Mevcut protokol, yetişkin farelerden primer hipokampal mikroglianın nasıl izole edileceğini ve saflaştırılacağını, ardından bu akut olarak izole edilmiş hücreler üzerinde tam hücre yama kelepçesi kayıtlarının yürütülmesi için talimatları açıklar.
Yöntem makalesi
Mevcut protokol, yetişkin farelerden primer hipokampal mikroglianın nasıl izole edileceğini ve saflaştırılacağını, ardından bu akut olarak izole edilmiş hücreler üzerinde tam hücre yama kelepçesi kayıtlarının yürütülmesi için talimatları açıklar.
Mikroglia, merkezi sinir sisteminin (CNS) homeostazını sürdürmek için nöronlarla etkileşime giren beyindeki yerleşik bağışıklık hücreleridir. Araştırmalar, mikroglial yüzeyin mikroglial aktivasyonu düzenleyen potasyum kanallarını eksprese ettiğini, bu potasyum kanallarındaki anormalliklerin ise sinirsel hastalıklara yol açabileceğini göstermektedir. Şu anda, mikroglianın tüm hücre yama-klemp kayıtları, akut izole mikroglia üzerinde elektrofizyolojik değerlendirmelerin yürütülmesindeki zorluklar nedeniyle çoğunlukla fetal veya yenidoğan farelerden kültürlenmiş primer mikroglia üzerinde gerçekleştirilmektedir. Bu çalışma, yetişkin farelerden hipokampal mikroglia'yı izole etmek ve izole edilen hücreler üzerinde tam hücre yama kelepçesi kayıtları yapmak için takip etmesi kolay bir protokol sunmaktadır. Kısaca, dekapitasyondan sonra beyin bir fareden çıkarıldı, hipokampus bilateral olarak diseke edildi ve mikroglia, yetişkin bir fare beyin ayrışma kiti kullanılarak izole edildi. Mikroglia daha sonra manyetik olarak aktive edilmiş bir hücre sıralama (MACS) yöntemi kullanılarak saflaştırıldı ve lameller üzerine tohumlandı. Başarılı mikroglial izolasyon, anti-CD11 ve anti-Iba1 antikorları ile immünofloresan boyama ile doğrulandı. Bir kayıt odasına bir kapak fişi yerleştirildi ve akut olarak izole edilen mikroglianın tüm hücre potasyum akımları, voltaj-kelepçe koşulları altında kaydedildi.
İlkel yumurta sarısı kesesindeki miyeloid progenitörlerden türeyen mikroglia, CNS'de yerleşiktir ve toplam sinir hücrelerinin yaklaşık %10 ila %15'ini oluşturur 1,2. İşlevsel olarak, yerel çevreyi gözetlemeye, bağışıklık savunma işlevlerini yerine getirmeye ve nöronlar için beslenme ve destek sağlamayaek olarak 3,4, mikroglia ayrıca nöronal yüzey reseptörlerini ve karşılık gelen ligand bağlanmasını düzenlemek için nöronlarla doğrudan temas edebilir ve sitokinlerin salgılanması yoluyla nöronlarla dolaylı olarak etkileşime girebilir5. İn vitro ve in vivo çalışmalar, mikroglia'nın, negatif membran potansiyelinin6 korunmasına katkıda bulunan ve mikroglial aktivasyonu düzenleyen çeşitli potasyum kanallarını eksprese ettiğini göstermiştir. Çeşitli beyin hastalıklarındaanormal mikroglial potasyum kanallarının gözlemlendiği göz önüne alındığında 7, araştırmacıların bu potasyum kanallarını hedef alan potansiyel ilaçları belirlemeleri ve mikroglial fonksiyonu düzenlemek için stratejiler geliştirmeleri çok önemlidir.
Mikroglia için geleneksel sindirim ve saflaştırma yöntemleri genellikle beynin tamamını kullanır, bu da mikroglia'nın farklı beyin bölgelerindeki heterojenliğini gözden kaçırır8. Serum içeren ortamlarda in vitro ayrışma ve uzun süreli kültür, mikrogliaları fizyolojik özelliklerini ve gerçek durumlarını doğru bir şekilde yansıtmayabilecek aktif bir duruma9 yerleştirir.
Ek olarak, birincil kültürlenmiş yenidoğan mikrogliasında ve hücre hatlarında10 dışa doğru doğrultucu potasyum akımları kaydedilmiş olsa da, fetal veya yenidoğan fare beyin dokusunun uzun süreli kültürlerinden elde edilen veriler olgun mikroglialarınkinden farklı olabilir. Mevcut protokol, mikroglia'yı akut olarak izole etmeyi ve yetişkin fare beyin dokusunu kullanarak mikroglial potasyum akımlarının tam hücre kayıtlarını hemen gerçekleştirmeyi amaçlamaktadır.
