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Cellules olfactives engainantes (OECO) sont des cellules de la crête neurale qui permettent la croissance des neurones olfactifs primaires. Cette propriété spécifique peut être utilisé pour la transplantation cellulaire. Nous présentons ici un modèle de transplantation cellulaire basé sur l'utilisation de la COE dans un modèle de lésion du nerf laryngé.
Cellules olfactives engainantes (OECO) sont des cellules de la crête neurale qui permettent la croissance et la repousse des neurones olfactifs primaires. En effet, le système olfactif principal est caractérisée par son aptitude à donner naissance à de nouveaux neurones, même chez les animaux adultes. Cette aptitude particulière est due en partie à la présence de OECs qui crée un micro-environnement favorable pour la neurogenèse. Cette propriété de COE a été utilisé pour la transplantation cellulaire comme dans les modèles de lésion de la moelle épinière. Bien que le système nerveux périphérique a une plus grande capacité à se régénérer après une lésion nerveuse que le système nerveux central, des sections complètes induire misrouting pendant repousse axonale en particulier après le visage de la section du nerf laryngé. Plus précisément, plein sectionnement du nerf laryngé récurrent (NLR) induit repousse axonale aberrante résultant en syncinésie des cordes vocales. Dans ce modèle spécifique, nous avons montré que la transplantation COE augmente efficacement axonale repousse. ve_content "> OEC sont constituées de plusieurs sous-populations présentes à la fois dans la muqueuse olfactive (OM-OEC) et les bulbes olfactifs (OB-OECO). Nous présentons ici un modèle de transplantation cellulaire basé sur l'utilisation de ces différentes sous-populations de COE dans un modèle de lésion du NLR. L'utilisation de ce paradigme, des cultures primaires de OB-OEC et OM-OEC ont été transplantés dans Matrigel après l'article et l'anastomose du nerf récurrent. Deux mois après la chirurgie, nous avons évalué les animaux transplantés par des analyses complémentaires sur la base de videolaryngoscopy, électromyographie (EMG) , et des études histologiques. d'abord, videolaryngoscopy nous a permis d'évaluer les fonctions du larynx, en particulier des co-contractions musculaires phénomènes. Ensuite, EMG analyse richesse démontrée et la synchronisation des activités musculaires. Enfin, des études histologiques sur la base de toluidine coloration au bleu de permis de quantifier le nombre et le profil des fibres myélinisées.
Tous ensemble, nous décrivons ici comment isoler, de la culture, identifier et transplantation OEC de l'OM et OB après NLR section-anastomose et la façon d'évaluer et d'analyser l'efficacité de ces cellules transplantées sur les fonctions de repousse axonale et du larynx.
Le système olfactif principal est composé de deux parties distinctes, la muqueuse olfactive (OM) dans le système nerveux périphérique et le bulbe olfactif (OB) dans le système nerveux central. Le système olfactif primaire est caractérisée par la capacité des neurones olfactifs primaires (PON) afin de s'auto-renouveler tout au long de la vie chez les espèces de mammifères. Cette capacité est rendue possible en raison de la présence de cellules souches neurales dans l'OM. Croissance PON et la repousse de l'OM à OB est facilitée par les cellules gliales spécialisées appelées cellules olfactives engainantes (OECO). OEC sont des cellules de la crête neurale qui créent un micro-environnement favorable pour la neurogenèse du PON de l'OM à OB 1. Ainsi, OEC peut être trouvée dans l'OM et dans l'OB constituant différentes sous-populations de cellules 2,3. Les différentes propriétés de l'OECO ont principaux scientifiques de les utiliser pour des transplantations cellulaires dans plusieurs paradigmes de lésions du système nerveux 4. En effet, l'OECO facteurs de croissance des produits, de réduire les effrayer gliale, prrepousse axonale omote, et peut librement mêler aux astrocytes 5,6. Cependant, la grande majorité de ces études sont basées sur les lésions de la moelle épinière (SCI); quelques-uns d'entre eux ont utilisé OEC après une lésion nerveuse périphérique (PNI) 7,8.
Bien que le système nerveux périphérique a une grande capacité à se régénérer après une lésion nerveuse, remplissez les sections induire aberrante axonale repousse. En effet, après transections complets du visage ou les nerfs récurrents (NLR) des axones mal acheminées provoquent des co-contractions musculaires appelées syncinésie. Par conséquent, il est primordial de proposer un modèle de PNI pour quantifier non seulement repousse axonale, mais aussi d'évaluer l'efficacité des contractions musculaires. Dans la littérature le modèle le plus commun décrit est basé sur une lésion du nerf facial 9,10. Dans ce modèle, les évaluations fonctionnelles sont basés sur la récupération des mouvements moustaches 10. Il est cependant compliqué à démontrer l'efficacité de la movNTS et de discriminer les co-contractions musculaires phénomènes. Nous vous proposons ici un modèle basé sur une lésion du NLR. Ce modèle permet l'évaluation de la repousse et non seulement les mouvements des cordes vocales axonale mais également l'efficacité et la fonctionnalité de ces mouvements après des transplantations cellulaires 11,12. Ce protocole prévoit une procédure étape par étape à la culture et à la transplantation OEC de l'OM et OB dans un modèle de section NLR / anastomose et à évaluer les animaux après la chirurgie.
