Sforzi per comprendere la funzione di microglial in dettaglio sono stati ostacolati dalla mancanza di modelli di cultura microglial che ricapitolano le proprietà di microglia maturo in vivo . Questo protocollo descrive un metodo di isolamento e coltura progettato per mantenere la sopravvivenza robusto di ratto maturo altamente ramificato microglia in condizioni definite e medie.
Microglia rappresentano il 5-10% di tutte le cellule del sistema nervoso centrale (SNC) e sono di disegno sempre più attenzione grazie al loro contributo durante lo sviluppo, l’omeostasi e la malattia. I macrofagi sono stati studiati in dettaglio per decenni, caratteristiche specializzate di microglia, i macrofagi residenti in tessuto del SNC, sono rimaste in gran parte misterioso, in parte a causa di limitazioni nella capacità di ricapitolare microglial maturo Proprietà nella cultura. Qui, vi illustriamo una procedura semplice per l’isolamento rapido di microglia pura da roditore cervello maturo. Descriviamo anche condizioni di coltura privo di siero che supportano alti livelli di redditività microglial nel corso del tempo. Microglia coltivate in queste condizioni definite e medie mostre elaborati processi ramificati e comportamento dinamico sorveglianza. Illustriamo alcuni effetti di esposizione sierica sulla microglia coltivate ed discutere come queste culture senza siero confrontare culture siero-esposti così come il microglia in vivo.
Come i macrofagi del parenchima CNS, microglia interagire con una vasta gamma di circuiti neuronali e gliali reti di segnalazione. Essi svolgono un ruolo fondamentale nello sviluppo e nella omeostasi del cervello attraverso potatura sinaptica, liquidazione delle cellule apoptotiche e transitorie interazioni con processi neuronali1,2. Le microglia sono primi radar-risponditore a lesioni neurologiche, estendendo le proprie procedure lunghe e sottili ai siti di lesione per coordinare le risposte infiammatorie e limitare il sanguinamento3,4. Cambiamenti nella morfologia microglial e funzione sono onnipresenti nelle lesioni di CNS sia acute che croniche, e microglia espositivo alterata morfologia, localizzazione ed espressione dei mediatori infiammatori in una vasta gamma di Stati di malattia1. Gli studi genetici umani indicano che le mutazioni che alterano il rischio per le malattie neurodegenerative sono espressi spesso prevalentemente o esclusivamente da microglia nel SNC intatto, che punta a un ruolo critico di microglia nella patogenesi della malattia o la progressione5 . Dato loro risalto nella ferita e nella malattia, favorire la comprensione della biologia microglial è una priorità per lo sviluppo di nuovi approcci terapeutici.
Molti avanzamenti critici per la comprensione della biologia microglial sono sorti estrapolando meccanismi scoperti negli studi di altre popolazioni del macrofago, inclusi i metodi di coltura, profili di espressione genica e definizioni di funzionali e tecniche / morfologica degli Stati. Anche se generalizzato del macrofago funzioni spesso giocano fuori in modo sorprendente all’interno del paesaggio di CNS, microglia sono essi stessi altamente specializzata, che esibiscono una morfologia ramificata e una firma di espressione genetica unica che li distingue da altri tessuti macrofagi6. Microglia hanno un lignaggio che è distinto dalla maggior parte degli altri macrofagi dei tessuti; Essi colonizzano SNC durante un’ondata di embrionale precoce dell’emopoiesi primitivo e auto-rinnovarsi per tutta la vita, indipendente di contributi da ematopoiesi definitivo7. La firma di espressione genica pienamente matura di microglia adulta non viene raggiunta fino alla seconda settimana postnatale8. Stimoli ambientali dal tessuto circostante ha un ruolo importante nel dettare tessuto-specifica del macrofago caratteristiche6, che nel SNC comprende limitata esposizione ai fattori ematica concesso dalla barriera emato – encefalica9.
Un ostacolo alla piena comprensione microglial contributi al CNS omeostasi e malattia è la difficoltà di ricapitolare le proprietà specializzate di microglia maturo visto nel vivo con le cellule purificate in vitro. Sono stati sviluppati molti metodi per isolare e cultura intatta microglia, ma la maggior parte degli approcci si basano su siero per sostenere la sopravvivenza delle cellule. Abbiamo dimostrato che l’aggiunta di siero, che è un reagente intrinsecamente variabile contenente una vasta gamma di molecole bioattive, è particolarmente problematico quando lavoro con microglia perché promuove una morfologia ameboide, aumento della proliferazione, e fagocitosi aumentata9 spesso visto in vivo quando microglia sono esposti a fattori di ematica dopo l’interruzione della barriera sangue – cervello. Di queste metriche, le cellule esposte al siero assomigliano microglia in lesioni o Stati di malattia, ma tali alterazioni sono ridotti quando microglia sono coltivate in mezzo di sviluppo definito contenente CSF-1 (o IL-34), TGF-β, colesterolo e selenite.
