Name: Die Ableitung der zeitliche Verlauf der Glutamate Ausverkauf mit Dekonvolutionsanalyse von Astrozytäre Transporter Currents (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-08-07T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 42 s
Description: Erfahren Sie die Dekonvolutionsanalyse astrozytärer Transporterströme zur Bestimmung des Glutamat-Ausverkaufs im Maushippocampus. Diese Methode liefert hochaufgelöste Einblicke in die räumliche und zeitliche Dynamik synaptischer Übertragung.

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Diese Arbeit wurde durch das National Institute of Neurological Disorders and Stroke Interne Research Program (NS002986) unterstützt. AS schrieb das Manuskript und umgesetzt Dekonvolutionsanalyse. JSD entwickelte die erste Version des Dekonvolutionsanalyse und kommentiert den Text.

<ol><li>Ventura, R., Harris, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+relationships+between+hippocampal+synapses+and+astrocytes%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional relationships between hippocampal synapses and astrocytes.</a> J. Neurosci. 19, 6897-6906 (1999).</li>
<li>Witcher, M. R., Kirov, S. A., Harris, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasticity+of+perisynaptic+astroglia+during+synaptogenesis+in+the+mature+rat+hippocampus%5BTitle%5D)+AND+%22Glia%22%5BJournal%5D)">Plasticity of perisynaptic astroglia during synaptogenesis in the mature rat hippocampus.</a> Glia. 55, 13-23 (2007).</li>
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<li>Arnth-Jensen, N., Jabaudon, D., Scanziani, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cooperation+between+independent+hippocampal+synapses+is+controlled+by+glutamate+uptake%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Cooperation between independent hippocampal synapses is controlled by glutamate uptake.</a> Nat. Neurosci. 5, 325-331 (2002).</li>
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<li>Wadiche, J. I., Kavanaugh, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Macroscopic+and+microscopic+properties+of+a+cloned+glutamate+transporter%2Fchloride+channel%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Macroscopic and microscopic properties of a cloned glutamate transporter/chloride channel.</a> J. Neurosci. 18, 7650-7661 (1998).</li>
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<li>Diamond, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deriving+the+glutamate+clearance+time+course+from+transporter+currents+in+CA1+hippocampal+astrocytes%3A+transmitter+uptake+gets+faster+during+development%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Deriving the glutamate clearance time course from transporter currents in CA1 hippocampal astrocytes: transmitter uptake gets faster during development.</a> J. Neurosci. 25, 2906-2916 (2005).</li>
<li>Scimemi, A., Tian, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuronal+transporters+regulate+glutamate+clearance%2C+NMDA+receptor+activation%2C+and+synaptic+plasticity+in+the+hippocampus%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Neuronal transporters regulate glutamate clearance, NMDA receptor activation, and synaptic plasticity in the hippocampus.</a> J. Neurosci. 29, 14581-14595 (2009).</li>
<li>Zuo, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Isoflurane+enhances+glutamate+uptake+via+glutamate+transporters+in+rat+glial+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroreport%22%5BJournal%5D)">Isoflurane enhances glutamate uptake via glutamate transporters in rat glial cells.</a> Neuroreport. 12, 1077-1080 (2001).</li>
<li>Barbour, B., Brew, H., Attwell, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrogenic+uptake+of+glutamate+and+aspartate+into+glial+cells+isolated+from+the+salamander+%28Ambystoma%29+retina%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Electrogenic uptake of glutamate and aspartate into glial cells isolated from the salamander (Ambystoma) retina.</a> J. Physiol. 436, 169-193 (1991).</li>
<li>Bergles, D. E., Tzingounis, A. V., Jahr, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+coupled+and+uncoupled+currents+during+glutamate+uptake+by+GLT-1+transporters%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Comparison of coupled and uncoupled currents during glutamate uptake by GLT-1 transporters.</a> J. Neurosci. 22, 10153-10162 (2002).</li>
<li>Diamond, J. S., Jahr, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synaptically+released+glutamate+does+not+overwhelm+transporters+on+hippocampal+astrocytes+during+high-frequency+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Synaptically released glutamate does not overwhelm transporters on hippocampal astrocytes during high-frequency stimulation.</a> J. Neurophysiol. 83, 2835-2843 (2000).</li>
<li>Benediktsson, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuronal+activity+regulates+glutamate+transporter+dynamics+in+developing+astrocytes%5BTitle%5D)+AND+%22Glia%22%5BJournal%5D)">Neuronal activity regulates glutamate transporter dynamics in developing astrocytes.</a> Glia. 60, 175-188 (2012).</li>
<li>Hires, S. A., Zhu, Y., Tsien, R. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+measurement+of+synaptic+glutamate+spillover+and+reuptake+by+linker+optimized+glutamate-sensitive+fluorescent+reporters%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U.S.A%22%5BJournal%5D)">Optical measurement of synaptic glutamate spillover and reuptake by linker optimized glutamate-sensitive fluorescent reporters.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 105, 4411-4416 (2008).</li>
<li>Scimemi, A., Meabon, J., Woltjer, R. L., Sullivan, J. M., Diamond, J. S., Cook, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Amyloid%CE%B21-42+slows+clearance+of+synaptically-released+glutamate+by+mislocalizing+astrocytic+GLT-1%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Amyloidβ1-42 slows clearance of synaptically-released glutamate by mislocalizing astrocytic GLT-1.</a> J. Neurosci. 33, 5312-5318 (2013).</li>
</ol>

