Method Article
Чик цилиарной ганглии (CG) являются частью парасимпатической нервной системы. Нейронные культуры цыпленка CG нейронов было показано, что эффективные модели клеток в изучении взаимодействия мышц нерва. Мы описываем подробный протокол для вскрытия, диссоциации и культуры in vitro нейронов CG от эмбрионов птенцов.
Чик цилиарной ганглии (CG) являются частью парасимпатической нервной системы и отвечают за иннервацию мышечных тканей, присутствующих в глазу. Этот ганглия состоит из однородной популяции цилиарных и хороидальных нейронов, которые иннервировать полосатые и гладкие мышечные волокна, соответственно. Каждый из этих нейронных типов регулирует определенные структуры глаз и функции. На протяжении многих лет, нейронные культуры цыпленка цилиарных ганглиев было показано, чтобы быть эффективными моделями клеток в изучении мышечно-нервной системы взаимодействий, которые общаются через холинергические синапсы. Ciliary ганглия нейроны, в большинстве, холинергические. Эта модель клеток была показана, чтобы быть полезным сравнительно ранее использовались неоднородные модели клеток, которые состоят из нескольких типов нейронов, кроме холинергических. Анатомически, цилиарный ганглия локализована между зрительным нервом (ON) и трещиной хороида (CF). Здесь мы описываем подробную процедуру вскрытия, диссоциации и культуры in vitro цилиарных ганглиев нейронов из эмбрионов птенцов. Мы предоставляем пошаговый протокол для получения высоко чистых и стабильных клеточных культур нейронов CG, подчеркивая ключевые этапы процесса. Эти культуры могут поддерживаться в пробирке в течение 15 дней, и, таким образом, мы показываем нормальное развитие cg культур. Результаты также показывают, что эти нейроны могут взаимодействовать с мышечными волокнами через нейро-мышечные холинергические синапсы.
Цилиаровые ганглия (CG) нейроны принадлежат к парасимпатической нервной системы. Эти нейроны холинергические, будучи в состоянии установить muscarinic или никотиновых синапсов1,2,3. Анатомически, CG расположен в задней части глаза между зрительным нервом (ON) и трещины сосудистой системы (CF) и состоит из около 6000 нейронов в ранних эмбриональных стадиях1,4. В течение первой недели в культуре, цилиарные ганглия нейроны представляют многополярную морфологию. Через неделю они начинают переходить в однополярное состояние, при этом один неврит расширяется и образует аксон5. Кроме того, примерно половина нейронов CG умирают между8-м и 14-м днем развития эмбриона цыпленка, через запрограммированный процесс клеточной смерти.th Это снижение числа нейронов приводит к общей популяции цилиарного ганглия около 3000 нейронов6,7,8. В пробирке, нет сокращения числа нейронов CG, когда выросли с мышечными клетками9 и CG нейроны могут быть культивируется в течение нескольких недель1,9.
Цилиарный ганглия состоит из однородной популяции цилиарных нейронов и хороидальных нейронов, каждый из которых представляет половину популяции нейронов в CG, иннервируя мышцы глаза. Эти два типа нейронов структурно, анатомически и функционально отличаются. Ciliary нейроны innervate полосатые мышечные волокна на радужной оболочке глаза и хрусталика, будучи ответственным за сокращение зрачка. Хороидальные нейроны иннервировать гладкую мышцу сосудистой1,10,11,12.
Культуры куриных цилиарных ганглия нейронов было показано, что полезные инструменты для изучения нервно-мышечных синапсов и формирования синапса1,5,9. Учитывая, что нервно-мышечные синапсы являются холинергические13, используя нейронной популяции, которая холинергический - CG нейронов - возникла в качестве потенциальной альтернативы предыдущим моделям клеток14. Эти модели состояли из неоднородной нейронной популяции, в которой лишь небольшая часть является холинергической. Кроме того, цилиарные ганглия нейроны развиваются относительно быстро in vitro, и примерно через 15 часов уже образуют синапсы1. CG нейроны были использованы в качестве модели системы на протяжении многих лет для различных исследований, из-за его относительно легкости изоляции и манипуляции. Эти приложения включают в себя оптогенетические исследования, развитие синапса, апоптоз и нервно-мышечные взаимодействия14,,15.
