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 af Locus Coeruleus i hjernen, mus

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 lille klynge af neuroner involveret i en lang række fysiologiske processer. Her, beskriver vi en protokol for at forberede undersøgelser for proteiner og metaller i denne kerne mus hjernen sektioner.

Abstract

Locus coeruleus (LC) er et stort knudepunkt for noradrenalin producerer neuroner, der modulerer en række fysiologiske funktioner. Strukturelle eller funktionelle abnormiteter af LC påvirke flere områder af hjernen herunder cortex, hippocampus og lillehjernen og kan bidrage til depression, bipolar lidelse, angst, såvel som Parkinsons sygdom og Alzheimers sygdom. Disse lidelser er ofte forbundet med metal misbalance, men rollen af metaller i LC er kun delvist forstået. Morfologiske og funktionelle studier af LC er nødvendig for bedre at forstå den menneskelige patologier og bidrag af metaller. Mus er en udbredt eksperimentel model, men musen LC er små (~0.3 mm diameter) og svært at identificere for en ikke-ekspert. Her, beskriver vi en trinvis Immunhistokemi-baseret protokol for at lokalisere LC i hjernen, mus. Dopamin-β-hydroxylase (DBH), og alternativt tyrosin hydroxylase (TH), begge enzymer stærkt udtrykt i Rembursen, bruges som immunhistokemiske markører i hjernen skiver. Sektioner støder op til LC-holdige sektioner kan bruges til yderligere analyse, herunder histologi for morfologiske undersøgelser, metabolisk testning samt metal billeddannelse af X-ray Fluorescens mikroskopi (XFM).

Introduction

Locus coeruleus (LC) er en vigtig region i hjernestammen og en større site af noradrenalin (NE) produktion1. LC sender projektioner i hele hjernen2 til cortex, hippocampus og lillehjernen3 og regulerer store fysiologiske processer, herunder døgnrytme4,5, opmærksomhed og hukommelse6, understrege7, kognitive processer8og følelser9,10. Dysfunktion af LC har været involveret i neurologiske og neuropsykiatriske lidelser11, herunder Parkinsons sygdom12,13,14, Alzheimers sygdom14, depression15 ,16,17, bipolar lidelse18,19, og angst20,21,22,23, 24. i betragtning af disse roller, analyse af LC er afgørende for at studere dens funktion og dysfunktion.

Mus er almindeligt brugt til undersøgelser af fysiologiske og patofysiologiske processer. På grund af deres lille størrelse har mus LC en gennemsnitlig diameter på ~ 300 μm, fører til svært ved at lokalisere struktur. Under hjernen skæring, kan LC nemt blive savnet i enten koronale eller sagittal sektioner. Tilgængelige undersøgelser beskriver identifikation af LC i dyr ikke tilbyder en trin for trin-protokollen, en ikke-ekspert kan følge1,25. Således, for at tilbyde vejledning for lokalisering af LC, vi beskriver en protokol, som vi udviklede for at finde denne region i mus hjernen til flere applikationer (figur 1, figur 2, figur 3). Protokollen gælder omhyggeligt kontrolleret hjernen skæring og immunhistokemisk påvisning af DBH26,27, eller alternativt TH24, begge enzymer, der er stærkt beriget i LC28. Når LC ligger ved Immunohistokemi, kan tilstødende hjernen skiver bruges til yderligere undersøgelser, herunder morfologiske og metaboliske analyser, samt metal imaging studier via X-ray Fluorescens mikroskopi (XFM)29. Vi beskriver XFM som et eksempel i denne protokol (figur 3).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Undersøgelser af dyr, der blev godkendt ved Johns Hopkins University Animal Care og brug (ACUC) protokolnummer M017M385.

