Le but de cette procédure est de disséquer le tissu longitudinal dorsal (DLM) pour évaluer l’intégrité structurelle des jonctions neuromusculaires DLM (NMJs) dans les modèles de maladies neurodégénératives utilisant Drosophila melanogaster.
Article de méthode
Le but de cette procédure est de disséquer le tissu longitudinal dorsal (DLM) pour évaluer l’intégrité structurelle des jonctions neuromusculaires DLM (NMJs) dans les modèles de maladies neurodégénératives utilisant Drosophila melanogaster.
Drosophila sert de modèle utile pour évaluer la structure synaptique et la fonction associée aux maladies neurodégénératives. Bien que beaucoup de travail se soit concentré sur les jonctions neuromusculaires (NMJ) chez les larves de Drosophila, l’évaluation de l’intégrité synaptique chez les adultes Drosophila a reçu beaucoup moins d’attention. Ici, nous fournissons une méthode simple pour la dissection des muscles longitudinals dorsaux (DLM), qui sont nécessaires pour la capacité de vol. En plus du vol comme lecture comportementale, cette dissection permet aux deux synapses DLM et le tissu musculaire d’être adapté à l’analyse structurelle en utilisant des anticorps fluorescents étiquetés pour les marqueurs synaptiques ou les protéines d’intérêt. Ce protocole permet l’évaluation de l’intégrité structurelle des synapses chez les Drosophila adultes pendant le vieillissement pour modéliser la nature progressive et dépendante de l’âge de la plupart des maladies neurodégénératives.
Le dysfonctionnement synaptique est parmi les premières caractéristiques connues de la plupart des maladies neurodégénératives majeures1,2,3,4,5,6. Cependant, on sait très peu de choses quant à la façon dont ces déficiences structurelles et fonctionnelles se rapportent aux stades ultérieurs de la progression de la maladie. Drosophila s’est avéré être un système de modèle utile pour comprendre la croissance et le développement de la synapse à l’aide de NMJslarvaires 7,8,9. Cependant, le troisième stade d’étoile larvaire ne dure que quelques jours, limitant leur utilité dans l’étude progressive, la neurodégénérescence dépendante de l’âge. Une alternative à l’évaluation des NMJ larvaires consiste à examiner les structures synaptiques chez les Drosophilaadultes, telles que les synapses formées sur les muscles longitudinals dorsaux (DLM) qui sont nécessaires pour le vol10,11,12,13,14,15,16. Ces synapses tripartites sont structurellement organisées de la même manière que les synapses de mammifères17,offrant un avantage unique pour évaluer les modèles de maladies neurodégénératives.
Ici, nous décrivons une méthode simple pour analyser l’intégrité structurelle des NMJ adultes dans un modèle Drosophila de neurodégénérescence. Les méthodes et les études précédentes de dissection de DLM ont souligné l’importance de préserver le tissu musculaire pour une variété d’applications18,19,20,21,22,23. Notre protocole fournit une méthode complète pour préserver les tissus neuronaux et musculaires pour étudier les maladies neurodégénératives. Un autre élément important de l’étude de ces maladies est la capacité de comprendre la perte neuronale d’une manière dépendante de l’âge. Les travaux précédents fournissent une compréhension critique et approfondie de la façon dont les NMJ DLM sont formés au cours de la métamorphose au début de l’âge adulte11,12,14,15,16,24. Notre protocole établit une méthode pour s’appuyer sur ce travail pour étudier les NMJ de DLM d’une manière dépendante de l’âge dans les maladies vieillissantes et neurodégénératives.
1. Génération de mouches transgéniques
2. Préparation de dissection
3. Isolation et fixation du thorax
4. Gel éclair et bisection de thorax
5. Coloration structurelle
6. Tissu de montage
7. Alternative : Coloration avec des anticorps primaires
REMARQUE : Cette section est facultative et doit être utilisée directement entre les sections 4 et 5 si vous le souhaitez.
