Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Neuroscience
Click here for the English version

Neuroscience

Lokalisering av Locus Coeruleus i musen hjernen

Published: March 7, 2019 doi: 10.3791/58652
Automatic Translation
1, 2, 3, 1, 1, 4, 1
1Department of Physiology, Johns Hopkins University, School of Medicine, 2Department of Neuroscience, Johns Hopkins University, 3Department of Molecular and Medical Genetics, OHSU, 4X-ray science division, Advanced Photon Source, Argonne National Laboratory

ERRATUM NOTICE

Summary

Locus coeruleus er en liten klynge av neurons involvert i en rekke fysiologiske prosesser. Her beskriver vi en protokoll for å forberede musen hjernen deler studier av proteiner og metaller i dette.

Abstract

Locus coeruleus (Langbane) er en stor hub av noradrenalin produsere nevroner som modulerer mange fysiologiske funksjoner. Strukturelle eller fungerer unormalt i LC påvirke flere områder av hjernen som cortex, hippocampus og lillehjernen og kan bidra til depresjon, bipolar lidelse, angst, samt Parkinsons sykdom og Alzheimers sykdom. Disse lidelser er ofte forbundet med metall misbalance, men rollen metaller i LC forstås bare delvis. Morfologiske og funksjonelle studier av LC er nødvendig å forstå den menneskelige patologi og bidrag av metaller. Mus er en mye brukt eksperimentell modell, men musen LC er liten (~0.3 mm diameter) og vanskelig å identifisere for en ikke-ekspert. Her beskriver vi en trinnvis immunohistochemistry-basert protokoll for å lokalisere LC i musen hjernen. Dopamin-β-hydroksylase (DBH) og eventuelt tyrosin hydroksylase (TH), begge enzymer svært uttrykt i LC, brukes som immunohistochemical markører i hjernen skiver. Deler tilstøtende LC inneholder delene kan brukes for videre analyse, inkludert histology for morfologiske studier, metabolske testing, samt metall bildebehandling av X-ray fluorescens mikroskopi (Halvtimes).

Introduction

Locus coeruleus (Langbane) er et viktig område i hjernestammen og et større område av noradrenalin (NE) produksjon1. LC sender anslag over hele hjernen2 cortex, hippocampus og lillehjernen3 og regulerer store fysiologiske prosesser, inkludert døgnrytmen4,5, oppmerksomhet og minne6, understreke7, kognitive prosesser8og følelser9,10. Dysfunksjon av LC har vært innblandet i nevrologiske og nevropsykiatriske lidelser11, inkludert Parkinsons sykdom12,13,14, Alzheimers sykdom14, depresjon15 ,16,17, bipolar lidelse18,19og angst20,21,22,23, 24. gitt disse rollene, analyse av LC er avgjørende for å studere funksjonen og dysfunksjon.

Mus er mye brukt for studier av fysiologiske og pathophysiologic. På grunn av sin lille størrelse har musen LC en gjennomsnittlig diameter på ~ 300 μm, fører til problemer med å finne strukturen. Under hjernen snitting, kan LC lett bli savnet i koronale eller sagittal deler. Tilgjengelige studier som beskriver identifikasjon av LC i dyr ikke tilbyr en trinnvis protokollen at en ikke-ekspert kan følge1,25. Således, for å tilby veiledning for lokalisering av LC, beskriver vi en protokoll som vi utviklet for å finne denne regionen i musen hjernen for flere programmer (figur 1, figur 2, Figur 3). Protokollen gjelder nøye kontrollert hjernen snitting og immunohistochemical gjenkjenning DBH26,27, eller alternativt TH24, begge enzymer høyanriket i LC28. Når LC ligger ved immunohistochemistry, brukes ved siden av hjernen skiver for videre studier, inkludert morfologiske og metabolske analyser, samt metall tenkelig studier via X-ray fluorescens mikroskopi (Halvtimes)29. Vi beskriver Halvtimes som denne protokollen (Figur 3).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Studier av dyr ble godkjent av Johns Hopkins University Animal Care og Protokollnummer for bruk (ACUC) M017M385.

