שמירה על כיסוי מחסום דם מוחי היא המפתח להומיאוסטזיס של מערכת העצבים המרכזית. פרוטוקול זה מתאר טכניקות חוץ גופית כדי לתמצת את התהליכים הבסיסיים הפתולוגיים כי לווסת דם מוח המכשול הכיסוי.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
שמירה על כיסוי מחסום דם מוחי היא המפתח להומיאוסטזיס של מערכת העצבים המרכזית. פרוטוקול זה מתאר טכניקות חוץ גופית כדי לתמצת את התהליכים הבסיסיים הפתולוגיים כי לווסת דם מוח המכשול הכיסוי.
מחסום דם מוחי (BBB) מכסה תפקיד מרכזי בהומיאוסטזיס של מערכת העצבים המרכזית (CNS). BBB מתוחזק באופן דינמי על ידי האסטרוציטים, pericytes ותאי האנדותל במוח (BECs). כאן, אנו מפרטים שיטות להעריך כיסוי BBB באמצעות תרבויות יחיד של BECs האדם הנציח, תרבויות יחיד של BECs העכבר הראשי, ואת מודל התרבות משולש אנושית (BECs, astrocytes ו pericytes) של BBB. כדי להדגיש את הישימות של מבחני למדינות מחלה, אנו מתארים את ההשפעה של olylomeric amyloid-β (oAβ), שהוא תורם חשוב להתפתחות אלצהיימר (AD) התקדמות, על כיסוי BBB. יתר על כן, אנו מנצלים את גורם הצמיחה באפידרמיס (EGF) כדי להאיר את פוטנציאל ההקרנה של התרופה של הטכניקות. התוצאות שלנו מראים כי BECs מתורבת יחיד יחיד משולש ליצור מבנים דמויי רשת כמו בתנאים הבסיסיים, וכי oAβ משבש את זה מבנה התא meshwork ו degenerates מבני רשת preformed,אבל EGF חוסם את ההפרעה הזאת. לכן, הטכניקות המתוארות חשובות לנתח תהליכים בסיסיים וחולי רלוונטיים המווסתים את כיסוי ה- BBB.
מחסום דם מוח (BBB) של נימים מוחיים הוא הממשק הגדול ביותר של מגע בין דם למוח וממלא תפקיד מרכזי בהומיאוסטזיס של מערכת העצבים המרכזית (CNS) 1 , 2 . תהליכים דינמיים ב- BBB מונעים את ספיגה של מולקולות לא רצויות מהדם, מסירים את מוצרי הפסולת מה- CNS, מספקים חומרים מזינים חיוניים ומולקולות איתות ל- CNS, ומווסתים את הנוירו-דלקתיות 1 , 2 , 3 , 4 , 5 . נזקי BBB נפוצים במהלך ההזדקנות וכמה הפרעות ניווניות כולל מחלת אלצהיימר (AD), טרשת נפוצה ושבץ 1 , 2 , 3 , 4 , 5 ,התחת = "xref"> 6. לכן, תפקוד לקוי של BBB עשוי למלא תפקיד מפתח בהפרעות נוירודגנרטיביות, כולל כמטרה טיפולית.
שמירה על כיסוי כלי חשוב עבור פונקציות homeostatic של BBB. עם זאת, in vivo ו במבחנה נתונים הסכסוך על אם התהליכים המעורבים הפרעות נוירודגנרטיב לגרום כיסוי BBB גבוה או נמוך יותר 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , במיוחד לספירה. לכן, יש רציונל חזק לפיתוח של מודלים במבחנה באמצעות סוגי תאים רלוונטיים כדי להעריך באופן מקיף יותר להבין את הדינמיקה של כיסוי BBB. נימים מוחיים מורכבים אסטרוציטים, pericytes ותאי האנדותל במוח (BECs) 3. כל סוגי התאים לתרום את הפונקציה של BBB באמצעות תמיכה מבנית ועל ידי הפרשת המולקולות מפעיל כגון גורמי גדילה אנגיוגניים, ציטוקינים chemokines הפועלים באופרה paracrine ו אוטוקרינית. עם זאת, התאים העיקריים אפקטור של BBB הם BECs 3 . באופן כללי, טכניקות תא התרבות להערכת פונקציה BBB הן מבחני חדירות המבוצעת על תאים הגדלים על מסננים מוסיף, או הערכת רמות של חלבונים BEC מפתח, הן לאחר תוספת של לחצים 14 , 15 , 16 . למרות חשוב, מבחני אלה אינם מתמקדים כיסוי המוח.
הנה, השיטות הקודמות שלנו 17 מפורטים כדי להעריך כיסוי BEC ומבנים דמויי רשת כמו באמצעות תרבויות יחיד של BECs האדם הנציח, תרבויות יחיד של BECs העכבר הראשי, תרבות משולשת אנושית(BECs, astrocytes ו pericytes) של BBB. המטרה היתה להדגים את ההשפעה המזיקה של OAβ, הנחשב תורם חשוב להתקדמות AD, על כיסוי BEC. האפקט המגן של גורם הצמיחה באפידרמיס (EGF) מדגיש את הפוטנציאל של הטכניקה ככלי סינון טיפולי. טכניקה זו כוללת מספר יישומים נרחבים למחקר בסיסי ויישומי, כולל:) 1 הגדרת תפקידם של מסלולים ספציפיים באנגיוגנזה וכיסוי כלי שיט,) 2 הערכת ההשפעות של מחלות וגורמים רלוונטיים להזדקנות על אנגיוגנזה ועל כיסוי כלי, 3) זיהוי תרופתי מטרות.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל הניסויים בצע את אוניברסיטת אילינוי, שיקגו מוסדיים טיפול בבעלי חיים ושימוש ועדת פרוטוקולים.