La génération de mouches transgéniques exprimant la protéine humaine tar-binding de 43 kDa mutant (TDP-43M337V) est représentée par le schématique (Figure 1A). Cela démontre l’application du système binaire Gal4/UAS dans Drosophila27. L’illustration dépeint un hemithorax avec six fibres musculaires, A\u2012F allant de la fibre la plus dorsale A à la plus ventrale F (Figure 1B)11,12. Pour évaluer l’intégrité synaptique, les NMJ ont été tachés de HRP et de Phalloidin (Figure 1C\u2012E). Les neurones moteurs des mutants TDP-43M337V (Figure 1F)ont peu ou pas de taches HRP au jour 21, tandis que WT (Oregon-R) reste intact (figure 1C). Il n’y a pas de différences visibles dans la coloration musculaire (Figure 1D,G). Les changements de morphologie brute observés chez les mutants TDP-43M337V démontrent comment l’intégrité synaptique peut être impliquée dans un modèle de maladie neurodégénérative de la sclérose latérale amyotrophique (SLA) à l’aide du modèle DLM adulte. En plus de la coloration structurelle, la coloration des NMJ DLM peut également fournir une évaluation de l’intégrité synaptique avec des marqueurs presynaptiques (Figure 2A\u2012R) et post synaptiques (Figure 2S\u2012X). Ensemble, ces résultats illustrent comment ce protocole de dissection pourrait être appliqué à l’étude du tissu de DLM dans les maladies neurodégénératives.
Un aspect clé de cette dissection est l’application de l’azote liquide pour clignoter geler le tissu pour rendre la bisection plus facile. L’utilité de l’azote liquide est démontrée chez les mouches WT avec de l’azote liquide où le tissu musculaire n’a pas de dommages ou de fibres entaillées (Figure 3A\u2012C). Sans azote liquide, le tissu peut être plus difficile à disséquer. Par exemple, en suivant ce protocole et en sautant l’étape de congélation éclair d’azote liquide permet au tissu d’être plus sensible aux dommages causés par les outils de dissection tels que les neurones endommagés (Figure 3D) ou les fibres musculaires endommagées (Figure 3E). L’application de l’azote liquide aide à prévenir les lésions tissulaires qui pourraient survenir lorsque vous travaillez avec le tissu DLM, quel que soit le génotype du spécimen (figure 3C et 3F).

Figure 1 : Dénervation progressive des synapses DLM dans un modèle de Drosophila de la SLA. (A) La génération de mouches transgéniques de la SLA exprimant une forme mutante humaine de protéine tar-binding de 43 kDa (TDP-43) est présentée dans le schéma. (B) L’illustration dépeint la forme et l’orientation d’un hémithorax dans un Drosophilaadulte . En utilisant le protocole, nous pouvons observer la perte progressive de l’intégrité synaptique des synapses DLM NMJ par la coloration structurelle des neurones moteurs avec HRP (vert) et le tissu musculaire avec la phaloïdine (magenta). Notre modèle dépeint la perte d’intégrité synaptique dans un modèle adulte de la SLA à travers la génération de mouches adultes exprimant un mutant de l’homme TDP-43M337V dans les neurones moteurs (Figure 1F\u2012H) par rapport à WT (Figure 1C\u2012E) mouches dans la fibre musculaire C. Arrows mettre en évidence des exemples d’une synapse WT (Figure 1C) et un exemple de perte d’intégrité synaptique. Barre d’échelle =20 μm au grossissement de 63x. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 2 : Évaluation de l’intégrité synaptique à l’aide de marqueurs présynaptiques chez les NMJ adultes. L’intégrité synaptique peut également être évaluée à l’aide de marqueurs presynaptiques et postsynaptiques chez les mouches WT qui ont 14 jours dans la fibre musculaire C. Les marqueurs présynaptiques Synapsine (B), Syntaxine (H) et Bruchpilot (BRP) (N) sont co-tachés avec HRP (A, G, M). La coloration représente la localisation de ces marqueurs aux terminaux présynaptiques (C, I, O). Au grossissement plus élevé, les images illustrent la localisation de Synapsin (E), Syntaxin (K), et BRP (Q) avec HRP (D, J, et P) plus en détail (Figure F, L, et R). Nous montrons également un marqueur postsynaptique Glutamate Receptor III (GluRIII) (T) co-taché avec HRP (S). La co-coloration démontre l’utilité de ces marqueurs (U). Au grossissement plus élevé, les images représentatives illustrent la localisation (X) de GluRIII (W) et HRP (V) au tissu musculaire postsynaptique et aux terminaux presynaptiques, respectivement. La barre d’échelle pour les panneaux A\u2012C, G-I, M\u2012O, S\u2012U représente 20 μm au grossissement 63x. La barre d’échelle pour les panneaux D\u2012F, 2J-2L, 2P-2R et 2V-2X représente 10 μm au grossissement 63x. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 3 : Utilité de l’azote liquide pour les dissections DLM. Pour démontrer l’utilité de l’azote liquide pour les dissections DLM, nous montrons une comparaison du jour 21 WT vole avec et sans azote liquide de la fibre musculaire C. Avec l’azote liquide, la phalloïdine (B) reste intacte et ne compromet pas la coloration HRP (A, C). Sans azote liquide, le tissu musculaire devient filandreux et difficile à couper en deux (E) et la coloration HRP (D, F) devient compromise en raison d’une erreur technique. Les flèches blanches montrent une zone sans dommages musculaires avec de l’azote liquide (B) et des tissus musculaires endommagés (E). Barre d’échelle = 20 μm au grossissement de 63x. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.