1. brain udskæring

  1. For at immobilisere, bedøver mus ved anvendelse af 3% isofluran.
    1. Soak et stykke vat med dråber af isofluran og placere det i en 15 mL microcentrifuge tube. Placer dyrets næse ind i røret og gør det muligt at indånde isofluran. Tjek for dybde af anæstesi ved manglen reaktion til tå-knivspids.
  2. Placere dyret på ryggen og immobilisere det Fastgør yderpunkter med en T pin og samtidig have adgang til sin maven.
  3. Skær dyret med kirurgisk saks ved at gøre et klip fra den abdominale huden og skære gennem huden i regionen brystkasse. PIN huden ned ved hjælp af T pins. Derefter bryde den peritoneale membran op til brystkassen. Udsætte hjertet ved sprængning brysthulen og skære mellemgulvet.
  4. Skær højre atrium til at tillade blodet at flyde ud af dyret. Indsæt en 10 mL sprøjte med en 25-gauge kanyle ind i venstre hjertekammer og perfuse med 10 mL af fosfatbufferet saltopløsning (PBS).
    Bemærk: Dette giver mulighed for løsning til at flyde gennem systemisk cirkulation og exit gennem højre atrium.
  5. Fjerne 10 mL sprøjte og indsætte en 25-gauge kanyle tilknyttes 60 mL sprøjte. Perfuse gennem den venstre ventrikel med 50 mL af is kold 4% PARAFORMALDEHYD (PFA).
    1. Forbered is kold 4% PFA løsning ved at fortynde 10% PFA løsning i H2O og nedkøling de sidste 4% PFA løsning ved 4 ° C.
  6. Isolere hovedet af musen og fjerne hjernen fra kraniet.
    1. Skære huden fra halsen, og derefter skære mod øjne at eksponere kraniet. Knæk kraniet fra hals til næsen, og derefter fra én øjeæblet til den anden. Skræl kraniet ud og punktafgifter hele hjernen.
  7. Inkuber hjernen i 4% PFA i 24 timer ved 4 ° C.
  8. Overføre hjernen med pincet i en 50 mL konisk rør fyldt med 25 mL 30% rørsukkeropløsning. Holde det ved 4 ° C i 48-72 h, indtil hjernen synker til bunden af røret.
  9. Skære hjernen med en voksen mus hjernen slicer matrix koronale gennem midthjernen (~ 3 mm bageste af bregma). Holde hjernen afsnit indeholdende hjernestammen.
    Bemærk: Dette vil resultere i to hjerne sektioner – en indeholdende de fleste af cortex (forreste af snittet) og én indeholdende hjernestammen/lillehjernen (posterior af snittet). Bruge afsnittet hjernestammen til følgende trin.
  10. Integrere afsnittet hjernestammen med snitfladen placeret i bunden af en indlejring skimmel, omgivet af optimal opskæring temperatur sammensatte (OLT) flytte den integrerede hjernen til en-80 ° C fryser og fryse i mindst 12 timer – indtil videre anvendelse.
  11. Skæring på kryostater: sted integrering forme indeholdende hjernen i OLT i kryostaten; Der inkuberes i kryostaten i flere timer til at regulere temperaturen i hjernen blok til at af kryostaterne.
  12. Skræl væk formen indlejring for at udsætte OCT blokken indeholder hjernen.
  13. Bruge barberblade til at fjerne overskydende i OLT fra overfladen af blokken uden at røre hjernen.
  14. Montere OCT blok på chuck af kryostaterne, udsætter snitfladen af hjernen mod forsiden.
  15. Justere snitfladen af hjernen, så det er orienteret parallelt med barberblade af kryostaterne.
  16. Trim hjernen begynder i medulla, skære 100 µm sektioner rostrally.
  17. Trim rostrally indtil lillehjernen og hjernestammen skåret som en kontinuerlig skive. Begynd indsamling udsnittene på 50 µm tykkelse.
    Bemærk: Som en trimmer rostrally fra medulla, hjernestammen og lillehjernen bliver skåret som to separate sektioner. I rostralt sektioner, bliver hjernestammen og lillehjernen i sidste ende fusionere på niveau med de 4th ventrikel. Når sidekanter af 4th hjertekammer er velformede, så lillehjernen og hjernestammen vil komme som en kontinuerlig skive.
    1. Indsamle OCT-omgivet hjernen skive med pincet og placere det i et godt af en 24-godt tallerken fyldt med PBS (figur 2a). Rembursen vil være mest fremtrædende, når lillehjernen og ringere colliculus møde hinanden på ~-5.52 mm bageste af bregma (figur 1b).
      Bemærk: Den mest forreste del af LC vil forsvinde når lillehjernen har været fuldt sectioned og ikke længere omgiver den ringere colliculus på ~-5.34 mm bageste af bregma (figur 1 c).

