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O desenvolvimento de dor neuropática envolve alterações patológicas das células gliais medula espinhal. Um sistema de cultura de células gliais de confiança derivados de tecidos de medula espinal adulta e concebido para estudar estas células in vitro é inexistente. Portanto, vamos mostrar aqui como estabelecer culturas gliais mistas primárias de tecido da medula espinhal do rato adulto.
foi bem aceite que a medula espinhal respostas gliais contribuir significativamente para o desenvolvimento de dor neuropática. Informações tremenda sobre as atividades da glia nos níveis celulares e moleculares foi obtida através dos sistemas de cultura de células in vitro. Os sistemas in vitro utilizados incluem, principalmente as células da glia primária derivada de tecido cortical cerebral neonatal e linhas de células imortalizadas. No entanto, estes sistemas podem não coincidir com as características das células da glia medula espinal in vivo. A fim de investigar o papel das células cabo gliais da coluna vertebral em desenvolvimento de nervo periférico dor neuropática induzida por lesão utilizando um sistema de cultura que reflete melhor a condição in vivo, nosso laboratório tem desenvolvido um método para estabelecer medula espinal primária culturas gliais mistas a partir de camundongos adultos. Em resumo, a espinal medula são coletadas de ratos adultos e processado através de digestão com papaína seguido pela remoção da mielina com tocasdade de gradiente médio. As suspensões de células isoladas são cultivadas em meio de Eagle modificado por Dulbecco completa (cDMEM) suplementado com 2-mercaptoetanol (2-ME) a 35,9 o C. Estas condições de cultura foram optimizado especificamente para o crescimento de células gliais mistas. Sob estas condições, as células estão prontas para serem utilizados para a experimentação entre 12 - 14 d (células são geralmente em fase log durante este tempo) após o estabelecimento da cultura (D 0) e pode ser mantido em condições de cultura até a D 21. este sistema de cultura pode ser utilizada para investigar as respostas de células gliais medula espinal após estimulação com várias substâncias e agentes. Além da dor neuropática, este sistema pode ser usado para estudar as respostas gliais em outras doenças que envolvem alterações patológicas das células gliais medula espinhal.
A dor crônica é um problema de saúde grave que afeta cerca de 100 milhões de adultos nos Estados Unidos, com um custo anual estimado de até 635.000.000.000 $ 1. Evidências crescentes indicou uma contribuição significativa de células gliais medula espinhal no desenvolvimento da dor neuropática, um dos tipos mais devastadores da dor crônica 2. Um sistema in vitro cultura própria ajudaria significativamente em investigar mais os papéis de células gliais nos níveis celulares e moleculares.
Atualmente, os sistemas in vitro de cultura gliais utilizados pelos investigadores incluem principalmente células gliais derivadas de tecidos corticais de rato ou rato cérebros neonatal e linhas celulares imortalizadas gliais derivadas de rato neonatal ou rato células gliais primários. Neonatal células contêm um número significativo de células indiferenciadas que podem ainda ser diferenciadas em células gliais (astrócitos e principalmente da microglia), proporcionando assim umcélulas bundant para o uso experimental 3. No entanto, o nosso estudo anterior demonstrou que as células da glia cerebral neonatal responderam significativamente diferente a partir de células gliais medula espinal adultos mediante a estimulação de lipopolissacárido (LPS). Por exemplo, a interleucina (IL) -4 exibido aumenta os efeitos inibidores sobre o óxido nítrico induzida por LPS (NO) em células da glia de ratos adultos da medula espinal em comparação com as células da glia cerebral neonatal 4. Além disso, os perfis de produção de quimioquina após estimulação por um neuropeptídeo, calcitonina péptido relacionado com o gene da calcitonina (CGRP), são indiscutivelmente diferente entre as células da glia cerebral do rato neonatal (métodos descritos no Exemplo de Ref. 5) e de ratinho adulto espinal medula glia (Figura 1). As linhas celulares estabelecidas são fáceis de utilizar e de manter e pode fornecer um grande número de células num período de tempo curto. Em geral, as linhas celulares imortalizadas são gerados utilizando um sistema de imortalizao mediada por vírus (tais como a linha de células da microglia amplamente utilizado BV2) 6, 7 ou seguinte the identificação de transformação espontânea (tal como a linha de células de astrócitos C8-D1A e linha de células da microglia C8-B4) 8, 9, as linhas de células são excelentes no estudo das características moleculares dos astrócitos e microglia individualmente.; No entanto, os resultados obtidos a partir de linhas celulares exigem sempre uma validação adicional das células primárias ou em condições in vivo. Deve também notar-se que não houve um relato de uma linha de células da glia, que é derivada de uma medula espinal glia roedor.