Мы описываем подробную процедуру вскрытия, диссоциации и культуры in vitro цилиарных ганглиев нейронов из эмбриональных эмбрионов 7 дня (Е7). Мы предоставляем пошаговый протокол для получения высоко чистых и стабильных клеточных культур холинергических нейронов. Мы также выделяем ключевые шаги протокола, которые требуют особого внимания и которые улучшат качество нейронных культур. Эти культуры могут поддерживаться в пробирке, по крайней мере 15 дней.
1. Подготовка реагентов
ПРИМЕЧАНИЕ: Материалы, необходимые для этой процедуры являются следующие: щипцы (no 5 и Noo 55), хирургические пинцет, рассечение Петри блюда (черное дно), 24-хорошо пластины, пластиковые пастерская пипетки, огонь полированного стекла Пастер пипетки, 10 мл шприц, 0,22 мкм шприц фильтр.
2. Приготовление стеклянных крышков для 24-х пластин
3. Покрытие стеклянных крышков для 24-ну пластин
4. Культура цилиарных ганглиев из куриного эмбриона (эмбриональный день 7)
5. Иммуноцитохимия и анализ изображений цилиарных нейронов
Расчетная продолжительность этой процедуры в строгом времени зависит от урожайности, необходимой для каждого конкретного эксперимента, и, таким образом, от количества цилиарных ганглиев, которые необходимо изолировать. Для предполагаемого выхода 1 х 106 клеток/мЛ, изолировать около 70 цилиарных ганглиев (35 яиц). Для этого количества ганглиев, это займет 2-3 часа для процедуры вскрытия и в общей сложности 4-5 часов для общей процедуры. Пошаговая иллюстрация протокола изоляции показана на рисунке 1A. Идентификация цилиарного ганглия может быть затруднена, особенно при выполнении этого протокола в первый раз. Цилиарный ганглия локализована вблизи зрительного нерва и трещины сосудистой системы(рисунок 1B). Основные этапы процедуры вскрытия показаны на рисунке 2. Во-первых, эмбрион удаляется из яйцеклетки и помещается в ледяной HBSS. Голова отделена от тела и, еще раз, помещена в ледяной HBSS в рассечение Петри блюдо(рисунок 2A-2C). Затем глаз удаляется с головы цыпленка и цилиарный ганглия изолирована(Рисунок 2D-2H).
Культуры, полученные с помощью этого протокола, очень чисты. Однако очистка ганглиев и удаление лишних тканей сильно диктует успех и чистоту культуры. Клетки развиваются быстро и могут быть использованы уже в первые дни в культуре, если общий эксперимент требует этого. Тем не менее, культуры могут быть сохранены в течение 15 дней, или более. При использовании культуры дольше 7-8 дней, убедитесь, что заменить треть среды культуры со свежим средством каждые 2-3 дня. После 1 дня в пробирке, CG нейроны показывают многополярную морфологию. Тем не менее, расширение неврита происходит быстро, и первичная нейронная сеть уже создана после 24 часов. После 8 дней в пробирке, нейроны уже перешли в однополярное состояние, где один из невритов расширяется и образует аксон. Нейронная сеть очень плотная на данном этапе развития(рисунок 3 и рисунок 4).
Ciliary ганглия нейроны холинергических нейронов, которые принадлежат к парасимпатической нервной системы. In vivo, эти нейроны отвечают за иннервацию мышц в глазу. Эти нейронные культуры очень хорошо подходят для изучения нервно-мышечных синапсов. Для этого, CG нейроны могут быть покрыты поверх мышечных клеток. Пыхтя грудной мышцы был вскрыт и позволил развиваться и созревания в пробирке до DIV 4. CG нейроны были затем покрыты на верхней части мышечного слоя и со-культуры позволило развиваться в течение 3 дней. В этот момент, мышечные волокна образуются и могут быть легко идентифицированы по присутствию нескольких ядер (синий). Синаптический пузырьк гликопротеин 2A (SV2) иммуносетенирование, пресинаптический маркер показывает наличие синапсов, которые устанавливаются между CG нейронов аксонов и мышечных волокон (Рисунок 5).