1. hjernen kutting

  1. For å nakkens, bedøve mus ved anvendelse av 3% isoflurane.
    1. Nyt en bomullsdott med dråper isoflurane og plassere den i en 15 mL microcentrifuge tube. Plasser dyrets nesen ned røret og tillate den å inhalere isoflurane. Se etter dybden av anestesi ved mangelen på respons til tå-klype.
  2. Plasser dyret på ryggen og nakkens det fester sin ekstremiteter med en T-pin mens du har tilgang til buken.
  3. Skjær dyret med kirurgisk saks ved å lage et klipp fra abdominal huden og skjære gjennom huden i thorax regionen. Feste huden bruker T pinner. Deretter bryte peritoneal membran til thorax. Utsett hjertet av sprengning bryst hulrom og kutte mellomgulvet.
  4. Skjær høyre atrium for å la blodet å strømme ut av dyret. Sett inn en 10 mL sprøyte med en 25-gauge nål i venstre ventrikkel og perfuse med 10 mL fosfat-bufret saltoppløsning (PBS).
    Merk: Dette gjør at løsningen å strømme gjennom systemisk sirkulasjon og Avslutt gjennom høyre atriet.
  5. Ta 10 mL sprøyte og sett en 25-gauge nål knyttet til 60 mL sprøyte. Perfuse gjennom venstre ventrikkel med 50 mL av is kaldt 4% paraformaldehyde (PFA).
    1. Forberede isen kalde 4% PFA løsning ved å fortynne 10% PFA løsning i H2O og kjøling den endelige 4% PFA løsningen på 4 ° C.
  6. Isolere leder av musen og fjerne hjernen fra skallen.
    1. Kutt huden fra nakken, og skjær mot øynene å avsløre skallen. Sprekk skallen fra halsen til nesen, og deretter fra én øyeeplet til den andre. Skrell skallen ut og avgiftsdirektoratet hele hjernen.
  7. Inkuber hjernen i 4% PFA 24 h på 4 ° C.
  8. Overføre hjernen med tang til en 50 mL konisk rør fylt med 25 mL 30% sukrose. Hold det på 4 ° C i 48-72 h til hjernen synker til bunnen av røret.
  9. Kuttet hjernen med en voksen mus hjernen slicer matrise Koronal gjennom mellomhjernen (~ 3 mm bakre av bregma). Hold hjernen inndelingen som inneholder hjernestammen.
    Merk: Dette vil resultere i to hjernen deler-en som inneholder de fleste av cortex (anterior av kuttet) og en som inneholder hjernestammen/lillehjernen (bakre av kuttet). Bruk delen hjernestammen for følgende.
  10. Legge delen hjernestammen med kutt overflaten på bunnen av en innebygging mold, omgitt av optimal kutte temperatur sammensatte (OCT); Flytt innebygd hjernen en-80 ° C fryser og fryse minst 12 h-til videre bruk.
  11. Kutte på kryostaten: sted innebygging mold som inneholder hjernen i OCT i kryostaten; Inkuber det i flere timer å justere temperaturen på hjernen blokken for kryostaten kryostaten.
  12. Skrelle bort innebygging mold å avsløre OCT blokken med hjernen.
  13. Bruk barberblader for å fjerne overskudd av OCT fra overflaten av blokken uten å berøre hjernen.
  14. Montere OCT blokken på chuck av kryostaten, utsette kutte overflaten av hjernen mot fronten.
  15. Juster kuttet overflaten av hjernen slik at den er orientert parallelt med razorblades av kryostaten.
  16. Trim hjernen begynner ved den margen, kutte 100 µm deler rostrally.
  17. Trim rostrally til lillehjernen og hjernestammen kutte som en sammenhengende stykke. Begynne å samle skiver på 50 µm tykkelse.
    Merk: Som en trimmer rostrally fra margen, hjernestammen og lillehjernen vil kutte som to separate deler. I rostral deler, vil hjernestammen og lillehjernen til slutt sammen på nivå med 4th ventrikkel. Når den laterale kantene av 4th ventrikkel er godkjent av lillehjernen og hjernestammen kommer ut som en sammenhengende stykke.
    1. Samle OCT-omgitt hjernen stykke med tang og plassere den i en godt av en 24-vel plate fylt med PBS (figur 2a). LC blir mest fremtredende når lillehjernen og dårligere colliculus møte hverandre på ~-5.52 mm bakre av bregma (figur 1b).
      Merk: Den mest fremre delen av LC forsvinner når lillehjernen har blitt fullstendig delt og ikke lenger omgir den underlegne colliculus på ~-5.34 mm bakre av bregma (figur 1 c).

