Name: Der neuromuskulären Synapse: Mess Synapse Größe, Fragmentierung und Veränderungen der synaptischen Protein Dichte Mit der konfokalen Fluoreszenzmikroskopie (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-12-26T14:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 18 s
Description: Lernen Sie die konfokale Fluoreszenzmikroskopie zur Quantifizierung von Synapsengröße, Fragmentierung und Proteindichte an der neuromuskulären Synapse. Diese Methode ermöglicht objektive Analysen für Neurowissenschaften.

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Diese Arbeit wurde vom National Health and Medical Research Council [570930] unterstützt. Die Bildgebung wurde an der Advanced Microscopy Facility des Bosch-Instituts durchgeführt. Ehemaligen Mitgliedern des Labors, deren Arbeit zitiert wird, wird für ihre Beiträge zur Entwicklung dieser Methoden gedankt.

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<li>Morsch, M., Reddel, S. W., Ghazanfari, N., Toyka, K. V., Phillips, W. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Muscle+Specific+Kinase+autoantibodies+cause+synaptic+failure+through+progressive+wastage+of+postsynaptic+acetylcholine+receptors%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Neurol%22%5BJournal%5D)">Muscle Specific Kinase autoantibodies cause synaptic failure through progressive wastage of postsynaptic acetylcholine receptors.</a> Exp Neurol. 237, 237-286 (2012).</li>
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<li>Viegas, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Passive+and+active+immunization+models+of+MuSK-Ab+positive+myasthenia%3A+Electrophysiological+evidence+for+pre+and+postsynaptic+defects%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Neurol%22%5BJournal%5D)">Passive and active immunization models of MuSK-Ab positive myasthenia: Electrophysiological evidence for pre and postsynaptic defects.</a> Exp Neurol. 234, 506-512 (2012).</li>
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Die Autoren erklären, dass sie keine konkurrierenden finanziellen Interessen haben.

Die hier beschriebenen Protokolle konnten wir zuverlässig messen und zu quantifizieren Veränderungen in den Eigenschaften der NMJ in einer Reihe von Bedingungen, einschließlich der normalen Alterung und Krankheitszuständen. Die für en beschriebenen Methoden stellen NMJ Bilder wird es den Forschern ermöglichen, den Bereich der prä- und postsynaptischen Spezialisierungen und den Bereich der synaptischen Überlappung / Ausrichtung zu vergleichen. Um die relative Intensität der prä- und postsynaptischen Proteine ​​das zweite...