2. Immunohistokemi til dopamin β-Hydroxylase eller tyrosin Hydroxylase (figur 2)

  1. Dag 1
    1. Vask de valgte udsnit tre gange i 5 min i PBS.
    2. Permeabilize for 24 h i 0,5% fosfatbufferet saltopløsning med vaskemiddel (PBSD) ved 4 ° C.
      1. Fortynd 125 µL af vaskemiddel i 25 mL PBS.
  2. Dag 2
    1. Vask skiver tre gange i 5 min i 0,5% PBSD.
    2. Tilføj primære antistof, anti-DBH eller anti-TH til 18 h ved en fortynding på 1: 500 i 0,5% PBSD ved 4 ° C.
  3. Dag 3
    1. Vask skiver tre gange i 10 min i 0,5% PBSD.
    2. Tilføj den ønskede sekundær antistof (488 æsel anti-kanin til grønne fluorescens) i en fortynding af 1:1000 på 0,5% PBSD for 16 h.
    3. Wrap den 24 godt plade i aluminium og sted ved 4 ° C.
    4. Vask skiver tre gange i 5 min i 0,5% PBSD.
    5. Vask i 5 min i PBS.
    6. Overføre skiver med en blyant pensel i en vandbeholder.
    7. Montere skiver flyder i vand på ladet dias.
    8. Coverslip sektioner med hard-set montering medier (uden DAPI).
    9. Tørre monteret hjernen sektioner i 30 min. ved stuetemperatur.
    10. Billedudsnit hjernen på en Konfokal eller fluorescerende mikroskop med indstillinger til at registrere signal fra passende sekundær antistof fluorophore bølgelængde.
    11. Justere mikroskop til brændplanet af hjernen skive og tage et enkelt billede på 10 X forstørrelse.
    12. For at finde en mulig LC region i hjernen skive, bruge den 4th ventrikel til orientering; lillehjernen er placeret over ventriklen, er pons og hjernestammen fundet under30.
    13. For at finde Rembursen, fokusere på sidekanter af 4th ventrikel; LC stammer fra kanterne af de 4th ventrikel og peger mod pons / hjernestammen regionen (figur 2b, 2 c).
    14. Følgende imaging og lokalisering af LC i visse hjernen skiver, gemme dias, der indeholder hjerne skiver ved 4 ° C.

3. påvisning af LC i hjernen skiver

  1. For at finde afsnittet hjernen indeholdende Rembursen, skær mus hjernen som beskrevet ovenfor og indsamle sektioner i PBS fyldt 24 godt retter, som vist i figur 2a.
    1. Placer en hjerne pr. brønd at give mulighed for korrekt lokalisering af Rembursen.
  2. Indsamle ialt 48 hjernen skiver, der vil være immunostained pr. hjerne.
    Bemærk: Alle brønde af de to retter, vist i figur 2a indeholder hjerne skiver fra et dyr.
  3. Immunostain hvert tredje til femte skive for DBH eller TH. Helst, udføre Immunhistokemi af disse hjernen udsnit, der støder op til dem, der er analyseret yderligere (via X-ray Fluorescens mikroskopi, XFM).
    Bemærk: Denne procedure giver mulighed for nøjagtig lokalisering af LC i de endelige analyse skiver (figur 2a; mærket med tal mellem brøndene).
  4. Justere antallet af hjernen udsnit, der er immunostained afhængigt af programmet, f.eks., om de kræver præcis placering af center og kanten af Rembursen, eller bare en grov tilnærmelse.
  5. Efter immunhistokemi, registrere hjernen skiver indeholdende LC via et karakteristisk mønster af udtryk på begge sider af 4th ventrikel (figur 2b, 2 c). Forstørrelse af DBH signal i LC af på hinanden følgende hjernen skiver er vist i figur 2d, 2e; det forstørrede billede af Rembursen, der er plettet for TH er vist i figur 2f.
  6. Brug sektionerne støder op til disse indeholdende LC for yderligere undersøgelser - i dette tilfælde for XFM for at kvantificere metal niveauer (figur 3).
  7. At udføre XFM, indsamle 10-30 µm (afhængigt af opsætningen) tynd koronale hjernen skiver på tynde polymere film, som de kan monteres på prøve indehavere og afbildet på synkrotron.
  8. Gemme hjernen skiver, som er forberedt på tynde polymere film på XFM ved stuetemperatur og udføre XFM.