2. Immunohistochemistry for dopamin β-hydroksylase eller tyrosin hydroksylase (figur 2)

  1. Dag 1
    1. Vask valgte skiver tre ganger i 5 min på PBS.
    2. Permeabilize 24 h i 0,5% fosfat bufret saltvann med vaskemiddel (PBSD) på 4 ° C.
      1. Fortynne 125 µL av vaskemiddel i 25 mL PBS.
  2. Dag 2
    1. Vaske skiver tre ganger i 5 min i 0,5% PBSD.
    2. Legg til primære antistoff, anti-DBH eller anti-TH 18 h på en fortynning av 1:500 i 0,5% PBSD på 4 ° C.
  3. Dag 3
    1. Vaske skiver tre ganger på 10 min i 0,5% PBSD.
    2. Legge til ønsket sekundære antistoffer (488 esel anti-kanin til grønne fluorescens) på en fortynning av 1:1000 i 0,5% PBSD 16 h.
    3. Vikle 24 godt platen i aluminium og sted på 4 ° C.
    4. Vaske skiver tre ganger i 5 min i 0,5% PBSD.
    5. Vask for 5 min på PBS.
    6. Overføre skiver med blyant pensel til en vann beholder.
    7. Montere skiver flytende i vann på ladet lysbilder.
    8. Dekkglassvæske deler med hard-set montering media (uten DAPI).
    9. Tørre delene montert hjernen i 30 min ved romtemperatur.
    10. Bildet hjernen skiver på AC confocal eller fluorescerende mikroskop med for å gjenkjenne fra aktuelle sekundære antistoff fluorophore bølgelengde.
    11. Juster mikroskopet fokalplanet på hjernen sektoren og ta et enkelt bilde på 10 X forstørrelse.
    12. Du finner en mulig LC-regionen i hjernen stykke, bruke 4th ventrikkel retning. lillehjernen ligger ovenfor ventrikkel, finnes pons og hjernestammen under30.
    13. Du finner LC, fokusere på den laterale kantene av 4th ventrikkel; LC stammer fra kantene på de 4th ventrikkel og peker mot pons / hjernestammen regionen (figur 2b, 2 c).
    14. Følgende bilder og lokalisering av LC i visse hjernen skiver, Lagre lysbilder som inneholder hjernen skiver på 4 ° C.

3. påvisning av LC i hjernen skiver

  1. Finn delen hjernen som inneholder LC, skjær musen hjernen som beskrevet ovenfor og samle deler i PBS fylt 24 godt retter, som vist i figur 2a.
    1. Plassere en del av hjernen per brønn å gi den riktige lokaliseringen av LC.
  2. Samle totalt 48 hjernen skiver som skal immunostained per hjernen.
    Merk: Alle brønnene av to rettene vist i figur 2a inneholder hjernen skiver fra en dyr.
  3. Immunostai hver tredje til femte sektor for DBH eller TH. Helst utføre immunhistokjemi av disse hjernen skiver som grenser til de som er assayed ytterligere (via X-ray fluorescens mikroskopi, Halvtimes).
    Merk: Denne fremgangsmåten lar nøyaktig lokalisering av LC i de endelige analysen skivene (figur 2a; merket med tall mellom brønnene).
  4. Justere antall hjernen sektorer som er immunostained avhengig av søknaden, f.eksom de krever nøyaktige plasseringen av center og kanten av LC, eller bare en grov tilnærming.
  5. Etter immunohistochemistry, oppdage hjernen skiver som inneholder LC via et karakteristisk mønster av uttrykket på begge sider av 4th ventrikkel (figur 2b, 2 c). Forstørrelsen av DBH signalet i LC av påfølgende hjernen skiver vises i figur 2d, 2e; forstørrede bildet av LC er farget for TH vises i figur 2f.
  6. Bruk delene ved de inneholder LC for videre studier - i dette tilfellet for Halvtimes for å kvantifisere metall nivåer (Figur 3).
  7. For å utføre Halvtimes, samle 10-30 µm (avhengig av oppsettet) tynne koronale hjernen skiver på polymere tynnfilm som de kan montert på prøven holdere og avbildet på synchrotron.
  8. Lagre hjernen skiver som er forberedt på polymere tynnfilm Halvtimes ved romtemperatur og utfører Halvtimes.