Die neuromuskuläre Verbindung (NMJ) ist die kritische Relais Synapse, die eine Kommunikation zwischen dem Nervensystem und im Skelettmuskel vermittelt. Es wird für alle willkürlichen Bewegungen erforderlich. Die Fluoreszenzmikroskopie ist seit langem verwendet, um die Auswirkungen von Transgenen auf der Maus NMJ 1-3 studieren oder um die Auswirkungen von Alter, Ernährung, Bewegung und Krankheit auf Nagetier NMJs 4-11 vergleichen. Solche Studien haben uns viel über die Physiologie und Pathophysiologie der NMJ gelehrt, aber die verschiedenen Parameter angegeben (zB AChR Bereich Endplatte Fläche, Umfang Länge, Fragmentierung Indizes) machen es oft schwierig, die Ergebnisse dieser Studien zu vergleichen. Es gibt eine steigende Erwartung für die präklinische Forscher in der Lage, um die Reproduzierbarkeit zu demonstrieren, insbesondere in Studien mit Tiermodellen der Krankheit 12 sein. Die hier beschriebenen Protokolle wurden durch eine Reihe von Studien, die entwicklungsbedingten, physiologischen und pathophysiologischen ch sucht verfeinertanges auf die NMJ. Erfordern solche Untersuchungen Messung der Fläche von synaptischen Spezialisierungen an der Maus motorischen Endplatte und die relative Packungsdichte der synaptischen Proteinen innerhalb postsynaptischen Spezialisierungen 13-15. Die Nützlichkeit dieser Verfahren wird durch jüngste Studien in einem Mausmodell von anti-MuSK Myasthenia gravis dargestellt. Tägliche Injektionen von IgG von Anti-Moschus positive Myasthenia gravis Patienten in erwachsenen Mäusen veranlasste sie, innerhalb von 2 Wochen 16 schwach werden. Die konfokale maximale Projektionsbilder von Muskelpartien, die doppelt markierten wurden Synaptophysin (in Nerven Terminals) und postsynaptischen AChRs ergab einen allmählichen Rückgang im Bereich der AChR-Färbung als primäre Veränderung. Wichtig ist der Rückgang war ausreichend, um vergleichbare Rückgänge in der Amplitude des synaptischen Potentiale, Versagen der synaptischen Übertragung und Muskelschwäche 17,18 erklären. Qualitativ ähnliche Ergebnisse wurden von anderen Arbeitsgruppen berichtet10,19. Die gleichen NMJ Meßmethoden seit verwendet worden, um die Auswirkungen der drei Medikamente zur Behandlung von anti-MuSK Myasthenia gravis Beurteilung in diesem Mausmodell 20,21. Sitzende Alterung können zum Verlust der neuromuskulären Verbindungen führen. Die hier beschriebenen Protokolle haben eine altersbedingte Rückgang im Bereich der Nervenendigung Synaptophysin bei motorischen Endplatten zeigte Mäuse Fortschritt ins hohe Alter. Die gleichen Methoden ergab, dass freiwillige Übung konnte weitgehend verhindern, dass die Reduzierung der präsynaptischen Nervenende Bereich 22, im Einklang mit früheren Arbeiten anderer Gruppen 4. Der Verlust der neuromuskulären Verbindungen kommt auch in der SOD1G93A Mausmodell für Amyotrophe Lateralsklerose 9,23. Die genannten Studien zeigen, dass eine Vielzahl von gesundheitlichen Bedingungen kann zu Kürzungen im Bereich der entweder vor oder nach der synaptischen Spezialisierungen an der NMJ führen. Dies kann zu einer Beeinträchtigung der synaptischen Spaß führenction oder vollständigen Verlust der neuromuskulären Verbindung ankündigen. Drei Protokolle beschrieben, die Quantifizierung der Fläche und der Dichte der synaptischen Spezialisierungen ermöglichen. Der Zweck des ersten Protokolls besteht darin, eine praktische und reproduzierbare Bestimmung der Flächen der prä- und postsynaptischen Spezialisierungen und deren Ausrichtung in Säuger NMJs bereitzustellen, unter Verwendung von Fluoreszenzmikroskopie. Zweidimensionale maximale Projektions konfokalen Bildern und Bildanalyse mit NIH ImageJ wird verwendet, um Änderungen im Bereich des Synaptophysin-Färbung (synaptische Vesikel) postsynaptischen AChR und synaptische Überlappungsbereich zu detektieren. Konfokales Abbildungsparameter (Verstärkung und Offset-Pegel) werden für jede NMJ optimiert, um die visuellen Informationen verwendet werden, um den Bereich der synaptischen Spezialisierung erkennen maximieren. Neuromuscular Ausfall kann auch von Änderungen der Dichte des postsynaptischen AChR und / oder andere synaptische Proteine ​​zur Folge haben. Das zweite Protokoll kann angewandt, um Änderungen in der relativen Dichte der postsynaptischen Proteine, nachzuweisenwie Moschus, Rapsyn, dystroglycan, phosphoryliert Src-Kinase phosphoryliert und AChR 18,21. In Myasthenia gravis, ist eine reduzierte Dichte von AChR in der postsynaptischen Membran die unmittelbare Ursache der synaptischen Versagen und Muskelschwäche. Das dritte Protokoll beschreibt ein Fluoreszenz-Resonanz-Energie-Transfer (FRET), um die Veränderungen in der Nähe der benachbarten AChR innerhalb postsynaptischen Membranen 14,15 beurteilen. Diese Methode erkennt Energietransfer zwischen benachbarten AChRs mit fluoreszenz α -Bungarotoxin (BGT) gekennzeichnet. FRET tritt auf, wenn die fluoreszierenden Donor und Akzeptor-Sonden sind weniger als 10 nm auseinander liegen. Dies kann (submikroskopische) Veränderungen in der Dichtheit der AChR Verpackung, die direkt auf die Amplitude der synaptischen Potentiale beziehen können offenbaren. Diese drei Protokolle, in der letzten Dekade raffiniert, bieten ergänzende Maßnahmen der NMJ Integrität in einer konsistenten und reproduzierbar. Verwendung standardisierter Protokolle einnd Parameter sollten Vergleich der Wirkungen von Genen und Umweltmaßnahmen auf die Säugetier NMJ erleichtern.