Une. Des cultures primaires de la muqueuse olfactive et olfactive Ampoules
2. Chirurgie et Transplantation
3. Évaluation
Illustrations avec contrôle et (section / anastomosés) animaux réinnervé ont été choisis comme les résultats peuvent varier en fonction des transplantations cellulaires effectuées (OM, OB ou OM + OB).
La culture cellulaire
Les cellules adhèrent rapidement à la surface de matière plastique et sont devenus distincts en andains parallèles de cellules qui sont de forme allongée ou conique, triangulaire, multipolaire, ou en forme de fuseau (figures 1A et 1B). Après 8 jours de débit vitro analyse par cytométrie montre le taux de cellules positives p75, 71% dans l'OB primaire, et 13% dans les cultures primaires OM (figures 1C et 1D).
Transplantation cellulaire et la chirurgie
Les cellules sont transplantées dans un mélange de Matrigel moyenne sur anastomosé NLR. Anastomose du nerf récurrent est faite par un point de suture 11.0 (Figure 2).
Evaluations
Videolaryngoscopier Deux mois après la transplantation, les fonctions du larynx ont été analysés par videolaryngoscopy et électromyographie. Pour réaliser repères anatomiques videolaryngoscopy ont été choisis pour mesurer la différence entre abduction et d'adduction (figure 3).
Électromyographie
Pour compléter ces analyses EMG ont été effectuées à l'aide de l'aiguille électrode monopolaire implantée dans les muscles de l'APC. Traces typiques (section / anastomosés) animaux normaux et réinnervé sont présentés dans la figure 4.
Analyses histologiques
Pour ces animaux, des analyses histologiques du NLR ont été réalisées par coloration au bleu de toluidine. Profils de fibres typiques pour (section / anastomosés) animaux normaux et réinnervé sont présentés dans les figures 5A et 5B. Pour compléter ces analyses histologiques, suivi de cellules GFP-positives a été réalisée. Figure 5C illustre t il présence de cellules GFP-positives dans le nerf sciatique après la transplantation intra-nerveux. Nerf sciatique a été utilisé comme contrôle que la taille de RLN ne permet pas la transplantation intra-nerveux.
Figure 1. Des propriétés morphologiques et de l'expression de P75 dans des cultures primaires de OB (A et C) et l'OM (B et D) in vitro. (A et B) OECs en OB et OM cultures primaires ont exprimé morphologies allongées, triangulaires ou en forme de fuseau . (C et D) l'expression de surface cellulaire de p75 dans OB et OM cultures primaires a été déterminée par cytométrie en flux. Les chiffres indiquent la population totale et le pourcentage de cellules présentes dans les régions indiquées bloquées. S'il vous plaît / 50590fig1highres.jpg "> cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
Figure 2. Photo d'une anastomose de la NLR réalisée avec 11,0 suture. (A) Sectioned NLR avant la chirurgie. (B) L'anastomose entre l'extrémité proximale et distale du moignon du nerf récurrent. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
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Figure 3. Vues endoscopiques typiques du plan de glotte de rat. Pendant les évaluations, les repères sont déterminés afin d'avoir le même champ de vision pour chaque enregistrement. Du point de vue présentés à la fois l'enlèvement maximale (A) et l'adduction maximale (B) sont mesurées. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
Figure 4. Exemples de traces EMG obtenus lors de la respiration dans le muscle de l'APC. (A) Les animaux du groupe de contrôle ont présenté une activité musculaire électrique riche, avec une augmentation pendant l'inspiration. ( B) traces EMG ont montré que le groupe réinnervé (section / anastomoser) a quitté cette activité synchronisée. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
Figure 5. Des études histologiques nerveux. (A et B) Exemple de coupes coronales du RLN du groupe témoin. Cette analyse a montré que le groupe témoin a présenté un grand nombre de fibres myélinisées. (A) grossissement 3960 X et (B) grossissement 11 900 X. (C) GFP étiqueté OB-OEC est resté au site de la lésion dans le nerf sciatique de rat écrasé. Un grossissement de 100X.
Les techniques présentées ici font OECs un modèle utile pour étudier les transplantations cellulaires dans les modèles de lésion nerveuse périphérique. Le protocole de culture de cellules est relativement simple et peut être facilement effectuée. D'autre part, les interventions chirurgicales, en particulier l'article / anastomose du nerf récurrent, exigent de l'expérience et doivent être effectuées par du personnel qualifié.
