Het huidige protocol beschrijft hoe primaire hippocampale microglia van volwassen muizen kunnen worden geïsoleerd en gezuiverd, gevolgd door instructies voor het uitvoeren van patch-clamp-opnames van hele cellen op deze acuut geïsoleerde cellen.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Het huidige protocol beschrijft hoe primaire hippocampale microglia van volwassen muizen kunnen worden geïsoleerd en gezuiverd, gevolgd door instructies voor het uitvoeren van patch-clamp-opnames van hele cellen op deze acuut geïsoleerde cellen.
Microglia zijn residente immuuncellen in de hersenen die interageren met neuronen om de homeostase van het centrale zenuwstelsel (CZS) te behouden. Studies tonen aan dat het microgliale oppervlak kaliumkanalen tot expressie brengt die de activering van microglia reguleren, terwijl afwijkingen in deze kaliumkanalen kunnen leiden tot neurale ziekten. Momenteel worden patch-clamp-opnames van microglia met hele cellen meestal uitgevoerd op gekweekte primaire microglia van foetale of pasgeboren muizen vanwege moeilijkheden bij het uitvoeren van elektrofysiologische evaluaties op acuut geïsoleerde microglia. Deze studie introduceert een eenvoudig te volgen protocol voor het isoleren van hippocampale microglia van volwassen muizen en het uitvoeren van patch-clamp-opnames van hele cellen op de geïsoleerde cellen. In het kort werden de hersenen van een muis verwijderd na onthoofding, de hippocampus werd bilateraal ontleed en microglia werden geïsoleerd met behulp van een hersendissociatiekit voor volwassen muizen. De microglia werden vervolgens gezuiverd met behulp van een magnetisch geactiveerde celsortering (MACS) -methode en op dekglaasjes gezaaid. Succesvolle microgliale isolatie werd bevestigd door immunofluorescerende kleuring met anti-CD11- en anti-Iba1-antilichamen. Een dekglaasje werd in een opnamekamer geplaatst en de kaliumstromen van de acuut geïsoleerde microglia werden geregistreerd onder spanningsklemomstandigheden.
Microglia, die afkomstig zijn van myeloïde voorlopers in de primitieve dooierzak, bevinden zich in het CZS en omvatten ongeveer 10% tot 15% van de totale zenuwcellen 1,2. Functioneel gezien kunnen microglia, naast het bewaken van de lokale omgeving, het uitvoeren van immuunafweerfuncties en het bieden van voeding en ondersteuning aan neuronen 3,4, ook direct contact opnemen met neuronen om neuronale oppervlaktereceptoren en bijbehorende ligandbinding te reguleren, en indirect interageren met neuronen via de secretie van cytokines5. Studies in vitro en in vivo hebben aangetoond dat microglia verschillende soorten kaliumkanalen tot expressie brengen, die bijdragen tot het behoud van het negatieve membraanpotentiaal6 en de activering van microglia reguleren. Aangezien abnormale microgliale kaliumkanalen zijn waargenomen bij verschillende hersenziekten7, is het van cruciaal belang voor onderzoekers om potentiële geneesmiddelen te identificeren die zich op deze kaliumkanalen richten en strategieën te ontwikkelen om de microgliale functie te reguleren.
Traditionele spijsverterings- en zuiveringsmethoden voor microglia maken vaak gebruik van de hele hersenen, wat de heterogeniteit van microglia in verschillende hersengebieden over het hoofd ziet. In vitro dissociatie en langdurige kweek in serumbevattende media plaatsen microglia in een actieve toestand9, die mogelijk niet nauwkeurig hun fysiologische kenmerken en ware toestand weerspiegelt.
Bovendien, terwijl uitgaande gelijkrichter kaliumstromen zijn geregistreerd in primaire gekweekte pasgeboren microglia en cellijnen10, kunnen gegevens van langdurige culturen van foetaal of pasgeboren hersenweefsel van muizen verschillen van die van rijpe microglia. Het huidige protocol heeft tot doel microglia acuut te isoleren en onmiddellijk volledige celopnames van microgliale kaliumstromen uit te voeren met behulp van volwassen hersenweefsel van muizen.
