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Research Article
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
우리는 장용 신경계의 신경 세포 및 교세포 구성 요소의 직접적인 연구를위한 세포 배양 프로토콜을 보여줍니다. coverslips는에 신경 / glia의 혼합 문화, 면역 전기 생리학, 개별 신경 세포와 아교 세포 기능을 검사 할 수있는 기능을 제공하는 성인 마우스 myenteric 신경 얼기에서 준비가되어 있습니다
장용 신경계의 기능적 위장 운동성을 제어 위장관의 길이를 실행하는 뉴런과 교세포의 광대 한 네트워크입니다. myenteric 신경 얼기의 신경 세포와 교세포의 혼합 인구의 분리 및 문화에 대한 절차를 설명합니다. 차 문화는 뉴런과 교세포 사이에 개발 연결을 7 일 이상 유지 될 수 있습니다. 첨부 myenteric 신경 얼기와 세로 근육의 스트립 마우스 회장 또는 결장의 기본 원형 근육에서 제거하고 소화 효소를 받게됩니다. 무균 조건에서 분리 된 신경 세포 및 교세포 인구는 펠릿 다음 원심 분리 내에 보존되어 coverslips를에 도금. 24-48 시간 내, 신경 돌기의 가지가 발생하고 신경이 팬의 연결을 마커로 식별 할 수 있습니다. 문화 이틀, 고립 된 뉴런 화재 활동 전위는 패치 클램프 연구에 의해 관찰했다. 또한, 장내 아교 세포는 지문을 확인해 될 수 있습니다GFAP 염색에 의해 IED. 가까운 동격의 뉴런과 교세포의 네트워크는 5 일 안에 형성 - 뛰기. 장내 뉴런은 개별적이어야하며 직접적 면역, 전기 생리학, 칼슘 이미징, 및 단일 세포 PCR 등의 방법을 사용하여 연구 할 수 있습니다. 또한이 절차는 유전자 변형 동물에서 수행 할 수 있습니다. 이 방법은 수행하는 간단하고 저렴합니다. 우리는 더 나은 정상과 질병 상태에있는 ENS의 기능을 발견 할 수 있도록 전반적으로,이 프로토콜은 쉽게 조작 방식 장용 신경계의 구성 요소를 노출합니다.
장용 신경계 (ENS)는 신경 및 위장 (GI) 요로의 전체 길이를 실행하는 아교 세포의 광대 한 네트워크이다. ENS는 기능적으로 연동, 액체 흡수 / 분비, 자극의 감각 등 (검토를 위해 1 참조) 등의 소화의 모든 측면을 제어합니다. 그것은 척수에있는 이상 만 500 개 이상의 뉴런을 포함하고 뇌에서 발견 된 모든 신경 전달 물질의 클래스가 포함되어 있습니다. 또한, ENS는 중추 신경계 2에서 입력없이 반사적으로 작동 할 수 있다는 점에서 독특합니다. ENS의 이해는 정상적인 생리적 역할을 이해하지만, (의 히 르츠 프룽 질환), 인수 (샤 가스), 질병 상태 (당뇨병 위 마비)에 보조 약 선천성 할 수 있습니다 신경 병증의 다양한의 참여를 이해하기 위해뿐만 아니라 중요하다 유도 (아편 대장 증후군), 부상 (수술 후 장폐색) 1 때문이다. 또한, 장내 뉴런은 다시 할 수 있습니다바이러스 감염 (수두 대상 포진) 3 servoir. 때문에 뇌와 창자에있는 세로토닌의 높은 수준의 유사성, 중추 신경 계통의 결함을 치료 목적으로 약물은 종종 ENS 2 원치 않는 부작용이 있습니다. 그것은 알츠하이머 질환과 파킨슨 병 등 많은 신경 병증은 ENS 이러한 질병 4의 병인을 연구하는 접근 모델을 만들고, 중앙 신경에있는 자신의 모습 오래 전에 장내 신경 세포에서 유사한 세포 변화를 보여주는 것 또한 주목할 만하다. 따라서 ENS의 철저한 이해는 질병 상태를 이해하고 약물 부작용을 예방 / 예측 필요성이다.
ENS의 뉴런은 전통적으로 8월 5일에서 7일까지 또는 양식 뉴런 wholemount 준비를 사용하여 기니 돼지에서 공부하고 있습니다. 뉴런이 큰 동물에서 연구 될 수있는 용이함에도 불구하고,이 모델 등 많은 한계가있다유전자 변형 종자,이 종의 특정 시약의 부족, 그리고 이러한 주제를 주문과 주택과 관련된 높은 비용의 부족. 쥐 장용 신경계 모델의 개발 시스템, 세포 배양 기술과 함께 사용할 수있는 다른 설치 방법의 광대 한 배열, 그리고 기니 돼지 모델에 대한 유효성 검사를 제공하는 기능 중 다양한 노크의 고유 한 장점을 가지고 .
