El objetivo de este protocolo es aislar los microvasculares de múltiples regiones del sistema nervioso central de vertebrados lisencéfalos y gyrencéfalos.
Se requiere una suscripción a JoVE para ver este contenido. Inicie sesión o comience su prueba gratuita.
Artículo de método
* These authors contributed equally
El objetivo de este protocolo es aislar los microvasculares de múltiples regiones del sistema nervioso central de vertebrados lisencéfalos y gyrencéfalos.
El aislamiento de los microvasculares del sistema nervioso central (SNC) se realiza comúnmente mediante la combinación de tejido cortical de múltiples animales, la mayoría de las veces roedores. Este enfoque limita el interrogatorio de las propiedades de la barrera hematoencefálica (BBB) a la corteza y no permite la comparación individual. Este proyecto se centra en el desarrollo de un método de aislamiento que permite la comparación de la unidad neurovascular (NVU) de múltiples regiones del SNC: corteza, cerebelo, lóbulo óptico, hipotálamo, hipófisis, tronco encefálico y médula espinal. Además, este protocolo, desarrollado originalmente para muestras murinas, fue adaptado con éxito para su uso en tejidos del SNC de especies de vertebrados pequeños y grandes de los que también somos capaces de aislar microvas de la materia blanca del hemisferio cerebral. Este método, cuando se combina con inmunoetiquetado, permite la cuantificación de la expresión de proteínas y la comparación estadística entre individuos, tipo de tejido o tratamiento. Demostramos esta aplicabilidad evaluando los cambios en la expresión de proteínas durante la encefalomielitis autoinmune experimental (EAE), un modelo murino de una enfermedad neuroinflamatoria, esclerosis múltiple. Además, los microbuques aislados por este método podrían utilizarse para aplicaciones posteriores como qPCR, RNA-seq y Western blot, entre otros. Aunque este no es el primer intento de aislar los microrridos del SNC sin el uso de ultracentrifugación o disociación enzimática, es único en su adecuación para la comparación de individuos individuales y múltiples regiones del SNC. Por lo tanto, permite la investigación de una gama de diferencias que de otro modo pueden permanecer oscuras: porciones del SNC (córtex, cerebelo, lóbulo óptico, tronco encefálico, hipotálamo, hipófisis y médula espinal), tipo de tejido del SNC (materia gris o blanca), individuos, grupos de tratamiento experimental, y las especies.
Nuestro cerebro es el órgano más importante de nuestro cuerpo. Por esta razón, mantener la homeostasis cerebral a pesar de factores externos que pueden desencadenar una desviación de la normalidad es una prioridad. Según algunos eruditos, hace unos 400-500 millones de años1, los animales vertebrados desarrollaron lo que ahora conocemos como la barrera hematoencefálica (BBB)2,3. Esta "cerca" protectora ejerce la mayor influencia sobre la homeostasis del sistema nervioso central (SNC) y funciona regulando estrechamente el transporte de iones, moléculas y células entre la sangre y el parénquima del SNC. Cuando el BBB se interrumpe, el cerebro se vuelve susceptible a la exposición tóxica, infección, y la inflamación. Por lo tanto, la disfunción BBB se asocia con muchos, si no todos, trastornos neurológicos y neurodesarrollo4,5,6.
La sofisticada función del BBB se atribuye a la microvasculatura única del SNC conformada por la unidad neurovascular (NVU)2,3. Células endoteliales altamente especializadas, pericitas y pies de punta astrocíticos son los componentes celulares de la NVU2,3. La matriz extracelular generada por estas células también es esencial para la fisiología NVU y BBB2,3. Aunque los componentes celulares y moleculares esenciales de la NVU se conservan entre los vertebrados, la heterogeneidad se reporta entre las órdenes y las especies7,8. Sin embargo, las limitaciones técnicas impiden nuestra capacidad de considerar plenamente estas diferencias en la neurobiología, la investigación biomédica o traslacional.
