مسح سريع باستخدام voltammetry دوري لقياس أثار كهربائيا ديناميات الدوبامين في الدماغ قبل المشبكي في شرائح الجسم المخطط.
مقالة منهجية
* These authors contributed equally
مسح سريع باستخدام voltammetry دوري لقياس أثار كهربائيا ديناميات الدوبامين في الدماغ قبل المشبكي في شرائح الجسم المخطط.
وقد تركزت أبحاث مستفيضة حول الدوبامين ناقل عصبي نظرا لأهميته في آلية عمل لتعاطي المخدرات (الكوكايين والأمفيتامين مثلا) ، والدور الذي تلعبه في الأمراض النفسية (مثل الفصام واضطراب نقص الانتباه فرط النشاط) ، ومشاركتها في التنكسية اضطرابات مثل مرض باركنسون ومرض هنتنغتون. في ظل الظروف الفسيولوجية الطبيعية ، ويعرف الدوبامين لتنظيم النشاط الحركي ، والإدراك ، والتعلم ، وتؤثر العاطفي ، والغدد الصم العصبية إفراز الهرمونات. واحدة من أكبر كثافة من الخلايا العصبية الدوبامين هو ضمن المخطط ، والتي يمكن تقسيمها في المنطقتين تشريحي عصبي متميزة تعرف باسم النواة المتكئة وputamen المذنبة. الهدف هو توضيح بروتوكول عام لشريحة voltammetry دوري سريع الفحص (FSCV) ضمن المخطط الماوس. FSCV هي تقنية كهربائية محددة جيدا وإتاحة الفرصة لقياس امتصاص الدوبامين والافراج في الوقت الحقيقي في دiscrete مناطق الدماغ. وتستخدم ألياف الكربون microelectrodes (قطرها ميكرون 7 ~) في FSCV للكشف عن الأكسدة الدوبامين. ميزة استخدام FSCV التحليلية للكشف عن الدوبامين هو قرارها الزمنية معززة من 100 ميلي ثانية ، والقرار المكاني لأقل من عشرة ميكرون ، وتوفير معلومات تكميلية لmicrodialysis في الجسم الحي.
1. التجريبية الضروريات
القطب التصنيع
حل التحضير
ثلاثة أنواع من سير الاصطناعيbrospinal السائل (aCSF) الحاجة إلى حلول تكون معدة مسبقا ، وكلها في الماء (18 سم MΩ) عالى النقاء.
القطب المعايرة
2. إعداد شريحة
3. Voltammetric تسجيلات من شرائح
بينما تحتضن شرائح ، يمكن إعداد غرفة تسجيل شريحة.
4. تحليل البيانات
يمكن أن يكون لائقا آثار الناجمة الحالي مقابل الوقت تم الحصول عليها من قبل شريحة الانحدار غير الخطية لمجموعة من ميكايليس - Menten المعادلات القائمة ، والتي وصفها ايتمانوالزملاء في برنامج مكتوب في ابفيو (LabVIEW) (صكوك الوطنية ، أوستن ، تكساس) و 4-6. في هذا البرنامج ، يمكن تركيبها آثار الحالي مقابل وقت متفاوتة معلمتين ، والخامس ماكس (نيوتن متر / ثانية ؛ المقابلة لمعدل امتصاص الناقل الدوبامين ، كما ظهر من المرحلة الهابطة من التتبع) وتركيز الدوبامين في النبضة (NM ؛ المقابلة لأقصى ارتفاع الذروة). يتم تعيين قيمة K م ، وهذا انعكاس للتقارب من الدوبامين لنقل الدوبامين ، إلى 160 نيوتن متر وتتغير. مطلوب القطب في مرحلة ما بعد المعايرة العوامل التي يتحدد بعد التجربة قبل المناسب. البرنامج يحتوي على LABVIEW معامل التحديد (R 2) معلمة لتحديد صلاح صالح (R 2 القيم تستخدم> 0.8).