Die Autoren erklären, keinen Interessenkonflikt.

Hier haben wir einen experimentellen Ansatz zur elektrophysiologischen Ableitungen von Astrozyten erhalten beschreiben, leiten ein analytisches Protokoll Glutamattransporter Ströme in Astrozyten isolieren und eine mathematische Methode, um den zeitlichen Verlauf der Glutamat-Clearance von Astrozyten-Transporter Ströme. Der Erfolg der Analyse beruht auf der Fähigkeit, hochwertige Patch-Clamp-Aufnahmen von Astrozyten zu erhalten und auf die Genauigkeit der Anpassungsalgorithmen verwendet, um d...

Astrozyten sind eine der am häufigsten vorkommenden Zelltypen im Gehirn mit sternförmigen Morphologie und feine Membran Vorsprünge, die in der gesamten Neuropils erweitern und erreichen benachbarten synaptische Kontakte 1,2. Die Astrozyten &#39;Zellmembran ist dicht mit Glutamat-Transporter-Moleküle 3 verpackt. Unter physiologischen Bedingungen Glutamattransporter schnell binden Glutamat an der extrazellulären Seite der Membran und überträgt es auf Zytoplasma der Zelle. Auf diese Weise erhalten die Transporter günstig die basale Konzentration von Glutamat in den extrazellulären Raum 4. Glutamat-Transporter in feine Astrozytenfortsätze benachbarten Synapsen erregenden sind ideal positioniert, um Glutamat während der synaptischen Ereignisse veröffentlicht, sobald sie weg aus dem synaptischen Spalt diffundiert binden. Damit die Transporter auch begrenzen Glutamat Spillover auf peri-und extra-synaptischen Regionen und auf benachbarten Synapsen, die Verringerung der räumlichen Ausbreitung der erregenden Signals im Gehirn 5-7. Glutamate Transport ist ein Prozess elektrogenen stöchiometrisch auf die Bewegung von 3 gekoppelt Na + und H + 1 entlang ihrer elektrochemischen Gradienten und dem Zähler-Transport von 1 K + 8. (Thiocyanat)&gt; NO - 3 - (Nitrat) ≈ ClO 4 - (Perchlorat)&gt; I -&gt; Br -&gt; Cl -&gt; F -, nicht Glutamate Transport mit (aber nicht stöchiometrisch gekoppelt) ein anionisches Leitwert durchlässig SCN verbunden um CH 3 SO 3 - (Methansulfonat) und C 6 H 11 O 7 - (Gluconat) 9-11. Beide Ströme (stöchiometrischen und nicht-stöchiometrischen) durch Erhalten Whole-Cell-Patch-Clamp-Aufnahmen von Astrozyten, visuell unter Dodt Beleuchtungs-oder Infrarot-Differential-Interferenz-Kontrast (IR-DIC) in acut identifiziert aufgezeichnet werdene Gehirnscheiben 12. Das stöchiometrische Komponente des Stroms mit Glutamat Transport über die Membran verbunden sind, können durch Verwendung von CH 3 SO 3 isoliert werden - oder C 6 H 11 O 7 - basierten intrazellulären Lösungen und kann durch Flash-Uncaging Glutamat auf Astrozyten 13,14 hervorgerufen werden, oder durch die Aktivierung Glutamat-Freisetzung aus benachbarten Synapsen, entweder elektrisch 12 oder mit einer gezielten optogenetische Kontrolle. Der zeitliche Verlauf der stöchiometrischen Komponente des Transporters Strom durch die Lebensdauer des Glutamat-Konzentration in Astrozyten Profil Membranen (zB Glutamat Clearance) geformt, die Kinetik der Glutamat-Transporter, die passive Membran Eigenschaften von Astrozyten und während der synaptischen Reize, durch die Synchronität der Freisetzung von Glutamat in den aktivierten Synapsen 13. Hier beschreiben wir ausführlich: (1) eine experimentelle ca.oach die stöchiometrische Komponente von Glutamat-Transporter Ströme von whole-cell Patch-Clamp-Aufnahmen von Astrozyten mit akuten Maus Hippocampus als Beispiel experimentelle Vorbereitung isolieren, (2) ein analytischer Ansatz zur Ableitung des zeitlichen Verlaufs von Glutamat-Clearance von diesen Aufnahmen 13, 14. Diese Methoden können verwendet werden, um aufzuzeichnen und zu analysieren Glutamattransporter Ströme von Astrozyten in einer beliebigen Region des zentralen Nervensystems werden.

