Das übergeordnete Ziel dieses Protokolls ist es, zu unterweisen, wie man murine Astrozyten- und Mikrogliazellen aus dem zentralen Nervensystem extrahiert, aufrechterhält und dissoziiert, gefolgt von einer Infektion mit Protozoenparasiten.
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Methodenartikel
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Das übergeordnete Ziel dieses Protokolls ist es, zu unterweisen, wie man murine Astrozyten- und Mikrogliazellen aus dem zentralen Nervensystem extrahiert, aufrechterhält und dissoziiert, gefolgt von einer Infektion mit Protozoenparasiten.
Astrozyten und Mikroglia sind die am häufigsten vorkommenden Gliazellen. Sie sind verantwortlich für physiologische Unterstützung und Homöostase-Wartung im Zentralnervensystem (ZNS). Die zunehmenden Beweise für ihre Beteiligung an der Bekämpfung von Infektionskrankheiten rechtfertigen das sich abzeichnende Interesse an der Verbesserung der Methoden zur Isolierung primärer Astrozyten und Mikroglia, um ihre Reaktionen auf Infektionen, die das ZNS betreffen, zu bewerten. Unter Berücksichtigung der Auswirkungen der Trypanosoma cruzi (T. cruzi) und Toxoplasma gondii (T. gondii) Infektion im ZNS, hier bieten wir eine Methode, um zu extrahieren, zu pflegen, zu dissoziieren und murine Astrozyten und Mikrogliazellen mit ProtozoenParasiten zu infizieren. Extrahierte Zellen aus neugeborenen Kortiken werden 14 Tage lang in vitro mit periodischem Differentialmedienersatz gehalten. Astrozyten und Mikroglia werden aus dem gleichen Extraktionsprotokoll durch mechanische Dissoziation gewonnen. Nach der Phänotypisierung durch Durchflusszytometrie werden Zellen mit Protozoenparasiten infiziert. Die Infektionsrate wird durch Fluoreszenzmikroskopie zu verschiedenen Zeitpunkten bestimmt, wodurch die Differenzfähigkeit von Gliazellen zur Kontrolle der protozoischen Invasion und Replikation bewertet wird. Diese Techniken stellen einfache, kostengünstige und effiziente Methoden dar, um die Reaktionen von Astrozyten und Mikroglia auf Infektionen zu untersuchen und das Feld für weitere neuroimmunologische Analysen zu öffnen.
Das ZNS besteht hauptsächlich aus Neuronen und Gliazellen1,2,3. Mikroglia und Astrozyten sind die am häufigsten vorkommenden Gliazellen im ZNS. Microglia, das ansässige Makrophagen, ist die immunkompetente und phagozytische Gliazelle im ZNS3,4, während Astrozyten für die Aufrechterhaltung der Homöostase verantwortlich sind und unterstützende Funktionen ausüben5.
Obwohl Gliazellen klassisch bekannt sind, verantwortlich für die Unterstützung und den Schutz der Neuronen6,7, neu entstehende Funktionen dieser Zellen wurden in der jüngsten Literatur beschrieben, einschließlich ihrer Reaktionen auf Infektionen8,9,10,11. Daher gibt es einen Vorstoß, Methoden zu entwickeln, um diese Gliazellen zu isolieren, um ihre Funktionen individuell zu verstehen.
Es gibt einige alternative Modelle, um Gliazellen zu untersuchen, anstatt Primärkulturen, wie verewigte Zelllinien und In-vivo-Modelle. Verewigte Zellen unterliegen jedoch eher genetischen Driften und morphologischen Veränderungen, während In-vivo-Studien begrenzte Manipulationsbedingungen auferlegen. Umgekehrt sind Primärkulturen einfach zu handhaben, ähneln besser in vivo Zellen und ermöglichen es uns auch, experimentelle Faktoren zu kontrollieren12,13. Hier beschreiben wir Richtlinien, wie man murine Astrozyten und Mikroglia-Primärzellen im selben Protokoll extrahiert, pflegt und dissoziiert. Darüber hinaus bieten wir auch Beispiele, wie mit Protozoeninfektionen in diesen Kulturen zu arbeiten.
ZNS-Zellen, die aus neonatalen Mäusen (bis zu 3 Tage alt) extrahiert wurden, wurden 14 Tage lang auf differentialen Medien kultiviert, die das bevorzugte Wachstum von Astrozyten und Mikrogliazellen ermöglichen. Da Mikroglia über den angeschlossenen Astrozyten ruht, wurden Zellpopulationen in einem Orbital-Inkubator mechanisch dissoziiert. Als nächstes sammelten wir alle Überstande, die Mikroglia enthielten, und fügten Trypsin hinzu, um Astrozyten zu lösen. Isolierte Gliazellen wurden phänotypisch durch Durchflusszytometrie ausgewertet und nach dem gewünschten Experiment plattiert.