Para ajudar a investigar o papel das células do cordão gliais da coluna vertebral no desenvolvimento de dor neuropática, num sistema de cultura que é derivado a partir da medula espinal do rato adulto foi desenvolvido por adaptação de um método previamente relatado usado para gerar ratos adultos culturas gliais mistas 4, 5 . A cultura de células gliais da medula espinal do rato foi ainda mais refinado recentemente 10 e é descrito em mais detalhe neste artigo. Adultas da medula espinal misturado culturas gliais cum ser estabelecida com um rato a partir de estirpes seleccionadas que se encaixam as necessidades do estudo particular, e as células podem ser mantidas em cultura durante até 21 dias após o inicio da cultura. Este método pode ser utilizado em estudos de dor neuropática, bem como em investigações de várias doenças neurológicas que envolvem alterações patológicas no interior da medula espinal, tais como esclerose amiotrófica lateral (ALS), o vírus da imunodeficiência humana (HIV) -associated neuropatia sensorial, e múltiplos A esclerose múltipla (MS).
O seguinte protocolo foi aprovado pelo Comitê Institucional de Animal Care and Use (IACUC) da Universidade de Nova Inglaterra. O protocolo seguinte é para a preparação de culturas gliais de rato adulto 4 medulas espinhais.
1. Preparação de Soluções em uma capa de cultura sob condições assépticas
2. Spinal Cord Colecção
NOTA: Todos os equipamentos devem ser estéreis. Realizar a coleta em uma área designada aprovado pelo IACUC.
3. Preparação da suspensão de células individuais
Nota: Execute os passos 3 e 4 em uma capa de cultura para manter tudo esterilizado.
4. Além disso remoção da mielina da suspensão de células individuais
Figura 2:. Imagens representativas de células gliais misturadas em diferentes momentos após o estabelecimento da cultura glia mista medula espinhal glia mistos primários foram preparados a partir de adultos camundongos C57BL / 6. imagens representativasmostram o progresso da cultura glial após o plaqueamento. No dia 1, algumas células são ligados à placa de cultura, mas que ainda são principalmente redondo. Há também muitas células flutuantes e detritos significativo. No dia 4, a maioria das células estão ligados à placa de cultura. Células parecem ramificada com processos visíveis. As células são distribuídas de forma esporádica e culturas são cerca de 20-30% confluentes no momento. No dia 8, as culturas são entre 50-60% confluentes. Algumas áreas das culturas têm grandes manchas de células. Outras áreas das culturas ter um crescimento escasso de células. Algumas células no interior das manchas assumir uma aparência "quadrado-like". No dia 12, as culturas são iguais ou superiores a 80% confluentes (cerca de 90% confluentes na imagem mostrada aqui). Células estão na fase log do crescimento neste momento e entre os dias 12-14 é o momento ideal para o uso das células da glia para experimentos. Por favor clique aqui para ver umaversão maior desta figura.
Este método pode ser utilizado para preparar células gliais mistas de ambos os ratinhos e ratos. O número total de células médio por poço numa placa de 12 poços em D 12 pós-iniciação da cultura deve ser relativamente estável, com cerca de 100000 células por poço, quando as células são derivadas de medulas espinais de rato. As células da glia obtidos com este método pode ser utilizado em experiências que se destinam a examinar adultos respostas cabo gliais espinal após administração de substâncias e agentes de interesse. A Figura 3 proporciona um exemplo de respostas de citocinas e quimiocinas a partir de uma experiência típica em que a mediana da medula espinal microglia foram obtidas a partir de adultos ratinhos Balb / C e tratou-se com LPS (Salmonella Minnesota Re595) na D 13 pós-iniciação da cultura. Os sobrenadantes foram recolhidos passadas 24 h de tratamento pós-LPS para a determinação dos níveis de citocinas e quimiocinas através de um ensaio de imunossorvente ligado a enzima (ELISA) usando comercialmente disponíkits le.
