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 Portuguese 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).
O mouse é um organismo excelente modelo para estudar o desenvolvimento do cérebro dos mamÃferos, devido à abundância de dados moleculares e genéticos. No entanto, o cérebro do rato em desenvolvimento não é adequado para fácil manipulação e de imagem in vivo desde o embrião de rato é inacessÃvel e opaco. Culturas fatia organotÃpicas de cérebros embrionárias são, portanto, amplamente utilizada para estudar o desenvolvimento do cérebro de camundongos in vitro. Ex-vivo de manipulação ou o uso de camundongos transgênicos permite a modificação da expressão do gene para que subpopulações de células neuronais ou gliais podem ser rotulados com proteÃnas fluorescentes. O comportamento de células marcadas podem então ser observadas utilizando lapso de tempo de imagem. Lapso de tempo de imagem tem sido particularmente bem sucedido para estudar comportamentos de células que sustentam o desenvolvimento do córtex cerebral na tarde estágios embrionários 1-2. Embrionárias sistemas fatia organotÃpicas cultura em regiões do cérebro fora da parte frontal do cérebro são Establis menos bemhed. Portanto, a riqueza de dados time-lapse imagem descrevendo a migração celular neuronal é restrito a parte frontal do cérebro 3,4. Ainda não é conhecido, se os princÃpios descobertos para o cérebro dorsal são verdadeiras para áreas do cérebro ventral. Ventral do cérebro, os neurônios são organizados em grupos neuronal ao invés de camadas e muitas vezes eles têm que se submeter complicadas trajetórias migratórias para chegar a sua posição final. Mesencéfalo ventral não é apenas um sistema bom modelo para o desenvolvimento cerebral ventral, mas também contém populações neuronais tais como neurônios dopaminérgicos que são relevantes nos processos de doença. Enquanto a função e degeneração de neurônios dopaminérgicos tem sido investigada em grande detalhe no adulto e envelhecimento cerebral, pouco se sabe sobre o comportamento desses neurônios durante a sua diferenciação e fase de migração, 5. Descrevemos aqui a geração de culturas fatia do dia embrionário (E) do mesencéfalo ventral de rato 12,5. Estes cult fatiamentos são potencialmente adequado para o monitoramento do desenvolvimento dos neurônios dopaminérgicos durante vários dias in vitro. Destacam-se os passos crÃticos na geração de fatias do cérebro nesses estágios iniciais do desenvolvimento embrionário e discutir as condições necessárias para manter o desenvolvimento normal de neurônios dopaminérgicos in vitro. Também apresentam resultados de experimentos de tempo de imagem lapso. Nesses experimentos, mesencéfalo ventral de precursores (incluindo precursores dopaminérgicos) e seus descendentes foram rotulados de uma forma de mosaico usando um Cre / loxP baseada induzÃvel sistema de mapeamento destino 6.
Partes do presente protocolo são modificados a partir de Daza et al., 2007 7.
1. Preparativos
2. Dissecção e incorporação de cérebros embrionários
3. Seccionamento Vibratome
4. Cultura fatia
4,2-4,5 passos devem ser realizados em condições estéreis.
6. Resultados representante
A figura 1 ilustra a preparação de culturas fatia de organotÃpicas E12.5 cérebro do rato. A Figura 2 mostra horizontal fatias organotÃpicas (aguda e após vários dias em cultura) obtidos formulário cérebro de camundongo E12.5. Para efeito de comparação, as seções do cérebro congelado nas fases de desenvolvimento equivalentesão mostrados. Neurônios dopaminérgicos do mesencéfalo são visualizados com imunoistoquÃmica para tirosina hidroxilase (TH). Mesencéfalo projeto neurônios dopaminérgicos para alvos na parte frontal do cérebro. Essas projeções começam a formar a E12.5 e estender para o cérebro anterior durante os dias subseqüentes. Nós consideramos o desenvolvimento de projeções prosencéfalo como uma boa indicação para o desenvolvimento normal de neurônios dopaminérgicos em cultura. No mesencéfalo fatias horizontais neurônios dopaminérgicos estendem projeções para a sua área apropriada do prosencéfalo alvo. Após 3 DIV (dias in vitro), ou quando as áreas-alvo do prosencéfalo estão danificados, as projeções aberrante estendem para o mesencéfalo dorsal. Exemplos de cortes coronais de E12.5 mesencéfalo são mostrados na Figura 3. Neurônios dopaminérgicos visualizado com imunomarcação para TH estendem projeções aberrante para o mesencéfalo dorsal. A Figura 4 mostra uma análise de proliferação, as células necróticas e apoptóticas nas culturas fatia organotÃpicas. BrdU immunostaining para visualizar células em proliferação demonstra que as células proliferam em condições de cultura após uma DIV. Proliferação é reduzida após 4 DIV. Após 3 DIV, muitas células no mesencéfalo ventral sofrer necrose (propidium coloração iodeto) e apotosis (imunomarcação para caspase-3 clivada). Figura 5 mostra os caminhos migratórios de YFP marcado neurônios monitorados em um experimento de imagens de lapso de tempo em uma fatia aguda .

