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Research Article
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Dorsal Root Ganglien (DRG) Primärkulturen werden häufig verwendet, um physiologische Funktionen oder Pathologie-Veranstaltungen in sensorischen Neuronen zu studieren. Hier zeigen wir den Einsatz von lumbalen DRG-Kulturen, die Freisetzung von Neurotransmittern zu erkennen, nachdem Neuropeptid FF-Rezeptor Typ 2 Stimulation mit ein selektiver Agonist.
Dorsal Root Ganglien (DRG) enthalten Zellkörper der sensorischen Neuronen. Diese Art des Neurons ist Pseudo-unipolar, mit zwei Axone, die periphere Geweben wie Haut, Muskeln und viszeralen Organe sowie die Wirbelsäule Hinterhorn des zentralen Nervensystems innervieren. Sensorische Neuronen vermitteln somatische Gefühl, einschließlich Touch, Schmerzen, thermische und propriozeptive Empfindungen. Daher sind DRG Primärkulturen verbreitet, die zellulären Mechanismen der nozizeption, physiologische Funktionen des sensorischen Neuronen und neurale Entwicklung zu studieren. Die kultivierten Neuronen können in Studien mit Elektrophysiologie, Signaltransduktion, Neurotransmitter-Freisetzung oder Kalzium Imaging angewendet werden. Mit DRG Primärkulturen Wissenschaftler können dissoziierte DRG-Neuronen zur Überwachung der biochemischer Veränderungen in einzelnen Kultur oder mehrere Zellen, die viele der Einschränkungen zu überwinden in Vivo Experimente zugeordnet. Im Vergleich zu kommerziell sind verfügbar DRG-Hybridom-Zell-Linien oder verewigt DRG neuronalen Zelllinien, die Zusammensetzung und Eigenschaften von den Primärzellen sensorischen Neuronen im Gewebe viel ähnlicher. Aufgrund der begrenzten Anzahl von kultivierten DRG-Primärzellen, die von einem einzigen Tier isoliert werden können, ist es jedoch schwierig, Hochdurchsatz-Bildschirme für Drug targeting Studien durchführen. In dem aktuellen Artikel werden Verfahren für die DRG-Sammlung und Kultur beschrieben. Darüber hinaus zeigen wir Ihnen die Behandlung von kultivierten DRG Zellen mit Agonist Neuropeptid FF Rezeptor Typ 2 (NPFFR2), die Freisetzung von Neurotransmittern Peptid (Calcitonin-gen-related Peptid (CRGP) und Substanz P (SP)) zu induzieren.
Die Zellkörper der sensorischen Neuronen sind in DRG enthalten. Diese Neuronen sind Pseudo-unipolar und innervieren peripheren Geweben und das zentrale Nervensystem. Die peripheren Nervenenden der sensorischen Neuronen finden sich in Muskeln, Haut, viszeralen Organe und Knochen, unter anderen Geweben. Sie Strahlen peripheren Empfindung Signale zu Nerven, die Endungen in der Wirbelsäule Hinterhorn und die Signale dann an das Gehirn über verschiedene aufsteigende Wege von somatischen Sensation1,2übertragen werden. Somatische Empfindung ermöglicht dem Körper zu fühlen (d.h., Berührungs-, Schmerz-, und thermische Empfindungen) und Bewegung und räumliche Orientierung (propriozeptive Empfindungen)1,3wahrnehmen. Es gibt vier Unterklassen der primären afferenten Axone, einschließlich der Gruppe I (Aα) Fasern, die Propriozeption der Skelettmuskulatur, Gruppe II (Aβ) Fasern, die Beantwortung von Mechanorezeptoren der Haut reagieren und Gruppe III (Aδ) und Gruppe V (C) Fasern, die auf Schmerzen reagieren und Temperatur. Nur die C-Fasern sind unmyelinierten, während der Rest sind Markhaltige in unterschiedlichem Ausmaß.