Quando este sistema de cultura de células gliais de adultos foi estabelecida em primeiro lugar, as células foram incubadas num meio de cultura padrão, a 37 o C. Sob esta condição, o conteúdo microglial média variou de 5 - 10%. No entanto, observou-se que, apesar do uso de técnicas de cultura consistentes, as culturas que em algumas instâncias têm ou muito baixo teor de microglia (<2%) ou teor relativamente elevado da microglia (15 - 20%) 10. Pode ser frustrante para obter culturas que têm muito poucos microglia quando os resultados experimentais invocar as respostas microgliais na cultura mista. Seguindo a sugestão do Dr. Alejandro MS Mayer (Departamento de Farmacologia, Chicago Faculdade de Medicina Osteopática) 12, o método foi modificado pelo crescimento das células gliais mistas em 35,9 o C. Isto resultou num rendimento mais consistente da microglia e mais elevadas (compreendidas entre 10 - 40% e na maior parte restante ARound 20%) na maioria das culturas. Esta melhoria é ilustrada na Figura 4 Como relatado anteriormente, a microglia são estimadas para perfazer 5 -. 21% da população da glia do SNC em ratos adultos 13-15. Embora ambas as condições de cultura fornecer culturas que contêm quantidades semelhantes de microglia como estimado in vivo, a condição de cultura modificado (35,9 ° C) é mais adequado para as experiências nas quais é crítica para analisar as respostas de ambos os astrócitos e microglia.
Figura 1:. Relacionado com o gene da calcitonina Peptide (CGRP) induzida por quimiocinas pelas células gliais mistas células gliais misto preparado a partir de cérebros / c de ratinho BALB neonatais (esquerda) ou adultos BALB / c de ratinho medulas espinhais (direita) foram tratados com várias doses de CGRP. Níveis de várias quimiocinas em sobrenadantes de cultura foram determinadas através de ensaio multiplex (realizada pelo fabricante) nos horários mais favoráveis (média ± SEM, n = 2-6). Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 3: citocinas e quimiocinas Respostas de Rato Adulto Spinal Cord Mixed Glia sobre LPS estimulação da medula espinhal células gliais mistos adultos foram preparados a partir de camundongos BALB / c e estimuladas com várias doses de LPS.. Os níveis de IL-6 (A), factor de necrose tumoral (TNF-alfa) (B), proteína de interferão-gama indutível 10 (IP-10, também conhecido como CXCL10) (C), e proteína quimioatractiva de monócitos (1 MCP- 1, também conhecido como CCL2) (D) em sobrenadantes de cultura foram determinados através de ELISA às 24 horas pós-tratamento com LPS.ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54801/54801fig2large.jpg "target =" _ blank "> Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 4:. Conteúdo microglia em culturas mista glial Adulto células gliais mistas foram gerados a partir de camundongos adultos C57B6 / L e cultivadas em cada 37 o C ou 35,9 o C. microglial conteúdo de cada cultura foi analisada por meio de citometria de fluxo utilizando a APC-anti-rato-CD45 (clone 30-F11) e FITC anti-ratinho-CD11b (clone M1 / 70). parcelas representativas do análises de citometria de fluxo são mostrados. (Células CD45 + CD11b +) as populações de células totais das culturas foram identificados em parcelas A (37 ° C) e C (35,9 ° C), e as populações microgliais foram ainda isoladas a partir das respectivas populações de células totais na B (37o C) e D (35,9 ° C). Análise de citometria de fluxo foi realizada, e todos os dados foram analisados como descrito anteriormente 5. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
É crítico para executar todas as etapas-incluindo os meios de comunicação Alterar o horário-de maneira consistente, a fim de obter resultados reprodutíveis entre experimentos. Os passos seguintes são particularmente crítico na obtenção de excelente qualidade adulto glia mista.
