Mikroglia als Surrogate Biosensor Nanoparticle Neurotoxicity zu ermitteln

Cayla M. Duffy; Shihab Ahmed; Ce Yuan; Vijayakumar Mavanji; Joshua P. Nixon; Tammy Butterick

doi:10.3791/54662

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Methodenartikel

Mikroglia als Surrogate Biosensor Nanoparticle Neurotoxicity zu ermitteln

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DOI:

10.3791/54662

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25. Oktober 2016

Cayla M. Duffy¹^,² , Shihab Ahmed¹ , Ce Yuan¹^,²^,³ , Vijayakumar Mavanji¹ , Joshua P. Nixon¹^,² , Tammy Butterick¹^,²^,⁴

¹Minneapolis Veterans Affairs Health Care System, ²Department of Food Science and Nutrition, University of Minnesota, ³Biomedical Informatics and Computational Biology Program, University of Minnesota, ⁴Minnesota Obesity Center, University of Minnesota

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Mikroglia (Immunzellen des Gehirns), werden als Ersatz-Biosensor verwendet, um zu bestimmen, wie Nanopartikel die Neurotoxizität beeinflussen. Wir beschreiben eine Reihe von Experimenten, die darauf ausgelegt sind, die Reaktion von Mikroglia auf Nanopartikel und die Exposition von hypothalamischen Neuronen gegenüber Überständen aus aktivierten Mikroglia zu testen, um die Neurotoxizität zu bestimmen.

Zusammenfassung

Nanopartikel, die in Luftschadstoffen gefunden werden, können Neurotransmitterprofile verändern, Neuroinflammation verstärken und die Gehirnfunktion verändern. Daher wird der hier beschriebene Assay dazu beitragen, die Rolle von Mikroglia bei Neuroinflammation und neurodegenerativen Erkrankungen aufzuklären. Die Verwendung von Mikroglia, residenten Immunzellen des Gehirns, als Ersatz-Biosensor bietet neue Einblicke in die Art und Weise, wie Entzündungsreaktionen neuronale Beleidigungen vermitteln. Hier verwenden wir eine immortalisierte murine Mikrogliazelllinie, die als BV2 bezeichnet wird, und beschreiben eine Methode zur Nanopartikel-Exposition, bei der Silbernanopartikel (AgNPs) als Standard verwendet werden. Wir beschreiben, wie Mikroglia Nanopartikeln ausgesetzt werden, wie Nanopartikel aus dem Überstand entfernt werden und wie man Überstände aus aktivierten Mikroglia verwendet, um die Toxizität zu bestimmen, wobei das Überleben der Hypothalamuszellen als Maß verwendet wird. Nach AgNP-Exposition wurde die BV2-Mikrogliaaktivierung mit einem Tumornekrosefaktor-alpha (TNF-α)-Enzymimmunosorbent-Assay (ELISA) validiert. Der Überstand wurde filtriert, um das AgNP zu entfernen und Zytokine und andere sezernierte Faktoren in den konditionierten Medien verbleiben zu lassen. Die Hypothalamuszellen wurden dann einem Überstand von AgNP-aktivierten Mikroglia ausgesetzt und das Überleben der Neuronen wurde mit einem Resazurin-basierten Fluoreszenzassay bestimmt. Diese Technik ist nützlich, um Mikroglia als Surrogat-Biomarker für Neuroinflammation zu verwenden und die Wirkung von Neuroinflammation auf andere Zelltypen zu bestimmen.

Einleitung

Umweltbelastungen, insbesondere diejenigen der Nanopartikel (NP) Bereich (1 - 20 nm Durchmesser), haben aufgrund der Fähigkeit zur Fettleibigkeit und anderen neurodegenerativen Erkrankungen in Verbindung gebracht worden ^1-3 die Blut - Hirn - Schranke zu überwinden. Erhöhte Exposition gegenüber Verschmutzung kann eine Entzündung im zentralen Nervensystem, den Hypothalamus ¹ induzieren. Ein potentieller Mechanismus , bei dem dies geschieht , durch Nanopartikel induzierte Aktivierung von Mikroglia (brain Immunzellen) ⁴ sein könnte. Frühere Studien haben in - vivo - Modellen verwendet , um die Auswirkungen von Nanopartik....