Biyokimyasal ve potasyum kanal özellikleri, küçük dokulardan mikrogliaların izolasyonu ve saflaştırılması için uygun bir yöntem kullanılarak incelendi 11,12,13,14,15. Bu nedenle, bu protokol, araştırmacılara fizyolojik ve hastalık koşulları altında mikroglia'nın biyokimyasal ve fonksiyonel özelliklerini aydınlatmaları için rehberlik sağlar. Bu protokol örnek olarak hipokampus ve potasyum kanallarını kullansa da, diğer beyin bölgelerinin ve kanal / hücre elektrofizyolojik özelliklerinin incelenmesine de uygulanabilir.
Tüm deneyler, Güney Çin Normal Üniversitesi Yaşam Bilimleri Hayvan Bakımı ve Kullanımı Komitesi tarafından onaylandı ve uygun hayvan refahı standartları korundu (etik onay: SCNU-SLS-2023-048). Bu çalışma için erkek veya dişi 3-5 aylık C57BL / 6J fareleri kullanıldı. Kullanılan reaktiflerin ve ekipmanın ayrıntıları Malzeme Tablosunda listelenmiştir.
1. Çözeltilerin hazırlanması
2. Beyin dokusundan tek hücreli süspansiyonun hazırlanması
3. Mikroglia'nın akut ayrılması
4. İmmünofloresan
5. Mikroglia'da potasyum akımlarının tüm hücre yama-kelepçe kaydı
Kısaca süreç, yetişkin fare beyninden hipokampal mikroglia'nın izolasyonunu ve ardından bu hücrelerin tam hücre yama-klemp kaydını içerir (Şekil 1). Prosedür, 3 ila 5 aylık C57BL / 6J yetişkin farelerin hipokampusunun diseke edilmesiyle başlar. Spesifik olarak, perfüzyondan sonra tüm beyin çıkarılır ve buz gibi soğuk PBS içeren bir kültür kabına yerleştirilir (Şekil 2A). Hücrelerin hipokampustan akut izolasyonunu sağlamak için serebral korteks çıkarılır ve hilal şeklindeki hipokampal doku sağlam olarak izole edilir (Şekil 2B).
Optimum hücre kalitesi ve müteakip yüksek kaliteli tam hücre yama kelepçesi kayıtları için, tek hücreli süspansiyonun hazırlanması sırasında sindirim süresini kontrol etmek çok önemlidir. Çalışma, enzim karışımındaki hipokampal dokuyu tutarlı bir şekilde manuel olarak çalkaladı ve sindirim süresini 15 dakikadan fazla olmayacak şekilde kesin olarak sınırladı (Şekil 3
Fetal veya yenidoğan farelerden elde edilen kültürlenmiş mikroglia, yetişkin mikroglia'yı incelemek için açıkça uygun değildir. Ek olarak, mikroglia'nın farklı beyin bölgelerindeki heterojenliği göz önüne alındığında21, tüm beyinden izole edilen mikroglia, belirli bir beyin yapısındaki mikroglia'nın özelliklerini doğru bir şekilde temsil etmeyebilir. Bu protokol, özellikle bu hücrelerin elektriksel özelliklerini değerlendirmek için hipokampal mikroglia'yı izole etmek için bir yöntem sağlar. Mikroglial potasyum kanalları tarafından yönetilen akımları kaydetme yöntemlerini içerir.
Birincil hücre kültürü ve sonraki deneyler sırasında bu hücrelerin özelliklerinden ödün vermemek için tek hücreli süspansiyonlar hazırlanırken doku sindiriminin sıkı bir şekilde kontrol edilmesi gerektiği iyi bilinmektedir. Tipik olarak, pankreas enzimi sindirimi ve fiziksel homojenizasyon yoluyla tüm beyinden tek hücreli bir süspansiyon elde edilir. Bununla birlikte, mikroglia'yı hipokampus gibi belirli bir beyin bölgesinden izole ederken, fiziksel homojenizasyon tek başına anlamlı deneyler için yeterli miktarda hücre vermez. Ek olarak, pankreas enzimleri, hücre canlılığını etkileyebilecek güçlü sindirim aktivitesine sahiptir.
Bu sorunları ele almak için, çalışma nispeten hafif bir ayrışma prosedürü benimsedi ve yetişkin fare beyin ayrışma Kitini kullanarak sindirim süresini 15 dakikadan fazla olmayacak şekilde manuel olarak kontrol etti. Bu yaklaşım, mikrogliayı aktif bir durumda tutar ve bu, sonraki tüm hücre yama kelepçesi kayıtları için kritik öneme sahiptir. Hafif ayrışma prosedürü, hız ve maliyet etkinliği açısından da avantajlar sunar.