En utilisant les méthodes décrites dans ce protocole, nous fournissons une approche simple pour la dissection du tissu de DLM et démontrons comment ceci peut être appliqué pour évaluer l’intégrité synaptique par la coloration structurelle et les marqueurs synaptiques dans la Drosophila adulte. Une étape critique dans le protocole qui rend le tissu DLM plus facile à disséquer est la congélation éclair avec de l’azote liquide. Sans cette étape, le tissu est moins ferme et plus difficile à couper précisément comme observé à la figure 3. Ce protocole s’appuie sur des méthodes de dissection antérieures pour permettre la préservation des neurones moteurs et des tissus musculaires18,19,20,21,22,23. Une limitation de ce protocole est que lors de la réduction de la ligne médiane pour la bisection, il peut être difficile d’obtenir deux préparations propres par thorax. Une façon d’assurer au moins un hemithorax par mouche, vous pouvez délibérément couper d’un côté du thorax pour obtenir une préparation propre. Avec cette modification, il peut également être nécessaire d’enlever l’excès de tissu de la coupe pour nettoyer l’échantillon avec le disjoncteur de lame. Pour ceux qui sont nouveaux dans cette technique, avec la pratique continue, la précision de la bisection augmentera.
La méthode décrite ici permet aux chercheurs d’évaluer facilement l’intégrité structurelle des DJ adultes de DLM à tout moment de leur durée de vie. Un avantage majeur de ce protocole est la capacité d’accéder à l’intégrité synaptique dans les modèles de maladies neurodégénératives en utilisant des marqueurs synaptiques. Nous démontrons que cette application peut aider à visualiser les changements dans la morphologie brute avec la coloration structurelle (Figure 1C\u2012H). En outre, l’intégrité synaptique peut être évaluée avec la coloration des marqueurs présynaptiques, y compris, mais sans s’y limiter, la synapsine28 (figure 2A\u2012F),syntaxine29 (figure 2G\u2012L) et BRP30 (figure 2M\u2012R). Le tissu musculaire postsynaptique peut également être évalué à l’aide de l’anticorps de sous-unité31 du récepteur du glutamate III(figure 2S\u2012X),démontrant l’utilité de ce protocole.
Les chercheurs peuvent également utiliser cette méthode de dissection pour compléter les données fonctionnelles afin d’examiner de façon exhaustive l’intégrité structurelle des synapses associées à une grande variété de maladies. Ces synapses permettent également l’analyse fonctionnelle par le biais d’enregistrements électrophysiologiques32,33,34 et l’essai de vol10. Ce protocole peut également faciliter l’accès au tissu pour de nombreuses applications et tests. Les études futures, par exemple, pourraient utiliser ce protocole pour quantifier les changements synaptiques par la quantification de la densité et du nombre de synapses15,16. Alors que le protocole décrit ici examine spécifiquement l’intégrité synaptique des neurones moteurs, des protocoles complémentaires pour évaluer la perte de cellules musculaires peuvent également être effectués avec cette dissection en utilisant tunel coloration35. Pour examiner la perte neuronale, la dissection du ganglion thoracique36 pourrait également être employée avec la coloration tunel. Nous nous attendons à ce que la dissection décrite ici aura plus d’applications aux études futures évaluant les pathologies liées à l’âge ainsi que les maladies neurodégénératives.