4. metall Imaging i LC via Halvtimes

  1. Skjær eksempel musen hjernen som beskrevet ovenfor, bestemme LC og måle metall nivåer via Halvtimes fra disse hjernen sektorene som inneholder LC.
  2. Bilde grunnleggende distribusjoner på beamline 2-ID-E på Avansert Foton kilden (Argonne National Laboratory, Argonne IL).
  3. Registrere data "på sparket" som beskrevet tidligere31.
  4. Bestemme elementær konsentrasjoner i hjernen skiver som inneholder LC bruker programmet kart32,33.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Endringer i metall homeostase (som Cu, Fe, Zn, og Mn) er ofte observert i nevrologiske lidelser, inkludert endringer i LC34,35. Dermed avgjøre metall nivåer i hjernen er nødvendig for forståelsen av sykdom mekanismer. Delene hjernen generert ved hjelp av beskrevet protokollen kan brukes å kvantifisere nivåene av Cu og andre metaller i LC og sammenligne dem nivåer i områder utenfor LC. (Figur 3). I vårt eksempel hjernen stykket som ble kuttet gjennom LC, fosfat, kalium, ble klorid og kobber målt. Bare kobber var spesielt opphøyet i LC. Høyere oppløsning Halvtimes imaging (ikke vist her) kan også utføres for gjenkjenning av subcellular distribusjon av metall nivåer. Videre mulige anvendelser av denne protokollen inkludere påvisning av overflod og intracellulær distribusjon DBH (figur 2b2d, 2e), TH (figur 2 c, 2f) og andre proteiner uttrykt i LC individuelt eller i den co flekker analyser, studier av LC morfologi og neuronal tetthet.