5. ممثل النتائج
كان يستخدم لفحص FSCV نبض واحد ، والإفراج عن الدوبامين حفز كهربائيا والامتصاص في رمي المذنبةآمين (CPU) ، النواة المتكئة (NAC) الأساسية ، ورنا قذيفة في الفئران. ممثل النتائج المبينة في الشكل 1A تثبت المؤامرات الحالية (أو تركيز) مقابل الوقت. السهم الأحمر يشير إلى متى يتم تطبيق التحفيز الكهربائي لشريحة تليها يقابله ارتفاع في كمية الحالية التي تعزى إلى تغييرات في تركيز الدوبامين في microelectrode الكربون الألياف. عملية السائد خلال التحفيز الكهربائي وإطلاق الدوبامين ، ولكن العمليات الأخرى مثل امتصاص ونشرها يسهم في ارتفاع ذروة وحظ بشكل عام. ويعزى بشكل رئيسي في المرحلة الهابطة من القمة إلى امتصاص للنقل بواسطة ناقل عصبي له منذ تحفيز الخلايا العصبية تم إيقاف 7. ومع ذلك ، لا يقتصر على امتصاص ذروة الانحطاط ، ونشرها وتسهم أيضا في عملية التمثيل الغذائي في الانخفاض في الحالية. وقد افترض أن النطاق الزمني منذ القياسات الكهروكيميائية هي مسألة ثانية ، FSCV سريع جدا لقياس contributioنانوثانية من 7 الأيض. في هذه تتبعات مقابل الوقت الحالي ، يتم تحويل المحور الصادي لتركيز (ميكرومتر) باستخدام معامل المعايرة بعد التجربة. وأقحم ل1A الشكل هي الخلفية منها طرح voltammograms دوري للآثار الحالية مقابل الوقت. التآمر الحالي يقاس (ذ المحور) ضد إمكانات تطبيقها على القطب (محور س) ، يتم التعرف كيميائيا الدوبامين مع الأكسدة لوحظت في ذروة +0.6 الخامس وذروة انخفاض مماثل من كينون ، الدوبامين ، لوحظ في أورثو -- 0.2 V مقابل الإلكترود المرجعي حج / AgCl. التمثيل الثالث للبيانات يستخدم ثلاثي الأبعاد شبه مؤامرة اللون (الشكل 1B) يجمع المعلومات من كل من يتتبع الحالي مقابل الوقت وvoltammogram دوري لتشكيل قطعة واحدة. في المؤامرة شبه ممثل اللون ، يتم رسم الوقت بالثواني على طول المحور x ، فإن رسوم بيانية الجهد المطبق على الألياف الكربونية microelectrode تعمل على طول محور ذ ، ويتم تمثيلها الحالي كما فالاللون ذاته على طول محور ض. نظرا لصغر حجم microelectrodes ألياف الكربون (~ 7 ميكرومتر في القطر) ، ويمكن الكشف عن ديناميات الدوبامين تحفز كهربائيا في مناطق منفصلة التشريحية للالمخطط (CPU مقابل رنا الأساسية مقابل قذيفة رنا ؛ الشكل 2).
ميزة استخدام شرائح الاكليلية الجسم المخطط هو أنه يلغي مساهمات من الهيئات الخلية الدوبامين ، ويسمح لإجراء تحقيق في ديناميات الدوبامين قبل المشبكي. لا تحكم قبل المشبكي الإفراج الدوبامين وامتصاص يقتصر على autoreceptor الدوبامين أو وظائف نقل مثل الآخرين أظهرت 16 و 17. Heteroreceptors نظم أخرى تعدل العصبي الدوبامين أيضا ديناميات 18 و 19. اثار الممثل الحالي مقابل الزمن هو مبين في الشكل 3A تثبت أنه عندما يتم التعامل مع شرائح quinpirole ميكرومتر 1 (D2/D3 ناهض مستقبلات) لمدة 30 دقيقة ، وانخفاضا في إطلاق الدوبامين كهربائيا أثار لوحظ. من ناحية أخرى ، عندما ركيزةلperfused هو الناقل الدوبامين ، مثل الميثامفيتامين ، على شريحة لمدة 30 دقيقة ، يلاحظ وجود أي اختلاف في إطلاق الدوبامين (الشكل 3B). يتم إزاحة تسوس الذروة إلى اليمين ، والتي ترتبط عادة مع بعض التعديلات في حركية نقل الدوبامين (K م) 3. أخيرا ، الشكل 3C هو تتبع ممثل التتبع الحالي مقابل الوقت بمجرد استحم شريحة في 100 نانوغرام / مل حل الدماغ الناجم عن عصبية (BDNF) عامل ، والذي تم الافتراض على التأثير في ديناميات إطلاق الدوبامين 20 و 21. من هذا التتبع ممثل ، يمكن اعتبار أن عامل التغذية العصبية الدماغي لديه القدرة على تعزيز كهربائيا أثار إطلاق الدوبامين. مجتمعة ، هذه العلاجات الدوائية التأكيد على فائدة لبحث ديناميات FSCV الدوبامين في المخطط.
