هنا، نحن تصف الإعداد والملاحة البرمجيات، وتحليل البيانات لطريقة مكانيا وزمانيا دقيقة لقياس منشط وطوري التغييرات الغلوتامات خارج الخلية في الجسم الحي باستخدام صفائف مسرى مكروي انزيم مرتبط (MEA).
مقالة منهجية
هنا، نحن تصف الإعداد والملاحة البرمجيات، وتحليل البيانات لطريقة مكانيا وزمانيا دقيقة لقياس منشط وطوري التغييرات الغلوتامات خارج الخلية في الجسم الحي باستخدام صفائف مسرى مكروي انزيم مرتبط (MEA).
اضطراب النواقل العصبية وغالبا ما يكون عنصرا أساسيا في أمراض الجهاز العصبي المركزي (CNS)، ولعب دورا في علم الأمراض الكامنة وراء مرض الزهايمر ومرض باركنسون، والاكتئاب، والقلق. تقليديا، كانت microdialysis الأكثر شيوعا (أشاد) تقنية لدراسة التغيرات العصبي التي تحدث في هذه الاضطرابات. ولكن بسبب microdialysis لديه القدرة على قياس التغيرات بطيئة 1-20 دقيقة عبر مناطق واسعة من الأنسجة، فمن لديه عيب الغازية، يحتمل تدمير اتصالات الجوهرية في الدماغ وقدرة أخذ العينات بطيئة. وهناك تقنية جديدة نسبيا، ومجموعة مسرى مكروي (MEA)، له مزايا عديدة لقياس التغيرات العصبي محددة في مناطق الدماغ منفصلة وقوعها، مما يجعل لنهج دقيق مكانيا وزمانيا. وبالإضافة إلى ذلك، وذلك باستخدام الاتفاقات البيئية المتعددة الأطراف هو الغازية الحد الأدنى، مما يسمح لقياس التغيرات العصبي في الجسم الحي. في المختبر لدينا، ونحن هالقد كان مهتما على وجه التحديد في التغيرات في الناقل العصبي، الغلوتامات، المتعلقة علم الأمراض مرض الزهايمر. على هذا النحو، وقد استخدم الطريقة الموصوفة هنا لتقييم اضطرابات الحصين المحتملة في الغلوتامات في نموذج الفأر وراثيا لمرض الزهايمر. لفترة وجيزة، استخدام أسلوب ينطوي على طلاء ومسرى مكروي مواقع متعددة مع انزيم انتقائية للغاية بالنسبة للناقل عصبي من الاهتمام وباستخدام مواقع المرجعية الذاتية لطرح الضوضاء الخلفية وinterferents. بعد الطلاء والمعايرة، وMEA يمكن بناؤها مع micropipette وإنزالها في منطقة الدماغ ذات الاهتمام باستخدام جهاز التجسيمي. هنا، وصف الطريقة تنطوي التخدير RTG (TauP301L) 4510 الفئران وباستخدام جهاز التجسيمي لاستهداف بدقة المناطق الفرعية (DG، CA1، وCA3) من الحصين.
قياس التغيرات العصبي في الدماغ هو أداة أساسية لعلماء الأعصاب دراسة أمراض الجهاز العصبي المركزي (CNS) التي غالبا ما تتميز التقلبات العصبي. على الرغم من microdialysis في تركيبة مع ارتفاع ضغط اللوني السائل (HPLC / EC) كانت الطريقة الأكثر استخداما على نطاق واسع لقياس التغيرات في مستويات النواقل العصبية خارج الخلية 1، 2، 3، 4، القرار المكاني والزماني للتحقيقات microdialysis قد لا تكون مثالية لالناقلات العصبية مثل الجلوتامات، التي تنظم بإحكام في الفضاء خارج الخلية 5 و 6. بسبب التطورات الحديثة في مجال علم الوراثة والتصوير، وهناك طرق إضافية التي يمكن استخدامها لرسم خريطة الغلوتامات في الجسم الحي. باستخدام المشفرة وراثيا للصحفيين الغلوتامات الفلورسنت (iGluSnFR) لد ثنائي الفوتون التصوير والباحثين قادرين على تصور الافراج عن الغلوتامات من الخلايا العصبية والخلايا النجمية على حد سواء في المختبر والمجراة 7 و 8 و 9. والجدير بالذكر أن هذا يسمح لتسجيل من أكبر مجال الرؤية ولا يعطل الاتصالات الجوهرية من الدماغ. في حين أن هذه التقنيات البصرية الجديدة تسمح لرؤية حركية الغلوتامات وقياس ردود أثار الحسية ونشاط الخلايا العصبية، فإنها تفتقر إلى القدرة على تحديد كمية الصوديوم في الفضاء خارج الخلية في مناطق الدماغ منفصلة.
