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El sistema nervioso central contiene una subpoblación de células multipotentes, renueva a sí misma que tiene la capacidad para dar lugar a todas las diferentes células neuronales maduros tipos1,2,3,4. Estas células madre neurales (NSC) residen en nichos especializados en el cerebro y la médula espinal y puede ser activadas después de lesión para proliferar, migrar y diferenciarse en células nerviosas maduras. NSC y su progenie ha demostrado a migrar hacia el sitio de lesión en lesión cortical modelos5,6. En el cerebro, ha demostrado NSC para migrar desde los ventrículos laterales en el sitio de la lesión donde se diferencian en astrocitos que contribuyen a la formación de cicatriz glial7. Sin embargo, en la médula espinal, se han realizado pocos estudios para preguntar si estos mismo NSCs endógenos pueden aprovecharse para promover la recuperación después de lesión de la médula espinal. De hecho, actualmente existe un debate respecto a si la activación de la piscina de la célula de vástago en la médula espinal requiere un daño físico directo del nicho periventricular Revestimiento canal central8 o si el daño al espinal médula parénquima (dejando el tallo nicho de células intacta) es suficiente para activar endógeno NSCs9.
Un número de modelos de lesión (SCI) de la médula espinal se ha utilizado para estudiar la fisiopatología de la lesión aguda y crónica. Estos modelos también se han utilizado para probar terapias potenciales para tratar SCI neuroprotección, inmunomodulación y desarrollo celular trasplante y reemplazo estrategias10,11,13. Los modelos actuales incluyen lesiones compresión o contusión, causantes de déficit funcional a gran escala, así como lesiones extensas y cavitaciones en el cable14,15. Las cicatrices gliales resultantes pueden abarcar varios segmentos espinales junto con la mayoría de la anchura, la circunferencia de la médula espinal16. Así, mientras que estos modelos son clínicamente relevantes, pueden permitirse desafíos significativos para estudiar la respuesta de NSCs endógenas después de lesión. Hay modelos químicos de lesiones que se pueden adaptar para hacer que las formas más leves de lesión que puede evitar el canal central17. Sin embargo, este tipo de lesiones se centran en la desmielinización asociada a SCI y no modelos clínicamente relevantes para el daño físico o mecánico asociado con LME traumáticas.
Para hacer frente a las limitaciones de los modelos actuales de la lesión, hemos adaptado un aguja pista SCI modelo mínimo, desarrollado originalmente en el rata9, para la aplicación de un modelo de ratón adulto. Nuestro modelo de lesión adaptado puede crear una lesión consistente de la región dorsolateral de la médula espinal de ratón y el canal central en el nivel de lesión (es) de repuesto. La ventaja de este modelo es que permite el estudio de la cinética de la NSC después de lesiones y su potencial migración radial en el sitio de la lesión. El uso de un modelo de ratón también permite el uso de ratones transgénicos que permiten seguimiento de linaje de NSCs endógenos y su progenie después de lesión. Las propiedades de NSCs adicional pueden ser evaluadas utilizando una forma modificada de la prueba en vitro desarrolló que se introduce en el presente Protocolo.
El ensayo desarrolló es un en vitro formando Colonia ensayo que permite el aislamiento de NSCs en presencia de mitógenos. En densidades de galjanoplastia clonal, NSCs individuales proliferan para dar lugar a colonias esféricas libres de células que se componen de una pequeña subpoblación de NSCs y una gran mayoría de progenitores18,19. En nuestro protocolo, demostramos el aislamiento de dos NSCs distintos, relacionados linealmente desde la región periventricular de la médula espinal, bajo las condiciones iniciales y siguiendo nuestro modelo mínimo de SCI. Definitivo neural nestin expresa células (dNSCs) y la proteína ácida fibrilosa glial (GFAP) y se cultivan en presencia de factor de crecimiento epidérmico (EGF), factor de crecimiento fibroblástico (FGF) y heparina (juntos llamada EFH)20. Estos dNSCs son raras en la médula espinal de ingenua, dando lugar a muy pocos neuroesferas en vitro. Sin embargo, nos demuestran que dNSCs se activan después de SCI mínimo, ampliar el número de neuroesferas aisladas de la región periventricular del21. Primitivo las células madre neurales (pNSCs) son de dNSCs en el linaje de células madre neurales. pNSCs son excesivamente raros, expresados bajos niveles de los marcadores de pluripotencia Oct4 y leucemia (LiF) factor inhibitorio de la respuesta22. pNSCs no forman neuroesferas cuando están aisladas de la médula espinal de ratón adulto debido a la presencia de la proteína básica de mielina (MBP) en cultivos primarios; sin embargo, neuroesferas pueden ser aislado de ratones deficientes de MBP y su número es mayor que sigue lesión, similar a dNSCs21. Finalmente, mostramos que neuroesferas derivadas de dNSC pueden ser aislado desde el sitio de la lesión en el temprano épocas después de SCI mínimo. Estos resultados demuestran que nuestro modelo de la lesión y análisis pueden determinar las características de activación de periventricular NSC como su capacidad para proliferar y migrar en respuesta a la lesión.