Wir lieferten auch Beispiele, wie man diese isolierten Mikroglia und Astrozyten mit Protozoenparasiten infiziert. T. gondii ist ein hochneurotroper Protozoen, der für Toxoplasmose14verantwortlich ist, während T. cruzi für die Chagas-Krankheit verantwortlich ist, die zur Entwicklung neurologischer Störungen im ZNS15,16führen kann. Darüber hinaus wurde auch berichtet, dass eine Infektion mit T. gondii17,18 oder T. cruzi19,20,21 die mutmaßliche Todesursache bei immungeschwächten Patienten waren. Daher ist die Aufklärung der immunologischen Rolle von Gliazellen aus dem ZNS bei der Kontrolle von Protozoeninfektionen von großer Bedeutung.
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Alle experimentellen Verfahren mit Mäusen wurden in Übereinstimmung mit dem brasilianischen Nationalgesetz (11.794/2008) durchgeführt und von den Institutionellen Tierpflege- und Verwendungsausschüssen (IACUC) der Föderalen Universität von Sao Paulo (UNIFESP) genehmigt.
1. Glial Cells Extraktion, Wartung und Dissoziation
HINWEIS: Die Anzahl der Mäuse, die für die Extraktion von Gliazellen verwendet werden, hängt von der Menge der Zellen ab, die für die Durchführung der gewünschten Experimente erforderlich sind. In diesem Protokoll wurden insgesamt 2,7 x 107 Astrozyten und 4 x 106 Mikroglia von sechs neonatalen C57BL/6-Mäusen gewonnen. Alle Eingriffe wurden unter sterilem Zustand in einem Biosicherheitsschrank der Klasse II durchgeführt.
2. Infektion und Bewertung der Infektionsraten
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Am14. Tag wurde die Glialzellenkultur (Abbildung 1A) einer mechanischen Dissoziation unterzogen. Isolierte Zellpopulationen wurden durch Durchflusszytometrie nach CD11b-, CD45- und GFAP-Markern analysiert. Wir konnten eine Reinheit von 89,5% für die Astrozytenpopulation und 96,6% für die Mikrogliapopulation beobachten (Abbildung 1B). Nach der Isolierung wurden die Zellen in eine 96-Well-Flachplatte plattiert und nach ...
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Die Bedeutung der Untersuchung isolierter Gliazellen in unterschiedlichen biologischen Kontexten hat sich in den letzten zwei Jahrzehnten ausgeweitet. Das Verständnis des ZNS über Neuronen hinaus ist immer noch ein wachsendes Feld in der Zellbiologie, vor allem bei Infektionen oder entzündlichen Erkrankungen8,9,24. Gliazellen sind nicht nur für die körperliche Unterstützung der Neuronen (wie es früher bekannt war), sondern auch ...
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Die Autoren haben nichts zu verraten.
Wir danken Professor Dr. Renato A. Mortara von der Föderalen Universität von Sao Paulo (UNIFESP) für mAb 2C2 anti-Ssp-4. Diese Arbeit wurde durch Zuschüsse von Fundao de Amparo , Pesquisa do Estado de Sao Paulo (FAPESP, Stipendium 2017/25942-0 an K.R.B.), Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientéfico e Tecnolégico (CNPq, 402100/2016-6 an K.R.B.), das Instituto Nacional de Ciéncia e Tecnologia de Vacinas (INCTV/CNPq) und Coordenaéo de Aperfeiéoamento de Pessoal de Nével Superior (CAPES, Finanzkodex 001). M.P.A. erhält ein Stipendium von CNPq, A.L.O.P. erhält ein Stipendium von CAPES und I.S.F und L.Z.M.F.B. ein Stipendium von FAPESP.
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| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| 70% Ethanol | Dinâ Glimmer Quí Glimmer Contemporâ nea | Cat: 2231 | Sterilize |
| 75 cm2 Flask | Corning | Cat: 430720U | Kunststoffmaterial |
| 96-Well-Zellkulturplatte | Greiner Cellstar | Cat: 655090 | Zellkultur |
| Ammoniumchlorid (NH4Cl) | Dinâ Glimmer Quí Glimmer Contemporâ nea | Katze: C10337.01.AH | Autofluoreszenz |
| entfernen Anti-GFAP Antikörper | Abcam | Kat.: ab49874 | Immunfluoreszenz Antidoby |
| Flaschenaufsatz Filter 0,22 μ mm CA | Corning | Katze: 430513 | Nährmedium Filter |
| Rinderserumalbumin (BSA) | Sigma Aldrich | Katze: A7906 | FACS Puffervorbereitung |
| CD11b (FITC) | BD Pharmigen | Kat.: 553310 | Durchflusszytometrie Antikörper |
| CD45 (PE) | Invitrogen | Kat.: 12-0451-83 | Durchflusszytometrie Antikörper |