A digestão enzimática é um aspecto importante deste protocolo. É crucial que os pedaços de tecido são bem digerido, a fim de se obter uma suspensão de célula única. No entanto, o excesso de digestão irá resultar em um número significativamente menor de células. Cada laboratório deve realizar testes-piloto para determinar o tempo de digestão exata com base nos tipos de recipientes utilizados para a incubação, a quantidade de tecido média utilizada cada vez, e do tipo de agitador (rotação em relação agitador orbital). Além disso, independentemente do sistema de dissociação de papaína escolhido, é essencial utilizar os mesmos componentes de forma consistente a partir das mesmas fontes, tal como a substituição ocasional de componentes pode levar a variações significativas no rendimentodo número total de células.
Neste protocolo, a mielina é removido usando um meio de gradiente de densidade. É crítico para fazer e usar soluções de gradiente de densidade à TA uma vez que as densidades destas soluções é sensível à temperatura. Soluções gradiente de densidade são normalmente armazenados a 4 o C. Se necessário, as soluções de gradiente de densidade pode ser mantida à TA durante a noite antes do dia da criação da cultura. Além disso, a seguir a 30 minutos a centrifugação das células em gradiente de densidade de 20%, as células devem ser imediatamente retirados da centrífuga para evitar grandes peças de detritos de deslocamento (isto é, afastando-se do topo da solução; ver passo 4.1).
É importante remover os restos em D 1 após o inicio da cultura. Embora as células irão sobreviver e proliferar se o meio de cultura é mudado todos os 3 a 4 d, para mudar o media sobre D 1 e irá proporcionar uma cultura mais "de repouso" mais "limpo", mais tarde. estepermite que as células crescem num ambiente menos perturbado, e as células podem ser mantidas até 21 d pós-iniciação da cultura.
conteúdo microglial para cada experiência pode ser examinado antes de utilizar a glia misto. Mesmo com a técnica mais consistente, o conteúdo microglial pode ainda variar significativamente entre experimentos. Alguns efeitos celulares são dependentes do conteúdo da microglia 4, 10; assim, é crucial para monitorar o conteúdo microglial de cada conjunto de culturas estabelecidas. Os dados obtidos a partir desta prática pode ajudar a interpretar variações entre experiências, bem como proporcionar novos (por vezes inesperada) conhecimento sobre a contribuição de astrócitos contra microglia sob uma condição experimental particular. Além disso, as variações sazonais no conteúdo microglial foram observados. Este pode ser um fator adicional para considerar quando planear grandes conjuntos de experiências. Além disso, enquanto os neurônios normalmente não vai sobreviver sob nossa condição de cultura,como NeuN (um marcador neuronal-) -positivas células não foram observadas nas nossas culturas gliais após coloração imuno-histoquímica, a cultura pode conter um número limitado de oligodendrócitos (isto não tem sido rotineiramente quantificados). Deve-se decidir se essa população precisa ser examinada em função das condições experimentais específicas.
Tal como acontece com muitos métodos experimentais, este método pode ser modificado de acordo com as necessidades individuais dos investigadores. É essencial para realizar experiências-piloto para testar plenamente as modificações específicas antes de usá-los rotineiramente. Além disso, deve notar-se que as células gliais misto pode ser utilizado para obter empobrecido-microglia e enriquecido em microglia culturas para estudar as respostas de astrócitos-dominante contra células microgliais-dominante após estímulos específicos, tal como anteriormente descrito para as células gliais mistas neonatais 3, 4. no entanto, o rendimento de células enriquecida em microglia será limitado a menos que grandes números de espinalcordas são usadas para estabelecer a cultura no início. Esta é uma limitação deste método, particularmente se os ratos são usados. Quando são utilizados ratos medulas espinais, um indivíduo da medula espinal (em vez de 4 medulas espinais de rato) pode ser utilizado para configurar uma placa de 12 poços. Finalmente, o conteúdo microglial não parece ser significativamente diferentes entre as culturas gliais do rato e rato adulto da medula espinhal 4, 5 mouse e do rato adulto medula espinhal culturas gliais produzir uma resposta vigorosa à estimulação LPS em termos de produção de citocinas.; No entanto, podem ser observadas respostas diferenciais quando estímulos alternativos são utilizados.