Figure 1
Figur 1: lokalisering av LC i musen hjernestammen. (en) skjematisk demonstrere regionen i hjernestammen som vil deles for å lokalisere LC. (b) basert på Paxinos og Franklin hjernen atlas30, LC vil være mest fremtredende når lillehjernen og mindreverdig colliculus møter hverandre (-5.52 mm bakre av bregma). Venstre bildet viser en koronale delen skjære gjennom LC, mens det høyre bildet viser lokalisering av LC på den laterale kantene av 4th ventrikkel via Nissl flekker. (c) det mest fremre del av LC forsvinner når lillehjernen har blitt fullstendig delt og ikke lenger omgir den underlegne colliculus (-5.34 mm bakre av bregma). Nissl flekker på bildet til høyre viser at LC er bare marginalt i denne koronale del. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 2
Figur 2: påvisning av LC av immunostai-hjernen skiver DBH eller TH. (en) ett museklikk hjernen var delt i 50 μm skiver rundt hjernestammen og samlet i to 24 godt retter. Hver 5th til 8th samlet hjernen stykke var montert på filmen dekket dekkglassvæske for tenkelig via Halvtimes. Disse sektorene er merket med blå tall mellom brønnene. Tilstøtende stykker flytende i PBS var immunostained for DBH å oppdage LC (merket med rødt kors på wells). Grønne sirkler betegne skiver positivt for DBH signal, og dermed inneholder LC. (b) en koronale hjernen stykke som inneholder LC var immunostained med DBH og fotografert på AC confocal mikroskop. Bildet viser sterkt signal i LC (i grønt). (c) en koronale del inneholder LC var immunostained for tyrosin hydroksylase (TH) og fotografert på fluorescerende mikroskop. Bildet viser sterkt signal for både venstre- og LC. (d) stykker var immunostained for DBH, og skiver 7 (på venstre) og 9 (til høyre) inneholdt LC. Tilstøtende deler ble valgt for Halvtimes analyse. (e) skive 10 viste også LC. I denne delen, ble venstre LC skåret gjennom sentrum mens høyre LC ble fanget på fremre mest kanten. (f) A inndelingen som inneholder LC var immunostained for dette og fotografert på AC confocal mikroskop. Bildet viser TH uttrykke nerveceller i LC merket i grønt. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 3
Figur 3: bildebehandling av metall nivåer i LC. Hjernen med mannlige 12 uke gamle musen med en knockout av Cu-transporter ATP7B ble isolert og forberedt som beskrevet i denne protokollen. Non-farget skiver tilstøtende LC inneholder delene ble tatt og metall nivåer ble målt via Halvtimes. Cu nivåer spesielt økte i LC (merket med gule piler) i forhold til den omliggende hjerne regionen, mens andre elementer (K, P og Cl) var uendret. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Riktig orientere prøven er et viktig skritt i denne protokollen. Fordi vi bruker anatomiske kjennetegner dorsal overflaten av hjernen for å finne LC (grensen mellom lillehjernen og dårligere colliculus), er det viktig at delene er riktig justert. Dette krever omsorg i stille hjernen inn i musen hjernen slicer matrix. Vi anbefaler kutte ~ 500 μm flere vev fremre og bakre til LC å unngå manglende kjernen. Den vanligste feilen er å kutte også noen deler som mangler LC helt. Således, for en første gang etter denne protokollen, anbefaler vi kutte flere inndelinger enn nødvendig. Nøye studie av hjernen atlas bildene før flekker er svært nyttig. Utseendet på hjernestammen endres merkbart hver par hundre mikron, og med noe erfaring, er det mulig å vite hva deler er verdt flekker ved makroskopisk utseendet.

Under prosessen med å lokalisere LC, kan det være variasjoner i signalet avhengig av hvor godt hjernen var rettet under snitting. Når kutte gjennom midten av LC, signalet er lyse og dekker et større område i forhold til kanten av LC, som vises som et signal over et mye mindre område. I tilfelle at koronale stykker er litt skrå, LC av en side av 4th ventrikkel kan være tydelig og på den andre siden kan bare vises i en tilstøtende lysbilde. Dermed forvente man ikke alltid utseendet av regionenes LC maksimale intensitet i én hjerne skive. Denne gjenstand kan unngås ved å klippe hjernen nøyaktig koronale i musen hjernen slicer matrix og nøye embedding hjernen i kubisk innebygging mold med OCT.

Immunostaining, minst med anti-tyrosin hydroksylase antistoffer, er svært tilgivende, og i vår erfaring, seksjoner fungerer på opptil 100 μm tykkelse. Vi har funnet at blokkerer løsning ikke er nødvendig for høy signal-til-støy farging av LC, redusere kostnader og reduserer tiden det tar å finne LC. I vår erfaring sped fargeprotokoll opp-om enn med redusert kvalitet og penetrance flekker-ved å redusere permeabilization 2 h, primære antistoff 8 h og sekundære antistoff for 2 h. i tillegg, hvis man er bare interessert i å finne LC ( f.eksfor validering av injeksjon av en virus/tracer), inndelinger fra en fast hjerne kan kuttes på en vibratome på 100 μm tykkelse.

En begrensning av denne protokollen er det ved design, krever euthanizing dyrene og fjerne hjernen. Det er derfor ikke nyttig for i vivo lokalisering (f.eks, electrophysiologic opptak). En annen begrensning er at denne protokollen krever PFA fixation som kan forandre innfødt staten av vev. Disse endringene inkluderer grunnleggende innholdet som kobber, kalsium, jern og sink36. Den faktiske endringen av metall distribusjon skyldes PFA fiksering kan testes i en prøve som kan kjøres i parallell til en ikke-fast prøven. En sammenligning av metall fordelingen mellom disse to prøvene vil gi bevis på effekten av PFA fiksering på fordelingen av metall som er av interesse for en viss studie. Hvis PFA fiksering må unngås, kan det generelle prinsippet i denne protokollen (finne LC av immunostaining og bruke tilstøtende deler for oppfølgingseksperimenter) utvides til frosne snitt uten fiksering.

