La transmisión sináptica, mediada por la liberación de neurotransmisores de las vesículas sinápticas (SV) en el terminal presináptico, es un proceso fundamental que subyace a la función nerviosa1. En los primeros estudios, la transmisión sináptica se midió principalmente mediante técnicas electrofisiológicas que detectan la respuesta postsináptica provocada por los neurotransmisores y sus receptores. Sin embargo, en las últimas décadas, se han desarrollado varios tipos de técnicas de imagen que visualizan directamente la función presináptica2. Una de las sondas más utilizadas es una proteína fluorescente verde sensible al pH llamada pHluorin 3,4.
El reciclaje de las vesículas sinápticas (SV) en la terminal presináptica es un proceso crucial para la transmisión sostenida de neurotransmisores5. Tras la liberación de neurotransmisores por exocitosis de los SV, cuya luz se mantiene generalmente a pH ácido 6,7, las proteínas de la membrana y del SV se recuperan inmediatamente de la membrana plasmática por endocitosis. A continuación, los SV recién formados se reacidifican y los neurotransmisores se recargan. Cuando la pHluorin se dirige a la luz SV fusionándola con la proteína SV, exhibe una fluorescencia mínima en el estado de reposo. Sin embargo, tras la exocitosis SV, se expone al pH neutro en el espacio extracelular, lo que da lugar a una fluorescencia brillante. Posteriormente, la fluorescencia disminuye gradualmente después de la reacidificación del SV. Por lo tanto, la fluorescencia de pHluorin permite el seguimiento de los procesos de reciclaje de SV.
En estudios pioneros, la sinaptobrevina/VAMP 2, la proteína vesicular SNARE (soluble NSF-attachment protein receptor) responsable de la fusión de las vesículas sinápticas en las sinapsis del prosencéfalo8 y la más abundante entre las proteínas SV9, fue seleccionada como compañera de fusión para la pHluorina, y la proteína de fusión resultante se designó como synaptopHluorin (SpH)3,4. Sin embargo, el SpH exhibió una baja relación señal-ruido (S/N) debido a la expresión sustancial de la superficie de la sonda. Por lo tanto, otras proteínas SV han sido probadas como compañeras portadoras 10,11,12. Hasta la fecha, se ha demostrado que los transportadores vesiculares presentan la expresión superficial más baja 13,14,15. El uso de estas sondas se estableció inicialmente en neuronas de mamíferos cultivadas para rastrear el reciclaje de SV impulsado por AP 8,9,10,11,12,13 y se ha extendido a otras preparaciones, incluidos los tejidos disecados y los animales in vivo 16,17,18,19,20,21,22.
Las larvas de pez cebra son un sistema modelo con características valiosas, como la facilidad de manipulación genética, la claridad óptica y el rápido desarrollo externo. Se generó un pez cebra transgénico que expresa pHluorin fusionado con sinaptofisina, llamado SypHy, y se aplicó a múltiples configuraciones experimentales, por ejemplo, el monitoreo de la fusión espontánea de SV de neuronas espinales in vivo21, el reciclaje de SV independiente de AP en sinapsis tipo cinta in vivo20,22 o en células aisladas 23,24,25. Sin embargo, la aplicación de las imágenes de pHluorin del reciclaje de SV impulsado por AP en el modelo de pez cebra aún es limitada.
La unión neuromuscular (NMJ) sirve como un modelo atractivo para estudiar la fisiología sináptica26, y varios estudios realizaron con éxito imágenes del reciclaje de SV impulsado por AP con SpH en ratones18,19. El uso de NMJs para el reciclaje de SV en pez cebra fue iniciado por Wen et al.16. Recientemente, generamos peces cebra Tg que expresan altamente pHluorin marcado con un transportador vesicular de GABA (VGAT) específicamente en neuronas motoras27. Esta sonda también contiene un HaloTag en tándem con pHluorin en la cola luminal de VGAT y, por lo tanto, se denomina VpHalo. Aunque VGAT no se expresa endógenamente en las neuronas motoras colinérgicas, confirmamos que VpHalo se localiza en todos los grupos de SV y se recicla adecuadamente en respuesta a los AP mediante la combinación de registro electrofisiológico, etiquetado de SV dependiente de la actividad con ligandos HaloTag e imágenes en vivo de pHluorin27. Debido al alto nivel de expresión y a una fracción superficial mínima de VpHalo, la preparación de NMJ a partir de este pez Tg permitió el seguimiento del reciclaje de SV impulsado por PA con una buena relación S/N. Además, la escasa distribución de NMJ en el cuerpo transparente hace que la microscopía de barrido láser confocal sea innecesaria para este propósito. Aunque el monitoreo del reciclaje de SV impulsado por PA en pez cebra intacto es la dirección futura deseable, es de primordial importancia establecer la preparación de NMJ que sea adecuada para validar el uso de la sonda basada en pHluorin en condiciones bien controladas, como se hizo en las preparaciones cultivadas 3,4,10,11,12,13,14,15 . Aquí, describimos un protocolo de disección para preparar una muestra de NMJ de pez cebra larval que se puede usar para múltiples tipos de experimentos, por ejemplo, registro de corrientes de placa terminal, etiquetado HaloTag de SV reciclados e imágenes en vivo de pHluorin, como se discutió anteriormente. Además, nos centramos y proporcionamos un protocolo detallado para la obtención de imágenes en vivo de pHluorin utilizando esta preparación de NMJ bajo un microscopio epifluorescente convencional equipado con un dispositivo de estimulación eléctrica y un sistema de perfusión en solución.