Figura 1. Esquemático ilustrando a preparação de culturas fatia organotÃpicas. 300 mm, fatias de cérebro horizontal são preparados por seccionamento um cérebro E12.5 usando um vibratome. (A) corte sagital esquemática de um cérebro de camundongo E12.5. NÃveis de seções são indicadas. A área que contém neurônios dopaminérgicos é representado na cor rosa, as projeções são indicados em azul. (B) Esquema dos três fatias que podem ser obtidos a partir de dorsal para ventral e that contêm tanto prosencéfalo (Fb) e mesencéfalo (Mb). Note-se que apenas uma fatia contém neurônios dopaminérgicos (b fatia). A fatia apropriada podem ser identificados com base na posição dos ventrÃculos ea continuidade do mesencéfalo e prosencéfalo tecido (setas, compare b seção com uma seção e c). A área que contém neurônios dopaminérgicos é indicado em rosa, a área contendo precursores dopaminérgicos é representado em verde, azul setas indicam projeções em desenvolvimento. (C) A fatia que contém neurônios dopaminérgicos é cultivado em inserções de membrana. Abreviaturas: mesencéfalo, VMB ventral; DMB, mesencéfalo dorsal; Hyp, hipotálamo; Hb, rombencéfalo.

Figura 2. Projeções de neurônios dopaminérgicos do mesencéfalo em culturas fatia organotÃpicas dependem da integridade do cérebro anterior. ImunoistoquÃmica para tirosina hidroxilase (TH) para rotular neurônios dopaminérgicos. (A) fatia aguda (0 DIV)mostrando a localização normal de neurônios dopaminérgicos no mesencéfalo ventral. A seta branca indica a área que é mostrado na maior ampliação na inserção. Projeções para o prosencéfalo ainda não desenvolveram. Depois de uma DIV, as projeções para o prosencéfalo começam a se formar. Projeções se estendem até o prosencéfalo em 2-3 DIV. Setas brancas indicam a localização dos corpos celulares mostrado na maior ampliação no inserções (quadro branco). Setas amarelas destacam as projeções normal em fatias intactas mostrado na maior ampliação no inserções (quadro amarelo). Projeções aberrante desenvolver-se em fatias com prosencéfalo danificado. As setas vermelhas indicam as projeções aberrante para o mesencéfalo dorsal mostrado na maior ampliação no inserções (quadro vermelho). Dano é indicado com asteriscos vermelhos. Após 3 DIV, a maioria fatias (n = 07/05) apresentaram projeções aberrante para o mesencéfalo dorsal. (B) imunocoloração TH na horizontal seções cérebro congelado em diferentes estágios de desenvolvimento para mostrar o desenvolvimentodas projeções dopaminérgicas in vivo. Setas brancas indicam a localização dos corpos celulares mostrado na maior ampliação no inserções (quadro branco). Setas amarelas realçar a posição das projeções mostradas na maior ampliação no inserções (quadro amarelo). O nÃvel de congelação foi escolhido para se aproximam do nÃvel das culturas fatia organotÃpicas. Note que um único seções congeladas (12 mm) não representa a fatia inteira organotÃpicas (300 mm). Portanto, as projeções mostradas na E13.5 e E14.5 foram observados em seções 120 mM ventral mais do que a seção que contém os corpos celulares (asteriscos amarelo).

Figura 3. Culturas Midbrain coronal fatia coradas para tirosina hidroxilase (TH) como marcador de neurônios dopaminérgicos. (AC) Fatias após DIV 1, 2 ou 3. Neurônios dopaminérgicos desenvolver projeções aberrante para o mesencéfalo dorsal (rsetas ed). Setas mostram a localização dos corpos celulares dopaminérgicos.

Figura 4. Proliferação celular e viabilidade celular em culturas de mesencéfalo organotÃpicas fatia. (A) células em proliferação foram marcadas pela adição de BrdU (50 ng / mL, Sigma) ao meio de cultura por 18 h. Fatias foram posteriormente histoquÃmica para BrdU. Depois de uma DIV, as células BrdU rotulados estão localizados nas zonas ventricular (setas vermelhas). Após 4 DIV, células em proliferação são mais dispersas e uma zona ventricular distintas não é mais mantido. (B) células necróticas foram marcados através da adição de iodeto de propÃdio (1μg/μL, Sigma) ao meio de cultura durante 2 horas e visualizados por microscopia de fluorescência. Depois de uma DIV, o mesencéfalo ventral (VMB) não é necrótica, mas as células propidium muitos rotulados de iodeto pode ser visto no mesencéfalo dorsal e cérebro anterior. Após 3 DIV a viabilidade celular diminui na midbra ventraldentro barra de escala: 500 mm (C) Immunostaing para caspase-3 clivada para visualizar células apoptóticas. Em 1 ou 2 DIV, poucos neurônios dopaminérgicos (TH) são apoptóticos. Após 3 DIV, neurônios dopaminérgicos começar a sofrer apoptose. Painéis no meio e à direita são ampliações de área de box nos painéis esquerdo. As imagens são projeções maiores ampliações intensidade máxima de z-stacks de 14-16 frames. Imagens foram realizadas a cada 0,5 m com uma ApoTome Zeiss set-up.