Vi oppmerksom på at denne protokollen er hovedsakelig en avgrensning av eksisterende metoder for å løse dette problemet. Nyheten finnes i skreddersy tidligere tilnærminger for å finne en liten, lett tapte kjerne. Vi forventer at denne protokollen kan lett endres og utvidet avhengig behov (f.eksbruke transgene dyr uttrykke fluorophores i LC for å unngå immunostaining).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Ingen.

Acknowledgments

Vi takker Abigael Muchenditsi for vedlikehold av musen kolonien. Bruk av avansert Foton kilden på Argonne National Laboratory ble støttet av den amerikanske Department of Energy, Office of Science, Office for energi basalfag, under kontraktnummeret: DE-AC02-06CH11357. Vi takker Olga Antipova og Dr. Stefan Vogt for brukerstøtte og hjelp på Avansert Foton kilden. Dette arbeidet ble finansiert av National Institute of Health grant 2R01GM101502 til SL.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Adult mouse brain slicer matrix Zivic Instruments BSMAS001-1
Anti-rabbit secondary antibody, Alexa Fluor 488 (source - donkey) Thermo Fisher Scientific A-21206
Charged glass slides Genesee 29-107
Confocal microscope Zeiss LSM 800
Cryostat Microm GmbH HM 505E
Cryostat cutting blades Thermo Fisher Scientific MX35
Scissors Mini, 9.5cm Antech Diagnostcs 503241
DAPI (4',6-diamidino-2-phenylindole) Sigma-Aldrich D9542-10MG
Dopamine β-hydroxylase (DBH) antibody - inhouse production (source - rabbit) B. Eipper -
Dopamine β-hydroxylase (DBH) antibody - commercially availabe (source - rabbit) Cell Signaling 8586
Falcon tubes, 50ml USA Scientific 339652
Forane (isofluorane) Baxter NDC 1019-360-60
Forceps Micro Adson Antech Diagnostcs 501245
Hardset mounting media EM sciences 17984-24
Microscope Pascal LSM 5
Multi-well plates, 24 wells Thermo Fisher Scientific 930186
Optimal cutting temperature compound (OCT) VWR/ tissue tech 102094-106
Paraformaldehyde (PFA)/ formalin 10% Fisher Scientific SF98-4
Peel-A-Way disposable embedding molds Polysciences Inc. 18646A
Pencil brush
Phosphate buffered saline (PBS) Life Tech 14190250
Razor blades Amazon ASIN: B000CMFJZ2
Spatulas Antech Diagnostcs 14374
T pins Office Depot 344615
The Mouse Brain in Stereotaxic Coordinates, Paxinos and Franklin, 3rd Edition Amazon ISBN: 978-0123694607
Triton-X 100 (to prepare PBSD) Sigma-Aldrich T8787
Tween 20 Sigma-Aldrich P7949-500ml
Tyrosine hydroxylase (TH) antibody (source - rabbit) EMD Millipore AB152
Ultralene thin film for XRF SPEX Sample Prep 3525
Wide-field fluorescent microscope Zeiss Axio Zoom.V16