طريقة بديلة هو انزيم مرتبط مسرى مكروي مجموعة (MEA) التي يمكن قياس مستويات الناقل العصبي بشكل انتقائي خارج الخلية، مثل الجلوتامات، من خلال استخدام نظام تسجيل المرجعية الذاتية. وقد استخدمت هذه التقنية MEA لدراسة التعديلات في الغلوتامات خارج الخلية التالية الدماغ الصدمةإصابة 10، 11، 12، الشيخوخة 13 و 14، والإجهاد 15 و 16 و الصرع 17 و 18 و مرض الزهايمر 19 و 20، وحقن تقليد 21 الفيروسي ويمثل تحسنا عن القيود المكانية والزمانية الكامنة في microdialysis. في حين microdialysis يحد من القدرة على قياس قرب المشبك 22 و 23 و الاتفاقات البيئية المتعددة الأطراف لديها القرار المكانية العالية التي تسمح للتدابير انتقائية من امتداد الغلوتامات خارج الخلية نقاط الاشتباك العصبي قرب 24 و 25. ثانيا، القرار الزماني انخفاض microdialysis (1-20 دقيقة) يحد من القدرة على التحقيق فيديناميكية سريعة للإفراج الغلوتامات والتخليص التي تحدث في ميلي ثانية واحدة إلى مجموعة الثانية 26. بسبب الاختلافات في الإفراج عنهم أو إزالة الغلوتامات قد لا يكون واضحا في تدابير منشط، ويستريح مستويات الغلوتامات، قد يكون من الضروري أن الإفراج عن الغلوتامات وإزالة قياسها مباشرة. الاتفاقات البيئية المتعددة الأطراف تسمح لمثل هذه التدابير بسبب قرارهم عالية الزماني (2 هرتز) وحدود منخفضة من كشف (<1 ميكرومتر). ثالثا، الاتفاقات البيئية المتعددة الأطراف تسمح للفحص من الاختلافات دون الإقليمية في الناقلات العصبية في منطقة الدماغ معينة، مثل الفئران أو الماوس الحصين. على سبيل المثال، وذلك باستخدام الاتفاقات البيئية المتعددة الأطراف يمكننا استهداف حدة التلفيف المسنن (DG)، قرن آمون 3 (CA3) وقرن آمون 1 (CA1) من الحصين، والتي ترتبط عبر دائرة trisynaptic 27، لدراسة الاختلافات دون الإقليمية في الغلوتامات خارج الخلية. ونظرا لحجم تحقيقات microdialysis (1 - طول 4 ملم) والأضرار الناجمة عن زرع 28 </ سوب>، 29، والاختلافات دون الإقليمية يصعب معالجتها. وعلاوة على ذلك، فإن النظم البصرية تسمح فقط التحفيز من خلال مؤثرات الخارجية، مثل التحفيز الطولي أو وميض ضوء، والتي لا تسمح التحفيز دون 7. هناك فائدة النهائي من الاتفاقات البيئية المتعددة الأطراف على أساليب أخرى هي القدرة على دراسة هذه المناطق الفرعية في الجسم الحي دون تعطيل صلاتهم خارجي والجوهرية.
