Ca2+オーバーロードによって媒介されるプロセスである興奮毒性とニューロン損傷に寄与する可能性があります。私たちは、神経細胞の老化モデルであるラット海馬ニューロンの長期培養における細胞質およびミトコンドリアのCa2+の蛍光および生物発光イメージングを用いて、老化脳におけるCa2+リモデリングの検討を目指しました。
方法論記事
Ca2+オーバーロードによって媒介されるプロセスである興奮毒性とニューロン損傷に寄与する可能性があります。私たちは、神経細胞の老化モデルであるラット海馬ニューロンの長期培養における細胞質およびミトコンドリアのCa2+の蛍光および生物発光イメージングを用いて、老化脳におけるCa2+リモデリングの検討を目指しました。
神経変性および虚血に関連する神経細胞死に対する感受性は非常に高齢の脳で増加しているが、原因となるメカニズムはひどく知られています。興奮毒性、両方の傷害により誘発されるニューロン損傷に寄与すると考えプロセスは、 の Ca 2+流入およびミトコンドリアの Ca 2+過負荷を促進するグルタミン酸受容体の活性化によって媒介されます。 細胞内Ca 2+恒常性の細胞内Ca 2+ホメオスタシスや改造の実質的な変化は、古いニューロンにおけるニューロン損傷を好むことがあります。老化中のCa 2+リモデリングを調査するために、我々 は 、in vivoでの神経細胞を老化させ、いくつかの態様で似ているラット海馬神経細胞の長期培養でのライブセルイメージングを使用しています。このために、海馬の細胞は、最初の場所で、新鮮に生まれたばかりのラットの海馬から分散され、ポーリ-D-リジンコーティングされ、カバーガラス上にプレーティングしました。その後、培養物は数日または数ワットのために制御されるメディアに保管されていますそれぞれ、老若男女ニューロンを調査するためeeks。第二に、培養されたニューロンはFURA2にロードされ、デジタル蛍光比イメージングを使用して、細胞質ゾルCa 2+濃度の測定を行っています。第三に、培養神経細胞は、ミトコンドリアを標的とする低親和性エクオリンとGFPのタンデムを発現するプラスミドでトランスフェクトされます。 24時間後、細胞内でエクオリンはセレンテラジンを用いて再構成され、神経細胞は、ミトコンドリアのCa 2+濃度を監視するための生物発光イメージングに供します。この3段階の手順としては、例えば、細胞質ゾル、関連刺激に対するミトコンドリアのCa 2+応答のモニタリングを可能にするグルタミン酸受容体アゴニストNMDAこれら及び他の応答は、加齢によって影響を受けるかどうかを比較します。この手順では、どのように影響を与える細胞質とミトコンドリアのCa 2+選択刺激に対する応答だけでなく、神経細胞を防止することを目的とし選択される薬剤のエージング試験のように、新しい洞察をもたらすことができます加齢関連疾患で死亡。
興奮毒性は、虚血などの神経学的傷害であり、例えば、アルツハイマー病の1などのいくつかの神経変性疾患における神経損傷および細胞死に寄与する最も重要な機構の1つです。神経毒性のこのタイプは、主にカルシウムに作用するグルタメートにより媒介される2+ -permeable、イオンチャネル型NMDA受容体(NMDAR)2。グルタミン酸への培養神経細胞の曝露は、神経細胞のアポトーシス4を引き起こす興奮毒性3、につながることができます。我々と他の人は、以前、NMDA誘導性アポトーシスに対するニューロンの脆弱性は、in vitroでの開発と5-8の加齢に変更される可能性があることを報告しています。
これは、広く細胞質ゾルのフリーCa 2+濃度(の[Ca 2+] CYT)の増加は、細胞の活性化につながることが認められています。この上昇は高すぎ、および/ または十分に持続する場合には、それは細胞死9をトリガすることができます。また、提案されていますその興奮毒性は、ミトコンドリアのCa 2+取り込み10、グルタミン酸誘発細胞死11に対するミトコンドリア脱共役保護ニューロンとニューロンの治療以降が必要です。ミトコンドリアはあまりにも多くのCa 2+を取る場合は、ミトコンドリア膜透過性遷移孔の開口部は、シトクロムcおよび他のプロアポトーシス因子の放出、およびアポトーシスを誘導につながる、発生することがあります。私たちは最近、このミトコンドリアのCa 2+取り込みを直接直接単一海馬ニューロン5におけるNMDA誘発性のミトコンドリアのCa 2+取り込み、この記事で報告されているメソッドを測定することにより、興奮毒性の年齢依存性の感受性に関連していることが示されています。このような学習、記憶およびその他の認知プロセス12のような生理学的プロセスに関与する海馬は、加齢と神経変性疾患13に対して非常に脆弱です。これは、 インビトロで数週間後、ことが提案されている、培養海馬ニューロンは、高齢者のニューロン14の典型的な特徴の数を示します。したがって、長期培養海馬神経細胞は老化で強化された興奮毒性のの Ca 2+媒介メカニズムを調査するための包括的なモデルを提供することができます。
提示された方法の全体的な目的は、長期培養海馬ニューロンにおけるNMDA受容体アゴニストによって誘発される差動の Ca 2+応答を含む老化脳における細胞内Ca 2+ホメオスタシス又はCa 2+リモデリングの実質的な変化を調査することです。この方法は、それぞれ、ラット海馬ニューロンの培養物の詳細な説明及び個々のニューロンにおける蛍光および生物発光イメージングによる細胞質ゾルおよびミトコンドリアの Ca 2+濃度のモニタリングを含みます。培養神経細胞における細胞質ゾルのCa 2+の蛍光イメージングは、標準的な手順です。しかし、この方法は、サブのための信頼性が低いですミトコンドリアのCa 2+を含む細胞のCa 2+測定。この理由も、mMのレベルに低μMレベルからミトコンドリアで変更される可能性のCa 2+濃度のための合成プローブの適切な標的と不適切な親和性の欠如を含みます。インスタンスエクオリンのようなタンパク質に基づいたCa 2+プローブの使用は、細胞内小器官への標的化し、特定のCa 2+結合部位15を欠く異なるセレンテラジンまたは変異プローブを用いて、異なる誘導体のCa 2+親和性の使用を許可されています。このように、ミトコンドリア標的エクオリンを発現する細胞の生物発光イメージングは、個々の神経細胞におけるミトコンドリアの Ca 2+濃度のモニタリングを可能にすることができます。しかし、この手順では、生物発光イメージングのために16-18光子計数カメラや超CCDカメラの使用を必要とするかもしれません。この方法は、よりestablに確認すべきである小説の結果を得ることが脳の老化のモデルは古い動物から、例えば、脳スライス、としてished。