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Robertson, S. D., Plummer, N. W., de Marchena, J., Jensen, P. Developmental origins of central norepinephrine neuron diversity. Nature neuroscience. 16, 1016-1023 (2013).
  2. Kobayashi, R. M., Palkovits, M., Jacobowitz, D. M., Kopin, I. J. Biochemical mapping of the noradrenergic projection from the locus coeruleus. A model for studies of brain neuronal pathways. Neurology. 25, 223-233 (1975).
  3. Olson, L., Fuxe, K. On the projections from the locus coeruleus noradrealine neurons: the cerebellar innervation. Brain research. 28, 165-171 (1971).
  4. Costa, A., Castro-Zaballa, S., Lagos, P., Chase, M. H., Torterolo, P. Distribution of MCH-containing fibers in the feline brainstem: Relevance for REM sleep regulation. Peptides. , 50-61 (2018).
  5. Semba, J., Toru, M., Mataga, N. Twenty-four hour rhythms of norepinephrine and serotonin in nucleus suprachiasmaticus, raphe nuclei, and locus coeruleus in the rat. Sleep. 7, 211-218 (1984).
  6. Takeuchi, T., et al. Locus coeruleus and dopaminergic consolidation of everyday memory. Nature. 537, 357-362 (2016).
  7. Korf, J., Aghajanian, G. K., Roth, R. H. Increased turnover of norepinephrine in the rat cerebral cortex during stress: role of the locus coeruleus. Neuropharmacology. 12, 933-938 (1973).
  8. Sara, S. J., Segal, M. Plasticity of sensory responses of locus coeruleus neurons in the behaving rat: implications for cognition. Progress in brain research. 88, 571-585 (1991).
  9. Markevich, V. A., Voronin, L. L. Synaptic reactions of sensomotor cortex neurons to stimulation of emotionally significant brain structures]. Zhurnal vysshei nervnoi deiatelnosti imeni I P Pavlova. 29, 1248-1257 (1979).
  10. File, S. E., Deakin, J. F., Longden, A., Crow, T. J. An investigation of the role of the locus coeruleus in anxiety and agonistic behaviour. Brain research. 169, 411-420 (1979).
  11. Pamphlett, R. Uptake of environmental toxicants by the locus ceruleus: a potential trigger for neurodegenerative, demyelinating and psychiatric disorders. Medical hypotheses. 82, 97-104 (2014).
  12. Wang, J., et al. Neuromelanin-sensitive magnetic resonance imaging features of the substantia nigra and locus coeruleus in de novo Parkinson's disease and its phenotypes. European journal of neurology. 25, 949-973 (2018).
  13. Oliveira, L. M., Tuppy, M., Moreira, T. S., Takakura, A. C. Role of the locus coeruleus catecholaminergic neurons in the chemosensory control of breathing in a Parkinson's disease model. Experimental neurology. , 172-180 (2017).
  14. Zarow, C., Lyness, S. A., Mortimer, J. A., Chui, H. C. Neuronal loss is greater in the locus coeruleus than nucleus basalis and substantia nigra in Alzheimer and Parkinson diseases. Archives of neurology. 60, 337-341 (2003).
  15. Chandley, M. J., et al. Gene expression deficits in pontine locus coeruleus astrocytes in men with major depressive disorder. Journal of psychiatry & neuroscience : JPN. 38, 276-284 (2013).
  16. Bernard, R., et al. Altered expression of glutamate signaling, growth factor, and glia genes in the locus coeruleus of patients with major depression. Molecular psychiatry. 16, 634-646 (2011).
  17. Gos, T., et al. Tyrosine hydroxylase immunoreactivity in the locus coeruleus is elevated in violent suicidal depressive patients. European archives of psychiatry and clinical neuroscience. 258, 513-520 (2008).
  18. Bielau, H., et al. Immunohistochemical evidence for impaired nitric oxide signaling of the locus coeruleus in bipolar disorder. Brain research. 1459, 91-99 (2012).
  19. Wiste, A. K., Arango, V., Ellis, S. P., Mann, J. J., Underwood, M. D. Norepinephrine and serotonin imbalance in the locus coeruleus in bipolar disorder. Bipolar disorders. 10, 349-359 (2008).
  20. Borodovitsyna, O., Flamini, M. D., Chandler, D. J. Acute Stress Persistently Alters Locus Coeruleus Function and Anxiety-like Behavior in Adolescent Rats. Neuroscience. 373, 7-19 (2018).
