نحن تصف كيفية قياس بالقرب من الغشاء والعالمية ديناميات الكالسيوم داخل الخلايا النجمية في تربيتها باستخدام الانعكاس الداخلي الكامل وepifluorescence المجهري.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
نحن تصف كيفية قياس بالقرب من الغشاء والعالمية ديناميات الكالسيوم داخل الخلايا النجمية في تربيتها باستخدام الانعكاس الداخلي الكامل وepifluorescence المجهري.
يحتوي على خلايا الدماغ الدبقية. منذ فترة طويلة النجمية ، وهو نوع من الخلايا الدبقية ، والمعروفة لتوفير دور سلبي داعمة لخلايا عصبية. ومع ذلك ، أدلة متزايدة تشير إلى أن الخلايا النجمية ويمكن أيضا المشاركة بنشاط في وظائف المخ من خلال التفاعل مع الخلايا العصبية الوظيفية. ومع ذلك ، العديد من الجوانب الأساسية لعلم الأحياء نجمية تظل مثيرة للجدل ، غير واضحة و / أو غير مستكشفة تجريبيا. مسألة واحدة مهمة هي ديناميات الكالسيوم داخل الخلايا العابرين في الخلايا النجمية. هذا هو ذات الصلة لأن راسخة الكالسيوم ورسوله في المركز الثاني والمهم أنه تم اقترح أن ترتفع نجمية الكالسيوم يمكن أن تؤدي إلى الإفراج عن الإرسال من الخلايا النجمية. ومع ذلك ، لم يكن هناك أي وصف تفصيلي أو مرضية من الكالسيوم غشاء البلازما بالقرب من الإشارات في الخلايا النجمية. مجموع مضان انعكاس الداخلي (TIRF) المجهر هو أداة قوية لتحليل الأحداث ذات الصلة من الناحية الفسيولوجية يشير ضمن حوالي 100 نانومتر للغشاء البلازما للخلايا الحية. هنا ، فإننا نستخدم TIRF المجهري ويصف كيفية مراقبة بالقرب من غشاء البلازما والعالمية ديناميات الكالسيوم داخل الخلايا في وقت واحد تقريبا. لمزيد من الصقل والتطبيق المنهجي لهذا النهج لديه القدرة على إبلاغ عن التفاصيل الدقيقة للإشارات الكالسيوم نجمية. قد يكون فهم مفصل لديناميات نجمية الكالسيوم توفر أساسا لفهم إذا ، كيف ومتى ولماذا النجمية والخلايا العصبية التي تعتمد على الكالسيوم الخضوع تفاعلات وظيفية.
إجراءات تجريبية
الإجراء التجريبي تتألف من اثنين من الأجزاء الرئيسية التي تم وصفها بطريقة خطوة حكيمة أدناه.
الجزء 1 : تحضير الثقافات نجمية الحصين
لفترة وجيزة ، تم إعداد مختلطة الحصين نجمية ، عصبون الثقافات باستخدام بروتوكول راسخة 1،2،3. نحن الإجراء الأمثل لانتاج الخلايا النجمية مثقف صحي. وينبغي تنفيذ جميع الإجراءات المذكورة أدناه في بيئة معقمة مثل غطاء تدفق الصفحي.
إعداد coverslips
تشريح
تشريح وسائل الإعلام :
الحصين وسائل الإعلام :
غراء الحل :
صيانة
Neurobasal وسائل الإعلام :
تغذية الثقافات نجمية ، عصبون مرتين في الأسبوع مع neurobasal المتوسطة ، بعد أربعة أيام من بدء الطلاء. يحضن مسبقا وسائل الإعلام عن 30 دقيقة في الحاضنة في قارورة التهوية لكي تتوازن درجة الحرارة وثاني أكسيد الكربون 2.
الجزء 2 : IMAGING الكالسيوم
الحصين تسجيل العازلة : 110 مم كلوريد الصوديوم و 5.4 مليبوكل ، 1.8 ملي CaCl 2 ، 0.8 مم MgCl 2 ، D - 10 ملي الجلوكوز ، 10 HEPES ملم (جميع المواد الكيميائية من سيجما) 7.4 درجة الحموضة (المعدلة مع هيدروكسيد الصوديوم).