No total, este sistema de cultura de células gliais roedor adulto fornece um método alternativo para estudar células gliais in vitro. Os resultados obtidos neste sistema de cultura mais estreitamente reflectir o que seria observado sob condições in vivo em comparação com os resultados obtidos a partir de culturas neonatais ou linhas celulares. No método atual, as células gliais são collected de roedores adultos, como adulto glia respondem a estímulos muito diferente quando comparado com as células da glia neonatal 4 (Figura 1). As células não são manipulados de forma significativa através de procedimentos de imortalização, que seriam usados para gerar e manter linhas de células. Embora este método foi desenvolvido inicialmente para ser usado em estudos de dor neuropática, que pode ser utilizada para estudar outras doenças neurológicas que envolvem alterações patológicas no interior da medula espinal, tais como ALS e MS.
The authors have nothing to disclose.
Adult spinal cord mixed cultures were first developed using rats with grant support from an NIH/NIDA R01 award (PI De Leo) and an NIH T32 training grant (PI Green). These methods were further adapted for mouse spinal cords with support from the following grants: NIH/NIDA 5K01DA023503 (PI Cao), NIH/NINDS 5R21NS066130 (PI Cao), and NIH/NIGMS P20GM103643 (PI Meng). The authors would also like to thank Dr. Alejandro M. S. Mayer, Department of Pharmacology, Chicago College of Osteopathic Medicine, for his technical help in obtaining microglia-rich mixed glial cells.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Dulbecco’s modification of Eagle’s media (DMEM) with 4.5 g/L glucose | Lonza | 12-709F | The cDMEM media is a standard, widely used culture media. Individual researchers can decide where to purchase the DMEM and all other components used to make cDMEM media. |
L-Glutamine (100x) | Lonza | 17-605E | The L-glutamine is a standard, widely used component for various culture media. Individual researchers can decide where to purchase L-glutamine. |
Antibiotic-Antimycotic Solution (100x) | Corning-Mediatech | 30-004-CI | This is a combination of penicillin, streptomycin and Amphotericin formulated to contain 10,000 units/mL penicillin G, 10 mg/mL streptomycin sulfate and 25 µg/mL amphotericin B. Individual researchers can decide where to purchase individual components. |
2-mercaptoethanol (2-ME) | Sigma-Aldrich | M3148 | A BioReagent, suitable for cell culture, molecular biology and electrophoresis. |
Papain dissociation system | Worthington Biochemical Corporation | LK003150 | Individual components of this kit can be purchased separately. |
Percoll | GE Health Care | 17-0891-01 | Percoll is sold as sterile solution. Undiluted Percoll can be re-autoclaved if needed. |
Lab-line incubator/shaker | Barstead/Lab-line | MaxQ4000 | This is the incubator/shaker we have currently. Other types of shakers can be used instead. |
Lipopolysaccharides, Salmonella Minnesota Re595 | Sigma-Aldrich | L-9764 | Other strains of LPS can also induce glial responses. The magnitude of the responses though, may vary. |
Mouse IL-6 DuoSet ELISA | R&D Systems | DY406 | Each individual Researcher can select the ELISA kit he or she prefers. |
Mouse TNF-alpha DuoSet ELISA | R&D Systems | DY410 | Each individual Researcher can select the ELISA kit he or she prefers. |
Mouse IP-10 (CXCL10) DuoSet ELISA | R&D Systems | DY466 | Each individual Researcher can select the ELISA kit he or she prefers. |
Mouse MCP-1 (CCL2) ELISA Opteia set | BD Biosciences | 555260 | Each individual Researcher can select the ELISA kit he or she prefers. |
Mouse chemokine Q-Plex | Quansys Biosciences | 120251MS | This product was not available for in-house assay at the time. Instead, we sent out samples to the manufacturer for analysis. |
APC-anti-mouse-CD45 (clone 30-F11) | eBioscience | 17-0451 | Antibody of the same clone but from other vendors can be used. |
FITC-anti-mouse-CD11b (clone M1/70) | eBioscience | 11-0112 | Antibody of the same clone but from other vendors can be used. |
Accuri C6 flow cytometer | BD Biosciences | BD Accuri C6 | Each individual Researcher can use any flow cytometer he or she prefers. |
FlowJo software | Tree Star, Inc. | FlowJo7.6.5 | Each individual Researcher can use any analysis software he or she prefers. |
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