Les procédures décrites dans ce protocole mettent en évidence des facteurs importants de se concentrer sur afin d'obtenir les meilleurs résultats possibles. Tout d'abord, lors de la dissociation de l'OM, nous vous recommandons de dissection minutieuse pour obtenir que l'épithélium olfactif et non respiratoire. Deuxièmement, pour l'anastomose de la NLR, nous vous recommandons d'effectuer un seul point avec une suture 11.0. Troisièmement, lors de l'évaluation, il est très important d'avoir la même profondeur de l'anesthésie entre tous les animaux. En particulier, une anesthésie profonde permet de réduire l'amplitude du mouvement des cordes vocales pendant videolaryngoscopy. Nous vous recommandons removing laryngoscope dès que possible pour éviter l'asphyxie des animaux. Pendant l'enregistrement EMG, en raison de la taille des muscles de l'APC, nous vous recommandons de placer soigneusement l'aiguille électrode monopolaire. Enfin, pour des études histologiques, il est important d'orienter soigneusement les échantillons RLN pour obtenir des coupes coronales. Il est également très important d'enlever et analyser la partie distale du nerf récurrent dans lequel la dégénérescence wallérienne se produit.
Les protocoles décrits ici peuvent être facilement modifiés afin de générer des cultures pures d'OEC de l'OB et l'OM. Pour la purification des OEC de l'OB, nous recommandons la technique décrite par Nash 14 et de purification de l'OEC de l'OM, nous recommandons la méthode décrite par Bianco 15. Ces deux méthodes de purification spécifiques permettent à des cultures de COE (90%) ont hautement purifiée et ont déjà été bien décrite par leurs auteurs 14,15. Une autre modification possible est la procédure de transplantation where les cellules peuvent être injectés directement dans un nerf périphérique, comme décrit précédemment pour le nerf sciatique 7. Dans ce cas, les cellules peuvent être injectées sans Matrigel. Il est important de noter qu'en raison de la taille de la RLN il n'est pas possible d'injecter des cellules directement dans ce nerf. Enfin, une autre modification possible est l'optimisation du protocole EMG. En effet, les enregistrements de l'activité musculaire de l'APC et du diaphragme muscles peuvent être effectués en même temps, éliminant le besoin de synchronisation entre larynx et des muscles respiratoires.
Les protocoles actuels peuvent être appliqués dans d'autres paradigmes de lésions nerveuses. Nous avons déjà transplanté dans plusieurs modèles de PNI tels que les nerfs sciatiques et pneumogastrique OEC, ces thérapies peuvent être facilement utilisés dans d'autres paradigmes PNI 8,11,12,16. Plus intéressant transplantation cellulaire des OEC peut être étendue à des maladies du système nerveux central, en particulier SCI. Le procédé décrit ici pour la mesure de laryngéfonction après l'article NLR / anastomose peut également être utilisé pour d'autres protocoles de transplantations cellulaires. En effet, les modèles du larynx peuvent être très puissants pour évaluer les phénomènes de repousse axonale et syncinésie.
Les auteurs n'ont rien à révéler.
Les auteurs tiennent à remercier ADIR (Aide à Domicile aux Insuffisants Respiratoires) et la Fondation de l'Avenir pour leur soutien financier et à M. Fanie Barnabé-Heider pour éditer le manuscrit.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
DMEM/F12 | Invitrogen | E3521T | |
FBS | Invitrogen | E3387M | |
Penicilin/streptomycin | Invitrogen | 1152-8876 | |
HBSS | Invitrogen | M3467Y | |
Trypsin-EDTA | Invitrogen | M3513P | |
Cacodylate | Merck | 1.03256.0100 | |
DDSA | Biovalley | 00563-450 | |
MNA | Biovalley | 00886-450 | |
BDMA | Biovalley | 00141-100 | |
Polybed 812 | Biovalley | 08791-500 | |
PE anti-mouse | BD Bioscience | 550589 | |
Matrigel GFR | BD Bioscience | 356231 | |
Collagenase A | Roche | 10103586001 | |
Mouse anti P75 | Chemicon | MAB 365 | |
11.0 Wire | Ethicon | FG 2881 | |
Toluidine Blue | Ral Diagnostics | 361590-0025 | |
Centrifuge | Sigma | Sigma 2-16PK | |
Incubator | Thermo Scientific | ||
Laminar flow hood | Faster | BH-EN 2003 S | |
Flow cytometer | BD Bioscience | FACSCalibur | |
Microscope | Zeiss | ||
Videolaryngoscope | Karl Storz Endoskope | Telecam SL NLSC 20212120 | |
Acquisition system | AD Instruments | Powerlab system | |
Pyramitome Ultramicrotomy System | Leica | Ultracut S | |
Image analysis system | Explora Nova | Mercator |
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