<table><tbody><tr><td>Konfokales Rastermikroskop</td><td>Leica</td><td>DM 2000 mit&nbsp; TCS SP2 System</td><td>Die meisten konfokalen Rastermikroskope sollten geeignet sein.</td></tr><tr><td></td><td>Zeiss</td><td>LSM 510 Meta&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Leica</td><td>SPE-II</td><td></td></tr><tr><td>Alexa555-a-bungarotoxin (rot-BGT)</td><td>Life technologies</td><td>B35451</td><td>Zur Markierung von AChRs</td></tr><tr><td>Alexa647-&alpha;-bungarotoxin (dunkelrot-BGT)</td><td>Life technologies</td><td>B35450</td><td>Fernrote Fluoreszenz: durch das Okular kaum sichtbar&nbsp;</td></tr><tr><td>Kaninchen-Anti-Synaptophysin</td><td>Life Technologies</td><td>18-0130</td><td>Verschiedene Chargen von Primärantikörpern unterscheiden sich in der effektiven Arbeitsverdünnung</td></tr><tr><td>FITC-Anti-Rapsyn mab1234</td><td>Milipore</td><td>FCMAB134F</td><td>Monoklonaler Antikörper, konjugiert mit FITC</td></tr><tr><td>FITC-Esel Anti-Kaninchen IgG</td><td>Jackson</td><td>711-095-152</td><td>Polyklonale Sekundärantikörper können je nach Quelle und Charge</td></tr> <tr><td>in der Qualität variierenVerbindung mit optimaler Schnitttemperatur (O.T.C.)</td><td>ProSciTech</td><td>IA018</td><td>Kryostat-Einbettungsmatrix zum Einfrieren von Muskeln</td></tr><tr><td>DABCO</td><td>Sigma</td><td>10981</td><td>Einbettmedium, das die Photobleiche von Fluorophoren verlangsamt</td></tr></tbody></table>

der neuromuskulären synapse: mess synapse größe, fragmentierung und veränderungen der synaptischen protein dichte mit der konfokalen fluoreszenzmikroskopie

The Neuromuscular Junction: Measuring Synapse Size, Fragmentation and Changes in Synaptic Protein Density Using Confocal Fluorescence Microscopy

Die neuromuskulären Synapse (NMJ) ist die große, cholinergen Synapse Relais durch die Säugetiermotoneuronen steuern freiwilligen Muskelkontraktion. Bauliche Veränderungen an der NMJ kann bei der Neurotransmission Versagen führen, was zu Schwäche, Atrophie und sogar zum Tod der Muskelfaser. Viele Studien haben untersucht, wie genetische Veränderungen oder Krankheit kann die Struktur der Maus NMJ ändern. Leider kann es schwierig sein, direkt Erkenntnisse aus diesen Studien zu vergleichen, weil sie oft verwendet verschiedene Parameter und analytische Methoden. Drei Protokolle werden hier beschrieben. Der erste verwendet Maximum Intensity Projection konfokalen Bildern, die Fläche der Acetylcholin-Rezeptor (AChR) -reichen messen postsynaptischen Membran-Domänen an der Endplatte und der Fläche der synaptischen Vesikel-Färbung in der darüberliegenden präsynaptischen Nervenende. Das zweite Protokoll vergleicht die relativen Intensitäten der Immunfärbung für synaptische Proteine ​​in der postsynaptischen Membran. Die dritte protocol verwendet Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET), um Veränderungen in der Packung der postsynaptischen AChR an der Endplatte zu detektieren. Die Protokolle sind entwickelt worden, und über eine Reihe von Studien verfeinert. Faktoren, die die Qualität und Konsistenz der Ergebnisse beeinflussen werden diskutiert und normative Daten für NMJs bei gesunden jungen erwachsenen Mäusen zur Verfügung gestellt.