Рисунок 1: Схема протокола вскрытия и цилиарного ганглия. (A) Диаграмма протокола изоляции и культуры. (B) Схема цыпочки цилиарной локализации ганглия в задней части глаза. Оптический нерв, цилиарный ганглия и трещина хороида обозначены стрелками. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 2: Вскрытие E7 цыпленок цилиарный ганглия. (A) Вырезать верхней части яйца с помощью ножниц. (B) Удалите эмбрион из яйца с ложкой и поместите его в рассечение Петри блюдо с ледяной HBSS. (C) Отделите голову от тела, разрезая область шеи. (D) Исправить голову эмбриона в клюве, держа с forcep No 5. (E) Удалите глаз нежным вращением с помощью хап No 55. (F) Задний вид глаза. Стрелки указывают на локализацию зрительного нерва, трещины хороида и цилиарного ганглия. (G) Вскрыть цилиарный ганглия. (H) Всчеречный цилиарный ганглия. Избыток ткани должен быть удален. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 3: Ciliary ганглия нейронов развития в пробирке. Фазы контрастных изображений CG нейронов на DIV 1, 3, 8 и 15. Как CG нейроны покрыты, они сразу же инициировать нейрит нарост. В DIV 15 аксонная сеть очень плотная и на данном этапе нейриты полностью дифференцированы на дендриты и аксоны. Фазовые контрастные изображения были приобретены с помощью конфокального микроскопа с целью план-Апохромат 20x ph2. Масштабная планка: 50 мкм. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 4: Иммуноцитохимия нейронов CG на DIV 8. CG нейроны показывают хорошо налаженные нейронной сети после 8 дней в пробирке. Ядра были окрашены DAPI (синий) и аксоны были окрашены b-III тубулина (красный). Флуоресценции изображения были приобретены с помощью конфокального микроскопа с планом-Апохромат 20x цели. Масштабная планка: 50 мкм. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 5: Культурные нейроны CG установить синапсы с мышечными волокнами. Иммуноцитохимия изображения CG нейронов-грудной мышцы со-культуры. Мышечные волокна, идентифицированные пунктирными линиями, представляют несколько ядер, которые были запятнаны DAPI (синим цветом). Аксоны были помечены против нейрофиламента (красный) и синаптические пузырьки были помечены против SV2 (циан). Изображения были получены с помощью конфокального микроскопа с планом-Апохромат 63x нефтяной цели. Масштабная планка: 20 мкм. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой фигуры.
В этом протоколе мы продемонстрировали, как подготовить и культуры CG нейронов. Идентификация и вскрытие цилиарского ганглия может быть затруднено для неопытных пользователей. Поэтому мы представляем детальную и пошаговую процедуру, чтобы эффективно вскрыть е7 цыпленка цилиарной ганглии, разъединить ткани и подготовить нейронные культуры, которые могут поддерживаться, по крайней мере 15 дней. Цилиаровые ганглия нейронов, полученных с помощью этого протокола также подходят для совместного культуры с мышечными клетками.
Цилиаровые ганглии на различных стадиях развития эмбрионального развития цыпленка могут быть использованы в качестве клеточной модели, в зависимости от цели исследования. Тем не менее, для культур CG нейронов предлагается, чтобы они были изолированы от эмбриона цыпленка между эмбриональными днями 7 и 818. На эмбриональной стадии E8, CG нейроны еще не претерпели процессов нейронной смерти и количество негенных клеток уменьшается сравнительно с нейронными клетками18. Это, в сочетании с строгой процедурой вскрытия и очень хорошо очищенные ганглии, будет способствовать очень чистой культуры цилиарных нейронов ганглия, с небольшим загрязнением неневральных клеток, таких как фибробласты или глиальные клетки.