تحميل الكالسيوم صبغ المؤشر إلى الخلايا النجمية
TIRF المجهري
لفترة وجيزة ، ونحن استخدام IX71 أوليمبوس المجهر مزودة كاميرا IXON Andor EMCCD DV887DCS. ويتم تحقيق السيطرة على الإثارة والحصول على الصور باستخدام TILLVision البرمجيات. يتم الجمع بين الحزم من الأرجون نانومتر 454/488/515 (100 ميغاواط) ونانومتر 442 الحالة الصلبة (45 ميغاواط) وأشعة الليزر وتسيطر حتى عام الخطوط المتعددة مع الليزر الموحد ، TIRF المكثف المنفذ المزدوج وتصفية tuneable acoustoptical وتحكم (AOTF ، وكل من حتى عام الضوئيات) وتغذى من الألياف واسعة النطاق Kineflex لدخول مكثف TIRF. نستخدم عدسة أوليمبوس 60X NA 1.45 لتحقيق TIRF. يتم ضبط الكاميرا لكسب كل خلية نجمية لتقديم أفضل إشارة إلى صور الضوضاء. وقد تم على خلفية ومبادئ المجهري TIRF استعرضت مؤخرا 4 ، 5. وقد تم شراء معظم المكونات البصرية التي نستخدمها من TILL الضوئيات ، والتي هي الآن جزء من اجيلنت تكنولوجيز (http://www.till-photonics.com/). ويمكن حساب عمق الاختراق TIR من المعادلات أدناه.

د = عمق الاختراق
N1 = معامل الانكسار للزجاج
N2 = معامل الانكسار من الخلايا
= زاوية من الإصابة
ناي = الفتحة العددية الإصابة
من أجل ضمان محاذاة الليزر الأمثل لTIRF نجد أنه من المفيد أن نلاحظ 100 نانومتر الفلورسنت حبة (Invitrogen ، F8803). ونحن لا تزال موجودة وإطارات وأشرطة الفيديو من الخرز مع برنامج التحصين الموسع وTIRF المجهري. في حين TIRF ، يلاحظ المرء زيادة كبيرة في إشارة إلى الضوضاء والخرز عرض البراونية نشرها. نجد أنه من المفيد لمراقبة سلوك من الخرز مع 100 نانومتر المجهري TIRF على أساس منتظم (~ مرة في الأسبوع) للتأكد من أن يحدث TIRF الأمثل ، بدلا من الإضاءة والمائل للخطر من شأنه أن يحدث إذا كانت الزاوية الحرجة لا يساوي α (انظر الشكل 1).
تطبيق مجموعة مستقبلات البروتين يقترن
النجمية عن مجموعة متنوعة من مستقبلات (جي كيو) ، إلى جانب 6 و 7 بما في ذلك مستقبلات الغلوتامات metabotropic ومستقبلات P2Y (ناهض ، ATP ، ADP). تنشيط هذه المستقبلات يؤدي إلى زيادة كبيرة في مستويات الكالسيوم داخل الخلايا النجمية. على سبيل المثال ، يمكن للمرء أن يلاحظ بسهولة الكالسيوم داخل الخلايا ترتفع خلال تطبيق ATP (30 ميكرون) من 8-10 النجمية. نستخدم حل سريع التحويل من الآلات وارنر تسمى VC - 77SP نظام الإرواء السريع الخطوة (http://www.warneronline.com/index.cfm). ويمكن أن يطبق مع حلول هذا الأسلوب في أقل من 10 مللي ثانية ~.