<table><tbody><tr><td>CGP52432</td><td>Tocris</td><td>1246</td><td></td></tr><tr><td>(R,S)-CPP</td><td>Tocris</td><td>173</td><td></td></tr><tr><td>DPCPX</td><td>Tocris</td><td>439</td><td></td></tr><tr><td>LY341495 Dinatriumsalz</td><td>Tocris</td><td>4062</td><td></td></tr><tr><td>MSOP</td><td>Tocris</td><td>803</td><td></td></tr><tr><td>NBQX Dinatriumsalz</td><td>Tocris</td><td>1044</td><td></td></tr><tr><td>D,L-TBOA</td><td>Tocis</td><td>1223</td><td></td></tr><tr><td>Picrotoxin</td><td>Sigma</td><td>P1675</td><td></td></tr><tr><td>MNI-L-Glutamat</td><td>Tocris</td><td>1490</td><td></td></tr><tr><td>Alexa 594</td><td>Life Technologies</td><td>A10438</td><td>Optionale</td></tr><tr><td>Matrixelektroden</td><td>Frederick Haer Company</td><td>MX21AES(JD3)</td><td></td></tr><tr><td>Kapillaren aus Borosilikatglas</td><td>World Precision Instruments</td><td>PG10165-4</td><td></td></tr><tr><td>Zweistufiger Mikropipettenabzieher aus Glas</td><td>Narishige</td><td>PC-10</td><td></td></tr><tr><td>Loctite 404 Sekundenkleber</td><td>Ted Pella</td><td>46551</td><td></td></tr><tr><td>Xe Lampe</td><td>Rapp OptoElectronic</td><td>FlashMic</td><td></td></tr><tr><td>Igor Pro 6</td><td>Wavemetrics</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

die ableitung der zeitliche verlauf der glutamate ausverkauf mit dekonvolutionsanalyse von astrozytäre transporter currents

Deriving the Time Course of Glutamate Clearance with a Deconvolution Analysis of Astrocytic Transporter Currents

Die höchste Dichte von Glutamat-Transporter im Gehirn in Astrozyten gefunden. Glutamattransporter Paar die Bewegung von Glutamat durch die Membran mit dem Co-Transport von 3 Na + und H + 1 und der Gegenelektrode Transport von 1 K +. Das stöchiometrische Strom, der durch den Transport Prozess erzeugt wird, kann mit whole-cell Patch-Clamp-Aufnahmen von Astrozyten überwacht werden. Der zeitliche Verlauf der aufgezeichneten Strom wird durch den zeitlichen Verlauf der Glutamatkonzentration Profil auf die Astrozyten ausgesetzt sind, die Kinetik der Glutamat-Transporter, und die passive elektrotonischen Eigenschaften von Astrozyten Membranen geformt. Hier beschreiben wir die experimentellen und analytischen Methoden, die verwendet werden, um Glutamattransporter Ströme in Astrozyten erfassen und isolieren den zeitlichen Verlauf der Glutamat-Clearance von allen anderen Faktoren, die die Wellenform der Astrozyten-Transporter Ströme formen kann. Die hier beschriebenen Methoden können verwendet werden, um die Lebensdauer o abzuschätzenf Flash-uncaged und Glutamat in Astrozyten Membranen in jeder Region des zentralen Nervensystems bei Gesundheit und Krankheit synaptisch-released.

