Microglia como um Biosensor Surrogate determinar nanopartículas neurotoxicidade

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

doi:10.3791/54662

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Artigo de método

Microglia como um Biosensor Surrogate determinar nanopartículas neurotoxicidade

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DOI:

10.3791/54662

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25 de outubro de 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

Neste artigo

Resumo

Microglia (células imunes do cérebro), são usadas como um biossensor substituto para determinar como as nanopartículas influenciam a neurotoxicidade. Descrevemos uma série de experimentos projetados para testar a resposta microglial a nanopartículas e a exposição de neurônios hipotalâmicos ao sobrenadante da micróglia ativada para determinar a neurotoxicidade.

Resumo

Nanopartículas encontradas em poluentes atmosféricos podem alterar perfis de neurotransmissores, aumentar a neuroinflamação e alterar a função cerebral. Portanto, o ensaio descrito aqui ajudará a elucidar o papel da microglia na neuroinflamação e doenças neurodegenerativas. O uso da microglia, células imunes residentes do cérebro, como um biossensor substituto fornece uma nova visão sobre como as respostas inflamatórias medeiam insultos neuronais. Aqui, utilizamos uma linha celular microglial murina imortalizada, designada BV2, e descrevemos um método para exposição a nanopartículas usando nanopartículas de prata (AgNPs) como padrão. Descrevemos como expor a microglia a nanopartículas, como remover nanopartículas do sobrenadante e como usar o sobrenadante da microglia ativada para determinar a toxicidade, usando a sobrevivência das células hipotalâmicas como medida. Após a exposição ao AgNP, a ativação microglial do BV2 foi validada usando um ensaio de imunoabsorção enzimática (ELISA) do fator de necrose tumoral alfa (TNF-α). O sobrenadante foi filtrado para remover o AgNP e permitir que citocinas e outros fatores secretados permanecessem no meio condicionado. As células hipotalâmicas foram então expostas ao sobrenadante da microglia ativada por AgNP e a sobrevivência dos neurônios foi determinada usando um ensaio fluorescente baseado em resazurina. Esta técnica é útil para utilizar a microglia como um biomarcador substituto da neuroinflamação e determinar o efeito da neuroinflamação em outros tipos de células.

Introdução

Poluições ambientais, especialmente aqueles da gama de nanopartículas (NP) (1 - 20 nm de diâmetro), têm sido associadas com a obesidade e outras doenças neurodegenerativas, devido à capacidade de atravessar a barreira hemato-encefálica ^1-3. Exposição elevada a poluição pode induzir a inflamação do sistema nervoso central, incluindo o hipotálamo ^1. Um potencial mecanismo no qual isto ocorre pode ser através da activação induzida por nanopartículas de microglia (células imunes do cérebro) ^4. Estudos anteriores têm utilizado em modelos in vivo para estudar os efeitos de NPs sobre a saúde do cérebro, que são consumidoras....