ხელოვნური ცერებროსპინალური სითხის (ACSF) გამოყენება პაჩ-დამჭერის ტექნოლოგიაში

საკვანძო სიტყვები:ხელოვნური ცერებროსპინალური სითხე, ACSF, ხელოვნური ცერებროსპინალური სითხე, სინთეზური ცერებროსპინალური სითხე, სინთეზური ცერებროსპინალური სითხე, ცერებროსპინალური სითხე, სიმულირებული ცერებროსპინალური სითხე, პატჩის სამაგრის ტექნოლოგია

IPHASE პროდუქტები

შესავალი

ნეიროფიზიოლოგიის მკვლევარებისთვის, ხელოვნური ცერებროსპინალური სითხე (ACSF) არის ერთ-ერთი ყველაზე ფუნდამენტური და ხშირად გამოყენებული რეაგენტი პატჩის სამაგრის ექსპერიმენტებში. ხელოვნური CSF არ არის პასიური ფონის გამოსავალი, მაგრამ განსაზღვრავს კრიტიკულ უჯრედგარე გარემოს, რომელიც განსაზღვრავს ელექტროფიზიოლოგიური ჩანაწერების სტაბილურობას, რეპროდუქციულობას და ფიზიოლოგიურ შესაბამისობას.

სამაგრის ექსპერიმენტების მიზანია, რაც შეიძლება მჭიდროდ მოხდეს ნეირონების in vivo ფუნქციური მდგომარეობის რეპროდუცირება ex vivo პირობებში. ამ ექსპერიმენტში ხელოვნური CSF ემსახურება როგორც ძირითადი დამხმარე სისტემა. მისი იონური შემადგენლობა, ბუფერული სიმძლავრე, ოსმოლარობა და აირის წონასწორობა პირდაპირ გავლენას ახდენს ნეირონების მოსვენების მემბრანის პოტენციალს, მოქმედების პოტენციალის გასროლას, სინაფსურ გადაცემას და არხის კარიბჭის ქცევას.

მშობლიური ცერებროსპინალური სითხის ფიზიოლოგიური საფუძველი

ხელოვნური ცერებროსპინალური სითხის დიზაინის ყველა პრინციპი და გამოყენება აგებულია ცერებროსპინალური სითხის ფიზიოლოგიური ფუნქციების ზუსტ გაგებაზე.

ცერებროსპინალური სითხე არის გამჭვირვალე ფიზიოლოგიური სითხე, რომელიც გარს აკრავს ცენტრალურ ნერვულ სისტემას და უზრუნველყოფს სტაბილურ მიკროგარემოს, რომელიც აუცილებელია ნორმალური ნეირონების აქტივობისთვის. თუმცა, შემადგენლობის ცვალებადობისა და შეზღუდული ხელმისაწვდომობის გამო, მშობლიური CSF არ შეიძლება საიმედოდ იქნას გამოყენებული კონტროლირებად ექსპერიმენტულ პარამეტრებში. ამის მოსაგვარებლად, სინთეზური ცერებროსპინალური სითხე შემუშავებულია CSF-ის ძირითადი ფიზიკურ-ქიმიური თვისებების გასამეორებლად, რაც მკვლევარებს საშუალებას აძლევს შეინარჩუნონ თანმიმდევრული, ფიზიოლოგიურად შესაბამისი პირობები in vitro და ex vivo კვლევებში.

ACSF როგორც არსებითი რეაგენტი პატჩის დამჭერის ექსპერიმენტებში

პლასტმასის ექსპერიმენტებში, ხელოვნური ცერებროსპინალური სითხე არის ძირითადი უჯრედგარე ხსნარი. ნეირონები და გლიური უჯრედები ცენტრალურ ნერვულ სისტემაში განუწყვეტლივ ჩაძირულია ბუნებრივ CSF-ში in vivo და მათი მოსვენების მემბრანის პოტენციალი, მოქმედების პოტენციალის წარმოქმნა, იონური არხის კინეტიკა და სინაფსური ვეზიკულების გამოთავისუფლება დიდად არის დამოკიდებული სტაბილური იონების კონცენტრაციაზე, pH-ზე, ოსმოლარობაზე და ენერგიის მიწოდებაზე.