Der Erfolg der analytischen hier beschriebene Ansatz hängt entscheidend von hoher Qualität zu erhalten elektrophysiologischen Ableitungen von Transporter Ströme von Astrozyten in jeder Region des zentralen Nervensystems. In akuten Maus Hippocampus kann Astrozyten leicht unter Dodt Beleuchtung oder IR-DIC werden wegen ihrer kleinen Zellkörper (Ø = 10 um) und prominente Kern (Abbildung 1) identifiziert. Ihre markante sternförmige Morphologie mit Epifluoreszenz, konfokale oder Zwei-Photonen-Laser-Scanning-...

Wir beschreiben eine analytische Methode, um die Lebensdauer von Glutamat an astrozytären Membranen schätzen von elektrophysiologischen Ableitungen von Glutamat-Transporter Ströme in Astrozyten.

Die Ableitung der zeitliche Verlauf der Glutamate Ausverkauf mit Dekonvolutionsanalyse von Astrozytäre Transporter Currents

The highest density of glutamate transporters in the brain is found in astrocytes. Glutamate transporters couple the movement of glutamate across the ...

Das übergeordnete Ziel des Experiments besteht darin, den zeitlichen Verlauf der Glutamataufnahme an astrogliären Membranen nach dessen Freisetzung aus erregenden Synapsen zu bestimmen. Der erste Schritt dieses Vorgangs ist die Aufzeichnung synaptisch ausgelöster Glutamattransportvorgänge aus Astrozyten in akuten Hirnschnitten in Abwesenheit und Gegenwart einer unter-sättigenden Konzentration des Breitband-Glutamattransporter-Antagonisten TBOA. Der zweite Schritt besteht darin, die Aufzeichnungen zu analysieren, um die synaptisch aktivierten Glutamattransporterströme von allen anderen Komponenten der evozierten Antwort zu isolieren.Anschließend wird der Zeitverlauf der Filterung geschätzt, indem die in Gegenwart von TBOA aufgezeichneten Transportstromstärken durch Entfaltung des Filters aus den unter kontrollierten Bedingungen erfassten Transportvorgängen analysiert werden. So erhält man den Zeitverlauf der Glutamat-Entfernung von den astrogliären Membranen. Die Ergebnisse zeigen, dass Astrozyten im Maushippocampus nur wenige Millisekunden benötigen, um synaptisch freigesetztes Glutamat aus dem extrazellulären Raum zu entfernen.Dieser Ansatz stellt ein empfindliches Werkzeug zur De

deriving-time-course-glutamate-clearance-with-deconvolution-analysis

Research

Forschung

JoVE Journal

Neuroscience

Neurowissenschaften

Die Herstellung von akuten Hirnschnitten aus isolierten hippocampi, sowie die gleichzeitige elektrophysiologischen Ableitungen von Astrozyten und Neuronen...

Dual-Elektrophysiologische Recordings synaptisch-evozierte astrogliale und neuronale Antworten in Acute Hippocampusschnitte

Dieses Video zeigt die Bewertung der Glutamatfreisetzung und -clearance an einzelnen kortikostriatalen Synapsen in einem Schnitt des Mausgehirns. Die elektrische Stimulation erleichtert die Freisetzung von Glutamat an der Synapse. Das freigesetzte Glutamat verändert die Fluoreszenz des Sensorproteins, die mit der Zeit abfällt, was auf die Freisetzungs- und Clearance-Effizienz hinweist.

Analyse der Glutamatfreisetzung und -clearance an einer einzelnen Neuronensynapse in einem Maushirnschnitt

Hier beschreiben wir eine Anpassung der Protokolle verwendet, um homöostatische Plastizität in Neuronen für die Untersuchung der Plastizität von Astrozyten G-Protein-gekoppelten Rezeptoren zu induzieren. Kürzlich verwendet werden, um Veränderungen in Astrozyten Gruppe I mGluRs mit jungen Mäusen zu untersuchen, kann das Verfahren auf die Skalierung der verschiedenen Astrozyten GPCRs zu messen, in Gewebe von erwachsenen Mäusen in situ und in vivo, und ein besseres Verständnis für die...

