Aquí se presenta un protocolo para la implantación de una ventana craneal crónica para la obtención de imágenes longitudinales de células cerebrales en ratones despiertos y con la cabeza restringida.
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Artículo de método
Aquí se presenta un protocolo para la implantación de una ventana craneal crónica para la obtención de imágenes longitudinales de células cerebrales en ratones despiertos y con la cabeza restringida.
Para comprender completamente la fisiología celular de las neuronas y la glía en animales que se comportan, es necesario visualizar su morfología y registrar su actividad in vivo en ratones que se comportan. Este artículo describe un método para la implantación de una ventana craneal crónica para permitir la obtención de imágenes longitudinales de células cerebrales en ratones despiertos y con la cabeza restringida. En combinación con estrategias genéticas e inyecciones virales, es posible etiquetar células y regiones específicas de interés con marcadores estructurales o fisiológicos. Este protocolo demuestra cómo combinar inyecciones virales para etiquetar neuronas en las cercanías de los astrocitos que expresan GCaMP6 en la corteza para obtener imágenes simultáneas de ambas células a través de una ventana craneal. Las imágenes multifotónicas de las mismas células se pueden realizar durante días, semanas o meses en animales despiertos y de comportamiento. Este enfoque proporciona a los investigadores un método para ver la dinámica celular en tiempo real y se puede aplicar para responder a una serie de preguntas en neurociencia.
La capacidad de realizar microscopía de fluorescencia multifotónica in vivo en la corteza de ratones es primordial para el estudio de la señalización celular y la estructura 1,2,3,4,5,6,7,8,9, la patología de la enfermedad 10,11 y el desarrollo celular12,13 . Con la implantación de ventanas craneales crónicas, es posible la obtención de imágenes longitudinales, lo que permite la obtención repetida de imágenes de áreas corticales durante días, semanas o meses13,14 en animales vivos. La microscopía multifotónica es ideal para imágenes repetidas in vivo debido a la mejora del sondeo de profundidad y la reducción del fotodaño asociado con el láser infrarrojo utilizado. Esto permite el estudio de la dinámica molecular y celular de células específicas en varias regiones corticales.
La microscopía multifotónica se ha utilizado para la obtención de imágenes in vivo de células neuronales y gliales en ratones 15,16,17,18,19,20. Se pueden implementar varias estrategias para etiquetar tipos de células particulares y áreas de interés. Un enfoque común es impulsar la expresión de proteínas fluorescentes codificadas genéticamente de una manera específica de la célula utilizando el sistema de recombinación Cre-Lox. Esto se puede realizar con ratones modificados genéticamente, por ejemplo, cruzando tdTomato "floxed" mouse (Ai14) con un ratón que expresa Cre-recombinasa bajo un promotor de interés21. Alternativamente, el etiquetado específico de células y sitios se puede lograr con inyecciones virales. Aquí, un virus que codifica Cre recombinasa bajo un promotor específico de la célula y un virus que codifica un gen floxed de interés se inyectan en una región definida. Los tipos de células apropiadas que reciben ambos vectores virales expresarán los genes deseados. Estos genes pueden ser marcadores estructurales, como tdTomato, para ver los cambios en la morfología celular22 o indicadores de calcio codificados genéticamente (GECI), como GCaMP y / o RCaMP, para examinar la dinámica del calcio23. Los métodos de recombinación genética se pueden aplicar individualmente o en combinación para etiquetar uno o más tipos de células. Un tercer enfoque, que no requiere ratones transgénicos o construcciones virales (que tienen una capacidad de empaque limitada), es la electroporación in utero de las construcciones de ADN24. Dependiendo del momento de la electroporación, se pueden apuntar a diferentes tipos decélulas 25,26,27.