Questo protocollo fornisce dettagli per la coltura di microglia giovanile del ratto nelle circostanze senza siero, relazionati al lavoro recentemente pubblicato9. Questo protocollo è stato ottimizzato per i ratti da giorno postnatale 21-30 (P21 – P30), ma può essere adattato per isolare microglia da ratti e topi di qualsiasi età, anche se resa e redditività complessiva varia a seconda della specie e l’età dell’animale. Maximal cede e redditività ottimale è raggiunta quando si utilizza un po’ immatura microglia (~ P9), con rendimenti e vitalità si assottiglia gradualmente per un po ‘ i livelli più bassi negli animali adulti. Microglia può anche essere isolata dai topi, ma abbiamo trovato che le cellule del ratto mostrano significativamente più alti rendimenti, attuabilità e la complessità delle morfologie ramificate, rispetto alle cellule di topo in culture senza siero. Gli animali di età compresa tra maggiore di P50 non sono state valutate con questo protocollo. Questa procedura di isolamento di immunopanning è stata ottimizzata per minimizzare i cambiamenti nei profili trascrizionali microglial durante l’isolamento e per massimizzare a valle vitalità delle cellule. Utilizzando queste tecniche e formulazioni di media, alta redditività colture primarie possono essere sostenuti per settimane. Microglia in coltura in queste condizioni presentano una morfologia altamente ramificata che coinvolgono rapida estensione e retrazione dei processi e relativamente basso tasso di proliferazione. Evidenziamo il significato di siero-esposizione su queste proprietà e discutere i punti di forza e di debolezza di questo metodo rispetto altri approcci.
Poiché microglia fungono da cellule immunitarie sentinella del SNC, sono altamente sensible a reagire ai cambiamenti ambientali; di conseguenza, molta cura è necessaria per ridurre le risposte infiammatorie all’interno delle cellule durante il loro isolamento e cultura8. Questa operazione viene eseguita in questo protocollo attraverso velocità e temperatura. Ogni qualvolta possibile riduce notevolmente l’attivazione, quindi tutte le fasi di centrifugazione prendere posto a 4 ° C, mantenendo le…
The authors have nothing to disclose.
Questo lavoro è stato supportato dal Christopher e Dana Reeve Foundation International Research Consortium sulla ferita del midollo spinale, il Dr. Miriam e Sheldon G. Adelson Medical Research Foundation, la Fondazione di JPB, la Novartis Istituto di ricerca di base, generosi contributi da Vincent e Stella Coates e il Damon Runyon Cancer Research Foundation (DRG-2125-12).
Rat: Sprague-Dawley | Charles River | Cat# 400 | |
mouse anti-rat CD11b monoclonal (clone OX42) | Bio-Rad | Cat# MCA275R | Panning: 1:1,000; Staining: 1:500 |
Goat polycolonal anti-Iba1 | Abcam | Cat# AB5076 | Staining: 1:500 |
Rabbit polyclonal anti-Ki67 | Abcam | Cat# AB15580 | Staining: 1:500 |
Alexa Fluor Donkey anti-mouse 594 | Invitrogen | Cat# 11055 | Staining: 1:500 |
Alexa Fluor Donkey anti-goat 488 | Invitrogen | Cat# A-21203 | Staining: 1:500 |
Alexa Fluor Donkey anti-Rabbit 647 | Invitrogen | Cat# A-31573 | Staining: 1:500 |
Triton-X (detergent in ICC staining) | Thermo Fisher | Cat# 28313 | |
Heparan sulfate | Galen Laboratory Supplies | Cat# GAG-HS01 | |
Heparin | Sigma | Cat# M3149 | |
Peptone from milk solids | Sigma | Cat# P6838 | |
TGF-β2 | Peprotech | Cat# 100-35B | |
Murine IL-34 | R&D Systems | Cat# 5195-ML/CF | |
Ovine wool cholesterol | Avanti Polar Lipids | Cat# 700000P | |
Collagen IV | Corning | Cat# 354233 | |
Oleic acid | Cayman Chemicals | Cat# 90260 | |
11(Z)Eicosadienoic (Gondoic) Acid | Cayman Chemicals | Cat# 20606 | |
Calcein AM dye | Invitrogen | Cat# C3100MP | |
Ethidium homodimer-1 | Invitrogen | Cat# E1169 | |
