Mikroglej jako zastępczy bioczujnik do określania neurotoksyczności nanocząstek

Cayla M. Duffy; Shihab Ahmed; Ce Yuan; Vijayakumar Mavanji; Joshua P. Nixon; Tammy Butterick

doi:10.3791/54662

Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.

Artykuł metodologiczny

Mikroglej jako zastępczy bioczujnik do określania neurotoksyczności nanocząstek

6.8K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/54662

⸱

25 października 2016

Cayla M. Duffy¹^,² , Shihab Ahmed¹ , Ce Yuan¹^,²^,³ , Vijayakumar Mavanji¹ , Joshua P. Nixon¹^,² , Tammy Butterick¹^,²^,⁴

¹Minneapolis Veterans Affairs Health Care System, ²Department of Food Science and Nutrition, University of Minnesota, ³Biomedical Informatics and Computational Biology Program, University of Minnesota, ⁴Minnesota Obesity Center, University of Minnesota

W tym artykule

Podsumowanie

Mikroglej (komórki odpornościowe mózgu), są używane jako zastępczy bioczujnik do określenia, jak nanocząsteczki wpływają na neurotoksyczność. Opisujemy serię eksperymentów mających na celu zbadanie odpowiedzi mikrogleju na nanocząstki i narażenie neuronów podwzgórza na supernatant z aktywowanego mikrogleju w celu określenia neurotoksyczności.

Streszczenie

Nanocząsteczki znajdujące się w zanieczyszczeniach powietrza mogą zmieniać profile neuroprzekaźników, zwiększać stan zapalny układu nerwowego i zmieniać funkcjonowanie mózgu. Dlatego opisany tutaj test pomoże w wyjaśnieniu roli mikrogleju w zapaleniu nerwów i chorobach neurodegeneracyjnych. Wykorzystanie mikrogleju, rezydujących komórek odpornościowych mózgu, jako zastępczego bioczujnika, dostarcza nowych informacji na temat tego, w jaki sposób reakcje zapalne pośredniczą w uszkodzeniach neuronów. Tutaj wykorzystujemy unieśmiertelnioną mysią linię komórkową mikrogleju, oznaczoną jako BV2, i opisujemy metodę ekspozycji na nanocząstki przy użyciu nanocząstek srebra (AgNP) jako standardu. Opisujemy, jak wystawić mikroglej na działanie nanocząstek, jak usunąć nanocząstki z supernatantu i jak użyć supernatantu z aktywowanego mikrogleju do określenia toksyczności, używając jako miary przeżycia komórek podwzgórza. Po ekspozycji na AgNP aktywację mikrogleju BV2 zwalidowano za pomocą testu immunoenzymatycznego połączonego z czynnikiem martwicy nowotworu alfa (TNF-α) (ELISA). Supernatant przefiltrowano w celu usunięcia AgNP i umożliwienia cytokiny i innych wydzielanych czynników pozostania w kondycjonowanych pożywkach. Komórki podwzgórza poddano następnie działaniu supernatantu z mikrogleju aktywowanego AgNP, a przeżycie neuronów określono za pomocą testu fluorescencyjnego na bazie resazuryny. Technika ta jest przydatna do wykorzystania mikrogleju jako zastępczego biomarkera zapalenia nerwów i określenia wpływu zapalenia nerwów na inne typy komórek.

Wprowadzenie

Zanieczyszczenia środowiska, szczególnie te o zakresie nanocząstek (NP) (średnica 1 - 20 nm), zostały powiązane z otyłością i innymi chorobami neurodegeneracyjnymi ze względu na zdolność do przekraczania bariery krew-mózg ^1-3. Zwiększone narażenie na zanieczyszczenia może wywołać stan zapalny w ośrodkowym układzie nerwowym, w tym w podwzgórzu ¹. Jednym z potencjalnych mechanizmów, w których to zachodzi, może być indukowana przez nanocząstki aktywacja mikrogleju (komórek odpornościowych mózgu) ⁴. We wcześniejszych badaniach wykorzystano modele in vivo do zbadania wpływu nanocząsteczek na zdrowie mózgu, które są czasochłonne, ko....