Al realizar imágenes multifotónicas, los ratones pueden ser fotografiados mientras están despiertos o anestesiados. Las imágenes de ratones despiertos se pueden realizar asegurando el ratón a través de una placa de cabeza adjunta28. Este enfoque se hace menos estresante al permitir el movimiento relativamente libre del animal utilizando métodos, como bolas de espuma de poliestireno29 que flotan libremente y apoyadas en el aire, cintas de correr que flotanlibremente 1 o un sistema de jaula doméstica levantada por aire donde los ratones se sujetan con una placa de cabeza adjunta y se les permite moverse en una cámara abierta30. Para cada una de estas condiciones de imagen, primero será necesario habituar a los ratones a la configuración de imágenes. Este artículo describe el procedimiento de habituación e imágenes utilizando un sistema de jaula casera con elevación por aire.
Este protocolo describe la implantación de una ventana craneal crónica para imágenes longitudinales in vivo en la corteza. Aquí, usaremos ratones que expresan condicionalmente GCaMP6f en astrocitos para monitorear la dinámica de señalización del calcio. Además, este artículo describe el procedimiento para las inyecciones virales utilizando tdTomato como una etiqueta para las neuronas. Esto permite la determinación de cambios en la estructura sináptica neuronal y/o la disponibilidad como marcador estructural que permite la obtención de imágenes repetidas del mismo astrocito. A lo largo del protocolo, se destacarán pasos cruciales para garantizar la mejor calidad posible de las imágenes obtenidas de la microscopía multifotónica.
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Todos los experimentos con animales se realizaron de acuerdo con las pautas aprobadas por el IACUC en el Centro Médico de la Universidad de Nebraska.
1. Antes de la cirugía
2. Inicio de la cirugía
3. Craneotomía
4. Inyecciones virales
5. Implantación de ventana craneal
6. Operación posterior
7. Habituación animal para imágenes
8. Imágenes multifotónicas
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La calidad de la ventana craneal se puede evaluar por lo nítidas que aparecen las estructuras neuronales. En una buena ventana, las espinas dendríticas son claramente visibles (Figura 1). Con los datos estructurales y posicionales almacenados, el mismo animal puede ser fotografiado repetidamente durante días, semanas o meses para examinar las mismas células (Figura 1). Las imágenes de la Figura 1 se obtuvieron de la región de la ext...
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Aquí, hemos presentado un protocolo para la implantación de ventanas craneales crónicas para imágenes in vivo de astrocitos corticales y neuronas en ratones despiertos y con la cabeza restringida en una jaula casera levantada por aire. Se han proporcionado ejemplos específicos de la aplicación de ventana craneal para imágenes de astrocitos que expresan GECI y estructuras sinápticas neuronales. Con el uso de la microscopía multifotónica, la dinámica de señalización astrocítica del calcio y la dinámica sináptica e...
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| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| 15o Hoja puntiaguda | Surgistar | 6500 | Herramientas de Cirugía 19 |
| G Agujas | BD | 305186 | Suministro de Cirugía |
| AAV1-CAG-FLEX-tdTomato | Addgene | 28306-AAV1 | Vector Viral |
| AAV1-CaMKII-0-4-CRE | Addgene | 105558-AAV1 | Vector Viral |
| Acteone | Fisher Scientific | A16P4 | Reactivo |
| Almohadillas de preparación de alcohol | Fisher Scientific | Covidien 5750 | Suministro de cirugía |
