כאן, אנו מציגים פרוטוקול להפעלת שדה חשמלי פולס ננו-שנייה (nsPEF) כדי לעורר תאי Schwann במבחנה. יכולת הסינתזה וההפרשה של גורמים רלוונטיים ושינויים בהתנהגות התא אימתו את הגירוי המוצלח באמצעות nsPEF. המחקר נותן מבט חיובי על שיטת התחדשות העצבים ההיקפית.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
כאן, אנו מציגים פרוטוקול להפעלת שדה חשמלי פולס ננו-שנייה (nsPEF) כדי לעורר תאי Schwann במבחנה. יכולת הסינתזה וההפרשה של גורמים רלוונטיים ושינויים בהתנהגות התא אימתו את הגירוי המוצלח באמצעות nsPEF. המחקר נותן מבט חיובי על שיטת התחדשות העצבים ההיקפית.
תאי Schwann (SCs) הם תאים myelinating של מערכת העצבים ההיקפית, משחק תפקיד מכריע התחדשות עצב היקפי. שדה חשמלי דופק ננו-שנייה (nsPEF) היא שיטה מתפתחת הישימה בגירוי חשמלי עצבי שהוכחה כיעילה בהמרצת התרבות תאים ותהליכים ביולוגיים אחרים. במטרה להעריך אם SCs עוברים שינויים משמעותיים תחת nsPEF ולעזור לחקור את הפוטנציאל לשיטות חדשות להתחדשות עצבית היקפית, תאי RSC96 בתרבית היו נתונים לגירוי nsPEF ב 5 kV ו 10 kV, ולאחר מכן המשך גידול במשך 3-4 ימים. לאחר מכן, כמה גורמים רלוונטיים המבוטאים על ידי SCs הוערכו כדי להדגים את הגירוי המוצלח, כולל חלבון הסמן הספציפי, גורם נוירוטרופי, גורם שעתוק ומווסת מיאלינציה. התוצאות המייצגות הראו כי nsPEF שיפר באופן משמעותי את ההתרבות והנדידה של SCs ואת היכולת לסנתז גורמים רלוונטיים התורמים באופן חיובי להתחדשות העצבים ההיקפיים. במקביל, ביטוי נמוך יותר של GFAP הצביע על הפרוגנוזה השפירה של פגיעות עצביות היקפיות. כל התוצאות הללו מראות כי ל- nsPEF יש פוטנציאל גדול כשיטת טיפול יעילה לפגיעות עצביות היקפיות על ידי גירוי SCs.
בכל שנה, מיליוני אנשים מושפעים מפגיעות עצביות המערבות הן את מערכת העצבים ההיקפית (PNS) והן את מערכת העצבים המרכזית (CNS)1. מחקרים הראו כי יכולת התיקון האקסונלית של מערכת העצבים המרכזית מוגבלת למדי לאחר פגיעות עצביות, בעוד שמערכת העצבים הפארא-סימפתטית מראה יכולת משופרת בשל הפלסטיות המשמעותית של SCs2. עם זאת, השגת התחדשות מלאה לאחר פגיעות עצביות היקפיות נותרה מפרכת וממשיכה להוות אתגר משמעותי לבריאות האדם 3,4. כיום, השתלות עצמיות נותרו טיפול שכיח למרות החסרונות של תחלואה באתר התורם וזמינות מוגבלת5. מצב זה הניע חוקרים לחקור טיפולים אלטרנטיביים, כולל חומרים6, גורמים מולקולריים7 וגירוי חשמלי (ES). כגורם המקדם צמיחה אקסונלית והתחדשות עצבית8, בחירת שיטה מתאימה של ES וחקירת הקשר בין ES ו- SCs הופכים חיוניים.