Induktion von Plastizität Astrozytäre Rezeptoren durch Manipulation der neuronalen Feuerraten

Hier beschreiben wir die Setup - Software Navigation, und die Datenanalyse für eine räumlich und zeitlich genaue Methode der tonischen und phasische extrazellulären Glutamat Veränderungen in vivo Messung unter Verwendung von enzymgekoppelten Mikroelektrodenarrays (MEA).

Enzym-basierte Biosensoren Mit Tonic und Phasic Glutamate in der Alzheimer-Maus-Modellen zu messen

Zwei biotinylierungsbasierte Verfahren zur Bestimmung der Zelloberflächenexpression und der endozytischen Rate von Proteinen, die an der Plasmamembran exprimiert werden, sind in diesem Bericht dargestellt.

Bestimmung der Zelloberflächenexpression und der endozytischen Rate von Proteinen in primären Astrozytenkulturen unter Verwendung von Biotinylierung

Hier beschreiben wir eine Methode zur in Vivo Mikrodialyse Aspartat- und Glutamat Freisetzung im ventralen Hippocampus von epileptischen und nicht-epileptischen Ratten, in Kombination mit EEG-Ableitungen zu analysieren. Extrazelluläre Konzentrationen von Aspartat- und Glutamat können mit den verschiedenen Phasen der Erkrankung korreliert werden.

Mikrodialyse exzitatorischen Aminosäuren während der EEG-Ableitungen in Ratten frei beweglich

Wir präsentieren ein Protokoll zur Bewertung des Gleichgewichts zwischen Glutamatfreisetzung und Clearance bei einzelnen kortikostriatalen glutamatergen Synapsen in akuten Scheiben von erwachsenen Mäusen. Dieses Protokoll verwendet den Fluoreszenzsensor iGluu zur Glutamaterkennung, eine sCMOS-Kamera zur Signalerfassung und ein Gerät zur fokalen Laserbeleuchtung.

Einzelne Synapsenindikatoren für Glutamatfreisetzung und Aufnahme in akuten Gehirnscheiben von normalen und Huntington-Mäusen

Hier beschreiben wir eine In-vitro-Live-Imaging-Methode zur Visualisierung des intrazellulären Transports von Organellen und des Handels mit Plasmamembranproteinen in murinen Astrozyten. Dieses Protokoll stellt auch eine Bildanalysemethodik zur Bestimmung von Frachttransportrouten und Kinetik dar.

Visualisierung und Analyse des intrazellulären Transports von Organellen und anderen Ladungen in Astrozyten

Dieses Protokoll bietet eine integrierte Methode, die virale Abgabe, Optrodenimplantation, photothrombotische Induktion, gleichzeitige Aufzeichnung der Astrozyten- und neuronalen Aktivität sowie optogenetische Stimulation von Astrozyten umfasst. Diese integrierte Methode zielt darauf ab, eine parallele Untersuchung der Astrozyten-Neuron-Beziehung über die akuten bis chronischen Stadien des ischämischen Schlaganfalls zu ermöglichen.

Eine integrierte Methode zur photothrombotischen Schlaganfallmodellierung und zur in-vivo-Optrodenerfassung neuronaler und astrozytischer Aktivität bei sich wirkenden Mäusen

Dieser Artikel beschreibt im Detail, ein Protokoll zur in utero elektroporieren die Hirnrinde und im Hippocampus bei E14.5 bei Mäusen. Wir zeigen auch, dass dies eine wertvolle Methode, um Dendriten und Dornen in diesen beiden Hirnregionen zu untersuchen ist.

Visualisierung und genetische Manipulation von Dendriten und Dornen in der Maus Hirnrinde und im Hippocampus mit<em&gt; In utero</em&gt; Die Elektroporation

Erfahren Sie die Dekonvolutionsanalyse astrozytärer Transporterströme zur Bestimmung des Glutamat-Ausverkaufs im Maushippocampus. Diese Methode liefert hochaufgelöste Einblicke in die räumliche und zeitliche Dynamik synaptischer Übertragung.

Die Ableitung der zeitliche Verlauf der Glutamate Ausverkauf mit Dekonvolutionsanalyse von Astrozytäre Transporter Currents

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