1. הכנה כללית
הערה: המוח בתאי המוח האנדותל המוחית (hCMEC / D3) הוא קו BEC 14 , 15 , 16 , 18 , 19 . תרבות hCMEC / D3 תאים על צלוחיות רקמה תרבות מצופה קולגן סוג אני (עגל העור, 1:20 דילול של פתרון 0.1% ב Hank של תמיסת מלח מאוזן (HBSS) המכיל Ca 2 + ו Mg 2 + ) ב Basal צמיחה האנדותל הבסיס (EBM-2) המכיל 2-5% סרום שור העובר (FBS), חומצה אסקורבית 10%, 10% גנטמיצין גנטמיצין, 25% hydrocortisone ו 1/4 מהנפח הכולל של גורם הגדילה גדל גורם לכל 500 מ"ל של התקשורת [ אנדותל כלי הדם(EGF), גורם גדילה דמוי-אינסולין (EGF), גורם גדילה דמוי אינסולין 1 (IGF-1) ופקטור הגידול הפיברובלסטי הבסיסי האנושי (bFGF), ראה טבלה של חומרים ].
הערה: מדיום EBM-2 עם FBS וגורמי גדילה נקראים "EBM-2 Complete". EBM-2 ללא FBS ותוספות מכונה "EBM-2 הבסיס". במפגש מלא, תאים hCMEC / D3 הם ~ 1 x 10 5 תאים / ס"מ 2 .
2. Meshwork- כמו גיבוש ו הפרעה Assays
3. כימות
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בתרבויות בודדות, הן hCMEC / D3 תאים ( איור 3 א ) ואת BECs העכבר הראשי ( איור 3 ב ) טופס מבנים דמויי רשת כמו בכל רחבי הבאר. המבנים מאופיינים על ידי רשת של צמתים interlinked ( איור 3 ). בכל הפרדיגמות המתוארות ( איור 1 ), המבנים דמויי רשת דמויי רשת דומים לאחר 24 שעות בקבוצות הבקרה, ויוצרים 20 מבנים דמויי רשת, עם אורך תאגידי כולל של 1...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
השיטות המתוארות ניתן להשתמש כדי לענות על כמה שאלות ביולוגיות היסוד סביב כיסוי המוחי 24 . באופן ספציפי, הם יכולים לזהות אילו קולטנים מסלולי איתות לשחק תפקיד אנגיוגנזה, כיסוי כלי הדם ברקמת סרטן, ותאי האנדותל היקפיים הרלוונטיים למוח. הדוגמאות כוללות קולטני גורמי גדילה אנגיוגניים, תחמוצת חנקן, סיגנל מיטוגן המופעל על-ידי קיטאז של מיטוגן וסגירת סידן 25 , 26 , 27 . HCMEC ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
ליאון טאי ממומן על ידי אוניברסיטת אילינוי שיקגו start-up קרנות.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| תאי hCMEC/D3 | Milipore | SCC066 | |
| EBM-2 מדיה בזאלית | Lonza | CC-3156 | |
| קולגן סוג 1 | ThermoFisher | A1064401 | |
| HBSS, סידן, מגנזיום, ללא פנול אדום | ThermoFisher | 14025092 | |
| HBSS, ללא סידן, ללא מגנזיום, ללא פנול אדום | ThermoFisher | 14175095 | |
| טריפסין-EDTA (0.25%) | ThermoFisher | 25200056 | |
| ריכוזים סופיים של תוספי גורם הגדילה SingleQuot עבור מדיה EBM2 | לונזה | CC-4147 | |
| 5% FBS | לונזה | CC-4147 | |
| 10% חומצה אסקורבית | לונזה | CC-4147 | |
| 10% גנטמיצין סולפט | לונזה | CC-4147 | |
| 25% הידרוקורטיזון | Lonza | CC-4147 | |
| 1/4 נפח גורמי הגדילה המסופקים: גורם גדילה פיברובלסטים, גורם גדילה אפידרמיס, גורם גדילה דמוי אינסולין, גורם גדילה אנדותל כלי דם | לונזה | CC-4147 | |
| פורומיצין הידרוכלוריד | VWR | 80503-312 | |
| MEM-HEPES | Thermo Scientific | 12360-038 | |
| מערכת דיסוציאציה של תאי פפאין (פפאין ו-DNase1) | וורת'ינגטון ביוכימיה | LK003150 | |
| פריציטים אנושיים | Sciencell | 1200 | |
| פריציטים מדיה בסיסית | Sciencell | 1201 | |
| תוסף גדילה פריציטים | Sciencell | 1252 | |
| אסטרוציטים אנושיים | Sciencell | 1800 | |
| אסטרוציטים תוסף גדילה | Sciencell | 1852 | |
| קרום הבסיס (גורם גדילה מטריג'ל מופחת) | קורנינג | 356231 | |
| אנגיוגנזה m-plates (96-well) | ibidi | 89646 | |
| גורם גדילה אפידרמלי אנושי | שננדואה ביוטכנולוגיה | 100-26 | |
| CellTracker ירוק | ThermoFisher | C7025 | |
| CellTracker כתום | ThermoFisher | C34551 | |
| CellTracker כחול | ThermoFisher | C2110 | |
| פולי-L-ליזין | Sciencell | 0403 | |
| 10% ניטרלי חוצץ פורמלין | Sigma-Aldrich | HT5012-60ML | |
| C57BL עכברי | ג'קסון מעבדה | ו | |
| PCR צינור רצועות | GeneMate | T-3014-2 | |
| Zeiss סטריאו מגלה v.8 מנתח מיקרוסקופ | Zeiss | na |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.