DNaseI | Worthington | Cat# DPRFS | |
Percoll PLUS | GE Healthcare | Cat# 17-5445-02 | |
Trypsin | Sigma | Cat# T9935 | |
DMEM/F12 | Gibco | Cat# 21041-02 | |
Penicillin/ Streptomycin | Gibco | Cat# 15140-122 | |
Glutamine | Gibco | Cat# 25030-081 | |
N-acetyl cysteine | Sigma | Cat# A9165 | |
Insulin | Sigma | Cat# 16634 | |
Apo-transferrin | Sigma | Cat# T1147 | |
Sodium selenite | Sigma | Cat# S-5261 | |
DMEM (high glucose) | Gibco | Cat# 11960-044 | |
Dapi Fluoromount-G | Southern Biotech | Cat# 0100-20 | |
Poly-D-Lysine | Sigma | Cat# A-003-E | |
Primaria Plates | VWR | Cat# 62406-456 | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Stock reagents | |||
Apo-transferrin | Reconstitution: 10 mg/mL in PBS Concentration used: 1:100 Storage: -20°C |
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N-acetyl cysteine | Reconstitution: 5 mg/mL in H2O Concentration used: 1:1,000 Storage: -20°C |
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Sodium selenite | Reconstitution: 2.5 mg/mL in H2O Concentration used: 1:25,000 Storage: -20°C |
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Collagen IV | Reconstitution: 200 μg/mL in PBS Concentration used: 1:100 Storage: -80°C |
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TGF-b2 | Reconstitution: 2 mg/mL in PBS Concentration used: 1:1,000 Storage: -20°C |
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IL-34 | Reconstitution: 200 μg/mL in PBS Concentration used: 1:1,000 Storage: -80°C |
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Ovine wool cholesterol | Reconstitution: 1.5 mg/mL in 100% ethanol Concentration used: 1:1,000 Storage: -20°C |
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Heparan sulfate | Reconstitution: 1 mg/mL in H2O Concentration used: 1:1,000 Storage: -20°C |
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Oleic acid/Gondoic acid | Reconstitution: Gondoic: 0.001 mg/mL; Oleic: 0.1 mg/mL in 100% ethanol Concentration used: 1:1,000 Storage: -20°C |
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Heparin | Reconstitution: 50 mg/mL in PBS Concentration used: 1:100 Storage: -20°C |
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
Solutions | |||
Perfusion Buffer | Recipe: 50 μg/mL heparin in DPBS++ (PBS with Ca++ and Mg+ +) Comments: Use when ice-cold |
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Douncing Buffer | Recipe: 200 μL of 0.4% DNaseI in 50 mL of DPBS++ Comments: Use when ice-cold |
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Panning Buffer | Recipe: 2 mg/mL of peptone from milk solids in DPBS++ | ||
Microglia Growth Medium (MGM) | Recipe: DMEM/F12 containing 100 units/mL penicillin, 100 μg/mL streptomycin, 2 mM glutamine, 5 μg/mL N-acetyl cysteine, 5 μg/mL insulin, 100 μg/mL apo-transferrin, and 100 ng/mL sodium selenite Comments: Use ice-cold MGM to pan microglia off of immnopanning dish. |
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Collagen IV Coating | Recipe: MGM containing 2 μg/mL collagen IV | ||
Myelin Seperation Buffer | Recipe: 9 mL Percoll PLUS, 1 mL 10x PBS without Ca++ and Mg++, 9 μL 1 M CaCl2, 5 μL 1 M MgCl2 Comments: Mix well after the addition of CaCl2 and MgCl2 |
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TGF-b2/IL-34/Cholesterol containing growth media (TIC) | Recipe: MGM containing human 2 ng/mL TGF-b2, 100 ng/mL murine IL-34, 1.5 μg/mL ovine wool cholesterol, 10 μg/mL heparan sulfate, 0.1 μg/ml oleic acid, and 0.001 μg/ml gondoic acid Comments: Make sure to add cholesterol to media warmed to 37 °C and do not add more than 1.5 μg/mL or it will precipitate out. Do not filter cholesterol-containing media. Equilibrate TIC media with 10% CO2 for 30 min- 1 hr before adding to cells to insure optimal pH. |