Nozizeptoren sind die primären sensorischen Neuronen, die durch Schmerzreize (mechanische, thermische und chemische Stimulation) aktiviert werden, das Potenzial für Gewebeschäden führen. Diese Neuronen bestehen aus Markhaltige Aδ-Fasern und unmyelinierten C Fasern1,4. Die Aδ-Fasern zum Ausdruck bringen, der Rezeptoren für den Nervenwachstumsfaktor (NGF, TrkA Rezeptor), CGRP und SP. Die C-Fasern sind entweder Peptidergic und nicht Peptidergic C-Fasern eingestuft. Auf der anderen Seite der nicht-Peptidergic-C-Fasern zum Ausdruck bringen der Rezeptoren für Glia-derived Neurotrophic Factor (GDNF, RET und GFR-Rezeptoren), Isolectin IB4 und ATP-gated Ion Channel Subtyp (P2X3)5,6,7. Nozizeptoren können zeichnet sich durch den Ausdruck von Ionenkanälen und durch neurotrophe Faktoren aktiviert, Zytokine, Neuropeptide, ATP oder andere chemische Verbindungen8. Nach Stimulation können Neurotransmitter, darunter CGRP, SP und Glutamat von sensorischen Neuron-Terminals in der Wirbelsäule Hinterhorn nozizeptiven Signale2übertragen entbunden werden. DRG bestehen nicht nur aus Neuronen, aber auch Satelliten Glia-Zellen enthalten. Satellitenzellen umgeben die sensorischen Neuronen und bieten mechanische und metabolische Unterstützung9,10. Interessanterweise gibt es eine wachsende Zahl von beweisen, die darauf hinweist, dass Sat-Gliazellen im DRG beteiligt sein können, bei der Regulierung der Schmerz Empfindung11.
Sensorische Neuronen wurden gemeldet, die am häufigsten verwendeten primären Nervenzellen12 und haben für Elektrophysiologie, Signaltransduktion und Neurotransmitter-Freisetzung Studien verwendet worden sein. Sie dienen häufig auch die zellulären Mechanismen der neuronalen Entwicklung, entzündliche Schmerzen, neuropathische Schmerzen, Hautgefühl (z. B. Juckreiz) und Axon Auswuchs12,13,14,15zu erkunden. DRG Primärkulturen können kultiviert werden, als dissoziierte Neuronen zu beurteilen, biochemische Veränderungen in einzelne oder mehrere Zellen, so dass Wissenschaftler, Studien durchzuführen, die in Versuchspersonen durchgeführt werden kann. Vor kurzem, DRG wurden erfolgreich kultiviert aus menschlichen Organspendern die translationale Forschung16profitieren könnte. Auf der anderen Seite können die sensorische Neuronen auch kultiviert werden wie DRG explants. Die DRG-Explantaten bewahren die ursprüngliche Gewebearchitektur der Neuronen, einschließlich Schwann-Zellen und Gliazellen Satelliten, und sind besonders nützlich, um Interaktionen zwischen neuronalen und nicht-neuronalen Zellen17zu untersuchen. DRG Primärkulturen können leicht innerhalb von 2,5 Stunden hergestellt werden. Die Zelle Zusammensetzung und Eigenschaften sind stark reflektierende der Quelle DRG, und als solche kann spezifische DRG (Lenden- oder Brustwirbelsäule DRG) gesammelt werden, nach experimentellen Anforderungen. Kulturen der embryonalen und neonatale DRG-Neuronen erfordern NGF zu überleben und Axon Auswuchs zu induzieren, aber Kulturen von Erwachsenen Nervenzellen benötigen keine Zugabe von neurotrophen Faktoren, die die Medien12,17. Außerdem gibt es im Handel erhältliche DRG-Hybridom-Zell-Linien wie SD7/23 und F11, die nicht den Einsatz von Versuchstieren erfordern. Jedoch der Mangel an der transienten Rezeptor potenzielle kation Kanal Unterfamilie V Mitglied 1 (TRPV1) Ausdruck (ein wichtiger Marker für kleine sensorischen nozizeptiven Neuronen) und inkongruente gen expressionsprofile begrenzen ihre Anwendungen18. Vor kurzem verwenden verewigt DRG neuronale Zelle, die Ratte (50B11)19 Linien abgeleitet worden und Maus (MED17.11)20, die geeignet sind für Drug targeting Studien im Hochdurchsatz-Bildschirme. Gen-Expression profiling für diesen Zelllinien muss jedoch noch durchgeführt werden. Somit sind die Validierung Experimente vergleicht diese verewigt Zellen zu sensorischen Neuronen noch nicht abgeschlossen.
NPFFR2 ist in der DRG synthetisiert und an den Klemmen sensorische Nerven in der Wirbelsäule Hinterhorn21umgesiedelt. In diesem Artikel bieten wir ein Protokoll für Lendenwirbelsäule DRG-Zellen kultiviert und Behandlung mit Agonist NPFFR2 induzieren die Freisetzung von Neurotransmittern, CGRP und SP. Die Abhängigkeit von NPFFR2 wird weiter getestet, mit NPFFR2 kleinen interferierende RNA (SiRNA), die in kultivierten Zellen DRG transfiziert werden kann.
