교양 CNS의 뉴런의 돌기 스파인 형태론 분석
Summary
많은 최근의 연구는 뇌 pathologies와 관련된 시냅스 단백질에 돌연변이가 확인되었습니다. 기본 교양 피질 뉴런이 돌기 척추의 형태와 운동성에서 이러한 질병 관련 단백질의 영향을 조사 큰 유연성을 제공합니다.
Abstract
돌기 쪽이은 뇌 내에서 흥분성의 연결의 대부분의 사이트이며, 시냅스의 포스트 시냅스 칸막이를 형성하고 있습니다. 이러한 구조는 굴지 풍부하고 매우 동적으로 표시되었습니다. 고전 헵의 소성뿐만 아니라 neuromodulatory 신호에 대응하여, 돌기 쪽이은 모양과 신경 회로의 상세 및 뇌 내의 정보의 처리 및 저장을위한 중요한 것으로 생각됩니다 번호를 변경할 수 있습니다. 돌기 쪽이 내에서 단백질의 복잡한 네트워크 돌기 척추의 형태 및 숫자의 제어를위한 허용 굴지의 cyctoskeleton와 세포외 신호를 연결합니다. Neuropathological 연구는 정신 분열증 자폐증 스펙트럼 장애에 이르기까지 질병 상태의 숫자가, 비정상적인 척추 돌기 형태 또는 숫자를 표시 증명하고있다. 또한, 최근 유전자 연구는 이러한 단백질이 부분이 장애의 pathophysiology을 기초 탈선 척추 소성에 기여할 수있는 제안을 선도, 시냅스 단백질을 인코딩 다수의 유전자에 돌연변이가 확인되었습니다. 돌기 척추 morphologies / 번호를 제어에서이 단백질의 잠재적인 역할을 연구하기 위해, 교양 대뇌 피질의 뉴런의 사용은 몇 가지 장점을 제공합니다. 첫째,이 시스템은 고정된 세포의 돌기 쪽이의 고해상도 영상뿐만 아니라 라이브 세포의 시간 경과 이미징을 허용합니다. 둘째, 체외 시스템에서이 돌연변이 단백질, shRNA 구성 요소로 분해, 또는 약리 치료의 표현에 의해 단백질 기능의 쉬운 조작을 허용합니다. 이러한 기법은 연구자들이 질병 관련 단백질의 역할을 해부하다하고이 단백질의 변이가 생체내에서 작동할 수 방법을 예측하기 시작 수 있습니다.
Protocol
Discussion
기술 neuropathologies에 기여할 수있다 포스트 시냅스 메커니즘의 영향을 이해에 초점을 아르 돌기 척추 형태, 중 고정 또는 라이브 주요 대뇌 피질의 뉴런의 선형 밀도와 운동성의 상세한 정량 분석을 위해 위에서 설명한. 비슷한 접근 방식은 hippocampal 피라미드, Purkinje, 또는 중간 가시의 뉴런 포함하여 가시의 신경 세포에서 척추의 형태 또는 운동성을 계량하는 데 사용할 수 있습니다.
<p clas…Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
우리는주의 편집을 위해 켈리 존스 감사합니다. 미국 심장 협회 박사 과정 이수 원정대 (DPS),이 작품은 NIH 부여 R01MH 071316, 알츠하이머 협회, 정신 분열증과 우울증 (NARSAD)에 관한 연구에 대한 국가 연합, 그리고 자폐증 연구에 대한 국가 연합 (나르) (PP)에 의해 지원되었다 미국 심장 협회 Predoctoral 원정대 (KMW).
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
|---|---|---|---|
| 18 mm round Cover glass No. 1.5 | Warner Instruments | 64-0714 (CS-18R15) | |
| 22 mm square Cover glass No. 1.5 | Warner Instruments | 64-0721 (CS-22S15) | |
| Poly-D-Lysine | Sigma | P-0899 | MW 70~150 Kda |
| Neurobasal Media | Invitrogen | 21103049 | |
| B27 | Invitrogen | 17504044 | |
| Glutamine | Invitrogen | 21051024 | |
| Penicillin-Streptomycin | Invitrogen | 15140148 | |
| D,L-APV (AP-5) | Ascent Scientific | Asc-004 | |
| Lipofectamine 2000 | Invitrogen | 11668019 | |
| DMEM | Invitrogen | 11965092 | |
| HEPES | MediaTech Cellgro | 25-060-C 1 | 1M, pH 7 |
| Formaldehyde Solution | EMD Chemicals | FX0415-5 | 36%, Histology grade |
| Normal Goats Serum | VWR | 100188-514 | Jackson Immunoresearch Labs |
| Triton X-100 | Fisher Scientific | AC21568-2500 | Acros Organics |
| Alexa Fluor 488 goat anti-mouse IgG (H+L) highly cross-adsorbed | Invitrogen | A-11029 | |
| Alexa Fluor 488 goat anti-rabbit IgG (H+L) *highly cross-adsorbed* | Invitrogen | A-11034 | |
| ProLong Gold antifade reagent | Invitrogen | P36934 | Special Packaging |
| Enclosed imaging stage chamber | Warner | RC-30HV | |
| Temperature controller unit | Warner | TC-344B | |
| MetaMorph | Universal Imaging |
References
- Banker, G., Goslin, K. Developments in neuronal cell culture. Nature. 336, 185-186 (1988).
- Xie, Z. Kalirin-7 controls activity-dependent structural and functional plasticity of dendritic spines. Neuron. 56, 640-656 (2007).
- Spear, L. Modeling adolescent development and alcohol use in animals. Alcohol Res Health. 24, 115-123 (2000).
- Srivastava, D. P., Woolfrey, K. M., Liu, F., Brandon, N. J., Penzes, P. Estrogen receptor ss activity modulates synaptic signaling and structure. J Neurosci. 30, 13454-13460 (2010).
- Srivastava, D. P. Rapid enhancement of two-step wiring plasticity by estrogen and NMDA receptor activity. Proc Natl Acad Sci USA. 105, 14650-14655 (2008).
- Woolfrey, K. M. Epac2 induces synapse remodeling and depression and its disease-associated forms alter spines. Nat Neurosci. 12, 1275-1284 (2009).
- Allison, D. W., Gelfand, V. I., Spector, I., Craig, A. M. Role of actin in anchoring postsynaptic receptors in cultured hippocampal neurons: differential attachment of NMDA versus AMPA receptors. J Neurosci. 18, 2423-2436 (1998).
- Harms, K. J., Tovar, K. R., Craig, A. M. Synapse-specific regulation of AMPA receptor subunit composition by activity. J Neurosci. 25, 6379-6388 (2005).
- Xie, Z., Huganir, R. L., Penzes, P. Activity-dependent dendritic spine structural plasticity is regulated by small GTPase Rap1 and its target AF-6. Neuron. 48, 605-618 (2005).
- Jones, K. A. Rapid modulation of spine morphology by the 5-HT2A serotonin receptor through kalirin-7 signaling. Proc Natl Acad Sci USA. 106, 19575-19580 (1957).
- Dunaevsky, A., Tashiro, A., Majewska, A., Mason, C., Yuste, R. Developmental regulation of spine motility in the mammalian central nervous system. Proc Natl Acad Sci USA. 96, 13438-13443 (1999).
- Lichtman, J. W., Conchello, J. A. Fluorescence microscopy. Nat Methods. 2, 910-919 (2005).
- Svoboda, K. Do spines and dendrites distribute dye evenly. Trends Neurosci. 27, 445-446 (2004).