SCs הם תאי הגליה העיקריים של מערכת העצבים הפארא-סימפת-ארצית, והם ממלאים תפקיד מכריע בהתחדשות מערכת העצבים הפארא-סימפתטית 9,10. בעקבות פגיעות עצביות היקפיות, SCs עוברים הפעלה מהירה, תכנות מחדש נרחב2, ומעבר ממצב יצירת מיאלין למורפולוגיה תומכת צמיחה כדי לבצע את התחדשות העצב2. התפשטות משמעותית של SCs מתרחשת בקצה הדיסטלי של העצב הפגוע, בעוד SCs של הגדם הדיסטלי עוברים התפשטות והתארכות כדי ליצור את הרצועה של באנגנר, אשר נחוצים כדי להנחות אקסונים לגדול לעבר איבר המטרה11. יתר על כן, SCs מגדמי העצבים הפרוקסימליים והדיסטליים נודדים לתוך גשר העצבים ויוצרים מיתרי SC המקדמים התחדשות אקסונים12. יתר על כן, מחקרים קודמים הראו כי הסינתזה וההפרשה של גורמים רלוונטיים הקשורים ל- SCs משתנים במקרים של התחדשות עצבית היקפית, כולל גורמי שעתוק13, גורמים נוירוטרופיים14 ומווסתי מיאלינציה13. זה גם מספק אינדיקטורים להערכת הפעילות של SCs. בהתבסס על אלה, קידום התפשטות SC, נדידה, סינתזה והפרשת גורמים רלוונטיים נחקרו בהרחבה לשיפור התחדשות עצבית היקפית15.
מחקרים קודמים הדגימו את האפשרות להשתמש ב-ES להתחדשות עצבית1. הסבר מקובל הוא כי ES יכול לגרום לדפולריזציה של קרום התא, לשנות את פוטנציאל הממברנה, ולהשפיע על תפקודי חלבון הממברנה על ידי שינוי התפלגות המטען על ביומולקולות אלה1. עם זאת, יישום נרחב PEF אינטנסיבי עלול לגרום לכאב חמור, התכווצויות שרירים לא רצוניות ופרפור לב8. הוא גם מגביר את פעילות קריאטין קינאז (CK), מפחית את כוח השרירים וגורם להתפתחות של כאבי שרירים מאוחרים (DOMS)16. nsPEF היא טכניקה מתפתחת המגרה נבדקים עם שדות חשמליים במתח גבוה בתוך משך פעימה של ננו-שנייה, והיא משמשת בהדרגה במחקר ברמת התא17,18. מחקרים קודמים דיווחו כי הרציונל האפשרי של nsPEF המקדם התפשטות תאים ופעילות אברונים הוא היווצרות ננו-נקבוביות ממברנות והפעלת תעלות יוניות, מה שמוביל לעלייה בריכוז Ca2+ ציטופלזמי19. nsPEF משתמשת בטכנולוגיית כוח פולסים כדי לטעון את קרום התא, ומייצרת פולסים המאופיינים במשך קצר, זמן עלייה מהיר, הספק גבוה וצפיפות אנרגיה נמוכה20. מאפיינים אלה מצביעים על כך ש- nsPEF עשוי להיות מצב מועדף עם תופעות לוואי מינימליות לגירוי8. יתר על כן, nsPEF מציע יתרונות כגון הליכים זעיר פולשניים, הפיכות, יכולת התאמה ואי-הרס לרקמות עצביות בהשוואה להתערבויות כירורגיות. כיוון מחקר מרכזי אחד של nsPEF בתחום הביו-רפואי הוא היישום שלו עבור אבלציה של רקמת הגידול באמצעות גירוי שדה חשמליבאנרגיה גבוהה 21,22,23. חלק מתוצאות המחקר מצביעות על כך ש-12-nsPEF יכול לגרות עצבים היקפיים מבלי לגרום נזק24. עם זאת, כיום, יש ראיות מוגבלות לגבי היישום של nsPEF בתחום התחדשות עצבית. יתר על כן, גירוי SCs באמצעות nsPEF הוא ניסיון חלוצי, התורם למחקר נוסף in vivo וקליני. מחקר זה בוחן האם גירוי nsPEF של SCs יכול לקדם התחדשות עצבית ולספק בסיס אמין למחקר מעמיק ושיטתי לאחר מכן.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. הפשרת תאי RSC96 שמורים בהקפאה
2. מעבר תאים:
הערה: אם צפיפות התא מגיעה ל-80%-90%, היא מוכנה למעבר.