Во время изоляции нейронов CG, одним из важнейших точек является идентификация и очистка CG. Вскрытие такой небольшой структуры, как цилиарный ганглия, может быть затруднено, учитывая локализацию, возможность идентифицировать ганглий, а также размер самого ганглия. Это нормально, что ганглии могут прикрепляться к щипцам во время вскрытия. Высококачественные инструменты вскрытия очень важны для успешного вскрытия и сводят к минимуму привязанность ганглиев к щипцам. Очистка GC имеет важное значение для предотвращения загрязнения негеннаальными клетками. Необходимо изолировать около 70 ганглиев, чтобы получить клеточную плотность 1x106 клеток/мЛ, в отличие от других нейрональных тканей периферической нервной системы, которые имеют 5-15x большее количество ганглиев3.
В культуре добавление 5'-FDU к полной среде уменьшает загрязнение культуры GC нене нейрональными клетками. 5'-FDU является антимитическим соединением, которое подавляет пролиферацию клеток, а именно пролиферацию глиальных клеток и фибробластов. Концентрация 5'-FDU добавил к среде достаточно, чтобы остановить клеточный цикл в фазе S, но не наносит ущерба для нормального развития CG нейронов3,19,20. Время лечения с 5'-FDU может быть скорректировано. Однако, так как CG нейроны установить плотную аксональную сеть в течение короткого времени, 5'-FDU должны быть добавлены к культуре уже во время покрытия.
Одним из основных ограничений данной модели является то, что она не является репрезентативной для нормального развития CG нейронов в физиологических условиях. В ово, около половины нейронов CG умирают между8-м и 14-м днем развития эмбриона цыпленка. В культуре, нет снижения числа нейронов CG, когда среда дополняется нейротрофических факторов, которые позволяют его выживания1,6,14.
Нейронная популяция, полученная в результате вскрытия птеняйного цилиарного ганглия, представляет собой однородную популяцию холинергических нейронов, принадлежащих к вегетативной нервной системе. Следует отметить, что выражение нейротрансмиттеров в популяции сосудистой системы CG является целевым, что может быть затруднено в зависимости от типа мышц, используемых в ко-культуры24. Если цель исследования связана с генетической идентичности или подтипа самого моторного нейрона, то CG нейроны не могут быть наиболее подходящей нейронной модели. Кроме того, специфика моторных нейронов в иннервации мышечных волокон не может быть достигнуто при использовании CG нейронов совместно культур, поскольку, в этом случае, мышечные волокна могут быть умножены innervated25. Тем не менее, эта нейронная культура имеет ряд преимуществ, она требует только базового оборудования для поддержания и инкубации яиц, это достаточно недорогая процедура и, что более важно, обеспечивает отличную модель для изучения нервно-мышечных синапсов1, так как CG нейронов нейротрансмиссии механизмов очень похожи на те, которые происходят в спинномозговых нейронов двигателя. Модели клеток, ранее использовавшиеся для этих типов исследований, были сенсорными нейронами из спинного мозга12,,21,,22,,23. Тем не менее, эти со-культуры состояли из неоднородной популяции нейронов, не все холинергические и, таким образом, только небольшая часть нейронов смогли установить функциональные контакты с мышечными клетками1. Помимо анализа развития (иммуноцитохимия), продемонстрированной в этой работе, другие анализы могут быть выполнены в культурах CG, таких как электрофизиология и выживание нейронов.
На основе этого протокола могут быть решены дополнительные научные вопросы, например, как субклеточная локализация конкретных мРНК и белков регулирует образование и функцию синапса. Кроме того, нервно-мышечные со-культуры могут быть легко установлены и в дальнейшем использоваться для изучения нервно-мышечных заболеваний, когда место травмы является нервно-мышечного соединения. Нервно-мышечные заболевания являются неоднородными в природе в том смысле, что дисфункция может быть связана с самой мышцей, периферических нервов или нервно-мышечных соединений26. Таким образом, с помощью этих со-культур можно было бы изучить нервно-мышечные изменения соединения, которые в конечном итоге лежат в основе развития и прогрессирования нервно-мышечных заболеваний. Еще одна интересная возможность состоит в том, чтобы адаптировать этот протокол к системе тройниной мыши. Эти нейроны легко доступны, и их модель развития хорошо известна27. Потому что мыши поддаются генетическим манипуляциям и тройная система хорошо характеризуется с точки зрения топографического формирования карты новые возможности возникают с помощью протокола на основе тройниминальной для изучения развития нейронов.
Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих интересов.