창자의 연동 작업을 주로 담당하는 외부 myenteric 신경 얼기 (경도와 원형 근육 사이)뿐만 아니라, 점막과 점막 플렉시 (: ENS는 위장관의 길이를 실행하는 세 가지 플렉시으로 구성되어 있습니다 주로 액체 흡수 / 분비 자극 1의 검출을 제어 점막, 각각) 아래에서 발견. 이 방법은 필링으로 세로 근육 / myenteric 신경 얼기 (LMMP) 준비의 격리로 시작GI 기관의 외부 근육 층 호텔 전문가. 이 극적으로 점막 층이 분리에 관여 할 때 발생하는 오염 문제에 아래로 잘라냅니다. 결과적으로,이 과정은 오히려 ENS의 분비 활동보다 운동성 신경 제어의 연구에 이상적입니다.
방법은 여기에 장내 뉴런과 교세포의 혼합 배양 결과를 발표했다. 뉴런의 적어도 두 가지 유형이 존재 이전의 전기 생리 및 면역 세포 관찰 9를 기준으로합니다. 아교 세포의 존재는 그들이 자신의 권리 연구하는 중요한 세포 유형뿐만 아니라이기 때문에 매우 유익하지만 그들은 장내 신경 (10)의 생존에 기여하고 신경 세포 표면에 11 고유 수용체의 발현을 유지한다. 또한, 장내 아교 세포의 결함은 '신경 gliopathies'12 만들어 낸 이상한 위장 운동성 질환 상태로 이어질 수 있습니다. 따라서 ENS 문화는 여기에 제시된 연구조사 익은 여러 가지 세포 유형의 esults.
이 방법론의 장점은 격리, 저렴한 도구 요구 사항 및 경험 실험실 요원에 의해 기술을 마스터하는 짧은 시간의 용이성이다. 방법의 한계는 전반적으로 낮은 세포 높은 조직 볼륨에서 수율 및 점막 및 점막하 플렉시에서 ENS 뉴런의 배제를 이용하실 수 있습니다. 이 절차는 전기 생리학, 면역, 단일 셀 PCR 및 기타 방법론 전문 학자에 매우 유용 할 것입니다.
모든 동물 관리 및 실험 절차에 따라이었고, 버지니아 커먼 웰스 대학에서 기관 애니멀 케어 및 사용위원회에 의해 승인.
1. 24 잘 접시에 무균 폴리-D-라이신과 라미닌 코팅 유리 coverslips를 준비
2. 신경 분리 솔루션의 사전 준비
3. 마우스에서 수확 세로 근육 / Myenteric 신경총 (LMMP) 준비
4. 다이제스트 LMMP
LMMP - 유래 세포, 뉴런과 다른 세포 유형의 직후 격리 쉽게 분명하지 않습니다. 생활은 불명료 한 표현형의 원형 세포뿐만 아니라 불완전하게 소화 조직 조각과 결합 조직에서 조직 암성로 볼 수 있습니다. 이 표류가없는 관심과 크게 이틀 첫 번째 미디어의 변화와 함께 제거됩니다. 건강한, 생존 세포도 제거되므로이 전에 슬라이드를 청소하지 마십시오.
문화 한 하루 후, 뉴런은 신경 돌기 가지를 표시하기 시작합니다. 뉴런의 특정 식별 여전히이 시간에 불명료 할 수 있습니다. 세포 실험 챔버로 전송하기에 충분한 접착을 제공, 그들은 문화 중 하나 하루 전기 생리학 연구를위한 준비가 될 것입니다. 5 - 그러나, 세포는 약 일 2 ~ 문화와 기능 연구를위한 이상적인 (전기 생리학, 칼슘 이미징)의 두 일 후에 더 자기편이다.
ENT "> 신경 세포의 형태 학적 특징은 문화에서 약 일주일 (그림 1) 이후 뚜렷한됩니다. 신경 세포 (glia의 산재 유행처럼 거의 '신경절'에 긴 돌기를 표시하고 자랄 때 이상적인 immunocyctochemical 기능은, 약 10 일 후에 확인할 수 있습니다 그림 2).이 염색이이 방법을 사용하여 이러한 세포의 시냅스 상호 작용을 연구 할 수 있습니다 제안합니다.문화 한 하루 후, 뉴런들은 사인 가야 비 또는 '정의 기능', 활동 전위 (그림 3)에 의해 인식됩니다. Electrophysiologically, 그들은 기능적으로 적어도 두 개의 신경 세포 유형으로 분류 될 수있다 : 후 과분극을 포함 뉴런과 나트륨과 칼륨 후 과분극 및 훨씬 적은 나트륨과 칼륨 전도도 (그림이없는 신경의 전류 / 밀도의 관계를 증가 4). AHP 긍정과 부정 Neurons은 각각 AH 및 이전 기니 작품에서 볼 S 뉴런과 상관 관계가 나타납니다. AHP 부정적인 뉴런 (S 뉴런)가되는 지점 몇번 하나의 긴 돌기가있을 때 AHP 긍정적 인 뉴런 (AH 뉴런)는 세포체 주위에서 발생하는 여러 긴 돌기가있다. 이것은 그림 1의 면역 세포 코딩과 함께, 그 신경 인구는 매우 이질적이다 제안합니다.