3. הפעלת מכשיר nsPEF
4. בדיקת ערכת ספירת תאים-8 (CCK-8)
5. בדיקת שריטה בתא
6. Immunofluorescence
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פולסים חשמליים בעוצמה נמוכה מעודדים את התפשטות התאים
על פי בדיקת CCK-8, קצב ההתרבות של RSC96 בקבוצת 5 kV/cm היה מהיר משמעותית מזה של תאי קבוצת הביקורת. עם זאת, ככל שהפרמטרים גדלו (20 קילו-וולט/ס"מ ו-40 קילו-וולט/ס"מ), קצב ההתפשטות לא היה יציב, אפילו נמוך מזה של קבוצת הביקורת. קצב התרבות התאים של תאי RSC96 בקבוצת 40 kV/cm היה נמוך משמעותית מקבוצת הביקורת וקבוצות 5 kV/cm, והראה הבדל סטטיסטי משמעותי (P < 0.05). מאחר שלא עמדו בדרישות הניסוי של התפשטות תאים, קבוצות 20 kV/cm ו-40 kV/cm לא נכללו בניסויים ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בשנים האחרונות, היישום של nsPEF חווה הגברת הצמיחה, כפי שדווח. nsPEF יש השפעה ממוקדת מאוד רק על האזור הרצוי, מתן מספיק אנרגיה לטיפול מבלי לגרום נזק תרמי נוסף, מה שהופך אותו בטוח יותר עבור גוף האדם28. מאפיינים אלה מעניקים לו סיכויים תרגומיים מבטיחים בטיפול בגידולים ובהתחדשות עצבית. עם זאת, כמה מחקרים הציעו כמה מגבלות של nsPEF. בהשוואה למחקר חומרים, ES מוגבל על ידי מקורות כוח חיצוניים וחוטים29. יתר על כן, מחקר שנערך לאחרונה הוכיח כי הממשל של לידוקאין perioperative כמו משכך כאב...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
עבודה זו מומנה על ידי הפרויקט הלאומי לפיתוח מכשירים מדעיים וציוד (NO.82027803).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| Antifade הרכבה בינונית | Wuhan Xavier Biotechnology Co., Ltd | G1401 | |
| Anti-GFAP עכבר mAb | Wuhan Xavier Biotechnology Co., Ltd | GB12100-100 | |
| Anti-Neurofilament כבד פוליפפטיד עכבר mAb | Wuhan Xavier Biotechnology Co., Ltd | GB12144-100 | |
| Anti-S100 beta Mouse mAb | Wuhan Xavier Biotechnology Co., LTD | GB14146-100 | |
| BSA | ווהאן Xavier ביוטכנולוגיה ושות', בע"מ | GC305010 | |
| Coverslip | ג'יאנגסו שיטאי ציוד ניסיוני ושות', בע"מ | 10212432C | |
| CY3 תווית עז אנטי עכבר IgG | ווהאן Xavier ביוטכנולוגיה ושות', בע"מ | GB21302 | |
| DAPI מכתים ריאגנט | ווהאן Xavier ביוטכנולוגיה ושות', בע"מ | G1012 | |
| שייקר | הסרת צבעווהאן Xavier ביוטכנולוגיה ושות', בע"מ | DS-2S100 | |
| ספק כוח מתח גבוה עבור nsPEF | Matsusada Precision Inc. | AU-60P1.6-L | |
| היסטוכימיה עט | ווהאן Xavier ביוטכנולוגיה ושות', בע"מ | G6100 | |
| ממברנה שבירת נוזל | ווהאן Xavier ביוטכנולוגיה ושות', בע"מ | G1204 | |
| מיקרוסקופ שקופית | ווהאן Xavier ביוטכנולוגיה ושות', בע"מ | G6012 | |
| צנטריפוגה דקלים | ווהאן Xavier ביוטכנולוגיה ושות', בע"מ | MS6000 | |
| PBS אבקה | ווהאן Xavier ביוטכנולוגיה ושות', בע"מ | G0002 | |
| פיפטה | ווהאן Xavier ביוטכנולוגיה ושות', בע"מ | ||
| מיקרוסקופ פלואורסצנטי חיובי | ניקון, יפן | NIKON ECLIPSE C1 | |
| ארנב אנטי-SOX10 / AF488 נוגדן מצומד | בייג'ינג ביוס ביוטכנולוגיה ושות', בע"מ | BS-20563R-AF488 | |
| RSC96 תאי שוואן | ווהאן חאווייר ביוטכנולוגיה ושות', בע"מ | STCC30007G-1 | |
| scanister | 3DHISTECH | Pannoramic MIDI | |
| כבל מיוחד עבור nsPEF | Times מערכות מיקרוגל | M17 / 78-RG217 | |
| מערבל טורבינה | ווהאן Xavier ביוטכנולוגיה ושות', בע"מ | MV-100 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.