De eigenschappen van biochemicaliën en kaliumkanalen werden onderzocht met behulp van een methode die geschikt is voor de isolatie en zuivering van microglia uit kleine weefsels 11,12,13,14,15. Daarom biedt dit protocol een leidraad voor onderzoekers om de biochemische en functionele eigenschappen van microglia onder fysiologische en ziekteomstandigheden op te helderen. Hoewel dit protocol de hippocampus en kaliumkanalen als voorbeeld gebruikt, kan het ook worden toegepast op de studie van andere hersengebieden en elektrofysiologische eigenschappen van kanalen/cellen.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Alle experimenten werden goedgekeurd door het Life Science Animal Care and Use Committee van de South China Normal University en de juiste normen voor dierenwelzijn werden gehandhaafd (ethische goedkeuring: SCNU-SLS-2023-048). Voor dit onderzoek werden mannelijke of vrouwelijke C57BL/6J-muizen van 3-5 maanden oud gebruikt. De details van de gebruikte reagentia en apparatuur staan vermeld in de materiaaltabel.
1. Bereiding van oplossingen
2. Bereiding van eencellige suspensie uit hersenweefsel
3. Acute scheiding van microglia
4. Immunofluorescentie
5. Registratie van kaliumstromen in microglia
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Kort gezegd omvat het proces de isolatie van hippocampale microglia uit de hersenen van volwassen muizen, gevolgd door patch-clamp-registratie van deze cellen (Figuur 1). De procedure begint met het ontleden van de hippocampus van volwassen muizen van 3 tot 5 maanden oud C57BL/6J. Concreet worden de hele hersenen na perfusie verwijderd en in een kweekschaal met ijskoude PBS geplaatst (Figuur 2A). Om een acute isolatie van cellen...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Gekweekte microglia van foetale of pasgeboren muizen zijn duidelijk ongeschikt voor het bestuderen van volwassen microglia. Bovendien, gezien de heterogeniteit van microglia in verschillende hersengebieden21, is het mogelijk dat microglia geïsoleerd uit de hele hersenen de kenmerken van microglia in een specifieke hersenstructuur niet nauwkeurig weergeven. Dit protocol biedt een methode voor het isoleren van hippocampale microglia, specifiek om de elektrische eige...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs hebben niets te onthullen.
Dit werk werd ondersteund door subsidies van de National Natural Science Foundation of China (32170950, 32371065), de Natural Science Foundation of Guangdong Province, nrs. 2023A1515010899 en 2021A1515010804.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 100 mm Petri dish | Corning | 353003 | |
| 15 mL Falcon tubes | BD | 352096 | |
| 24-well plates | BD | 353047 | |
| 35 mm Petri dish | Corning | 353001 | - |
| 50 mL Falcon tubes | BD | 352070 | |
| 70 μm cell screening | Miltenyi | 130-095-823 | Om celklompjes te verwijderen voordat cellen worden gesorteerd |
| Adult Mouse Brain Dissociation Kit | Miltenyi | 130- 107-677 | |
| Anti-CD11b Antibody | Bio-Rad | MCA74 | Geiten-Anti-muis IgG ook beschikbaar. Voor het blokkeren van endogene immunoglobulinen. |
| Anti-Iba 1 Antibody | SYSY | 234308 | Geiten-Anti-guinea pig IgG) ook beschikbaar. Voor het blokkeren van endogene immunoglobulinen. |
| Axon Digidata 1440A | USA | ||
| Axon MultiClamp 700B Amplifier | USA | ||
| BSA Albumin Fraction V | BioFrox | 4240GR500 | Serum |
| C57BL/6 mice | Guangdong Medical Laboratory Animal Center | ||
| CD11 b/c MicroBeads | Miltenyi | 130-105-634 | |
| Chloral hydrate | Absin | abs47051394 | Widspread gebruikt als anesthesie bij muizen |
| Clampfit 10.6 | USA | ||
| Confocal Microscope | Zeiss | LSM 800 | |
| Culture medium | Fisher Scientific | C11995500BT | - |
| DAPI dye | Beyotime | C1002 | |
| Electrode puller | Narishige | PC-10 | |
| HBSS | Servicebio | G4203 | |
| Horizontal shaker | SCILOGEX | SLK-O3000-S | |
| Image analysis software | Fiji | ||
| MACS Columns | Miltenyi | 130-042-201 | |
| MACS Separators | Miltenyi | 130-042-102 | |
| Paraformaldehyde | Fisher Scientific | T353-500 | Gebruik verse 4% oplossing in 1X PBS, pH 7.2-7.4. |
| Poly-L-lysine | Beyotime | C0313 | Coverslip coating |
| Triton X-100 | Sigma | X100 |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.