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El cerebro es conocida por la diversidad en las características estructurales y funcionales de sus elementos neuronales individuales. La comprensión de las funciones de los distintos tipos neuronales en la función cerebral y la patología requiere la caracterización e identificación inequívoca de las neuronas. Estructuralmente, las características morfológicas definidas por ubicación somato-dendrítica determinan las entradas potenciales que recibe una neurona determinada, mientras que el patrón de arborización axonal identifica posibles dianas postsinápticos. La diversidad estructural de las neuronas ha sido apreciado desde los días de los estudios histológicos seminales de Ramón y Cajal 1. El advenimiento de las técnicas de grabación de una sola célula reveló que las neuronas estructuralmente distintas también muestran diferencias en los patrones de activación y características sinápticas. La diversidad en la estructura y la fisiología es particularmente evidente en las neuronas inhibidoras GABAérgicas 2,3. Además, se ha vuelto cada vez más evidente que structurallY neuronas similares pueden expresar diferentes marcadores neuroquímicos y muestran diferencias funcionales correspondientes 4. Del mismo modo, las neuronas con los mismos marcadores neuroquímicos pueden tener estructuras y funciones 5-10 distintas. Por lo tanto, en la práctica, el análisis de las características funcionales de las neuronas y su papel en la red implica definir tanto las identidades morfológicas y neuroquímicas. Incluso con el advenimiento de reportero líneas de ratón dirigidos marcadores neuroquímicos específicos, a menudo es necesario para determinar la morfología y la identidad de subtipo basada en inmunohistología 11.
El método estándar utilizado para caracterizar las células registradas en rodajas de cerebro agudas es llenarlos con biocitina o neurobiotin durante la grabación, fijar las secciones en paraformaldehído (PFA) siguiendo las grabaciones, y el uso de técnicas de inmunohistoquímica para revelar la morfología y la neuroquímica. Dado que el espesor de las secciones para la fisiología rebanada son típicamente 300 micraso más, y porque la mayoría de los anticuerpos no pueden penetrar todo el camino a través de esa profundidad, las rodajas deben ser re-seccionada a 60 micras o menos para permitir la inmunotinción simultánea para biocitina y marcadores neuroquímicos 12-14. Desafortunadamente, resección es laborioso; corre el riesgo de pérdida de tejido durante el corte; y puede conducir a la diferencia de la contracción del tejido, lo que complica las reconstrucciones morfológicas. Además, el conocimiento previo de la morfología podría ayudar a reducir los marcadores candidatos que pueden ser expresadas por las células. Hemos modificado los protocolos inmunohistología biocitina estándar para permitir el procesamiento en serie de secciones en primer lugar para la recuperación de la morfología y luego para la identificación de posibles marcadores neuroquímicos.
La inmunohistoquímica es el estudio de la distribución de antígenos en tejidos o células y se puede visualizar usando una enzima, marcadores fluorescentes, elementos radiactivos, o partículas coloidales de oro 15. El procedimiento involves usando anticuerpos primarios para etiquetar específicamente y amplificar uno o más antígenos específicos, seguido por el uso de anticuerpos secundarios fluorescentes dirigidos al anticuerpo primario para la visualización. Debido a la necesidad de distinguir los espectros de fluorescencia de cada anticuerpo secundario sin solapamiento, sólo un número limitado de antígenos puede ser examinado de forma simultánea. Por lo tanto, el conocimiento previo de la morfología puede ser útil en la selección de los marcadores neuroquímicos candidatos para la clasificación de células. Conceptualmente, la razón de ser de procesamiento en serie de secciones teñidas ya-se basa en la premisa de que immunolabeling para una proteína o péptido no debe interferir con la antigenicidad y la posterior inmunomarcación para un péptido estructuralmente independientes 16. Esta falta de interferencia se debe a la unión de los anticuerpos a un epítopo de proteína específica en un antígeno y por lo tanto permite la tinción simultánea de múltiples antígenos en el mismo tejido. El número de antígenos revealed por inmunotinción está limitada por la necesidad de que los espectros de no acumulación de los anticuerpos secundarios fluorescentes y por la necesidad de dirigirse a antígenos individuales con anticuerpos en diferentes especies a fin de eliminar la reactividad cruzada 17,18. Si bien este es el razonamiento detrás de etiquetado en serie en lugar de simultánea con dos anticuerpos distintos que pueden interactuar, a nuestro conocimiento, la inmunotinción para un segundo antígeno no ha sido reportado después de la finalización de inmunomarcaje para uno o más antígenos en secciones montadas. A continuación, se describe un método para la inmunotinción de serie de secciones previamente teñidos y montados. A pesar de que el detalle de este proceso para un procedimiento immunolabeling serie para la recuperación de la morfología seguido de tinción para los marcadores de proteína / péptido en secciones gruesas, los mismos procedimientos se pueden utilizar en la norma, las secciones histológicas delgadas también. Además, se describe un enfoque práctico para llenar neuronas registradas con biocitina y el proceso para desalojar elelectrodo de la célula tras la finalización de grabaciones para optimizar el llenado de la axonal y cenadores dendríticas de neuronas, tal como se presenta en nuestra reciente 6,8 trabajo.
La ventaja más importante del procedimiento descrito aquí es que la morfología de la célula registrada puede ser totalmente recuperado y fotografiado antes de intentar la resección o immunostain las rebanadas. A pesar de los problemas con la penetración de ciertos anticuerpos pueden hacer necesario rebanadas de resección para inmunotinción secundaria, los procedimientos que se detallan aquí eliminarían la necesidad de reconstruir las neuronas complejas de múltiples secciones y evitarían problemas debido a la pérdida de tejido y contracción diferencial, lo que puede comprometer la reconstrucción tras resecciones. Una ventaja añadida es que el proceso va a reducir costes, tiempo, esfuerzo y anticuerpos costosos mediante la limitación de la inmunotinción y volver a seccionar a rodajas en el que se recuperan las neuronas biocitina llenas. El aspecto más práctico es el anuncioinmunotinción condicional que puede ser realizado en las secciones teñidas meses antes de usar la técnica antes mencionada. En particular, la recuperación de la morfología reduciría considerablemente el potencial de que los datos fisiológicos de las células se descarta debido a la incapacidad para obtener una caracterización morfológica básica del tipo de célula.