  21. Hirschberg, S., Li, Y., Randall, A., Kremer, E. J., Pickering, A. E. Functional dichotomy in spinal- vs prefrontal-projecting locus coeruleus modules splits descending noradrenergic analgesia from ascending aversion and anxiety in rats. eLife. 6, (2017).
  22. McCall, J. G., et al. CRH Engagement of the Locus Coeruleus Noradrenergic System Mediates Stress-Induced Anxiety. Neuron. 87, 605-620 (2015).
  23. Borges, G. P., Mico, J. A., Neto, F. L., Berrocoso, E. Corticotropin-Releasing Factor Mediates Pain-Induced Anxiety through the ERK1/2 Signaling Cascade in Locus Coeruleus Neurons. The international journal of neuropsychopharmacology. 18, (2015).
  24. Simone, J., et al. Ethinyl estradiol and levonorgestrel alter cognition and anxiety in rats concurrent with a decrease in tyrosine hydroxylase expression in the locus coeruleus and brain-derived neurotrophic factor expression in the hippocampus. Psychoneuroendocrinology. 62, 265-278 (2015).
  25. Carter, M. E., et al. Tuning arousal with optogenetic modulation of locus coeruleus neurons. Nature. 13, 1526-1533 (2010).
  26. Fan, Y., et al. Corticosterone administration up-regulated expression of norepinephrine transporter and dopamine beta-hydroxylase in rat locus coeruleus and its terminal regions. Journal of neurochemistry. 128, 445-458 (2014).
  27. Xiao, T., et al. Copper regulates rest-activity cycles through the locus coeruleus-norepinephrine system. Nature chemical biology. 14, 655-663 (2018).
  28. Amaral, D. G., Sinnamon, H. M. The locus coeruleus: neurobiology of a central noradrenergic nucleus. Progress in neurobiology. 9, 147-196 (1977).
  29. Ralle, M., et al. Disease at a Single Cell Level: intracellular copper trafficking activates compartment-specific responses in hepatocytes. The Journal of Biological Chemistry. 285, 30875-30883 (2010).
  30. Paxinos, G. The Mouse Brain in Stereotaxic Coordinates. Franklin, K. B. J. , Boston, Amsterdam. (2013).
  31. Bonnemaison, M. L., et al. Copper, zinc and calcium: imaging and quantification in anterior pituitary secretory granules. Metallomics : integrated biometal science. 8, 1012-1022 (2016).
  32. Nietzold, T., et al. Quantifying X-Ray Fluorescence Data Using MAPS. Journal of visualized experiments : JoVE. , (2018).
  33. Vogt, S. MAPS: A set of software tools for analysis and visualization of 3D X-ray fluorescence data sets. J. Phys. IV France. 104, 635-638 (2003).
  34. Davies, K. M., et al. Copper pathology in vulnerable brain regions in Parkinson's disease. Neurobiology of aging. 35, 858-866 (2014).
  35. Davies, K. M., Mercer, J. F., Chen, N., Double, K. L. Copper dyshomoeostasis in Parkinson's disease: implications for pathogenesis and indications for novel therapeutics. Clinical science. 130, London, England. 565-574 (2016).
  36. James, S. A., et al. Quantitative comparison of preparation methodologies for X-ray fluorescence microscopy of brain tissue. Analytical and bioanalytical chemistry. , 853-864 (2011).

Tags

Nevrovitenskap problemet 145 hjernen locus coeruleus metaller immunohistochemistry røntgen fluorescens mikroskopi noradrenalin kobber DBH TH ATP7A ATP7B

Erratum

Formal Correction: Erratum: Localization of the Locus Coeruleus in the Mouse Brain
Posted by JoVE Editors on 04/08/2019. Citeable Link.

An erratum was issued for: Localization of the Locus Coeruleus in the Mouse Brain.  An author affiliation was updated.

The affiliation for Evan Maxey was updated from:

Department of Neuroscience, Johns Hopkins University

to:

X-ray science division, Advanced Photon Source, Argonne National Laboratory

Lokalisering av Locus Coeruleus i musen hjernen
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Schmidt, K., Bari, B., Ralle, M.,… More

Schmidt, K., Bari, B., Ralle, M., Washington-Hughes, C., Muchenditsi, A., Maxey, E., Lutsenko, S. Localization of the Locus Coeruleus in the Mouse Brain. J. Vis. Exp. (145), e58652, doi:10.3791/58652 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter