Настоящий протокол был разработан для оценки влияния повторяющейся магнитной стимуляции на способность микроглии фагоцитозировать миелиновый мусор. Для этого была создана система совместного культивирования микроглии и миелинового мусора in vitro .
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Настоящий протокол был разработан для оценки влияния повторяющейся магнитной стимуляции на способность микроглии фагоцитозировать миелиновый мусор. Для этого была создана система совместного культивирования микроглии и миелинового мусора in vitro .
Микроглия, резидентные фагоциты центральной нервной системы (ЦНС), играют ключевую роль в поддержании целостности и гомеостаза ЦНС, удаляя поврежденные клетки, клеточный мусор и остатки миелина. Накопление миелинового мусора связано с целым рядом заболеваний ЦНС, включая рассеянный склероз, болезнь Альцгеймера, черепно-мозговую травму и травму спинного мозга. Присутствие миелиновых остатков не только усугубляет нейровоспаление, но и препятствует регенеративному потенциалу миелина. Таким образом, повышение способности микроглии очищать миелиновый мусор посредством фагоцитоза представляет собой многообещающую терапевтическую стратегию. Магнитная стимуляция стала инновационным методом лечения заболеваний ЦНС, и все больше данных свидетельствуют о ее способности способствовать микроглиальному фагоцитозу и способствовать восстановлению ЦНС. Для дальнейшего выяснения влияния магнитной стимуляции на микроглиальный клиренс миелинового мусора мы разработали эксперимент in vitro , включающий совместное культивирование микроглии и миелинового мусора. Ко-культуре подвергали повторяющейся магнитной стимуляции для оценки ее влияния на микроглиальную фагоцитарную активность в контексте патологии ЦНС.
Миелин представляет собой стабильную трубчатую мембранную структуру, окружающую аксоны, вырабатываемые олигодендроцитами в центральной нервной системе (ЦНС). Эта миелиновая оболочка играет решающую роль в содействии быстрому и эффективному распространению потенциалов действия1. Тем не менее, различные неврологические расстройства, такие как рассеянный склероз (РС), инсульт и травматические повреждения, включая повреждение спинного мозга (ТСМ) и черепно-мозговую травму (ЧМТ), могут привести к потере целостности миелина. Это приводит к образованию миелиновых остатков из-за разрушения миелиновой оболочки и прямого повреждения миелиновых структур 2,3,4. Накопление остатков миелина не только препятствует ремиелинизации и функциональному восстановлению, но и усугубляет нейровоспаление 5,6. Таким образом, эффективное выведение миелинового мусора имеет важное значение для разрешения нейровоспаления, содействия регенерации аксонов и восстановления гомеостаза в нервной системе после неврологических заболеваний.
Миелиновый мусор в первую очередь выводится фагоцитами, такими как макрофаги и микроглия в центральной нервной системе (ЦНС). Микроглии, резидентные иммунные клетки ЦНС, постоянно исследуют окружающую среду на предмет потенциальных угроз и защищают ЦНС, удаляя поврежденный миелин и миелиновый мусор. Кроме того, микроглиальный фагоцитоз играет решающую роль в содействии нейрогенезу за счет выведения мусора 7,8. Все больше данных свидетельствуют о том, что усиление микроглиального фагоцитоза миелиновых остатков может смягчить вредные последствия воспаления, уменьшить повреждение ЦНС и способствовать регенерации аксонов после повреждения нерва. 4,9,10.
Магнитостимуляция, неинвазивный метод нейромодуляции, получил широкое применение в лечении различных неврологических расстройств11. Примечательно, что повторная транскраниальная магнитная стимуляция (рТМС) показала себя многообещающим в качестве терапевтического подхода при болезни Альцгеймера (БА), черепно-мозговой травме и инсульте 12,13,14. Недавнее исследование показало, что рТМС может усиливать микроглиальный фагоцитоз бета-амилоида (Aβ) и аполипопротеина Е (ApoE), тем самым ингибируя патологическое прогрессирование болезни Альцгеймера в животных моделях15. Аналогичным образом, наша недавняя работа показала, что повторная трансспинальная магнитная стимуляция (рТСМС) способствует микроглиальному фагоцитозу миелиновых остатков после повреждения спинного мозга у крыс16.
Тем не менее, влияние повторяющейся магнитной стимуляции на микроглию было преимущественно обосновано с помощью экспериментальных моделей на животных 17,18,19. Действительно, было продемонстрировано, что магнитная стимуляция модулирует возбудимость нейронов посредством индукции токов20. Следовательно, нельзя сбрасывать со счетов тот факт, что взаимодействие между нейронами и микроглией может влиять на функцию микроглии. Следовательно, эксперименты in vitro необходимы, чтобы установить, является ли воздействие магнитной стимуляции на микроглию независимым от изменения возбудимости нейронов. Недавние исследования выявили модулирующий эффект повторяющейся магнитной стимуляции на микроглию в экспериментальных моделях. Некоторые исследования показали, что повторяющаяся магнитная стимуляция может способствовать поляризации микроглии в сторону M2 19,21. Тем не менее, дальнейшее изучение функции микроглии еще предстоит выяснить. Примечательно, что Амели Эйхлер и др. вмешались в срезы тканей мозга in vitro с использованием магнитной стимуляции с частотой 10 Гц и обнаружили, что магнитная стимуляция с частотой 10 Гц способна способствовать высвобождению цитокинов из микроглии, что влияет на возбудимость ипластичность нервной системы. В то время как это исследование расширило понимание влияния магнитной стимуляции на микроглию, необходимы дальнейшие исследования на клеточном уровне, чтобы полностью выяснить ее механизмы.
Таким образом, мы разработали протокол для проверки того, может ли магнитная стимуляция способствовать фагоцитозу миелиновых остатков in vitro. В отличие от миелиновых обломков после болезни или повреждения тканей, которые являются продуктом травмы, миелиновый мусор, используемый в этом эксперименте, имеет форму миелиновой оболочки после ее разрушения. Кроме того, понятие миелинового мусора является продуктом распада миелина. Являясь основными фагоцитарными клетками головного мозга, микроглия играет ключевую роль в очищении поврежденных клеток и миелинового мусора23, что связано с такими заболеваниями, как рассеянный склероз и болезнь Альцгеймера. Было продемонстрировано, что накопление остатков миелина усугубляет нейровоспаление и препятствует регенерации26. Целью исследования является изучение потенциала магнитной стимуляции для усиления микроглиального фагоцитоза миелинового мусора, тем самым уменьшая нейровоспаление и способствуя восстановлению ЦНС при нейродегенеративных и травматических состояниях. Таким образом, в исследовании используется подход совместного культивирования, при котором микроглии культивируются совместно с миелиновыми остатками и выполняется повторная магнитная стимуляция с целью проверки влияния повторяющейся магнитной стимуляции на фагоцитарную способность микроглии.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Здесь три самки крыс SD (в возрасте 2-3 недель) были использованы для извлечения миелиновых остатков методом центрифугирования с сахарозным градиентом. Все крысы были приобретены в Animal Core Facility Nanjing Medical University, Нанкин, Китай (лицензия на животных: SYXK (Su) 2021-0023). Все крысы выращивались в контрольных условиях (температура 22 ± 2 °C, период света/темноты 12 ч/12 ч, относительная влажность 55% ± 5%). Все эксперименты на животных были одобрены Комитетом по уходу за животными и их использованию Нанкинским медицинским университетом (No. IACUC-1903031 и No. IACUC-2005001) и были направлены на минимизацию страданий и количества используемых животных.
1. Выделение миелина
ПРИМЕЧАНИЕ: Фрагменты миелина были извлечены, как описано ранее, и были сделаны некоторые модификации27. Убедитесь, что все шаги выполнялись при температуре 4 °C и в стерильных условиях.
2. Флуоресцентное мечение миелиновых остатков
3. Культура микроглии
4. Повторная магнитная стимуляция in vitro
5. Тестирование микроглиального фагоцитоза миелиновых остатков
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
В этом исследовании мы первоначально кормили клетки микроглии BV-2 in vitro путем извлечения миелинового мусора мозга и использования повторяющейся магнитной стимуляции для повышения их фагоцитарной способности. Впоследствии клетки микроглии BV-2 культивировали и подвергали вмешательству ЛПС перед магнитной стимуляцией, тем самым имитируя состояние микроглии in vivo при строгой неврологической валидации. В дальнейшем после стимуляции ЛПС применялось вмешательство rMS. Для валидации фагоцитоза клеток исп...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Повторяющаяся магнитная стимуляция (рМС) — это неинвазивный метод нейростимуляции, который широко применяется в лечении различных неврологических и психиатрических расстройств, включая когнитивные нарушения, болезнь Альцгеймера (БА), инсульт, черепно-мозговую травму и травму спинного мозга (ТСМ). rMS использует импульсное магнитное поле для модуляции мембранного потенциала нейронов, избирательно влияя на возбудимость нейронов в нервной системе11. В дополнение к св...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторам нечего раскрывать.
Эта работа была поддержана грантами Национального фонда естественных наук Китая (82302877, 82172541), Фонда естественных наук провинции Хунань (2023JJ30549).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Монтажная среда с защитой от выцветания с DAPI | Beyotime, Китай | P0131 | |
| BCA Kit | ThermoFisher Scientific, Америка | 23227 | |
| Bv-2 клетка | ATCC | CBP60922 | |
| Клеточная культура 12-луночные планшеты | Biofil, Китай | ||
| Клеточная культура 24-луночные планшеты | Biofil, Китай | ||
| Конфокальное лазерное сканирование Микроскоп | Zeiss, Германия | 800 | |
| Инкубатор постоянной температуры | ThermoFisher Scientific, Америка | ||
| CFSE | MedChemExpress, Америка | HY-158820 | |
| DMEM-Культуральная среда | KeyGen, Китай | KGL1202-500 | |
| FBS | Gibco, Америка | 16250078 | |
| Iba1 | Abcam, Америка | ab48004 | |
| Аппарат магнитной стимуляции | Yiruide, Китай | CCY-IA | |
| Катушка магнитной стимуляции | Yiruide, Китай | ||
| Параформальдегид | BioSharp, Китай | ||
| PBS | KeyGen, Китай | KGL2210-500 | |
| Пенициллин-стрептомицин | Gibco, Америка | 15140-122 | |
| Сахароза | MedChemExpress, Америка | HY-B1779 | |
| Трипсин | KeyGen, Китай | KGL2107-100 | |
| Ультрацентрифуга | Beckman, Америка | L-100XP |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.