Figura 5. Rota migratória de YFP marcado com os neurônios em uma fatia aguda. (A) Fatia horizontal usado para imagens de lapso de tempo de YFP marcado neurônios. A fatia foi incubada por 5 horas antes da imagem. Células foram rotulados com uma induzÃvel Cre / loxP sistema 6. Shh ratos e camundongos creer 8 ROSA loxP-STOP-loxP-EYFP repórter 9,re usado. Recombinação do alelo repórter ROSA (e expressão EYFP) é induzida em células que expressam creer (Shh células que expressam), mas apenas com a administração de tamoxifeno (Sigma). Neste exemplo, Tamoxifeno (3 mg/40 g peso corporal) foi administrada a ratas grávidas em E8.5. Este set-up experimental resultados principalmente na rotulagem de precursores de neurônios dopaminérgicos e seus descendentes no mesencéfalo ventral 10,11. Barra de escala: 500 mm. (B) Seguindo a rota migratória de YFP marcado com os neurônios em uma fatia aguda. Lapso de tempo imagens de YFP marcado neurônios destino mapeados foram adquiridos a cada 30 minutos durante um tempo total de 5 horas e 30 min em um microscópio Zeiss Axio Observer (CE objetivo PlnN 10x / 0,3). Cortes foram incubados em estufa BOD (incubadora XLS1 Pecon) a 37 ° C e é fornecido com 5% de CO 2 durante a criação de imagens. A posição inicial das células é marcado com setas vermelhas; posições de migração são marcadas com asteriscos vermelhos.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
O método de cultura organotÃpicas fatia aqui apresentada fornece um sistema para o curto prazo in vitro de análise de desenvolvimento de neurônios dopaminérgicos e suas rotas migratórias e projeção no mesencéfalo ventral embrionárias. Descobrimos que há uma série de etapas crÃticas do protocolo que deve ser cuidadosamente atendidos, a fim de obter fatias que permitem o desenvolvimento normal dos neurônios do mesencéfalo ventral dopaminérgicos. O passo mais crÃtico é a dissecação do cérebro embrionário, que tem de ser rápido e preciso. Em contraste com a geração de fatias do cérebro adulto, é crucial para a secção de cérebros em um vibratome equipado com um sistema de refrigeração e para usar uma freqüência baixa combinada com uma alta velocidade para obter fatias intactas da E12.5 cérebros. Finalmente, observamos que as fatias devem ser cortados no plano horizontal, para além do mesencéfalo ventral as áreas do prosencéfalo alvo das projeções dopaminérgicas estão incluÃdos na fatia.Notamos também que o cérebro anterior tem que estar intacta nessas fatias para que normais projeções dopaminérgicas para se desenvolver. Em cortes coronais, as áreas-alvo do prosencéfalo dos neurônios dopaminérgicos estão ausentes e os neurônios formam projeções aberrante para o mesencéfalo dorsal.
Nós demonstramos que as fatias obtidas seguindo nosso protocolo pode ser mantida in vitro por até 3 dias, e que neurônios dopaminérgicos manter sua posição normal e projeções do prosencéfalo. Além disso, a capacidade proliferativa dos precursores zona ventricular é mantida durante toda a fatia. No entanto, após mais de três dias em cultura, a viabilidade das fatias diminui drasticamente. Consequentemente, a cultura de lâminas obtidas a partir E12.5 cérebro pode ser usado para avaliar os primeiros passos na migração neuronal dopaminérgica e diferenciação, mas não pode ser usado para experimentos de longa duração. Para avaliar fases posteriores do desenvolvimento do mesencéfalo, a geração de fatias de pouco oldeembriões r poderia ser uma alternativa.
Nós ainda mostram que as culturas fatia organotÃpicas pode ser usado para time-lapse imagem de precursores mesencéfalo ventral e seus descendentes, que foram rotulados in vivo utilizando uma abordagem de mapeamento genético destino. Como o método aqui apresentado apenas rotulagem marcas corpos celulares, usamos as fatias para acompanhar a migração neuronal. No entanto, as linhas diferentes repórter que também rótulo projeções axonal poderia ser útil para monitorar crescimento axonal de neurônios do mesencéfalo ventral in vitro 12.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Não temos nada a revelar.
Agradecemos a Martine Emond e Isabel Brachmann por sua ajuda no estabelecimento do sistema de cultura organotÃpicas fatia e Wolfgang Hübner e Liviu Gabriel Bodea para a leitura crÃtica do manuscrito. GostarÃamos de agradecer a Frank Costantini para o R26 ratos repórter e Cliff Tabin para os ratos creer Shh. Este estudo foi financiado por um Prêmio de Pesquisa do Ministério da Ciência e Investigação de North-Rhine Westphalia (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 |