4. metal Imaging i LC via XFM

  1. Skær eksempel mus hjernen som beskrevet ovenfor, bestemme LC og måle metal niveauer via XFM fra disse hjernen skiver indeholdende Rembursen.
  2. Billede elementært distributioner på beamline 2-ID-E på avanceret Photon kilden (Argonne National Laboratory, Argonne IL).
  3. Optage data "on the fly" som tidligere beskrevet31.
  4. Bestemme elementært koncentrationer i hjernen skiver indeholdende Rembursen ved hjælp af programmet kort32,33.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Ændringer i metal homeostase (f.eks Cu, Fe, Zn, Mn) er ofte observeret i neurologiske sygdomme, herunder ændringer i LC34,35. Bestemmelse af metal-niveauet i hjernen er således nødvendige for forståelse af sygdomsmekanismer. Afsnittene hjernen genereret ved hjælp af den beskrevne protokol kan bruges til at kvantificere niveauerne af Cu og andre metaller i LC og sammenligne dem med niveauerne i regioner uden for Rembursen. (Figur 3). I vores eksempel, hjernen skive, der var skåret ned gennem LC, fosfat, kalium, blev chlorid og kobber målt. Kun kobber var specielt forhøjet i Rembursen. Højere opløsning XFM imaging (ikke vist her) kan også udføres til påvisning af subcellulært distribution af metal niveauer. Yderligere mulige anvendelser af denne protokol omfatter påvisning af overflod og intracellulære distribution af DBH (figur 2b2d, 2e), TH (figur 2 c, 2f) og andre proteiner, udtrykt i Rembursen individuelt eller i den Co farvning assays, undersøgelser af LC morfologi og neuronal tæthed.

Figure 1
Figur 1: lokalisering af LC i mus hjernestammen. (en) skematisk viser hjernestammen, der vil blive opdelt for at lokalisere LC-regionen. (b) baseret på Paxinos og Franklin hjernen atlas30, LC vil være mest fremtrædende, når de lillehjernen og ringere colliculus møde hinanden (-5.52 mm bageste af bregma). Billedet til venstre viser en koronale del skære igennem LC, mens billedet til højre viser lokalisering af LC på sidekanter af 4th ventrikel via Nissl farvning. (c) den mest forreste del af LC vil forsvinde når lillehjernen har været fuldt sectioned og ikke længere omgiver den ringere colliculus (-5.34 mm bageste af bregma). Nissl farvning på billedet til højre viser, at Rembursen kun er marginalt repræsenteret i denne koronale skive. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 2
Figur 2: påvisning af LC ved immunfarvning hjernen skiver til DBH eller TH. (en) en mus hjerne var sektionerede i 50 μm skiver omkring hjernestammen og indsamlet i to 24 godt retter. Hver 5th til 8th indsamlede hjernen skive var monteret på film er omfattet coverslip for billeddannelse via XFM. Disse udsnit er mærket med blå tal mellem brøndene. Tilstødende udsnit flyder i PBS var immunostained for DBH at opdage LC (mærket med røde kors på wells). Grønne cirkler betegne skiver positiv for DBH signal, og således indeholde LC. (b) en koronale hjernen skive indeholdende LC var immunostained med DBH og afbildet på en Konfokal mikroskop. Billedet viser stærke signal i LC (i grønt). (c) en koronale skive indeholdende LC var immunostained til tyrosin hydroxylase (TH) og afbildet på et fluorescerende mikroskop. Billedet viser stærkt signal til både venstre og højre LC. (d) skiver var immunostained for DBH, og skiver 7 (til venstre) og 9 (til højre) indeholdt LC. Tilstødende afsnit blev udvalgt til XFM analyse. (e) skive 10 viste også LC. I dette afsnit, venstre Rembursen blev skåret ned gennem sin center mens retten LC var fanget på dens forreste yderste kant. (f) A afsnit indeholdende LC var immunostained for TH og afbildet på en Konfokal mikroskop. Billedet viser TH udtrykker neuroner i Rembursen mærket i grøn. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 3
Figur 3: billeddannelse af metal niveauer i LC. Hjernen af en mandlig 12 uger gamle mus med en knockout af Cu-transporter ATP7B blev isoleret og forberedt som beskrevet i denne protokol. Ikke-farvede skiver støder op til LC-holdige sektioner blev taget og metal niveauer blev målt via XFM. Cu niveauer var specielt øget i LC (markeret med gule pile) i forhold til det omkringliggende område af hjernen, mens andre elementer (K, P og Cl) var uændret. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Korrekt orientere modellen er et afgørende skridt i denne protokol. Fordi vi bruger anatomiske funktioner af den dorsale flade af hjernen til at lokalisere LC (grænsen mellem cerebellum og ringere colliculus), er det vigtigt, at sektionerne er justeret korrekt. Dette kræver pleje i korrekt indstilling hjernen ind i musen hjernen slicer matrix. Vi anbefaler, at skære ~ 500 μm mere væv anteriore og posteriore til LC at undgå mangler kernen. Den mest almindelige fejl er at skære for få sektioner, der resulterer i manglende Rembursen helt. Således, for ens første gang efter denne protokol, anbefaler vi skære flere strækninger end nødvendigt. Omhyggelig undersøgelse af hjernen atlas billeder før farvning er meget hjælpsom. Udseendet af hjernestammen ændres mærkbart hvert par hundrede mikron, og med nogle erfaringer, er det muligt at vide, hvad afsnit er værd farvning blot ved den makroskopiske udseende.