ضبط الشكل 1. كارتون وصور فوتوغرافية من تصوير تصل. A. يظهر صورة للمجهر شنت على airtable ، في حين أن (ب) يظهر صورة للجمعية الليزر ، وأجهزة التحكم وصناديق شعاع. جيم يعرض صورة فوتوغرافية للمرحلة المجهر مع الغرفة منصة للتصوير. على اليسار يمكن أن ينظر إلى جهاز نضح سريع (جنبا إلى جنب مع السيارات السائر وأنابيب ثيتا). على اليمين هو ينظر إلى headstage من مكبر للصوت Axopatch 200A. الرسوم المتحركة schematizes مسار الضوء في إعداد وكيفية Tويتم تحقيق الحرية الدينية الدولية. وتركز أشعة الليزر على طائرة الوصل الخلفي للعدسة 60X 1،45 NA الهدف وموقعها قبالة مركز يتم ضبط بحيث يظهر في النفط الغمر في α الزاوية الحرجة. عند هذه النقطة شعاع يعاني من التأمل الداخلي الإجمالي ، ويضمحل مع λ المسافة (انظر المعادلة في النص الرئيسي) في المتوسط أقل من مؤشر الانكسار. في هذه الحالة وهذا هو تسجيل العازلة المحيطة النجمية والخلايا النجمية أنفسهم. والنتيجة هي الإثارة البصرية (وبالتالي التصوير) من الجزيئات داخل نانومتر 100 ~ للغشاء البلازما. في الرسوم المتحركة للخلية يظهر ذلك بأنه "متحمس" الخضراء مستقبلات الغشاء ، في حين أن تلك داخل الخلية أو على السطح العلوي للخلية ليسوا سعداء. وقد تم توفير كامل الاعتبار عن طريق الفحص المجهري TIRF Steyer وAlmers 4.

الشكل 2. صور من الخرز 100 نانومتر الفلورسنت المكتسبة مع برنامج التحصين الموسع وTIRF المجهري. A. عروض الصور برنامج التحصين الموسع من مجال الرؤية مع عدة عشرات من الخرز 100 نانومتر الفلورسنت. نقطة السهام الحمراء لالخرز التي قد استقروا على الزجاج وساترة ، في حين أن رؤوس السهام الزرقاء أشر إلى الخرز التي نشرها في الماء. باء يظهر صورة TIRF الحقل نفسه من عرض كما هو مبين في ألف في هذا الرأي سوى حبات ملتصقة أبداه السهام الحمراء مرئية. هذا لأن هذه قد استقروا على أن coverlsip الزجاج وبالتالي كانت داخل الحقل 100 نانومتر ~ زائل. حبات يظهر في الأسهم الزرقاء التي ليست ضمن هذه المنطقة وبالتالي هي غير مرئية في الصور TIRF. انخفاض مساحات المعرض تقديم 3D من الصور. فمن الواضح أن زيادة كبيرة في إشارة إلى الضوضاء يحدث لحبات ضمن الحقل زائل وعندما لاحظ من خلال المجهر TIRF. في الواقع لهذه الصور وهذه هي الإشارة إلى الضوضاء لبرنامج التحصين الموسع 7.1 ± 0.6 ، في حين كان لTIRF 20 ± 0.7.