هنا، نحن تصف كيف يمكن لنظام التسجيل (على سبيل المثال، FAST16mkIII) بالاشتراك مع الاتفاقات البيئية المتعددة الأطراف، ويتألف من مسرى مكروي متعددة المواقع القائمة على السيراميك، ويمكن أن تكون مغلفة بشكل مختلف على مواقع تسجيل للسماح للتدخل وكلاء ليتم الكشف عن وإزالتها من إشارة تحليلها. كما تبين لنا هذه المصفوفات يمكن استخدامها للدراسات القائم على أمبيرية في الجسم الحي تنظيم الغلوتامات داخل DG، CA3، والمناطق الفرعية CA1 الحصين للتخدير RTG (TauP301L) 4510 الفئران، وهي تستخدم عادة منموذج [أوس] من مرض الزهايمر. وبالإضافة إلى ذلك، ونحن نقدم تأكيدا على حساسية نظام MEA لديناميات بسرعة الإفراج الغلوتامات وإزالتها عن طريق التعامل مع الفئران مع ريلوزول، وهو دواء هو مبين في المختبر لتقليل إطلاق الغلوتامات وزيادة الغلوتامات امتصاص 30، 31، 32، 33، ومما يدل على هذه التغييرات منها في الجسم الحي في نموذج الفأر TauP301L.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. طلاء صفيف مسرى مكروي مع إنزيمات أو طبقة مصفوفة
2. الكهربائي مع م-Phenylenediamine عن الانتقائية تحسين
3. معايرة MEA لكشف الغلوتامات والانتقائية (الشكل 1) 21
4. تجميع Micropipette
ملاحظة: بال micropipettes (الزجاج الشعرية) ينبغي أن يكون لها طرف مع القطر الداخلي من 10-15 ميكرون.
5. لوحة لمصغرة المرجعي الكهربائي لفي فيفو استخدام
جراحة 6. الحيوان العامة للMEA تسجيلات
7. الاتفاقات البيئية المتعددة الأطراف تنظيف المغلفة بعد استخدام
8. تحليل
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
في حين هذه التكنولوجيا يمكن استخدامها لقياس التغيرات في glutamatergic يشير في العديد من أنواع النماذج الحيوانية، مثل الإصابات الدماغ، والشيخوخة، والإجهاد، والصرع، وهنا علينا أن نظهر كيف أن التكنولوجيا MEA يمكن استخدامها لدراسة التعديلات glutamatergic في نموذج الفأر وراثيا من tauopathy البشري 19 و 20. وRTG (TauP301L) 4510 الماوس يعبر عن طفرة P301L في تاو المرتبطة الخرف الجبهي الصدغي والشلل ا...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تقنية MEA تسمح لقياس حركية سريعة للإفراج العصبي وامتصاص في المختبر والمجراة. وبالتالي، فإن التكنولوجيا وتنتج مجموعة واسعة من إخراج البيانات بما في ذلك مستويات الناقل العصبي منشط، أثار الافراج عن العصبي، وإزالة العصبي. ومع ذلك، لأن استخدام الاتفاقات البيئية المتعددة الأطراف هو إجراء معقد نسبيا، وهناك العديد من العوامل التي قد تحتاج إلى أن يكون الأمثل للاستخدام الناجح. على سبيل المثال، أثناء المعايرة، واحد قد لاحظ أنه لا توجد إشارة الطول الموجي (شاشة الذبذبات) أو أ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
GG هو المالك الوحيد للQuanteon، LLC التي تجعل من 16 FAST نظام تسجيل يستخدم لقياس الغلوتامات في هذه الدراسة. JEQ هو استشاري دفعت لQuanteon.