Debido a esto, ampliamos un método de aislamiento de microbuques específico de la región del SNC para hacerlo aplicable a numerosas especies de los cinco grupos de vertebrados: peces, anfibios, reptiles, aves y mamíferos. El protocolo se describe para su uso en vertebrados lisencéfalos y grandes, incluidas las especies con relevancia traslacional9. Además, incluimos otras regiones del SNC no investigadas antes en este contexto, pero relevantes para la neurofisiología y con tremendas implicaciones clínicas: el hipotálamo, la hipófisis y la materia blanca. Por último, probamos la capacidad de este método de aislamiento como una herramienta fiable para identificar cambios en la expresión proteica a lo largo de la NVU y/o BBB9,10,11. Como prueba de concepto, mostramos cómo determinar los cambios en la expresión VCAM-1 y JAM-B durante EAE utilizando el método de aislamiento seguido de inmunofluorescencia.
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Todos los procedimientos del presente estudio están de acuerdo con las directrices establecidas por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales (IACUC) de la Universidad de California (UC). El cuidado de animales en UC Davis está regulado por varios recursos independientes y ha sido totalmente acreditado por la Asociación para la Evaluación y Acreditación de Laboratorio Animal Care International (AAALAC) desde 1966. Los tejidos del SNC porcino se obtuvieron del Departamento de Ciencias Animales de la UCD, Laboratorio de Ciencias de la Carne. Los tejidos del SNC de los macacos de rhesus se obtuvieron del Departamento Nacional de Patología del Centro Nacional de Investigación de Primates de California (NIH P51OD011107). El personal del laboratorio no realizó anestesia, eutanasia ni necropsia en cerdos y macacos. Por lo tanto, no hay recomendaciones particulares sobre estas cuestiones.
NOTA: Este método fue validado para múltiples especies, pero el protocolo proporcionado corresponde más directamente a los tejidos de ratón y porcino. Los detalles relativos al lóbulo óptico no se aplican cuando se utilizan especímenes de mamíferos. Todos los materiales biopeligrosos deben manipularse en una instalación adecuada para el nivel de bioseguridad (BSL). Todos los materiales agudamente tóxicos deben manipularse debajo de una campana de humos. Todos los residuos médicos biopeligrosos y los residuos tóxicos agudos deben eliminarse adecuadamente.
1. Preparación
2. Disección de tejido del SNC del espécimen de vertebrado lisencéfalo pequeño
NOTA: El artículo muestra la aplicación del protocolo en un Ratón macho C57BL6/J, de 10 semanas de edad, 25 g.
3. Disección de tejido del SNC de un espécimen de vertebrado gyrencéfalo grande
NOTA: Este protocolo utiliza tejidos del SNC porcinos obtenidos de un matadero. Por lo tanto, no se describe ni muestra anestesia, eutanasia o necropsia aquí.
4. Homogeneización del tejido del SNC
NOTA: Es más eficiente cuando dos investigadores participan en el proceso de homogeneización: uno disecing las meninges bajo el estereoscopio y el otro homogeneizar los tejidos picados. De esta manera, los tejidos se devuelven rápidamente al cubo de hielo y se mantienen fríos.
5. Purificación de microvasos
6. Elución y filtración de microvesseles
7. Inmunomanchación
NOTA: La tinción de hematoxilina y eosina (H&E) se realizó en reptiles, anfibios y especímenes de peces como prueba de concepto de la viabilidad del protocolo. Por lo tanto, no hay ninguna recomendación para el inmunoetiquetado de estos especímenes.
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Los microvasos aislados del SNC murino mostraron todos los componentes celulares intrínsecos de la unidad neurovascular2,3. Usando molécula de adhesión de células endoteliales plaquetarias-1 (PECAM, también conocida como CD31) o isolctina IB4 (una glicoproteína que une la célula endotelial glicocalyx) para células endoteliales, el factor de crecimiento derivado de plaquetas (PDGFR) o antígeno de la neurona-glial 2 (NG2) para peric...
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
El BBB incluye las propiedades únicas de las células endoteliales de microvasculatura cerebral del cerebro acopladas por una sofisticada arquitectura de uniones estrechas, adheridas, "peg-socket", y placas de adhesión críticas para la homeostasisdelSNC2,3,19. Las propiedades de las células endoteliales son inducidas y mantenidas por pericitos y los procesos de pie final de la astroglia circundante2,<...
