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Bestimmung der Nanopartikel-induzierten Toxizität in Neuronen unter Verwendung von Mikroglia als Surrogat-Biosensor

8. Juli 2025

In diesem Artikel

Zusammenfassung

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Quelle: Duffy, C. M. et al., Mikroglia als Surrogat-Biosensor zur Bestimmung der Neurotoxizität von Nanopartikeln.J. Vis. Exp. (2016).

Dieses Video demonstriert eine Methode zur Bewertung der neurotoxischen Wirkungen von Nanopartikeln anhand von Mikroglia. Es werden die Schritte zur Aktivierung von Mikroglia mit Nanopartikeln, zum Filtern konditionierter Medien zur Isolierung von Mikroglia-abgeleiteten proinflammatorischen Zytokinen und zum Testen der Toxizität von hypothalamischen Neuronen mit den konditionierten Medien beschrieben.

Protokoll

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>1. Pflege von Mikroglia-Zellkulturen

  1. Warmes Zellkulturmedium (Dulbecco's Modified Eagle Medium; DMEM), ergänzt mit 10 % fötalem Rinderserum (FBS) und 1 % Penicillin/Streptomycin/Neomycin (PSN) bis 37 °C.
  2. Gewinnung von gefrorenen BV2-Mikrogliazellen in der Passage 18 - 25 aus der Lagerung bei -80 °C. Schnelles Auftauen der Zellen in einem 37 °C heißen Wasserbad.
  3. Die Zellen werden vorsichtig in einen belüfteten 75-cm-Kolben mit 2 Kolben mit 10 ml Zellkulturmedium überführt.
  4. Der Kolben wird mit 5 % CO2 bei 37 °C inkubiert. Das Medium wird nach 24 Stunden abgesaugt und durch frisches Medium ersetzt. Züchten Sie die Zellen bis zu einer Konfluenz von ca. 70 - 80%.

>2. Zellen zählen und plattieren

  1. In einem 37 °C warmen Wasserbad DMEM und 1x-Trypsin-Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA)-Lösung erwärmen.
  2. Aspirieren Sie Medien aus den Zellen und fügen Sie 500 μl Trypsin hinzu. Bei 37°C für 2 - 5 min inkubieren.
  3. Mit einem Schaber werden die Zellen aus dem Kolben entnommen und in 5 ml DMEM suspendiert. Geben Sie die Zellen dreimal durch ein 70-μm-Sieb in ein 50-ml-Röhrchen.
  4. Zählen Sie die Zellen mit einem Hämozytometer und säen Sie 8.000 Zellen/Well in einer schwarzwandigen, durchsichtigen Bodenplatte in einem Endvolumen von 200 μl DMEM, ergänzt mit 10 % FBS und 1 % PSN. Die Platte in 5 % CO2 bei 37 °C 24 Std. inkubieren.
  5. Entfernen Sie altes DMEM und ersetzen Sie es durch 200 μl erwärmtes DMEM, ergänzt mit 1 % PSN, um die Mikroglia im Serum auszuhungern. Die Platte in 5 % CO2 bei 37 °C 24 Std. inkubieren.

>3. Mikroglia aktivieren

  1. In getrennten Röhrchen verdünnen Sie Silbernanopartikel (AgNPs) (0,01, 0,05 oder 0,1 μg/ml) und Vehikel-/Neutralkontrolle (Natriumcitrat, 0,04 mM) in serumfreiem DMEM, das mit 1 % PSN auf die endgültigen Arbeitskonzentrationen ergänzt wurde.
  2. Entfernen Sie 100 μl Medium aus jeder Vertiefung und ersetzen Sie es durch 100 μl der geeigneten Behandlungsverbindung.
  3. Die Platte in 5 % CO2 bei 37 °C 24 Std. inkubieren.

>4. Filtern von konditionierten Medien

  1. Aus jeder Vertiefung werden 200 μl Medienüberstand aufgefangen und in einen Filter (Molekulargewichtsgrenzwert von 10 kDa) mit Auffangröhrchen (1,5 bis 2 ml Fassungsvermögen) überführt.
  2. Bei 14.000 x g bei Raumtemperatur 15 min zentrifugieren.
  3. Entsorgen Sie den Durchfluss (Überstand mit Partikeln) und setzen Sie den Filter kopfüber in ein neues Auffangrohr ein.
  4. Zentrifugieren Sie bei 1.000 x g bei Raumtemperatur für 2 min.
    Anmerkung: Das resultierende filtrierte Medium (mit sekretierten Zytokinen) wird sechsfach konzentriert.
  5. Bringen Sie das Volumen des Konzentrats auf 400 μl mit frischem DMEM, ergänzt mit 10 % FBS und 1 % PSN, und lagern Sie es auf Eis.

