Summary
Aim: Organotypic slice cultures (OSC) of human brain specimens represent an intriguing
experimental model for translational studies addressing, e.g., stem cell transplantation
in neurodegenerative diseases or targeting invasion by malignant glioma ex vivo. However,
long-term viability and phenomena of structural reorganization of human OSC remain
to be further characterized. Here, we report the use of 18F-deoxyglucose (FDG) for evaluating the viability of brain slice preparations obtained
either from postnatal rats or human hippocampal specimens. Methods: Anatomically well
preserved human hippocampi obtained from epilepsy surgery and rat hippocampus slice
cultures obtained from six day old Wistar rats were dissected into horizontal slices.
The slices were incubated with FDG in phosphate buffered saline up to 1 h, either
with or without supplementation of glucose at a concentration of 2.5 mg/ml. Radioactivity
within the medium or slice cultures was measured using a gamma-counter. In addition,
distribution of radioactivity was autoradiographically visualized and quantified as
counts per mm2. Results: In rat hippocampal slices, FDG accumulated with 1 300 000 ± 68 000 counts/mm2, whereas the incorporation of the radioactive label in human slices was in the order
of 1 500 000 ± 370 000 counts/ mm2. The elevation of glucose concentration within the medium led to a significant three-fold
decrease of FDG accumulation in rat slices and to a 2.4-fold decrease in human specimens.
Conclusions: FDG accumulated in organotypic brain cultures of human or rodent origin.
FDG is thus suited to investigate the viability of OSC. Furthermore, these preparations
open new ways to study the factors governing cerebral FDG uptake in brain tissue ex
vivo.
Zusammenfassung
Ziel: Organotypische Hirnschnittkulturen (OSC) sind ein experimentelles Modell für
Hirnerkrankungen. Jedoch müssen die längerfristige Lebensfähigkeit und Strukturreorganisation
von menschlichen Hirnschnitten in Kultur weiter charakterisiert werden. Methoden:
Wir untersuchten die Anreicherung von 18F-Deoxyglukose (FDG) in OSC aus postnatalen Ratten (n = 18)und menschlichen hippokampalen
Operationspräparaten (n = 3). Die Hippokampi wurden in horizontale Scheiben geschnitten
und mit FDG bis zu 1 h inkubiert. Die Verdrängung von FDG erfolgte durch Zusatz von
Glukose (2,5 mg/ml). Die Radioaktivitätskonzentration im Medium und im gesamten Schnitt
wurde am Gammacounter gemessen, die Verteilung der Radioaktivität autoradiographisch
dargestellt. Ergebnisse: In den hippokampalen Schnitten der Ratte reicherte sich FDG
in einer Stunde mit 1 300 000 ± 68 000 counts/mm2 an, wohingegen sich für die menschlichen Hirnschnitte 1 500 000 ± 370 000 counts/mm2 ergaben. Durch die Erhöhung der Glukosekonzentration im Medium kam es zu einer dreifachen
Abnahme der FDG-Aufnahme im Hirnschnitt der Ratte und zu einer 2,4fachen Abnahme der
FDG-Aufnahme im humanen Hirnschnitt. Schlussfolgerungen: OSC reichern FDG spezifisch
an. Dieser Tracer eignet sich deshalb prinzipiell zur Kontrolle ihrer Vitalität. Ferner
stellen OSC ein interessantes Ex-vivo-Modell für Faktoren dar, die die zerebrale FDG-Anreicherung
beeinflussen.
Keywords
Radioimaging - autoradiography - glucose metabolism -
18F-deoxyglucose - organotypic brain cultures
Schlüsselwörter
Autoradiographie - Glukosemetabolismus -
18F-Deoxyglukose - organotypische Hirnschnittkulturen