그림 1. 마우스를 세로 근육에서 분리 된 장내 뉴런과 교세포의 면역 특성은. 공 초점 현미경 전체 마운트 회장 세로 근육 신경 세포의 특정 β-III-튜 블린 (Abcam, 토끼, 1:1,000) 염색 (A) 마우스의 준비를 밝혔다. 세포는 고립 된 L에서calbindin (C) (Chemicon, 토끼, 1:1,000) 및 calretinin (D)에 대한 긍정적 인 얼룩, ongitudinal 근육 / myenteric 신경 얼기 (LMMP) 준비는 신경 세포 (β-III-튜 블린, Abcam, 토끼, 1:1,000 B)를 포함 (Swant, 토끼, 1:2,000). 아교 세포 (E)는 아교 특정 마커 GFAP (Chemicon, 마우스, 1:500)를 시각화했다. 항체는 적절한 염소 차 항체 알렉사 488 (녹색, 분자 프로브, 1:1,000) 0을 통해 시각화했다. 핵 Hoescht 33342을 (파란색, CG, 1 ㎍ / ㎖)을 사용하여 시각화 하였다. 일차 항체 (F)는 생략 될 때는 염색 보이지 않았다. . 수정 스미스, TH, 외에서 재 인쇄 모르핀은 나트륨 채널의 억제를 통해 장내 신경의 흥분성을 감소 PLoS 하나는 원문... 10.1371/journal.pone.0045251.g001 (2012) 큰 그림을 보려면 여기를 클릭하십시오 <./ P>

그림 2. 마우스를 세로 근육에서 분리 된 뉴런과 교세포는 서로 가까이에 성장합니다. 공 촛점 현미경 이미지는 뉴런 (녹색, β-III-튜 블린, Abcam, 토끼, 1:1,000)와 아교를 (빨강, GFAP, Chemicon, 마우스 표시 , 1:500) 쉽게 서로 인접한 성장하고 체외에서 상호 작용을 표시하는. 큰 그림을 보려면 여기를 클릭하십시오 .

그림 3. 양식 장용 뉴런과 교세포의 전기 생리학. CU에서rrent 클램프 모드, 모든 뉴런 (A)의 전류 주입에 활동 전위가 표시됩니다. 아교는 (B) 활동 전위를 가지고 있지 않지만 전류 주입에 대한 응답으로 큰 electrotonic 잠재력을 표시 않습니다. A & B의 -0.01에서 Na 전류 주입 시작 열한 0.01 nA의 단계에서 0.09 nA의에 증가 프로토콜. 큰 그림을 보려면 여기를 클릭하십시오 .

그림 4. 마우스 회장에서 배양 신경 세포는 electrophysiologically 이질적인 집단이다. 현재 클램프 모드, 활동 전위의 뉴런 결과에 0.09 nA의의 전류 주입합니다. S 뉴런 (A)는 즉시 휴식 막 잠재력에 F로 돌아가자극을 따르게. AH 형 뉴런 (B) 휴식 막 잠재력이 서서히 초기 값으로 반환하기 전에 아래의 기준을 내리는 어떤 자극에 따라 afterhyperpolarization (AHP)을 표시합니다. . 수정 스미스, TH, 외에서 재 인쇄 모르핀은 나트륨 채널의 억제를 통해 장내 신경의 흥분성을 감소 PLoS 하나는 원문.. 10.1371/journal.pone.0045251.g001은 (2012).
저자는 더 큰 경쟁 관심이 없는지 선언합니다.