| Zentrifuge | Eppendorf | Kat: 5810R | Zentrifugation |
| Zentrifuge | Eppendorf | 5415R | Zentrifugation |
| Klasse II Biosicherheitswerkbank | Pachane Cat | : 200 | Biosicherheitswerkbank für sterile Verfahren |
| CO2 Inkubator | ThermoScientific | Modell: 3110 | Wartung der Primärzellen |
| Konische Röhrchen 15 mL | Corning | Cat: 430766 | |
| Konische Röhrchen 50 mL | Corning | Kat: 352070 | Kunststoff |
| Countess automatisierter Zellzähler | Invitrogen | Katze: C10281 | Zellzähler |
| DAPI | Invitrogen | Kat.: D1306 | Immunfluoreszenz-Antidoby |
| Digitalmikroskop Kamera Nikon | Kat: DS-RI1 | Aufnahme von Bildern mit dem Mikroskop | |
| Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) | Gibco | Cat: 12800-058 | Zellkulturmedium |
| Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) | Sigma Aldrich | Cat: E9884 | FACS Puffervorbereitung |
| F12 Nährstoffmischung | Gibco | Cat: 21700-026 | Zellkulturmedium |
| FACS Canto II | BD Biosciences | Unverkäuflich | Durchflusszytometer |
| Fötales Rinderserum (FBS) | LGC Biotechnologie | Cat: 10-bio500-1 | Cell culture medium supplement |
| Flow Jo (Software) | Flow Jo | Version: Flow Jo_9.9.4 | Datenanalyse |
| Fluoreszenz-Intensivlicht | Nikon | Cat: C-HGFI | Fluoreszenzquelle |
| GFAP (APC) | Invitrogen | Cat.: 50-9892-82 | Durchflusszytometrie Antikörper |
| Ziege - Anti-Maus IgG (FITC) | Kirkeegood& Perry Lab (KPL) | Kat.: 172-1806 | Immunfluoreszenz-Antidoby |
| HBSS - Hank's Balanced Salt Solution | Gibco | Cat: 14175079 | Zellkulturmedium |
| HEPES | Sigma Aldrich | Cat: H4034 | Zellkulturmedium Supplement |
| IC Fixation Buffer | Invitrogen | Cat: 00-8222-49 | Zellfixierung für die Durchflusszitometrie |
| Inverses Mikroskop | Nikon | Modell: ECLIPSE TS100 | Mikroskop |
| Isofluran | Cristá lia | Cat: 21.2665 | Inhalationsanästhetikum |
| Methanol | Synth Cat | : 01A1085.01.BJ | Fixierung für Immunfluoreszenz |
| Mikrospatel | ABC rostfrei | Nicht verfügbar Chirurgisches | Material |
| Mikroröhrchen 1,5 mL | Axygen | Cat: MCT-150-C | Kunststoffmaterial |
| Monoklonaler Antikörper (mAb) 2C2 anti-Ssp-4 | Nicht kommerziell | Immunfluoreszenz-Antidoby | |
| Mehrkanal-Pipette (p200) | Corning | Cat: 751630124 | Pipettenreagenzien |
| NIS Elements Software | Nikon | Version 4.0 | Erfassen und Analysieren von Bildern |
| Fettfreie Milch | Nestlé | Katze: 9442405 | Blockierungslösung für Immunfluoreszenz |
| Orbital Shaker Inkubator | ThermoScientific | Modell: 481 Kat: 11 | Dissoziation von Mikroglia von Astrozyten |
| Paraformaldehyd (PFA) | Sigma Aldrich | Kat: P6148 | Fixierung für Immunfluoreszenz |
| PBS | Nichtkommerzieller | nichtkommerzieller | Neutralpuffer |
| Penicillin G | Sigma Aldrich | Kat: P-7794 | Nahrungsergänzungsmittel für Zellkulturmedium |
| Permeabilisierungspuffer (10x) | Invitrogen | Kat: 00-8333-56 | Zellpermeabilisierung für Durchfluss Citometrie |
| Petrischale 60 mm x 15 mm (Einweg, steril) | Prolab | Kat: 0303-8 pH-Messgerät | Kunststoff |
| Kasvi | K39-1014B pH-Lösung | kalibrieren | |
| RPMI 1640 Medium | Gibco | Kat: 31800-014 | Zellkulturmedium |
| Schere | ABC rostfrei | Kat: LO9-W4 | Chirurgisches Material |
| Serologische Pipette 10 mL | Corning | Cat: 4101 | Kunststoff |
| Serologische Pipette 5 mL | Corning | Cat: 4051 | Kunststoff |
| Einkanalpipette (p1000) | Gilson Pipetman | Cat: F123602 | Pipettenreagenzien |
| Single Kanalpipette (p200) | Gilson Pipetman | Katze: F123601 | Pipettenreagenzien |
| Natriumbicarbonat | Sigma Aldrich | Katze: S6297 | Zellkultursubstrat |
| Zusatz Streptomycinsulfatsalz | Sigma Aldrich | Kat: S9137 | Zellkulturmedium Zusatz |
| Triton X-100 | Sigma Aldrich | Katze: T9284 | Permeabilisierung für Immunfluoreszenz |
| Trypsin | Gibco | Katze: 27250-018 | Verdauungsenzympinzette |
| ABC rostfrei | Katze: L28-P4-172 | Chirurgisches Material | |
| Wasserbad | Novatecnica | Modell: 09020095 | Verdauen Sie Gewebe bei 37 > C mit Trypsin |
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