Les auteurs n’ont pas de conflits d’intérêts à divulguer.
Ce travail a été soutenu par les National Institutes of Health (R01 NS10727) à D.T.B.
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| 32 % Formaldéhyde | Microscopie électronique Sciences | 15714 | Préservation des tissus |
| Alexa Fluor 568 chèvre anti souris | Fisher Scientific | A11031 | Étiquettes anticorps primaires. Utilisé à une concentration de 1:200. |
| Alexa Fluor 568 chèvre anti lapin | Fisher Scientific | A11036 | Étiquettes anticorps primaires. Utilisé à une concentration de 1:200. |
| anticorps anti-Bruchpilot (BRP) | Études développementales Banque d’hybridomes | NC82 | Colore les zones actives dans les neurones présynaptiques. Utilisé à une concentration de 1:25. |
| anticorps anti-GluRIII | Cadeau d’Aaron DiAntonio | N/A | Labels sous-unités du récepteur du glutamate. Utilisé à une concentration de 1:1000. |
| Anticorps anti-Synapsine | Études développementales Banque d’hybridomes | 3C11 | Marque la protéine synaptique synapsine. Utilisé à une concentration de 1:50. |
| Études | développementales Hybridoma Bank | 8C3 | marque la protéine synaptique syntaxine. Utilisé à une concentration de 1:10. |
| BenchRocker | Genesee Scientific | 31-302 | Rotation des échantillons pendant la coloration |
| Blade Breaker | Fine Science Tools | 10053-09 | Utilisé pour tenir |
| les lamelles de couvre-lame | Fisher Scientific | 12548A | Pour le montage de |
| tissus Gants cryogéniques | VWR | 97008-198 | Protéger les mains de l’azote liquide |
| Pince à épiler cryogénique | VWR | 82027-432 | Tenir un tube de 2,0 mL dans un |
| liquide-1900 mL | Thomas Scientific | 5028M54 | Tenir l’azote liquide |
| Lames de plumes | Microscopie électronique Sciences | 72002-01 | Lames de scalpel |
| Forecps fins x 2 | Outils scientifiques fins | 11252-20 | Une paire fine pour dégager la ligne médiane du thorax. L’autre paire peut être émoussée à l’aide d’une pierre à aiguiser. |
| L’anti-HRP conjugué à la FITC | Jackson Laboratories | 123-545-021 | colore les motoneurones. Utilisé à une concentration de 1:100 |
| boîte de congélation (noir) | Fisher Scientific | 14100F | Protège les échantillons de la lumière |
| pipettes pasteur en verre | VWR | 14637-010 | Utilisé pour le transfert d’échantillons |
| lames de verre | Fisher Scientific | 12550143 | Pour le montage |
| de supports de montage de tissus (vectashield) anti-décoloration | VWR | 101098-042 | Supports de montage vernis à |
| ongles | Microscopie électronique Sciences | 72180 | Sceaux lames de microscope |
| de chèvre normal | Fisher Scientific | PCN5000 | Empêche la liaison non spécifique des anticorps |
| pinceau | Genesee Scientific | 59-204 | Transfert de |
| mouches PBS | Fisher Scientific | 10-010-023 | Solution saline pour la dissection et la coloration |
| Phalloïdine 647 | Abcam | AB176759 | Colore l’actine F dans le tissu musculaire. Utilisé à une concentration de 1:1000 |
| Boîte de Pétri en plastique (100 mm) | VWR | 25373-100 | la boîte de dissection |
| W.B. Mason | AVE05722 | Fournit un support pour lamelle en verre sur le | |
| bloc d’affûtage de | Grainger | 1RDF5 | Maintien de l’affûtage des pinces fines et émoussement également de la chemise à lames à paire séparée |
| VWR | 10126-326 | Échantillon | |
| ciseaux de bureau standard | W.B. Mason | ACM40618 | Étiquettes de renfort de coupe |
| Sylgard 184 | Microscopie électronique Sciences | 24236-10 | Revêtement pour plat de dissection |
| Triton-X-100 | Microscopie électronique Sciences | 22140 | Aide à perméabiliser les tissus |
| Vannas Séseaux de dissection | Outils scientifiques fins | 1500-00 | Ued pour enlever les pattes de mouche et faire une incision sur le thorax |