Эта работа финансировалась Европейским фондом регионального развития (ERDF) в рамках Региональной оперативной программы Centro 2020 в рамках проектов CENTRO-01-0145-FEDER-000008:BrainHealth 2020, CENTRO20 CENTRO-01-0145-FEDER-000003:pAGE, CENTRO-01-0246-FEDER-00018:MEDISIS, и через COMPETE 2020 - Оперативная программа по конкурентоспособности и интернационализации и португальских национальных фондов через FCT - Фонд пара Ci'ncia электронной Текнологии, I.P., в рамках проектов UIDB/04539/2020, UIDB/04501/2020, POCI-01-0145-FEDER-022122:PPBI, PTDC/SAU-NEU/104100/2008, а также индивидуальные гранты SFRH/BD/141092/101092/104100/2008, а также индивидуальные гранты SFRH/BD/141092/1 2018 (M.D.), DL57/2016/CP1448/CT0009 (R.O.C.), SFRH/BD/77789/2011 (J.R.P.) и Мари Кюри Действия - IRG, 7-я Рамочная программа.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
5-fluoro-2’-deoxiuridina (5'-FDU) | Merck (Sigma Aldrich) | F0503 | |
Alexa Fluor 568-conjugated goat anti-chicken antibody | Thermo Fisher Scientific | A11041 | |
Alexa Fluor 568-conjugated goat anti-mouse antibody | Thermo Fisher Scientific | A11031 | |
Alexa Fluor 647-conjugated goat anti-mouse antibody | Thermo Fisher Scientific | A21235 | |
B27 supplement (50x), serum free | Invitrogen (Gibco) | 17504-044 | |
Chicken monoclonal neurofilament M | Merck (Sigma Aldrich) | AB5735 | |
D-(+)-Glucose monohydrate | VWR | 24371.297 | |
Fetal Bovine Serum (FBS), qualified, Brazil | Invitrogen (Gibco) | 10270-106 | |
HEPES, fine white crystals, for molecular biology | Fisher Scientific | 10397023 | |
Horse Serum, heat inactivated, New Zealand origin | Invitrogen (Gibco) | 26050-070 | |
L-Glutamine (200 mM) | Invitrogen (Gibco) | 25030-081 | |
Mouse laminin I | Cultrex (R&D systems) | 3400-010-02 | |
Mouse monoclonal b-III tubulin | Merck (Sigma Aldrich) | T8578 | |
Mouse monoclonal SV2 | DSHB | AB2315387 | |
Multidishes, cell culture treated, BioLite, MW24 (50x) | Thermo Fisher Scientific | 11874235 | |
Neurobasal medium without glutamine | Invitrogen (Gibco) | 21103-049 | |
Penicillin/streptomycin (5,000 U/mL) | Invitrogen (Gibco) | 15070-063 | |
Phenol red, bioreagent, suitable for cell culture | Merck (Sigma Aldrich) | P3532 | |
Poly-D-Lysine | Merck (Sigma Aldrich) | P7886 | |
Potassium chloride | Fluka (Honeywell Reaarch Chemicals) | 31248-1KG | |
Potassium di-hydrogen phosphate (KH2PO4) for analysis, ACS | Panreac Applichem | 131509-1000 | |
Prolong Gold Antifade mounting medium with DAPI | Invitrogen (Gibco) | P36935 | |
Puradisc FP 30mm Syringe Filter, Cellulose Acetate, 0.2µm, sterile 50/pk | Fisher Scientific | 10462200 | |
Recombinant human ciliary neurotrophic factor (CNTF) | Peprotech | 450-13 | |
Recombinant human glial cell-derived neurotrophic factor (GDNF) | Peprotech | 450-10 | |
Sodium chloride for analysis, ACS, ISO | Panreac Applichem | 131659-1000 | |
Sodium dihydrogen phosphate 2-hydrate (Na2HPO4·2H2O), pure, pharma grade | Panreac Applichem | 141677-1000 | |
Sodium Pyruvate 100 mM (100x) | Thermo Fisher | 11360039 | |
Syringe without needle, 10 mL | Thermo Fisher | 11587292 | |
Trypsin 1:250 powder | Invitrogen (Gibco) | 27250-018 |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены