronale. Tuttavia, le linee giornalista diverso che anche etichetta proiezioni assonale potrebbe essere utile per monitorare crescita degli assoni dei neuroni del mesencefalo ventrale in vitro 12.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Non abbiamo nulla da rivelare.
Ringraziamo Martine Emond e Isabel Brachmann per il loro aiuto nello stabilire la organotipica sistema cultura fetta e Wolfgang Hübner e Liviu Gabriel Bodea per la lettura critica del manoscritto. Vorremmo ringraziare Frank Costantini per la R26 topi reporter e Tabin Cliff per i topi Creer Shh. Questo studio è stato finanziato da un premio di ricerca del Ministero della Scienza e della Ricerca del Nord-Reno Westfalia (Programm zur Förderung der Rückkehr des wissenschaftlichen Spitzennachwuchses aus dem Ausland).
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Table of specific reagents and equipment | |||
| DMEM | Sigma-Aldrich | D6429 | |
| Glucose 30% | Sigma-Aldrich | G7528-250 | |
| Horse Serum | Invitrogen | 26050-088 | |
| DMEM (4,5g/L Glc., with L-Gln, Na Pyr, NaHCO3) | Sigma-Aldrich | D6429-500 | |
| Penicillin/Streptomycin 100x | Sigma-Aldrich | P4333-20 | |
| L-ascorbic acid | Sigma-Aldrich | A4403 | prepare 200mM stock and store at -20°C |
| UltraPure LMP agarose | Invitrogen | 15517-022 | |
| Millicel inserts | EMD Millipore | PICMORG50 | |
| µ-dish 35 mm, low | Ibidi | 80136 | |
| Vibratome | Microm International | HM 650V | |
| Razor Blade | Plano GmbH | 121-6 | |
| Histoacryl glue | BRAU9381104 | Braun Aesculap | |
| Perforated Spoon Dia diameter 15 mm | Fine Science Tools | 10370 -18 | |
| Forceps 5 Dumoxel | Fine Science Tools | 11252 - 30 | |
| Antibodies used for immunostainings: | |||
| Rabbit anti-tyrosine hydroxylase | EMD Millipore | AB152 | Dilution 1:500 |
| Mouse anti-tyrosine hydroxylase | EMD Millipore | MAB318 | Dilution 1:500 |
| Mouse anti-BrdU | BD Biosciences | 555627 | Dilution 1:200 |
| Rabbit anti-cleaved caspase 3 | Cell Signaling Technology | 9661 | Dilution 1:200 |
| Donkey anti-rabbit IgG-Alexa 488 | Invitrogen | A21206 | Dilution 1:500 |
| Donkey anti-mouse IgG-Cy3 | Jackson ImmunoResearch | 715-165-150 | Dilution 1:200 |