სამაგრის ჩაწერის მიზანია in vivo ფიზიოლოგიური მდგომარეობის რაც შეიძლება ერთგულად რეპროდუცირება ex vivo პირობებში. როგორც ბუნებრივი CSF-ის ხელოვნური სიმულაცია, ხელოვნური CSF უზრუნველყოფს სტაბილურ მიკროგარემოს იზოლირებულ ნერვულ ქსოვილსა და უჯრედებს, და ელექტროფიზიოლოგიის სამუშაოების უმეტესობაში ის არ შეიძლება შეიცვალოს ჩვეულებრივი კულტურის საშუალებით ან მარტივი მარილით.

პროგრამები Patch Clamp ტექნოლოგიაში

ხელოვნური CSF გამოიყენება პატჩის სამაგრის ექსპერიმენტების მთელი პროცესის განმავლობაში, ქსოვილის მომზადებიდან ჩაწერამდე და ფარმაკოლოგიურ მანიპულირებამდე.

1. 1) მწვავე ტვინის ნაჭრის სამაგრის ექსპერიმენტები

ტვინის დისექციისა და დაჭრის დროს ქსოვილი სწრაფად უნდა გადაიტანოს ყინულში - ცივ, ჟანგბადის შემცველ ACSF-ში (95% O2 / 5% CO2). დაბალი ტემპერატურა ხელს უწყობს ნეირონების მეტაბოლიზმის შენელებას, ხოლო გაზის სათანადო წონასწორობა ინარჩუნებს pH სტაბილურობას და ამცირებს ჰიპოქსიურ დაზიანებას.

დაჭრის შემდეგ, ტვინის სექციები, როგორც წესი, ინკუბირებულია ჟანგბადის შემცველ ACSF-ში 32-34°C ტემპერატურაზე 1-1,5 საათის განმავლობაში, რათა მოხდეს ფუნქციური აღდგენა. ამ ეტაპზე, ხელოვნური CSF-ის იონური შემადგენლობა, ოსმოლარობა და ენერგიის მიწოდება (მაგ., გლუკოზა) გადამწყვეტია ქსოვილის მთლიანობისა და უჯრედების სიცოცხლისუნარიანობის შესანარჩუნებლად.

ელექტროფიზიოლოგიური ჩაწერის დროს, ხელოვნური ცერებროსპინალური სითხე მუდმივად უნდა იყოს პერფუზიული სტაბილური უჯრედგარე გარემოს შესანარჩუნებლად. ეს უზრუნველყოფს თანმიმდევრულ pH-ს, იონურ ბალანსს და ტემპერატურას, ამასთანავე აშორებს მეტაბოლურ ნარჩენებს, რაც საბოლოო ჯამში ხელს უწყობს მონაცემთა საიმედო და გამეორებად მიღებას.

2. 2) მწვავე იზოლირებული ნეირონების სამაგრის ექსპერიმენტები

ნეირონების მწვავე დისოციაციისთვის, ტვინის ქსოვილი ჩვეულებრივ შეიწოვება პროტეაზებით. ფერმენტული ხსნარი, როგორც წესი, მზადდება ხელოვნური ცერებროსპინალური სითხის საფუძველზე ისე, რომ მემბრანის სტრუქტურა და იონური არხის ფუნქცია შენარჩუნებულია საჭმლის მონელების დროს. მონელების და მექანიკური ტრიტურაციის შემდეგ, იზოლირებული ნეირონები განმეორებით ირეცხება ACSF-ით ნარჩენი ფერმენტის მოსაშორებლად და შემდეგ ხელახლა აჩერებენ ACSF-ში დასვენებისთვის ან ადჰეზიისთვის. სტაბილური ოსმოლარობა და pH აუცილებელია ამ პროცესის განმავლობაში უჯრედების დაზიანებისა და აპოპტოზის თავიდან ასაცილებლად.

3. 3) კულტივირებული უჯრედები და უჯრედული ხაზები

სტანდარტული მთლიანი - უჯრედის ჩაწერისთვის და ერთარხიანი ჩაწერისთვის, ჩვეულებრივი ხელოვნური ცერებროსპინალური სითხე შეიძლება გამოყენებულ იქნას უშუალოდ, როგორც უჯრედგარე ხსნარი მოსვენებული მემბრანის პოტენციალისა და იონური არხების ფიზიოლოგიური მდგომარეობის შესანარჩუნებლად.