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Los autores no tienen nada que revelar.
El Dr. Cruz-Orengo contó con el apoyo de la Universidad de California, Davis, School of Veterinary Medicine Start Up Funds.
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| 10X PBS | ThermoFisher | BP39920 | Se utiliza para bloquear y diluir anticuerpos. |
| 20% PFA | Microscopía Electrónica Ciencias | 15713-S | Utilizado como fijador (4% PFA) |
| 70.000 MW Dextran | Millipore Sigma | 9004-54-0 | Utilizado para solución MV-2 |
| Pinzas Adson Fine | Science Tools (FST) | 11006-12 | Utilizado para la extirpación de músculo y piel |
| Pinzas Adson, calidad | FST | 91106-12 | Igual que el anterior pero más barato |
| Suero bovino albúmina (BSA) | Millipore Sigma | A7906-100G | Se utiliza para la solución MV-3, bloqueo y diluyente de anticuerpos |
| Corning 100 μ m Colador de células | Millipore Sigma | CLS431752-50EA | |
| Corning 70 μ m Colador de celdas | Millipore Sigma | CLS431751-50EA | |
| Corning Deskwork puntas de encuadernación baja | Millipore Sigma | CLS4151 | Igual que a continuación pero más barato. |
| Cultrex Poly-D-Lisine | R& D | 3439-100-01 | Utilizado para el recubrimiento de portaobjetos |
| Burro anti-Cabra IgG-ALEXA 555 | Thermo | A21432 | Utilizado como anticuerpo secundario. Dilución recomendada de 1:200. |
| Donkey anti-Mouse IgG-ALEXA 488 | Thermo | A21202 | Utilizado como anticuerpo secundario. Dilución recomendada de 1:200. |
| Burro anti-Conejo IgG-ALEXA 488 | Thermo | A21206 | Utilizado como anticuerpo secundario. Dilución recomendada de 1:200. |
| Burro anti-Conejo IgG-ALEXA 647 | Thermo | A31573 | Utilizado como anticuerpo secundario. Dilución recomendada de 1:200. |
| Burro anti-Rata IgG-DyLight 650 | Thermo | SA5-10029 | Utilizado como anticuerpo secundario. Dilución recomendada de 1:200. |
| Pico de tejido de doble punta | FST | 18067-11 | Se utiliza para la extirpación de meninges y plexo coroideo |
| Pinzas de #3c Dumont | FST | 11231-20 | Se utiliza para la manipulación de tejidos más delicados y/o pequeños del SNC (como la hipófisis) |
| Pinzas Dumont #7 | FST | 11274-20 | Se utilizan para la disección y manipulación del SNC |
| Pinzas Dumont #7, estudiante | FST | 91197-00 | Igual que el anterior pero |
| Puntas ep Dualfilter T.I.P.S. LoRetention más | Eppendorf | 22493008 | Mejor calidad que las puntas anteriores (más caras). |
| Pinzas de Graefe extrafinas, dentadas | FST | 11151-10 | Se utilizan para la extracción de huesos |
| Tijeras finas, afiladas | FST | 14060-09 | Se utilizan para la extracción de saco dural de cerdo y macaco |
| Mortero de vidrio 1,5 mL Homogeneizador de tubo de microcentrífuga Homogeneizador, paquete de 10 | Chang Bioscience Inc. (eBay) | GP1.5_10 | Se utiliza para el hipotátalo y la hipófisis de pequeños vetebrados. |
| Cabra anti-CXCL12, biotinilado | PeproTech | 500-P87BGBT | Se utiliza como anticuerpo primario en los microvasos del SNC de todas las muestras. Dilución recomendada: 1:20. |
| Cabra anti-JAM-B | R& D | AF1074 | Se utiliza como anticuerpo primario para evaluar la neuroinflamación. Concentración recomendada: 5 μ g/mL. |
| Cabra anti-ratón IgG-ALEXA 488 | Thermo | A11001 | Utilizado como anticuerpo secundario. Dilución recomendada de 1:200. |