>5. Aufrechterhaltung hypothalamischer Zellkulturen

  1. Warmes DMEM-Zellkulturmedium, ergänzt mit 10 % FBS und 1 % PSN auf 37 °C.
  2. Es wird ein gefrorener Bestand an Hypothalamuszellen (mHypo-A1/2) in der Passage 18 - 25 erhalten, die bei 80 °C gelagert werden. Die Zellen werden in einem 37 °C warmen Wasserbad schnell aufgetaut.
  3. Die Zellen werden vorsichtig in einen belüfteten 75-cm-Kolben mit 2 Kolben mit 10 ml Zellkulturmedium überführt.
  4. Der Kolben wird mit 5 % CO2 bei 37 °C inkubiert. Das Medium wird nach 24 Stunden abgesaugt und durch frisches Medium ersetzt. Züchten Sie die Zellen, bis sie ungefähr bei 70 - 80% Konfluenz sind.

>6. Bestimmung der Toxizität von Hypothalamuszellen

  1. DMEM und 1x-Trypsin-EDTA-Lösung in einem 37 °C warmen Wasserbad erwärmen.
  2. Aspirieren Sie Medien aus Hypothalamuszellen und fügen Sie 500 μl Trypsin hinzu. Bei 37 °C 2 - 5 min inkubieren. Entfernen Sie die Zellen mit einem Schaber aus dem Kolben, wie oben in Schritt 2 beschrieben.
  3. Zählen Sie die Zellen mit einem Hämozytometer und einer Hypothalamusplatte mit 5.000 Zellen/Well in einer schwarzwandigen, durchsichtigen Bodenplatte in einem Endvolumen von 200 μl DMEM, ergänzt mit 10 % FBS und 1 % PSN, und inkubieren Sie sie über Nacht in 5 % CO2 bei 37 °C.
  4. Mit einer Mehrkanalpipette werden 100 μl Altmedien entnommen und 100 μl gefilterte konzentrierte konditionierte Medien bis zu einer Endkonzentration von 1x zugegeben.
  5. Die Platte in 5 % CO2 bei 37 °C 24 Std. inkubieren.
  6. 22 μl Reazurin-Reagenz zugeben und die Platte 20 Minuten lang in 5 % CO2 bei 37 °C inkubieren.
  7. Zeichnen Sie mit einem Multimode-Spektralphotometer die Fluoreszenz (560 nm EX/590 nm EM) auf, um die Lebensfähigkeit der Zellen zu messen. Melden Sie die Ergebnisse als relative Fluoreszenzeinheiten (RFU).

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Offenlegungen

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Es wurden keine Interessenkonflikte angegeben.

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
Zellen/Reagenzien
Mikroglia-Zelllinie der Maus (BV2)Interlab Cell Line Collection (Genua, Italien)ATL03001
Adulte Maus-Hypothalamus-Zelllinie mHypoA-1/2 Cellutions Biosystems Inc.CLU172
Dulbecco's Modifizierter Adler MediumInvitrogenTel.: 10313-039
Fötales Rinderserum PAA-LaboreNr. A15-751
Penicillin/Streptomycin/NeomycinThermo Fisher ScientificArtikel-Nr.: 15640-055
Trypsin-EDTAThermo Fisher Scientific25200056
Silber-Nanopartikel (20nm)Sigma-Aldrich730793
PrestoBlue Reagenz für die Lebensfähigkeit von ZellenInvitrogenNr. A13262
Maus TNF-α ELISA Max DeluxBiolegende430904
LipopolysaccharidSigma-AldrichNr. L4391
NatriumcitratSigma-AldrichNr. S4641
Ausrüstung
96W Optische Bodenplatte, schwarzes Polystyrol, Zellkulturbehandelt, mit Deckel, sterilThermo Fisher Scientific165305
Amicon Ultra-0.5 Zentrifugalfiltereinheit mit Ultracel-10 MembranEMD MilliporeUFC501008
SpectraMax M5 Multimode-MikroplatteMolekulare BauelementeM5
Falcon 50 ml konische ZentrifugenröhrchenCorning, IncTel.: 14-432-22
Falcon Zellsiebe 70 μmCorning, IncTel.: 08-771-2
Tischzentrifuge 5430Eppendorf22620560

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Schlagwörter

Nanopartikel Neurotoxizit tMikroglia BiosensorZytokinfiltrationhypothalamische NeuronenResazurin AssaySilbernanopartikelproinflammatorische ZytokineZellviabilit tstestmikrogliale Aktivierungneuronaler Zelltod

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