وأيد هذا العمل من قبل المعهد الوطني للعلوم الطبية العامة (MNR، U54GM104942)، NIA (MNR، R15AG045812)، جمعية الزهايمر (MNR، NIRG-12-242187)، وفو كلية البحوث في مجلس الشيوخ غرانت (MNR)، ووفو PSCOR غرانت (MNR).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| FAST-16mkIII-8 قناة | Quanteon | 16mkIII | |
| مصفوفات الأقطاب | الدقيقة CenMet | W4 أو 8-TRK | |
| مصل الأبقار الألبومين (BSA) | Sigma-Aldrich | A-3059 | 10 جم (تنتهي صلاحيته بعد شهر واحد) |
| Glutaraldehyde | Sigma-Aldrich | G-6257 | 100 مل (تنتهي صلاحيتها بعد 6 أشهر) |
| الغلوتامات أوكسيديز | الولايات المتحدة البيولوجية أو Sigma Aldrich | G4001-01 أو 100646 | 50 UI (تنتهي صلاحيته بعد 6 أشهر) |
| محاقن هاميلتون | هاميلتون | # 80383 | 2 حقنة |
| ميثانول | BDH | UN1230 | 4 لتر |
| m-فينيلين ديامين ثنائي هيدروكلوريد (mPD) ACROS | Organics | 1330560250 | 25 جم |
| أقطاب كهربائية مرجعية (RE-5B) | BAS | MF-2079 | 3 أقطاب |
| كهربائية مغناطيسية تعمل بالبطارية لوحة تحريك | كول بارمر | EW-04804-01 | يمكن شراؤها من مورد مختلف |
| الغلوتامات | سيجما-ألدريتش | G-1626 | 100 جرام |
| حمض الأسكوربيك | TCI | 50-81-7 | 500 جرام |
| دوبامين هيدروكلوريد | ألفا إيسار | 62-31-7 | 5 جرام |
| حمض البيركلوريك | VWR | UN2920 | 500 مل |
| كلوريد بوسداسيوم | VWR | 7447-40-7 | 1 كجم |
| كلوريد الصوديوم | VWR | 7647-40-7 | 1 كجم |
| كلوريد الكالسيوم | MP | 153502 | 100 جم |
| هيدروكسيد الصوديوم | BDH | 1310732 | 500 جم |
| ماصات طرد الضغط الزجاجي | CenMet | ||
| Sticky Wax | Kerrlab | 625 | يمكن شراؤها من مورد مختلف |
| Microsyringe | World Precision Instruments | MF28G-5 | |
| النمذجة الطين | WalMart | يمكن شراؤها من مورد مختلف | |
| Picospritzer III | Parker | ||
| Silver | wire AM systems | # 786500 | |
| حمض الهيدروكلوريك | BDH | 7647010 | 2.5 لتر |
| سلك بلاتيني | أنظمة AM | 778000 | |
| شراء مسدس اللحام | Lowes أو Home Depot | من مورد مختلف | |
| Multimeter | يمكن شراء WalMart | من مورد مختلف | |
| يمكن شراء PhysioSuite | Kent Scientific | من مورد مختلف | |
| SomnoSuite | Kent Scientific | يمكن الشراء من مورد مختلف | |
| جهاز Stereotaxic | يمكن شراء Stoelting | من مورد مختلف | |
| مختبر رقمي | قياسي يمكن الشراء | من مورد مختلف | |
| Meiji EMZ المجهر | Meiji | EMZ-5 | |
| Drill | Dremel | Micro | |
| Metricide Metrex | 102800 | ||
| Scalpel | VWR | شراؤه من مورد مختلف | |
| مقص الجراحة | VWR | يمكن شراؤه من مورد مختلف | |
| مسحات قطنية معقمة | Puritan | 25806 | يمكن شراؤها من مورد مختلف |
| مرهم العين | Puralube مرهم بيطري | احصل عليه من الطبيب البيطري | |
| مسحات اليود | VWR | S48050 | يمكن شراؤها من مورد مختلف |
| مسحات الكحول | متجر الأدوية المحلي | يمكن الشراء من مورد مختلف | |
| ستارة الجراحة المعقمة | Dynarex | 4410 | يمكن الشراء من مورد مختلف |
| ملحي معقم | Teknova | S5815 | أن تصنع الذوبان الخاص باستخدام المرشحات |
| بيروكسيد الهيدروجين (3٪) يمكن | شراء متجر | المحلي من مورد مختلف | |
| وسادة التدفئة | يمكن شراء WalMart | من مختلف مورد |
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