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倫理声明:動物を対象とする手順は、欧州条約123 /欧州評議会と指令609分の86 / EECに一致バリャドリッド大学動物飼育施設によって承認されたプロトコルの下で処理されました。
ラット海馬ニューロンの1短期・長期の文化
細胞質Ca 2+濃度の2蛍光イメージング
ミトコンドリアのCa 2+濃度の3生物発光イメージング
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ここでは、高齢者の神経細胞での[Ca 2+]のCa 2+改造および細胞質とミトコンドリアのNMDAの効果を評価するための簡単な方法を説明する。 図1は、新生ラット海馬神経細胞の単離および培養するための手順の概略を示しています。開始する前に、我々は、無菌の、ポリ-D-リジンコート、カバーガラスを準備し、4ウェルディッシュでそれらを検索する必要があります。その後、新生児ラットを殺し、脳を摘出しています。海馬を単離した後、組織を注意深くパパインを用いて分散されています。単離された細胞を洗浄し、コーティングしたカバースリップ上にプレーティングします。その後、細胞は、それぞれ2-5 DIVや若者や高齢者の文化を取得するには> 15 DIV、培養され、およびCa 2+イメージング実験のために使用されます。
上記の戦略を使用して、若いcultu中の[Ca 2+] NMDAはサイトゾルに異なる効果を誘導するかどうか、例えば、テストするための同じ試料から老若男女ニューロンを...
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細胞内Ca 2+の改造老化脳内の恒常性は、認知喪失に関係しているが、虚血性損傷、興奮毒性および神経変性に対する感受性を増加させました。 in vitroでこの仮説を調べるために、のCa 2+イメージング手順が用意されています。残念ながら、古い海馬ニューロンの生存可能な培養物は、信頼性がありません。最近では、ROSの蓄積、リポフスチン顆粒の形成、ヘテロ病巣、pJNKおよびp53 / p21の経路の活性化は、コレステロールの損失を含むインビボでの老化の典型的な特徴の存在ラット海馬神経細胞の長期培養が多く観察されており、そしてCa 2+チャネルの密度を変化させ、NMDA受容体は、14。したがって、ラット海馬ニューロンの若者と古い文化におけるCa 2+イメージング実験は、老化脳におけるCa 2+リモデリングの新たな洞察を提供することができます。培養hippocaのために重要である条件長期的にMPALニューロンは2倍です。まず、上記のように、非常に低密度で細胞をプレートすることが重...
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どの著者も、競合する利益や相反する利益を持っていません。
この作業は、スペインのMinisterio de Economìa y competitividad (BFU2012-37146) と Junta de Castilla y Leòn (BIO103/VA45/11, VA145U13 and BIO/VA33/13) の支援を受けました。MCRは、Junta de Castilla y Leòn(スペイン)とEuropean Social Fundの支援を受けました。故Philippe Brûlet博士(1947-2013)には、ミトコンドリアGFPイクオリンプラスミドを提供していただき、感謝いたします。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 神経基礎培養培地 | Gibco | 21103-049 | |
| HBSS 培地 | Gibco | 14170-088 | |
| ハム F-12 培地 | Gibco | 31330-038 | |
| DNase I (牛膵臓由来) | Sigma | D5025-15KU | |
| 胎児ボビン血清 | ロンザ | DE14-801E | |
| B27 | Gibco | 17504-044 | |
| Gentamicin | Gibco | 15750 | |
| L-グルタミン | Gibco | 25030-032 | |
| 12 mm ガラス カバースリップ | Labolan | 0111520/20012 | |
| Papain | Worthington | LS003127 | |
| 4 ウェル マルチディッシュ プラーク | Nunc | 176740 | |
| ペトリー料理 | JD Catalan s.l. | 2120044T | |
| 滅菌ピペット | フィッシャーサイエンティフィック | 431030 | |
| Fura2-AM | ライフテクノロジー | ズ F1201 | |
| リポフェクタミン2000 | Invitrogen | 11668-027 | |
| セレンテラジン n | ビオチウム | BT-10115-2250 uG | |
| ジジトニン | シグマ | D5628 | |
| NMDA | シグマ | M3262 | |
| グリシン | Σ | 50046 | |
| ツァイス アクシオーバー S100 テレビ顕微鏡 | カールツァイス | ||
| Xcite照明システム | EXFO | ||
| ORCA ER蛍光カメラ | 浜松 | ||
| VIM、フォトンカウンティングCCDカメラ | 浜松VC-8 | ||
| 、バルブコントローラー | 、ワーナーインスツルメンツ | ||
| 、SH-27B、暖房システム | ワーナーインスツルメンツ | ||
| アクアコスモスソフトウェア | 浜松ホトニクス |
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