$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Komórki mikrogleju są makrofagami rezydującymi w mózgu i odgrywają rolę zarówno w stanach fizjologicznych, jak i patologicznych1,2. Mają silnie rozgałęzioną morfologię i stale wydłużają i cofają swoje procesy3,4. Uważa się, że to zachowanie "skanowania" jest związane i konieczne do badania ich otoczenia. Plastyczność morfologiczna mikrogleju wyraża się w trzech trybach. Po pierwsze, niektóre związki szybko modulują morfologię mikrogleju: dodanie ATP5,6 lub NMDA5,7 w średnio kąpiących się ostrych wycinkach mózgu zwiększa złożoność rozgałęzień mikrogleju, podczas gdy noradrenalina zmniejsza it6. Efekty te są albo bezpośrednio pośredniczone przez receptory mikrogleju (dla ATP i noradrenaliny), albo wymagają uwalniania ATP z neuronów (dla NMDA). Po drugie, na szybkość wzrostu i retrakcji procesów mikrogleju, zwanych ruchliwością lub "nadzorem", mogą wpływać czynniki zewnątrzkomórkowe8, zakłócenia homeostazy9,10, lub mutacje9,10,11. Po trzecie, oprócz tych izotropowych zmian morfologii i ruchliwości, mikroglej ma zdolność do rozszerzania swoich procesów kierunkowo w kierunku pipety dostarczającej ATP3,5,12,13,14, w hodowli, w ostrych wycinkach mózgu lub in vivo, lub dostarczając 5-HT w ostrych wycinkach mózgu15. Tak zorientowany wzrost procesów mikrogleju, zwany również ruchliwością kierunkową, został po raz pierwszy opisany jako odpowiedź na lokalne uszkodzenie laserowe3,4. Tak więc, fizjologicznie, może to być związane z reakcją na uraz lub wymagane do kierowania procesów mikrogleju w kierunku synaps lub regionów mózgu wymagających przycinania podczas rozwoju15,16, lub w physiological17,18,19 lub sytuacje patologiczne9,18,19,20 w wieku dorosłym. Trzy typy zmian morfologicznych opierają się na różnych mechanizmach wewnątrzkomórkowych11,13,20, a jeden dany związek niekoniecznie moduluje wszystkie z nich (np. NMDA, który działa pośrednio na mikroglej, ma wpływ na morfologię, ale nie indukuje ruchliwości kierunkowej5,7). Dlatego, dążąc do scharakteryzowania wpływu związku, mutacji lub patologii na mikroglej, ważne jest scharakteryzowanie trzech składników jego plastyczności morfologicznej. W tym miejscu opisujemy metodę badania kierunkowego wzrostu procesów mikrogleju w kierunku lokalnego źródła związku, którym jest ATP lub 5-HT.
Istnieje kilka modeli do badania atrakcyjności procesów mikrogleju: kultury pierwotne w środowisku 3D6,18,19, ostre plastry mózgu6,13,15, oraz obrazowanie in vivo3,13. Podejście in vivo jest najlepsze dla zachowania fizjologicznego stanu mikrogleju. Jednak obrazowanie przyżyciowe głębokich obszarów wymaga skomplikowanych zabiegów chirurgicznych i dlatego często ogranicza się do powierzchownych warstw kory mózgowej. Zastosowanie pierwotnej hodowli mikrogleju jest najłatwiejszą techniką testowania dużej liczby warunków na ograniczonej liczbie zwierząt. Niemniej jednak niemożliwe jest uzyskanie takiej samej morfologii komórek jak in vivo, a komórki tracą swoje fizjologiczne interakcje z neuronami i astrocytami. Ostre wycinki mózgu stanowią kompromis między tymi dwoma podejściami. Model ten pozwala naukowcom badać struktury mózgu, do których w inny sposób trudno jest dotrzeć, i obrazować w wysokiej rozdzielczości in vivo, a także badać wycinki z etapów noworodkowych, podczas gdy mikroskopia przezczaszkowa jest najczęściej wykonywana w wieku dorosłym. Wreszcie, umożliwia obserwację w czasie rzeczywistym efektów miejscowego stosowania leków oraz powtarzanie eksperymentów z wykorzystaniem ograniczonej liczby zwierząt. Niemniej jednak problemem związanym z ostrymi wycinkami mózgu jest ograniczony czas (kilka godzin), podczas którego komórki pozostają żywe, szczególnie w przypadku wycinków myszy starszych niż dwa tygodnie, oraz potencjalna zmiana morfologii mikrogleju w czasie21,22.
Tutaj opisujemy protokół przygotowania ostrych wycinków mózgu młodych i dorosłych myszy Cx3cr1GFP/+ do dwóch miesięcy, z zachowaniem morfologii i ruchliwości mikrogleju przez kilka godzin. Następnie opisujemy, jak wykorzystać te wycinki do badania przyciągania procesów mikrogleju w kierunku związków takich jak ATP lub 5-HT.