Alle Methoden, die hier beschriebenen, die Versuchstiere benutzen stimmten die institutionellen Animal Care und verwenden Committee (IACUC) von Chang Gung University (CGU 13-014).
1. sammeln Sie lumbale DRG aus experimentellen Ratten
(2) Primärkultur Ratte Holz DRG
Hinweis: Die folgenden Schritte sollten in einem Laminar-Flow-Abzug durchgeführt werden.
3. die Transfektion von NPFFR2 SiRNA in DRG-Zellen
4. Freisetzung von Neurotransmittern aus primären DRG Zellen
5. CGRP und SP UVP
In Kulturmedium mit zusätzlichen Ara-C, Glia Zellproliferation hemmen und NGF, neuronale Wachstum zu unterstützen wurde Ratte lumbale DRG-Neuronen, in einer 24-Well-Platte, kultiviert angebaut. Die Morphologie der lebenden Zellen DRG wurde beobachtet. Wie in Abbildung 3gezeigt, war der Zellkörper eines einzelnen Neurons angebracht an der Unterseite eines Tellers an Tag1 und für die Beobachtung ausgewählt. Axon Wachstum wurde ab Tag 1 – 3 überwacht. Die Gliazellen dupliziert und erweiterte Prozesse, die Zellkörper der sensorischen Neuronen zu umgeben. In einer anderen Kultur war CGRP Protein befleckt werden, um die Form der Neuronen zu offenbaren. In Abbildung 4wird CGRP Protein Beflecken in den Zytoplasma und Axone der sensorischen Neuronen. Die nukleare Morphologien von Neuronen und Gliazellen unterscheiden sich beim mit DAPI angefärbt. Die Nervenzellen haben einen größeren und runderen Kern als Gliazellen. Im Vergleich dazu sind die Kerne der Glia mehr Oval (Abbildung 4 b).
Die selektive NPFFR2 Agonist, dNPA, wurde verwendet, um die Freisetzung von CGRP und SP. stimulieren Darüber hinaus wurde die Abhängigkeit der Freisetzung von Neurotransmittern dNPA-angeregt von NPFFR2 von transfecting Zellen mit SiRNA NPFFR2 getestet. NPFFR2 SiRNA oder Kontrolle SiRNA wurden in die primäre DRG Zellen 72 h vor der Agonist Behandlung transfiziert. DRG-Zellen wurden für 1 h mit dNPA (5 Nmol) behandelt und die Freisetzung von CGRP und SP wurde durch separate EIA Kits gemessen. Die Simulation der DRG mit dNPA erhöht das Niveau der CGRP und SP in den Medien (Abbildung 5A, B). Allerdings war nur die dNPA-induzierte CGRP Freigabe durch Expression von NPFFR2 SiRNA in kultivierten DRG-Zellen gehemmt. Die in Abbildung 5 dargestellten Ergebnisse aus einer früheren Veröffentlichung geändert wurden und werden hier mit Erlaubnis22verwendet.

Abbildung 1: Gewebe Verarbeitung Diagramme. Lumbale DRG sind von 3 Wochen alte Ratten gesammelt. (A) die Positionen, wo die Guillotine verwendet werden, um das Tier zu schneiden, sind durch gestrichelte Linien angedeutet. (B) der dorsale Stamm mit Haut entfernt und (C) die Standorte der Lendenwirbelsäule DRG (von L1-L6) werden angezeigt. Die Einfügung stellt die DRG und die verbindenden Fasern (die durch die Pfeile gekennzeichnet sind). Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Abbildung 2: spezielle Ausrüstung benötigt für die Isolierung von Primärkulturen DRG. (A) chirurgische Instrumente benutzt in der Sammlung der DRG. Von links nach rechts: (ein) Dissektion Schere (groß), (b) Knochen schneiden, Zange, (c) Sektion Schere (klein), (d, e) zeigen, Pinzetten und (f) Mikro-Schere. (B) ein regelmäßiger Pasteurpipette und einer Flamme poliert Pasteurpipette. "a" bezeichnet den inneren Durchmesser von regelmäßigen Pasteurpipette und "b" bezeichnet das innere Durchmesser der Flamme poliert Pasteurpipette. b / a ≒ 0,9. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Abbildung 3: die Morphologie der lebenden Zellen DRG. Live DRG-Zellen wurden von Mikroskopie überwacht. Zellen werden angezeigt (A) einen Tag nach der Aussaat, (B) zwei Tage nach der Aussaat, und (C) drei Tage nach der Aussaat. Pfeile zeigen Neuron und Pfeilspitzen zeigen Glia. Maßstabsleiste = 20 µm. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Abbildung 4: Immunostaining kultivierten Zellen DRG. DRG-Zellen wurden Immunostained mit Anti-CGRP Antikörper, Neuronen und 4', 6-Diamidino-2-Phenylindole (DAPI) für die Kerne von Neuronen und Gliazellen zu zeigen. (A) CGRP Protein drückte sich in sensorischen Neurons Zellkörper und Axon Fasern. (B) Kerne von Neuronen und Glia waren mit DAPI gefärbt. (C) zusammengeführten Bild von A und B. Pfeil kennzeichnet eine Neuron und Pfeilspitze einer Gliazelle. Maßstabsleiste = 30 µm. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Abbildung 5: die Freisetzung von Neurotransmittern aus kultivierten Zellen DRG. Die selektive NPFFR2 Agonist, dNPA, wurde verwendet, um die Freisetzung von CGRP und SP aus DRG Kulturen stimulieren. Die Abhängigkeit der Freisetzung von Neurotransmittern NPFFR2 wurde von transfecting Zellen mit SiRNA NPFFR2 überprüft. (A und B) nach DRG-Zellen wurden transfiziert mit NPFFR2 SiRNA oder nicht-targeting Kontrolle SiRNA (72 h), dNPA (5 Nmol) galt für 1 h induzieren die Freisetzung von CGRP und SP. Daten sind als Mittelwert ± Standardfehler des Mittelwertes (SEM) ausgedrückt und analysiert wurden durch t wo-Way Varianzanalyse (ANOVA) mit Bonferroni post Hoc tests. p < 0,01, ***p < 0,001; im Vergleich zum entsprechenden Fahrzeug-Kontrollen (N = 12 pro Gruppe). Panels A und B wurden von Lin Et Al. modifiziert 22 Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Die Autoren haben nichts preisgeben.
Dorsal Root Ganglien (DRG) Primärkulturen werden häufig verwendet, um physiologische Funktionen oder Pathologie-Veranstaltungen in sensorischen Neuronen zu studieren. Hier zeigen wir den Einsatz von lumbalen DRG-Kulturen, die Freisetzung von Neurotransmittern zu erkennen, nachdem Neuropeptid FF-Rezeptor Typ 2 Stimulation mit ein selektiver Agonist.
Wir danken Dr. M. Calkins für englische Bearbeitung. Diese Arbeit wurde von Chang Gung Memorial Hospital (CMRPD1F0482), Chang Gung University, Healthy Aging Research Center (EMRPD1G0171) und Ministerium für Wissenschaft und Technologie (105-2320-B-182-012-MY2) unterstützt.
| Mischung aus Tiletamin und Zolazepam (Zoletil) | Virbac | Zoletil 50 | Anästhetikum |
| fötales Rinderserum | Biological Industries | 04-001-1 | Nährmedium |
| Natriumpyruvat | Sigma | S8636 | Nährmedium |
| Penicillin/Streptomycin | Biological Industries | 03-033-1 | Nährmedium |
| DMEM-F12 | Invitrogen | 12400024 | Nährmedium |
| Poly-L-Lysin | Sigma | P9011 | Überzugsschale |
| Kollagenase IA | Sigma | 9001-12-1 | Enzymaufschluss |
| Hank's ausgewogene Salzlösung | Invitrogen | 14170-112 | Nährmedium |
| Trypsin EDTA | Biological Industries | 03-051-5 | Enzymaufschluss |
| Pasteur Pipette | Hilgenberg | 3150102 | Zellverreibung |
| Cytarabin (Ara-C) | Sigma | C6645 | Kulturmedium |
| NGF | Millipore | NC011 | Kulturmedium |
| NPFFR2 siRNA | Dharmacon | L-099691-02-0005 | Transfektion |
| Non-targeting siRNA | Dharmacon | L-001810-10-05 | Transfektion |
| NeuroPORTER Reagenz | Genlantis | T400150 | Transfektionsreagenz |
| dNPA | Genemed Synthesis | N/A | NPFFR2 Agonist |
| CGRP ELISA | Cayman 589001 | EIA | |
| SP ELISA | Cayman | 583751 | EIA |
| CGRP Antikörper | Calbiochem | PC205L | IHC |
| DAPI | Roche | 10236276001 | IHC |