| Biseladora | Narishige | ||
| Equipo Borosilicato Vidrio | Precision Instruments | TW100F-4 | Suministro de cirugía |
| Fresas de carburo | SS White Dental | 14717 | Herramientas de cirugía |
| Carprofeno (Rimadyl), 50 mg/mL | Zoetis Mylan Institucional, LLC.Drug | ||
| Aire Comprimido | Fisher Scientific | 23-022-523 | Suministros para cirugía |
| Aplicadores de punta de algodón | Puritan | 836-WC NO BINDER | Suministros para cirugía |
| Cubreobjetos, n.º 1 espesor, 3 mm/5 mm | Warner Instruments | 64-0720, 64-0700 Suministros para | cirugía |
| Taladro dental | Equipo | aséptico | |
| Dexametasona, 4 mg/mL | Mylan Institucional, LLC. | ||
| Microscopio de disección de | Nikon | Equipment | |
| Duralay Liquid (líquido de cemento dental) | Patterson Dental | 602-8518 | Reactivo |
| Duralay Polvo (cemento dental en polvo) | Patterson Dental | 602-7932 | Reactivo |
| Enrofloxacina, 2.27% | Bayer | Droga | |
| Ungüento para los ojos | Dechra | 17033-211-38 | Suministro de cirugía |
| Fiber Lite Iluminador de alta intensidad | Dolan-Jenner Industries | Pinzas de equipo | |
| (grandes) | World Precision Instruments | 14099 | Pinzas de herramientas de cirugía |
| ( Pequeño) | Mundo Instrumentos de precisión | 501764 | herramientas de cirugía |
| GCaMP6f B6; 129S-GT(ROSA)26Sortm95.1(CAGGCaMP6f)Hze/J | El Laboratorio Jackson | Nº de inventario: 024105 | Línea de ratones |
| Germinador | Fisher Scientific | Equipment | |
| GLAST-CreER Tg(Slc1a3-cre/ERT) 1Nat/J | El Laboratorio Jackson | Nº de inventario: 012586 | línea de ratones |
| Cabezal | Neurotar | Modelo 1, Modelo 3 | Suministro de cirugía |
| Pinzas hemostáticas | World Precision Instruments | 501705 | Soporte |
| de herramientas quirúrgicas para cuchilla o Pointed | World Precision Instruments | 501247 | |
| quirúrgicas para hojas de bisturí | World Precision Instruments | 500236 | Herramientas |
| Almohadillas de preparación de yodo | Avantor | 15648-926 | Suministro de cirugía |
| Isoflurano | Piramal | Suministro de cirugía | |
| Sistema de sobremesa de isoflurano con caja de inducción Equipo de | aparatos | ||
| Vaporizador de isoflurano | Equipo SurgiVet | ||
| Krazy Glue | Office Depot | KG517 | Reactivo |
| Loctite 401 | Henkel | 40140 | adhesivo instantáneo de curado rápido |
| Loctite 454 | Fisher Scientific | NC9194415 | gel adhesivo de cianoacrilato |
| Extractor de micropipetas | Sutter Instruments | Equipo | |
| microscopio | |||
| Nitrogen | Matheson | NI M200 | |
| Gas Oxígeno Matheson | OX M250 | ||
| Gas Picospritzer | Parker | sistema de dispensación de microinyección intracelular | |
| Puntas de pipeta | Rainin | 17014340 | Surgery Supply |
| Recortadora de pelo de roedores | Wahl | Equipment | |
| Solución salina (cloruro de sodio al 0,9%) | Med Vet International | RX0.9NACL-30BAC | Surgery Supply |
| Hojas de bisturí, tamaño 11 | Integra | 4-111 Herramientas de | cirugía |
| Tijeras | World Precision Instruments | 503667 | Herramientas de cirugía |
| de | instrumentos estereotáxicos | ||
| Tiras de esponja Sugi (tiras de esponja) | Kettenbach Dental | 31002 | Suministro de cirugía |
| SURGIFOAM (espuma de gel) | Ethicon | 1972 | Jeringa de suministro de cirugía |
| con aguja de 26 g | BD | 309625 | Suministro de cirugía |
| Tamoxifeno | Sigma Aldrich | T5648-1G | Reactivo |
| Ti:Zafiro Láser Coherente | |||
| Pipetas de Transferencia | Fisher Scientific | 13-711-9AM | Suministro de Cirugía |
| Manta de agua | Fisher Scientific | Equipment | |
| Xilocaína MPF con Epinefrina (1:200.000), 10 mg/ mL | Fresenius Kabi USA | Droga |
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