우리는 장용 신경계의 신경 세포 및 교세포 구성 요소의 직접적인 연구를위한 세포 배양 프로토콜을 보여줍니다. coverslips는에 신경 / glia의 혼합 문화, 면역 전기 생리학, 개별 신경 세포와 아교 세포 기능을 검사 할 수있는 기능을 제공하는 성인 마우스 myenteric 신경 얼기에서 준비가되어 있습니다
건강 그랜트 DA024009의 국립 연구소, DK046367 및 T32DA007027.
| Reagents | |||
| Fisherbrand Coverglass for Growth Cover Glasses (12 mm diameter) | Fisher Scientific | 12-545-82 | |
| 폴리-D-라이신 | 시그마 | P6407- 5 mg | |
| 24-웰 세포 배양 플레이트 | CELLTREAT | 229124 | 어떤 브랜드든 사용할 수 있습니다 |
| Laminin | BD Biosciences | 354 232 | |
| ddH2O | 실험실에서 준비할 수 있습니다 | ||
| 15 ml 멸균 원심분리기 튜브 | Greiner Bio-one | 188261 | 모든 브랜드 |
| 50 ml 멸균 원심분리기 튜브 | Greiner Bio-one | 227261 | 모든 브랜드 |
| NaCl | Fisher BioReagents | BP358-212 | MW 58.44 |
| KCl | Fisher BioReagents | BP366-500 | MW 74.55 |
| NaH2PO4 .2H2O | Fisher Chemicals | S369-3 | MW137.99 |
| MgSO4 | Sigma Aldrich | M7506-500G | MW 120.4 |
| NaHCO3 | Sigma Aldrich | S6014-5KG | MW 84.01 |
| 포도당 | Fisher Chemicals | D16-1 | MW 180.16 |
| CaCl22H2O | Sigma Aldrich | C5080-500G | MW 147.02 |
| F12 미디어 | Gibco | 11330 | |
| 태아 소 혈청 | 품질 생물학 Inc. | 110-001-101HI | 어떤 브랜드의 |
| 항생제/항진균제를 사용할 수 있습니다. 100x 액체 | Gibco | 15240-062 | |
| Neurobasal A 매체 | Gibco | 10888 | |
| 200 mM L-글루타민 | Gibco | 25030164 | |
| 신경교세포 유래 신경영양인자(GDNF) | 신경학 | PR27022 | |
| Sharp-Pointed 해부 가위 | Fisher Scientific | 8940 | 어떤 브랜드의 해|
| 부 조직 집게 | 를 사용할 수 있습니다Fisher Scientific | 13-812-41 | 어떤 브랜드의 |
| Cotton-Tipped Applicators | 를 사용할 수 있습니다Fisher Scientific | 23-400-101 | 어떤 브랜드도 사용할 수 있습니다 |
| 250 ml 졸업 유리 비커 | Fisher Scientific | FB-100-250 | 어떤 브랜드를 사용할 수 있습니다 |
| 2 L 유리 Erlenmyer 플라스크 | Fisher Scientific | FB-500-2000 | 모든 브랜드를 사용할 수 있습니다 |
| 플라스틱 막대 (어린이용 페인트 브러시) | Crayola | 05 3516 | 모든 브랜드를 사용할 수 있습니다 |
| Carbogen | Airgas | UN 3156 | 5% CO2 |
| >10 ml Leur-lock 주사기 | Becton Dickinson | 309604 | 모든 브랜드를 사용할 수 |
| 있습니다. 21 G x 1 1/2 in. 하이포더믹 니들 | Becton Dickinson | 305167 | 어떤 브랜드든지 사용할 수 있습니다 |
| Collagenase type 2 | Worthington | LS004174 | |
| 소 혈청 알부민 | 미국 생물 분석 | AB00440 | |
| 2 ml 마이크로 원심분리기 Eppendorf 튜브 | Fisher Scientific | 13-864-252 | |
| Nitrex Mesh 500 µ M | Elko Filtering Co | 100560 | 모든 브랜드를 사용할 수 |
| 피펫 세트 | Fisher Scientific | 21-377-328 | 모든 브랜드를 사용할 수 |
| Sharpeining Stone | Fisher Scientific | NC9681212 | 모든 브랜드를 |
| Equipment | |||
| >LabGard ES 425 Biological Safety Cabinet (cell culture hood) | Nuaire | NU-425-400 | 모든 브랜드를 사용할 수 있습니다. 브랜드 |
| 10 L 쉐이킹 워터배스 | Edvotek | 5027 | 어떤 브랜드의 |
| 마이크로센트리퓨즈를 사용할 수 있습니다. 5417R | Eppendorf | 5417R | 은크기의 어댑터를 가진 단일 대형 원심분리기를 사용할 수 있습니다 |
| Allegra 6 시리즈 원심분리기 | Beckman Coulter | 366816 | 어떤 브랜드의 |
| HuluMixer Sample Mixer | Invitrogen | 15920D | 를 |
| AutoFlow 워터 재킷 CO2 인큐베이터 | Nuiare | NU-4750 | 모든 브랜드를 사용할 수 있습니다 |
| 분석 저울 | 저울 Mettler Toledo | XS104 | 모든 브랜드를 사용할 수 있습니다 |