الحد من استخدام شرائح الأولية للتحقيق في الدماغ قبل المشبكي ديناميات الدوبامين التي FSCV هو أن فقدت العصبية من الدماغ سليمة.FSCV مع شريحة من المستحيل دراسة آثار العصبية من مناطق أخرى من الدماغ ، مما يجعل من الصعب فهم مساهمات هذه النظم على وظيفة في المنطقة التي يجري التحقيق فيها (مثل المخطط) ، أو لتقييم مستويات الدوبامين غير حفز. ومع ذلك ، فقد سمحت التطورات التقنية الحديثة في FSCV لقياسات عابرة الدوبامين (مع وبدون التحفيز الكهربائي) في الفئران تتحرك بحرية ردا على التلاعب الدوائية ، والإدارة الذاتية ، أو الجدة 22-24. عموما ، FSCV شريحة يوفر معلومات قيمة عن ديناميات الدوبامين قبل المشبكي ، واقتران النتائج FSCV شريحة إلى التقنيات الكيميائية العصبية التكميلية مثل microdialysis ، الكهربية ، و / أو التحرك بحرية FSCV يقدم رؤية أكثر شمولا للسير ناقل عصبي في الدماغ.

الشكل 1. كهربائيا أثار dopaminه الإفراج يقاس به FSCV التالية نبض واحد في تحفيز شرائح CPU الظهرية من الفئران C57Bl/6J. (أ) في مقابل تركيز تتبع في الوقت الذي أثار الإفراج الدوبامين التي كتبها نبضة واحدة (السهم الأحمر). العلامة النجمية واحد يمثل العوامل التي تسهم في ارتفاع في تركيز ، والتي هي في الغالب الافراج عن الدوبامين ، ولكن امتصاص ونشر المساهمة أيضا. النجمة المزدوجة يمثل ذروة إشارة العودة إلى الأساس ، ويرجع ذلك أساسا إلى امتصاص بل تسهم أيضا نشرها. أقحم يعرض voltammograms دوري المناظرة. (ب) قطع اللون الممثل من وقت وحدة المعالجة المركزية عرض الظهرية (محور س) ، وتطبق المحتملة للألياف الكربون microelectrode مقابل الإلكترود المرجعي حج / AgCl (ذ المحور) ، وحاليين في الألوان الزائفة.

الافراج عن الدوبامين الرقم 2. استحضر بواسطة التحفيز الكهربائي نبضة واحدة (يشار إليه السهم الأحمر) في قلب رناوقذيفة من الفئران C57Bl/6J. (A و C) في مقابل تركيز آثار الزمن وvoltammograms من دوري المقابلة (الشكل) من صميم رنا وقذيفة. (B و D) كما هو موضح سابقا ، وممثل عن مؤامرات الألوان الأساسية رنا وقذيفة.