Birincil mikroglianın saflaştırılması için yöntemler arasında tabakalı çalkalama yöntemi (SSM)22, yoğunluk gradyanlı santrifüjleme yöntemi (DGCM)23 ve floresanla aktive edilen hücre sıralama yöntemi (FACS)11,24 bulunur. Bunlar arasında SSM, nöronların veya glial hücrelerin saflaştırılması için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, SSM'nin önemli bir sınırlaması, yüksek saflık seviyelerineulaşamamasıdır 25. Benzer şekilde, DGCM de düşük saflık seviyelerine neden olur. FACS yöntemi, hücrelerin 15 dakika ila 1 saat arasında boyanmasını ve ardından hücre canlılığını bozabilecek yüksek hızlı bir hücre sıralayıcı ile sıralamayı gerektirir. Buna karşılık, bu protokol, azaltılmış bir izolasyon süresi sunan ve aletlerin ve boyama prosedürlerinin tekrarlayan ve zaman alıcı kullanımını önleyen MACS yöntemini kullanır. Sonuç olarak, bazı alternatif yöntemlere kıyasla potansiyel olarak daha küçük miktarlarda olsa da, yüksek saflıkta mikroglia elde edilir.
Bu tekniğin sınırlamaları vardır. Örneğin, manyetik ile aktive edilmiş hücre sıralama (MACS) yöntemi nispeten az sayıda mikroglia verir ve akut olarak izole edilen mikroglia uzun süreler boyunca kültürlenemez. Bununla birlikte, bu yaklaşım değerlidir, çünkü uzun süre kültürlenmiş hücrelere güvenmek yerine, yetişkin fare hipokampusundan taze hazırlanmış mikrogliaların elektrofizyolojik özelliklerinin araştırılmasına izin verir.
Tam hücre yama-klemp tekniği, sinirbilim, farmakoloji ve sitobiyoloji gibi alanlarda hücresel, özellikle nöronal, elektrofizyolojik özellikleri incelemek için çok önemli ve yaygın olarak kullanılan bir araçtır26. Tam hücre yama-klemp kaydı, akut diseke beyin dilimlerinin, birincil kültürlerin ve hücre hatlarının özelliklerini araştırmak için çok sayıda çalışmada kullanılmıştır. Bununla birlikte, yetişkin fare beyninden akut olarak izole edilen mikroglia'nın tüm hücre yama kelepçesi kayıtları, araştırmalarımıza kadar eksikti.
Bu çalışma sadece yetişkin hipokampal mikroglia'yı izole etmek için bir protokol sağlamakla kalmaz, aynı zamanda bu izole mikroglialarda potasyum akımlarının başarılı bir şekilde kaydedilmesini de göstermektedir. Özellikle, bu protokolün hipokampus dışındaki beyin yapılarındaki mikroglia çalışmalarına uygulanması muhtemeldir.
Yazarların ifşa edecek hiçbir şeyi yok.
Bu çalışma, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (32170950, 32371065), Guangdong Eyaleti Doğa Bilimleri Vakfı, No. 2023A1515010899 ve 2021A1515010804 tarafından sağlanan hibelerle desteklenmiştir.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| 100 mm Petri kabı | Corning | 353003 | |
| 15 mL Falcon tüpleri | BD | 352096 | |
| 24 oyuklu plakalar | BD | 353047 | |
| 35 mm Petri kabı | Corning | ||
| 353001-50 mL Falcon tüpleri | BD | 352070 | |
| 70 & mu; m hücre taraması | Miltenyi | 130-095-823 | Hücre sıralamasından önce hücre kümelerini çıkarmak için |
| Yetişkin Fare Beyin Ayrışma Kiti | Miltenyi | 130- 107-677 | |
| Anti-CD11b Antikoru | Bio-Rad | MCA74 | Keçi Anti-fare IgG de mevcuttur. Endojen immünoglobulinleri bloke etmek için. |
| Anti-Iba 1 Antikoru | SYSY | 234308 | Keçi Anti-kobay IgG) ayrıca mevcuttur. Endojen immünoglobulinleri bloke etmek için. |
| Axon Digidata 1440A | ABD | ||
| Axon MultiClamp 700B Amplifikatör | ABD | ||
| BSA Albümin Fraksiyonu V | BioFrox | 4240GR500 | Serum |
| C57BL / 6 fare | Guangdong Tıbbi Laboratuvar Hayvan Merkezi | ||
| CD11 b / c MicroBeads | Miltenyi | 130-105-634 | |
| Kloral hidrat | Absin | abs47051394 | Farelerde anestezi olarak yaygın olarak kullanılır |
| Clampfit 10.6 | ABD | ||
| Konfokal Mikroskop | Zeiss | LSM 800 | |
| Kültür ortamı | Fisher Scientific | C11995500BT-DAPI | |
| boya | Beyotime | C1002 | |
| Elektrot çektirme | Narishige | PC-10 | |
| HBSS | Servicebio | G4203 | |
| Yatay çalkalayıcı | SCILOGEX | SLK-O3000-S | |
| Görüntü analiz yazılımı | Fiji | ||
| MACS Sütunları | Miltenyi | 130-042-201 | |
| MACS Ayırıcılar | Miltenyi | 130-042-102 | |
| Paraformaldehit | Fisher Scientific | T353-500 | 1X PBS'de taze% 4'lük çözelti kullanın, pH 7.2-7.4. |
| Poli-L-lizin | Beyotime | C0313 | Lamel kaplama |
| Triton X-100 | Sigma | X100 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste
İzin iste