Under processen med at lokalisere Rembursen, kan der være variationer i signal afhængigt af, hvor godt hjernen var orienterede ved skæring. Når du skærer gennem midten af Rembursen, signalet er lyse og dækker et større område i forhold til kanten af LC, som vil vise sig som et signal over et meget mindre område. I tilfældet at koronale skiver er lidt på skrå, LC på den ene side af de 4th ventrikel kan være synlige og en på anden siden kan kun ses i en tilstødende dias. Således kan ikke man altid forvente udseendet af begge LC regioner ved maksimal intensitet inden for én hjerne skive. Denne genstand kan undgås ved at skære hjernen præcis koronale i mus hjernen slicer matrix og omhyggeligt integrering af hjernen på den firkantede indlejring mug med OCT.

Immunfarvning, i det mindste med anti-tyrosin hydroxylase antistof, er yderst tilgivende, og vores erfaring, sektioner værker på op til 100 μm i tykkelse. Vi har fundet, at blokere løsning ikke er nødvendige for højt signal-støj farvning af LC, at reducere omkostningerne og reducere mængden af tid til at finde LC. Vores erfaring, kan farvning protokollen drønede op – om end med reduceret kvalitet og penetrans farvning – ved at reducere permeabilization til 2 h, primære antistof til 8 h og sekundær antistof til 2 h. Desuden, hvis man bare er interesseret i at finde LC ( f.eks.til validering af injektion af en virus/tracer), afsnit fra en fast hjerne kan skæres på en vibratome på 100 μm tykkelse.

En begrænsning af denne protokol er det, ved design, kræver euthanizing dyret og fjerne hjernen. Derfor er det ikke nyttigt for in vivo lokalisering (fx, elektrofysiologisk optagelser). En anden begrænsning er, at denne protokol kræver PFA fiksation, som kan ændre den native tilstand af væv. Disse ændringer omfatter elementært indhold såsom kobber, calcium, jern og zink36. Den faktiske ændring af metal distribution forårsaget af PFA fiksering kan afprøves i en prøve, som kan køre sideløbende med en ikke-fast prøve. En sammenligning af metal fordelingen mellem disse to prøver vil give beviser på effekten af PFA fiksering på fordelingen af metal, som er af interesse i en bestemt undersøgelse. Hvis PFA fiksering skal undgås, kan det generelle princip i denne protokol (lokalisering LC ved immunfarvning og brug af tilstødende sektioner til opfølgning eksperimenter) udvides til frosne sektioner uden fiksation.

Vi bemærke, at denne protokol er i høj grad en videreudvikling af eksisterende metoder til at løse dette problem. Nyhed findes i at skræddersy tidligere fremgangsmåder for at finde en meget lille, let mistede kerne. Vi forventer, at denne protokol kan være let modificeret og udvidet baseret på behov (f.eks.ved hjælp af transgene dyr at udtrykke fluorophores i LC for at undgå immunfarvning).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Ingen.

Acknowledgments

Vi takker Abigael Muchenditsi for vedligeholdelsen af musen koloni. Brug af avanceret Photon kilde ved Argonne National Laboratory blev støttet af det amerikanske Department of Energy, Office of Science, Office af energi Grundvidenskab, under kontraktnummer: DE-AC02-06CH11357. Vi takker Olga Antipova og Dr. Stefan Vogt for brugersupport og bistand på den avancerede Photon kilde. Dette arbejde blev finansieret af 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

Neurovidenskab sag 145 hjernen locus coeruleus metaller immunhistokemi X-ray 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 af Locus Coeruleus i hjernen, mus
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