Messung von Synaptic Umgebung am NMJ Jede Schätzung Bereich stützt sich auf die Zeichnung einer Grenz um das Ausmaß der synaptischen Spezialisierungen definieren. Bei gesunden jungen Erwachsenen Muskeln sollten NMJ Bilder gut definierten Grenzen sowohl für AChR und Synaptophysin-Färbung (2A und B) angezeigt werden sollen. Fluoreszenzintensität sowohl für AChR und Synaptophysin steigt scharf an der Grenze zwischen dem peri-synaptischen und sy...

Die neuromuskuläre Verbindung (NMJ) ist in einer Vielzahl von Zuständen verändert, die manchmal in einem synaptischen Versagen gipfeln können. In diesem Bericht werden fluoreszenzmikroskopische Methoden zur Quantifizierung solcher Strukturveränderungen beschrieben.

Der neuromuskulären Synapse: Mess Synapse Größe, Fragmentierung und Veränderungen der synaptischen Protein Dichte Mit der konfokalen Fluoreszenzmikroskopie

The neuromuscular junction (NMJ) is the large, cholinergic relay synapse through which mammalian motor neurons control voluntary muscle contraction. ...

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, synaptische Parameter, einschließlich der Synapsengröße, der Fragmentierung und der relativen Dichte von Proteinen in der postsynaptischen Membran, objektiv zu quantifizieren. Dies wird erreicht, indem zunächst der interessierende Muskel von den Versuchstieren seziert wird. Als nächstes wird der präparierte Muskel kryogeschnitten und die Schnitte werden mit Immunfärbung für die Fluoreszenzmikroskopie versehen.Dann werden auf Phos Bilder von neuromuskulären Verbindungen aus den verschiedenen Behandlungsgruppen objektiv beprobt und die relative Intensität der Färbung für synaptische Spezialisierungen quantifiziert. Letztlich werden durch die konfokale Mikroskopie reproduzierbare quantitative Messungen der Auswirkungen einer Behandlung oder genetischen Veränderung auf die strukturelle Organisation des neuromuskulären Übergangs gewonnen. Nun, diese Methode bietet standardisierte objektive Protokolle mit konfokaler Mikroskopie, um Veränderungen in der Struktur der neuromuskulären Verbindung in Mausmodellen von Erkrankungen wie Myasthenia gravis und Motoneuron-Krankheit zu bewerten.Im Allgemeinen kann es für Menschen, die diese Methode aus

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Research

Forschung

JoVE Journal

Neuroscience

Neurowissenschaften

Dieses Protokoll beschreibt, wie zu Synapse Anzahl sowohl in dissoziierten neuronalen Kultur und in Hirnschnitten mittels Immunzytochemie quantifizieren. Mit Fach-spezifische Antikörper, label wir präsynaptischen Terminals sowie Standorte der postsynaptischen Spezialisierung. Wir definieren Synapsen als Punkte der Kolokalisation zwischen den Signalen, die von dieser Marker erzeugt.

Die Quantifizierung der Synapsen: eine Immunzytochemie-basierten Assay zur Synapse Anzahl Quantify

Die Fülle von Neurotransmitter-Rezeptoren an den Synapsen stark beeinflusst geclusterten synaptischen Stärke. Diese Methode quantifiziert fluoreszenzmarkierten Neurotransmitter-Rezeptoren in drei Dimensionen mit Single-Auflösung in...

Automatisierte Quantifizierung der Fluoreszenz-in Synaptic<em&gt; C elegans</em

Die Drosophila Neuromuscular Junction (NMJ) wird als Modell verwendet, um die Morphologie und Funktion von Synapsen zu untersuchen. Dieses Video beschreibt wichtige Merkmale, die Forscher quantifizieren, um das NMJ zu charakterisieren. Das Beispielprotokoll demonstriert eine Software, die in der Lage ist, die Quantifizierung automatisch durchzuführen.

Drosophila Quantifizierung der neuromuskulären Verbindung (NMJ): Eine Methode zur Beurteilung der synaptischen Morphologie und Funktion

Quelle: Marinello, M., et al. Charakterisierung neuromuskulärer Verbindungen bei Mäusen durch kombinierte konfokale und superauflösende Mikroskopie. J. Vis. Exp. (2021)Dieses Video zeigt die Präparation, Immunfärbung und Bildgebung von neuromuskulären Verbindungen im Muskelgewebe von Ratten mit konfokaler und superauflösender Mikroskopie zur Visualisierung und Analyse präsynaptischer und postsynaptischer Strukturen.

Charakterisierung neuromuskulärer Verbindungen in Mäusen durch kombinierte konfokale und superauflösende Mikroskopie

Ein Protokoll für die präzise Identifizierung und Analyse von Synapsen im Hippokampus Scheiben mit Immunfluoreszenz ist in diesem Artikel beschrieben.

Bewertung der Synapse Dichte im Hippokampus Nagetier Gehirnscheiben

Dieses Protokoll zeigt, wie man eine hochauflösende Mikroskopie einsetzt, um die Proteinkolokalisierung in primären neuronalen Kulturen zu untersuchen.

Super-Resolution Imaging zur Untersuchung der Kolokalisierung von Proteinen und synaptischen Markern in primärer Neuronen

Die Fähigkeit, neuromuskuläre Verbindungskomponenten genau zu erkennen, ist entscheidend für die Bewertung von Modifikationen in ihrer Architektur aufgrund pathologischer oder Entwicklungsprozesse. Hier präsentieren wir eine vollständige Beschreibung einer einfachen Methode, um qualitativ hochwertige Bilder von neuromuskulären Verbindungen ganzer Mounts zu erhalten, die für quantitative Messungen verwendet werden können.

Dissektion einzelner Skelettmuskelfasern für immunfluoreszierende und morphometrische Analysen von neuromuskulären Verbindungen am ganzen Berg

Es werden zwei verwandte Methoden beschrieben, um subzelluläre Ereignisse zu visualisieren, die für die synaptische Übertragung erforderlich sind. Diese Protokolle ermöglichen die Echtzeitüberwachung der Dynamik des präsynaptischen Kalziumeinflusses und der synaptischen Vesikelmembranfusion mittels Lebendzellbildgebung von in vitro kultivierten Neuronen.

Echtzeit-Fluoreszenzmessung synaptischer Funktionen in Modellen der amyotrophen Lateralsklerose

Dieses Protokoll beschreibt eine Methode zur morphometrischen Analyse neuromuskulärer Verbindungen durch kombinierte konfokale und STED-Mikroskopie, die zur Quantifizierung pathologischer Veränderungen in Mausmodellen von SMA und ColQ-bezogenen CMS verwendet wird.

Charakterisierung neuromuskulärer Verbindungen bei Mäusen mittels kombinierter konfokaler und hochauflösender Mikroskopie

DetectSyn ist ein unvoreingenommener, schneller fluoreszierender Assay, der Veränderungen der relativen Synapsenzahl (prä- und postsynaptisches Engagement) über Behandlungen oder Krankheitszustände hinweg misst. Diese Technik verwendet eine Proximity-Ligationstechnik, die sowohl in kultivierten Neuronen als auch in festem Gewebe eingesetzt werden kann.

DetectSyn: Eine schnelle, unvoreingenommene fluoreszierende Methode zur Erkennung von Änderungen der Synapsendichte

Das Protokoll beschreibt die Methode, einen fluoreszierenden Kalziumfarbstoff durch den geschnittenen Nerv in die motorischen Nervenenden der Maus zu laden. Darüber hinaus wird eine einzigartige Methode zur Erfassung schneller Kalziumtransienten in den peripheren Nervenenden mittels konfokaler Mikroskopie vorgestellt.

Registrierung von Kalziumtransienten in neuromuskulären Verbindungen von Mäusen mit hoher zeitlicher Auflösung mittels konfokaler Mikroskopie

Lernen Sie die konfokale Fluoreszenzmikroskopie zur Quantifizierung von Synapsengröße, Fragmentierung und Proteindichte an der neuromuskulären Synapse. Diese Methode ermöglicht objektive Analysen für Neurowissenschaften.

Der neuromuskulären Synapse: Mess Synapse Größe, Fragmentierung und Veränderungen der synaptischen Protein Dichte Mit der konfokalen Fluoreszenzmikroskopie (Video) | JoVE Journal

Der neuromuskulären Synapse: Mess Synapse Größe, Fragmentierung und Veränderungen der synaptischen Protein Dichte Mit der konfokalen Fluoreszenzmikroskopie

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