Utilizzando la nostra strategia di differenziazione, la cultura ha mostrato componenti pre e post-sinaptici della NMJ il giorno 30. I componenti NMJ sono stati indotti e ben sviluppati in un unico pozzo, e la loro morfologia e posizione nella NMJ sono state dimostrate dalla microscopia IF (Figura 1). Il diagramma di flusso nella figura 1A riassume il corso del tempo della progressione della differenziazione NMJ. La colorazione dei neurofilamenti (NF), delle vescicole sinaptiche (SV2) e dell'AChR (Figura 1B,C) indica i neuroni. Le singole immagini di colorazione di NF e SV2 sono mostrate nella figura complementare 1. La colorazione alfa-bungarotossina indica AChR (Figura 1C). L'immagine unita mostra le posizioni relative di un motoneurone e dell'AChR nella NMJ (Figura 1D,E). Il secondo set di colorazione IF indica il motoneurone di Tuj1 e Isolotto 1 (Figura 1G,H) e miotubi post-sinaptici per catena pesante di miosina (Figura 1I). Le cellule di Schwann sono state anche etichettate con anticorpi S-100 nella coltura nmj(Figura complementare 2).
Per confermare ulteriormente le identità dei componenti NMJ, abbiamo utilizzato SEM per analisi morfologiche dettagliate. La morfologia nmj matura con terminali axon espansi, assoni e fibre muscolari è mostrata nella figura 2A,B. TEM è stato eseguito per rivelare l'ultrastruttura matura dei componenti NMJ, incluso il terminale assone pre-sinaptico con vescicole sinaptiche e la parte post-sinaptica, che è separata dalla fessura sinaptica (Figura 2C\u2012E). Le pieghe giunzionali sono indicate dalla linea tratteggiata gialla, che segna la giunzione del neurone e delle fibre muscolari (Figura 2C). I terminali axon maturi che contengono vescicole sinaptiche sono mostrati nella figura 2D,E (frecce gialle). I risultati morfologici mostrano che i componenti nmj erano ben indotti e maturati.
Per valutare la funzione dell'NMJ in vitro, abbiamo eseguito l'analisi del movimento stimolando il motoneurone con CaCl2 a innescare contrazioni del miotubo. I risultati hanno mostrato che Ca2 + può innescare contrazioni muscolari. Le contrazioni potrebbero essere interrotte dalla curare. La NMJ ha mostrato segnali di movimento prominenti scomparsi con il trattamento curare (Figura 3). Questo effetto conferma che i segnali del motoneurone sono stati trasmessi attraverso la NMJ per innescare la contrazione muscolare. Nel loro insieme, i dati if microscopy, SEM e TEM hanno dimostrato la distribuzione spaziale, la morfologia e la maturità dei componenti NMJ nella NMJ in vitro generata dal protocollo sopra descritto. L'analisi del movimento ha convalidato la funzione della NMJ in vitro, il che implica la sua potenziale applicazione allo sviluppo di strategie terapeutiche.

Figura 1: Diagramma di flusso per le immagini di induzione NMJ e IF delle impostazioni cultura NMJ. (A) Diagramma di flusso per la progressione della differenziazione NMJ. (B\u2012F) Rilevamento di componenti NMJ, neurofilamenti (NF), vescicole sinaptiche (SV2) e AChR. Le frecce bianche nel pannello D indicano il NMJ. (G\u2012K) Componenti pre e post-sinaptici della NMJ. Tuj1 e Islet1 indicano il motoneurone e la catena pesante della miosina (MYH) indica il miotubo. a-BTX, alfa-bungarotossina. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 2: Immagini SEM e TEM di NMJ maturo. (A) La distribuzione spaziale dei componenti NMJ mostra il terminale dell'assone ancorato sulla superficie della fibra muscolare (Mf). (B) Un ingrandimento più elevato della NMJ mostra i terminali axon. (C) L'ultrastruttura di una NMJ maturata con terminale di assone presinaptico (punte di freccia rosse) e vescicole sinaptiche (Sv), fessura sinaptica (Sc) e parti post-sinaptiche (frecce rosse). Le pieghe giunzionali (jf) sono indicate dalla linea tratteggiata gialla. Ax, Axon. (D, E) Le immagini ad alto ingrandimento mostrano le vescicole sinaptiche nei terminali axon (frecce gialle). Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 3: Analisi della contrazione dei miotubi della NMJ in vitro. La contrazione di Myotubes è stata attivata con una soluzione CaCl2 da 25 mM (linea verde). Le contrazioni sono state inibite dopo il trattamento con curare (linea gialla). Si prega di vedere anche Film supplementare 1 e Film supplementare 2. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Filmato supplementare 1: La contrazione dei miotubi innescata da Ca++. Clicca qui per scaricare questo video.
Supplementary Movie 2: Viene mostrata la contrazione molto più debole dei miotubi dopo il trattamento della cura. Clicca qui per scaricare questo video.
Figura complementare 1: Le singole immagini di colorazione dei neurofilamenti (NF, frecce bianche) nella cultura NMJ. Le singole immagini di colorazione delle vescicole sinaptiche (SV2, frecce bianche) nella cultura NMJ. Clicca qui per scaricare questa cifra.
Figura complementare 2: Le cellule di Schwann etichettate con anticorpo S-100 nella coltura di NMJ. Clicca qui per scaricare questa cifra.
| Mezzo di differenziazione miogenica (MDM) | MEM-alfa | 500mL |
| 100mM 2-ME | 1117μL |
| Doxiciclina | 1μg/mL |
| KSR | 56mL (finale al 10%) |
| Penna/Strep | 2,5 mL |
| Totale | 560mL |
|
| 100mM 2-mercaptoetanolo | 2-mercaptoetanolo | 7μL |
| d.d. acqua | 993μL |
| Totale | 1000μL |
|
| Mezzo NMJ | Mezzo neurobasale (NB) | 500mL |
| B27 B27 b) la commissione per | 1x (magazzino in 50x) |
| Bdnf | 10ng/mL |
| GDNF | 10ng/mL |
| N2 A | 1x (azioni in 100x) |
| NT3 lavoro a tempo in stato di | 10ng/mL |
| Penna/Strep | 2,5 mL |
Tabella 1: Formula del mezzo.