الشكل 3. النجمية صور محملة Fluo - 4 الكالسيوم صبغ المؤشر المكتسبة مع برنامج التحصين الموسع وTIRF المجهري. ألف EPI صورا لمجال الرؤية مع خمسة النجمية. باء صورة TIRF من نفس الحقل نظر هو موضح في ملاحظة باء أن الصور في ألف وباء تختلف بشكل ملحوظ. هذا هو لأنه مع إنارة TIRF يتم تصوير سوى غشاء البلازما في مناطق قريبة من مقاربة ساترة الزجاج. لوحات تظهر انخفاض ATP - أثار العابرين الكالسيوم داخل الخلايا المصورة مع برنامج التحصين الموسع وTIRF المجهري.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
هو راسخ بأن النجمية عرض ترتفع الكالسيوم داخل الخلايا. ويمكن أن تظهر هذه تحدث بشكل عفوي ، من خلال نشاط الخلايا العصبية أو عن طريق تطبيق منبهات لتنشيط المستقبلات على سطح خلية نجمية 11. مسألة واحدة مهمة ومثيرة للجدل هو ما إذا كانت الخلايا نجمية ترتفع الكالسيوم يمكن أن تؤدي إلى الإفراج عن الجزيئات مما يشير إلى أن تفعيل المستقبلات على الخلايا العصبية في 11 و 12. هذا أمر مثير للجدل بسبب وجود أدلة ضد وجهة النظر هذه ، على النحو المبين في الاستعراضات التي Haydon 7 و 13
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وأيد هذا العمل من قبل مؤسسة ميموريال أوهارا اليابان (لES) وكذلك مؤسسة وايتهول ، والمعهد الوطني للاضطرابات العصبية والسكتة الدماغية وجائزة الهبات شتاين - أوبنهايمر (لBSK).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات | |
|---|---|---|---|---|
| أغطية شرائح مجهرية دائرية VWR®، رقم 1 | أداة | VWR international | 48380-068 | |
| هيدروبروميد بولي-دي-لايسين | كاشف | Sigma-Aldrich | P0899 | |
| لامينين من الغشاء القاعدي لورم ساركوما الفئران Engelbreth-Holm-Swarm | كاشف | Sigma-Aldrich | L2020 | |
| محلول ملحي متوازن من تركيبة Earle’ (EBSS) (1X)، سائل | كاشف | Invitrogen | 14155-063 | |
| وسط أساسي أدنى (MEM) (1X)، سائل، يحتوي على أملاح Earle’، ولكن بدون L-glutamine أو أحمر الفينول | كاشف | Invitrogen | 51200-038 | |
| محلول بنسلين-ستريبتومايسين سائل | كاشف | Invitrogen | 15140-122 | |
| محلول بيروفات الصوديوم | كاشف | Sigma-Aldrich | S8636 | |
| محلول HEPES بتركيز 1 M | كاشف | Sigma-Aldrich | H0887 | |
| مكمل N-2 (100X)، سائل | كاشف | Invitrogen | 17502-048 | |
| مصل حصان، مثبط حرارياً | كاشف | Invitrogen | 26050-088 | |
| PAPAIN-022 | كاشف | Worthington Biochemical | LK003178 | |
| وسط Neurobasal™ (1X)، سائل بدون أحمر الفينول | كاشف | Invitrogen | 12348-017 | |
| مكمل B-27 خالي من المصل (50X)، سائل | كاشف | Invitrogen | 17504-044 | |
| L-Glutamine-200 mM (100X)، سائل | كاشف | Invitrogen | 25030-149 | |
| مرشحات الخلايا | أداة | BD Biosciences | 352350 | |
| أطباق BD Falcon متعددة الآبار ذات قاع مسطح مع أغطية، معقمة | أداة | BD Biosciences | 353046 | |
| NaCl | كاشف | Sigma-Aldrich | S7653 | |
| KCl | كاشف | Sigma-Aldrich | P3911 | |
| CaCl2 سداسي الهيدرات | كاشف | Sigma-Aldrich | 21108 | |
| MgCl2 سداسي الهيدرات | كاشف | Sigma-Aldrich | M2670 | |
| HEPES حمض حر | كاشف | Sigma-Aldrich | H3375 | |
| D-(+)-glucose | كاشف | Sigma-Aldrich | G7528 | |
| محلول Fluo-4, AM بتركيز 1 mM في DMSO | كاشف | Invitrogen | F-14217 | |
| محلول Pluronic® F-127 بتركيز 20% في DMSO | كاشف | Invitrogen | P-3000MP | |
| زيت غمر TYPE DF | مجهر | Cargill Labs | 16242 | |
| غرفة مفتوحة لأغطية شرائح دائرية بمقاس 25 mm، بحجم 100 μl | أداة | Warner Instruments | 64-0362 (RC-21BDW) | |
| منصة P-2 لغرف Series 20، بدون سخان | أداة | Warner Instruments | 64-0278 (P-2) | |
| كريات مجهرية FluoSpheres معدلة بالكربوكسيلات، 0.1 μm، ذات فلورة صفراء-خضراء (505/515)، مواد صلبة بنسبة 2% | كاشف | Invitrogen | F8803 |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.