| Cabra anti-ratón IgG-ALEXA 555 | Thermo | A21424 | Utilizado como anticuerpo secundario. Dilución recomendada de 1:200. |
| Cabra anti-PDGFRβ | R& D | AF1042 | Se utiliza como anticuerpo primario en los microvasos del SNC de todas las muestras. Concentración recomendada: 5 μ g/mL. |
| Cabra anti-Conejo IgG-ALEXA 555 | Thermo | A21249 | Utilizado como anticuerpo secundario. Dilución recomendada de 1:200. |
| Cabra anti-Conejo IgG-DyLight 488 | Thermo | 35552 | Utilizado como anticuerpo secundario. Dilución recomendada de 1:200. |
| Cabra anti-Rata IgG-DyLight 650 | Thermo | SA5-10021 | Utilizado como anticuerpo secundario. Dilución recomendada de 1:200. |
| Pinzas Graefe, punta curvada, 1X2 dientes | FST | 11054-10 | Uso para la sujeción y agitación de la red de filtro de nailon |
| HBSS, tampón 1X con calcio y magnesio | Corning | 21-022-CM | Utilizado para solución MV-1 |
| HEPES, tampón líquido 1M | Corning | 25-060-CI | Utilizado para la solución MV-1 |
| Isolectina GS-IB4-Biotina-XX | ThermoFisher Scientific (Thermo) | I21414 | Glicoproteína aislada de la leguminosa Griffonia simplicifolia que se une a los residuos de D-galactosil del glicocálido de las células endoteliales. Se utiliza para microbuques del SNC aviar y porcino. Concentración recomendada: 5 μ g/mL. |
| Tijeras LaGrange, dentadas | FST | 14173-12 | Utilizadas para la disección de cráneo y laminectomía (excepto cerdo y macaco) |
| Portaobjetos Millicell EZ Unidad de 8 pocillos | Millipore Sigma PEZGS0816 | ||
| Ratón anti-CLDN5 | Thermo | 35-2500 | Utilizado como anticuerpo primario en los microvasos del SNC de todas las muestras. Concentración recomendada: 5 μ g/mL. |
| Ratón anti-GGT1 | Abcam | ab55138 | Utilizado como anticuerpo primario en los microvasos del SNC de todos los especímenes. Concentración recomendada: 5 μ g/mL. |
| Ratón anti-humano CD31 R | & D | BBA7 | Se utiliza como anticuerpo primario en los microvasos del SNC de los primates. Concentración recomendada: 16,5 μ g/mL. |
| Ratón anti-NFM | Thermo | RMO-270 | Se utiliza como anticuerpo primario en los microvasos del SNC de todas las muestras. Concentración recomendada: 5 μ g/mL. |
| Ratón anti-αSMA | Thermo | MA5-11547 | Utilizado como anticuerpo primario en los microvasos del SNC de todos los especímenes. Dilución recomendada de 1:200. |
| Red filtrante de nylon, rollo | Millipore Sigma | NY6000010 | Discos de red filtrante cortados con láser a 13 mm de diámetro. Se utiliza para el hipotátalo y la hipófisis de pequeños vetebrados. |
| Redes filtrantes de nylon, 25 mm | Millipore Sigma | NY2002500 | Se utilizan en la mayoría de los tejidos del SNC de los vertebrados pequeños, excepto el hipotálamo y la hipófisis. Se utiliza para el hipotálamo y la hipófisis de macacos y cerdos. |
| Redes filtrantes de nylon, 47 mm | Millipore Sigma | NY2004700 | Se utiliza para tejidos del SNC de macacos y cerdos, excepto el hipotálamo y la hipófisis. |
| Reactivo antidecoloración ProLong Gold con DAPI | ThermoFisher | P36935 | Se utiliza para cubrir portaobjetos. |
| Conejo anti-AQP4 | Millipore Sigma | A5971 | Utilizado como anticuerpo primario en los microvasos del SNC de todos los especímenes. Dilución recomendada de 1:200. |
| Millipore Sigma de | conejo | SAB2107967 | Utilizado como anticuerpo primario en los microvasos del SNC de todos los especímenes. Concentración recomendada: 5 μ g/mL. |