სპეციფიკური იონური დენების შერჩევითი იზოლაციისთვის, ხელოვნური CSF ჩარჩო ხშირად იცვლება. მაგალითად, კალციუმის დენების ჩაწერისას, NaCl-ის ნაწილი შეიძლება შეიცვალოს TEA-Cl-ით კალიუმის არხების დასაბლოკად, ან ნატრიუმის ამოღება ნატრიუმის დენების ჩასახშობად. NMDA რეცეპტორის-შუამავლობითი დენების ჩაწერისას, უჯრედგარე Mg2+ შეიძლება გამოტოვოთ არხის ბლოკირების შესამსუბუქებლად. ყველა შემთხვევაში, ხსნარის ძირითადი ფიზიკურ-ქიმიური თვისებები სტაბილური უნდა დარჩეს.

4. 4) კომბინირებული ფუნქციური ანალიზები

ხელოვნური ცერებროსპინალური სითხე გამოიყენება იონური არხის მოდულატორებისა და ნეიროაქტიური ნაერთების სამუშაო ხსნარების მოსამზადებლად ფარმაკოლოგიურ კვლევებში, რომლებიც შემდეგ გამოიყენება პერფუზიის სისტემის მეშვეობით. pH ან იონური შემადგენლობის გადახრებმა შეიძლება შეცვალოს წამლის ხსნადობა, სტაბილურობა ან თუნდაც სამიზნე ცილების კონფორმაცია, რაც გამოიწვევს არაზუსტ შედეგებს.

ოპტოგენეტიკური კომბინირებული ჩაწერის ექსპერიმენტებში, ნეირონების აქტივობა ჯერ მანიპულირებულია სინათლის სტიმულაციის გზით და შემდეგ კონტროლდება პაჩის დამჭერით. ACSF-ით უწყვეტი პერფუზია საჭიროა საბაზისო ელექტროფიზიოლოგიური მდგომარეობის შესანარჩუნებლად, ასე რომ დაკვირვებული ცვლილებები შეიძლება მიეკუთვნებოდეს ოპტოგენეტიკურ ჩარევას და არა გარემოს რყევებს.

ტექნიკური მოსაზრებები და ძირითადი ექსპერიმენტული პარამეტრები

სამაგრის ექსპერიმენტებში, ხელოვნური ცერებროსპინალურ სითხესთან დაკავშირებული შემდეგი პარამეტრები მკაცრად უნდა იყოს კონტროლირებადი სიგნალის სტაბილურობისა და გამეორებადობის უზრუნველსაყოფად.

ერთობლივად, ეს ფაქტორები განაპირობებს ჩანაწერის სტაბილურობას, მონაცემთა რეპროდუქციულობას და შედეგების ბიოლოგიურ შესაბამისობას.

დასკვნა
ხელოვნური ცერებროსპინალური სითხე გაცილებით მეტია, ვიდრე ფონური ხსნარი. პატჩის სამაგრის ტექნოლოგიაში ის ემსახურება როგორც საფუძველს უჯრედგარე გარემოს, რომელიც მხარს უჭერს ქსოვილის სიცოცხლისუნარიანობას, ინარჩუნებს ელექტროფიზიოლოგიურ თვისებებს და იძლევა საიმედო ფუნქციურ ანალიზს. ამიტომ ACSF შემადგენლობისა და ექსპერიმენტული პირობების ფრთხილად ოპტიმიზაცია ცენტრალურია ნებისმიერი მაღალი ხარისხის ელექტროფიზიოლოგიის მუშაობის პროცესში.

ამ საჭიროებების მხარდასაჭერად, IPHASE გთავაზობთ მაღალი ხარისხის ACSF პროდუქტებს, რომლებიც დამზადებულია მკაცრი ხარისხის კონტროლის სტანდარტების მიხედვით, მჭიდროდ რეგულირებული იონური შემადგენლობით, ოსმოლარობით და pH. ეს უზრუნველყოფს ლოტიდან ლოტის თანმიმდევრულობას და საიმედო შესრულებას, რაც მკვლევარებს ეხმარება მიაღწიონ სტაბილურ და განმეორებად ექსპერიმენტულ შედეგებს.