In tempo reale Imaging del trasporto assonale di Quantum Dot-etichettato BDNF in neuroni primari

Xiaobei Zhao; Yue Zhou; April M. Weissmiller; Matthew L. Pearn; William C. Mobley; Chengbiao Wu

doi:10.3791/51899

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Articolo metodologico

In tempo reale Imaging del trasporto assonale di Quantum Dot-etichettato BDNF in neuroni primari

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DOI:

10.3791/51899

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15 settembre 2014

Xiaobei Zhao¹ , Yue Zhou² , April M. Weissmiller¹ , Matthew L. Pearn³^,⁴ , William C. Mobley¹ , Chengbiao Wu¹

¹Department of Neurosciences, University of California, San Diego, ²School of Biomedical Engineering and Med-X Research Institute, Shanghai Jiao Tong University, ³Department of Anesthesiology, University of California, San Diego, ⁴VA San Diego Healthcare System

In questo articolo

Sommario

Il trasporto assonale di BDNF, un fattore neurotrofico, è fondamentale per la sopravvivenza e la funzione di diverse popolazioni neuronali. Alcune malattie degenerative sono contrassegnate dalla rottura della struttura e funzione assonale. Abbiamo dimostrato le tecniche utilizzate per esaminare il traffico in tempo reale di QD-BDNF in camere di microfluidica con neuroni primari.

Abstract

BDNF svolge un ruolo importante in molti aspetti della sopravvivenza neuronale, la differenziazione e la funzione. Deficit strutturali e funzionali in assoni sono visti sempre più come una caratteristica precoce di malattie neurodegenerative, tra cui il morbo di Alzheimer (AD) e la malattia di Huntington (HD). Per quanto ancora poco chiaro è il meccanismo (s) di cui danno assonale è indotta. Abbiamo riportato lo sviluppo di una nuova tecnica per produrre biologicamente attivo, monobiotinylated BDNF (mBtBDNF) che può essere utilizzato per tracciare il trasporto assonale di BDNF. Quantum dot-marcato BDNF (QD-BDNF) è stato prodotto da coniugando quantum dot 655 a mBtBDNF. Un dispositivo di microfluidica è stato utilizzato per isolare gli assoni da corpi cellulari dei neuroni. L'aggiunta di QD-BDNF al compartimento assonale consentito l'imaging dal vivo di trasporto BDNF negli assoni. Abbiamo dimostrato che QD-BDNF spostato in sostanza esclusivamente retrograda, con pochissime pause, ad una velocità di spostamento di circa 1,06 micron / sec. Questo sistema può essere usato per studiare mechanisms di perturbato funzione assonale in AD o HD, così come altre malattie degenerative.

Introduzione

I neuroni sono cellule altamente polarizzate i cui processi lunghi e spesso altamente elaborati sono fondamentali per stabilire e mantenere la struttura e la funzione dei circuiti neurali. L'assone svolge un ruolo fondamentale nel portare carichi da e sinapsi. Le proteine e organelli sintetizzati nel soma cellulare devono essere trasportati attraverso gli assoni per raggiungere il terminale presinaptico per supportare la funzione neuronale. Di conseguenza, i segnali ricevuti assoni distali devono essere trasdotte e convogliati al soma. Questi processi sono essenziali per la sopravvivenza neuronale, la differenziazione e la manutenzione. In tale trasporto assona....