| Conejo anti-NG2 | Millipore Sigma | AB5320 | Utilizado como anticuerpo primario en los microvasos del SNC de todas las muestras. Dilución recomendada de 1:200. |
| Anti-OSP de conejo | Abcam | ab53041 | Utilizado como anticuerpo primario en los microvasos del SNC de todos los especímenes. Concentración recomendada: 1 μ g/mL. |
| Conejo anti-VE-Cadherin | Abcam | ab33168 | Utilizado como anticuerpo primario en los microvasos del SNC de todos los especímenes. Concentración recomendada: 5 μ g/mL. |
| Conejo anti-ZO-1 | Thermo | 61-7300 | Utilizado como anticuerpo primario en microvasos del SNC de todos los especímenes. Concentración recomendada: 5 μ g/mL. |
| Rata anti-CD31 | Becton Dickinson | BD 550274 | Se utiliza como anticuerpo primario para los microvasos del SNC murino. Concentración recomendada: 5 μ g/mL. |
| Rat anti-GFAP | Thermo | 13-0300 | Utilizado como anticuerpo primario en los microvasos del SNC de todos los especímenes. Dilución recomendada de 1:200. |
| Rata anti-VCAM-1 | Becton Dickinson | BD 553329 | Se utiliza como anticuerpo primario para evaluar la neuroinflamación. Concentración recomendada: 5 μ g/mL. |
| Solución estéril de Ringer, Frog | Aldon Corporation | IS5066 | Utilizado para la anestesia amfibiana |
| Streptavidin-ALEXA 555 | Thermo | S32355 | Se utiliza como anticuerpo secundario para marcar anticuerpos primarios biotinilados. Dilución recomendada de 1:500. |
| Estreptavidina-ALEXA 647 | Thermo | S32357 | Se utiliza como anticuerpo secundario para marcar anticuerpos primarios biotinilados. Dilución recomendada de 1:500. |
| Tijeras quirúrgicas, afiladas | FST | 14002-12 | Utilizadas para la extirpación de músculo y piel |
| Tijeras quirúrgicas, afiladas-romas | FST | 14001-16 | Utilizadas para la decapitación (excepto cerdo y macaco) |
| Swinnex Portafiltros, 13 mm | Millipore Sigma | SX0001300 | Modificado por corte láser. Se utiliza para el hipotátalo y la hipófisis de pequeños vetebrados. |
| Portafiltros Swinnex, 25 mm | Millipore Sigma | SX0002500 | Modificado por corte láser. Se utiliza en la mayoría de los tejidos del SNC de los vertebrados pequeños, excepto el hipotálamo y la hipófisis. Se utiliza para el hipotálamo y la hipófisis de macacos y cerdos. |
| Portafiltros Swinnex, 47 mm | Millipore Sigma | SX0004700 | Modificado por corte láser. Se utiliza para tejidos del SNC de macacos y cerdos, excepto el hipotálamo y la hipófisis. |
| Triton X-100 | ThermoFisher | 50-165-7277 | Se utiliza para bloquear y diluir anticuerpos. |
| Wheaton 120 Vac Agitador aéreo | VWR (Proveedor DWK Life Sciences) | 62400-904 (DWK #903475) | Se utiliza para tejidos del SNC de macacos y cerdos con trituradora de tejidos de 55 mL, excepto el hipotálamo y la hipófisis. |
| Trituradora de tejidos Wheaton Potter-Elvehjem con mortero de PTFE, 10 mL | VWR (Proveedor DWK Life Sciences) | 14231-384 (DWK #357979) | Se utiliza en la mayoría de los tejidos del SNC de los vertebrados pequeños, excepto el hipotálamo y la hipófisis. Se utiliza para el hipotálamo y la hipófisis de macacos y cerdos. |
| Trituradora de tejidos Wheaton Potter-Elvehjem con mortero de PTFE, 55 mL | VWR (Proveedor DWK Life Sciences) | 14231-372 (DWK #357994) | Se utiliza para tejidos del SNC de macacos y cerdos, excepto el hipotálamo y la hipófisis. |
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.