الشكل 3 عولج اثار الممثل بعد شريحة مع وكيل الدوائية لمدة 30 دقيقة ، وفي جميع الحالات ، كان يستخدم نبضة واحدة لاستحضار إطلاق الدوبامين في وحدة المعالجة المركزية. (أ) تطبيق ناهض مستقبلات الدوبامين D2 ، quinpirole (أحمر التتبع) بالمقارنة مع ما قبل المعالجة (تتبع السوداء). (ب) نضح الميثامفيتامين (تتبع الأرجواني) مقارنة مع ما قبل المعالجة (تتبع السوداء). (ج) قدرة عامل التغذية العصبية في الدماغ الناجم عن التأثير على ديناميات الدوبامين (الأزرق التتبع) بالمقارنة مع ما قبل المعالجة (تتبع السوداء).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
بروتوكول المعروضة هنا يوضح كيفية إعداد واستخدام شرائح دماغ الفأر الاكليلية للتجارب FSCV. على الرغم من أن هذا الأسلوب هو الحصول على ومحددة لقياس ديناميكية الدوبامين ، الناقلات العصبية الأخرى مثل الأدينوزين ، وقد تم رصد بيروكسيد الهيدروجين ، بافراز ، والسيروتونين في الجسم الحي أو في المختبر مع FSCV 3 ، 8 -- 11. ويمكن استخدام FSCV لرصد بعض هذه neurochemicals غيرها من التعديلات البسيطة للالموجي تطبيقها على مسرى العمل 3 و 11. لأن العديد من هذه ال...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإعلان عن أي تضارب في المصالح.
التمويل المقدم من قبل المعهد الوطني لتعاطي الكحول والإدمان على الكحول (NIAAA ؛ AA - 016967 وAA016967 01S1 ؛ TAM) ، جامعة واين ستيت بدء الأموال ، وجامعة واين ستيت برنامج منح البحوث. المحتوى هو فقط من مسؤولية الكتاب ولا تمثل وجهة النظر الرسمية للNIAAA أو المعاهد الوطنية للصحة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| اسم | شركة | عدد CAS | |
الكاشف | |||
كلوريد البوتاسيوم | الصياد | 7447407 | |
كلوريد الصوديوم | EMD كيماويات | 7647145 | |
كلوريد المغنيسيوم | الصياد | 7791186 | |
كلوريد الكالسيوم | الصياد | 10035048 | |
بيكربونات الصوديوم | EMD كيماويات | 144558 | |
فوسفات الصوديوم ، ثنائي القاعدة | EMD الكيميائيةق | 7558794 | |
D - غلوكوز | الصياد | 50997 | |
حمض الاسكوربيك | الصياد | 50817 | |
السكروز | الصياد | 57501 | |
|
| ||
المواد | بائع | فهرس العدد | |
ألياف الكربون | Goodfellow أكدل ، والسلطة الفلسطينية | ||
الزجاج الشعرية | نظم AM Carlsborg WA. | 602000 | |
أسلاك الفضة | A -م نظم Carlsborg WA. | 787000 | |
التنغستن القطب حفز | البلاستيك واحد ، رونوك ، VA | ||
سلك البلاتين | |||
تؤدي الأسلاك | سكوايرز إلكترونيات ، كورنيليوس ، OR | ||
وكتايت اصقة الفورية 404 | Hankal شركة روكي هيل CT. | ||
موس | العالم الآلات الدقيقة شركة فلوريدا. | ||
دينار بحريني العمود الفقري إبرة | أنظمة الطبية دينار بحريني ، Franlin بحيرة ، NJ | REF 405234 | |
بليد الجراحية | ريشة السلامة الشائكة المحدودة. اليابان | ||
البرنامج | بائع | فهرس العدد | |
TH البرمجيات | وكالة الفضاء الأوروبية ، وشركة تشيلمسفورد ، MA | ||
صك | بائع | فهرس العدد | |
غمر غرفة تسجيل | عرف العلم ، ودنفر ، أول أكسيد الكربون | ||
Neorolog التحفيز المعزل | Digitmeter ، هيرتفوردشاير ، إنجلترا | ||
درجة الحرارة التلقائي تحكم | شركة وارنر الصك | ||
مجهر (SZX7) | اوليمبوس | ||
مجهر | الصياد | ||
Vibratome نظام sectioning 3000 | سانت لوهو ، MO. | ||
مضخة نضح | مارلو واتسون المحدودة ، فالماوث كورنوال -- إنجلترا | H110708 | |
Micropipette مجتذب | Narishige ، طوكيو ، اليابان | ||
ChemClamp potentiostat | الشركات داغان ، مينيابوليس ، مينيسوتا. |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن