שיטות אלקטרו עבור הקלטה פוטנציאלים Synaptic מן NMJ של הזחלים תסיסנית

Summary

כאן אנו מתארים שיטות אלקטרו למדידת בשידור סינפטי בצומת neuromuscular של הזחל תסיסנית. שחרור עורר היא יזמה באופן מלאכותי על ידי המרצת הנוירונים אקסונים מוטוריים, והעברת דרך NMJ ניתן למדוד התגובה postsynaptic עורר בשריר.

Abstract

בסרטון זה, אנו מתארים את שיטות אלקטרו הקלטה בשידור סינפטי בצומת neuromuscular (NMJ) של הזחל תסיסנית. מערכת הזחל neuromuscular היא סינפסה מודל לחקר הפיזיולוגיה עצבית הסינפטי ו, ו הוא כלי מחקר חשוב זה הגדיר גנטיקה נגיש מניפולציה ניסויית. הזחלים יכולים להיות גזור כדי לחשוף את הגוף קיר השרירים, מערכת העצבים המרכזית ומערכת העצבים ההיקפית. שרירי תסיסנית דפוס העצבוב שלהם מאופיינים היטב את שרירי קל לגשת להקלטה תאיים. שרירים בודדים ניתן לזהות על ידי מיקומם ואת כיוון בתוך 8 קטעים בטן, כל אחד עם 30 השרירים מסודרים דפוס זה חוזר על עצמו בקטעים A2 - A7. גזור הזחלים תסיסנית הם שרירי רזה הפרט צרורות של אקסונים הנוירון המוטורי ניתן דמיינו ידי שקוף

Protocol

לפני שמתחילים להכין:

• הנודד yhird instar הזחלים תסיסנית
• HL3.1 (השתנה hemolymph דמוי) פתרון
• Sylgard (גומי סיליקון שקוף) צלחות לנתיחה שהוכנו קטן (35 x 10 מ"מ) צלחות פטרי מפלסטיק בשיטות שתוארו על ידי ברנט מקייב (2008) ^3.
• גזור סיכות לנתיחה קצר
• גירוי pipettes אלקטרודה
• הקלטה pipettes שארפ

HL3 פתרון:

1. במהלך והניתוחים וניסויים אלקטרו, הזחל שקועים פתרון HL3.1 ² המכיל (מ"מ): 70 NaCl, KCl 5, 4 MgCl _2, 10 NaHCO _3, 5 trehalose, 115 סוכרוז, ו 5 HEPES, pH 7.2.
2. ריכוזים של CaCl ₂ מתווספים פתרון HL3.1 כדי לספק את הריכוז הדרוש של תאי Ca ^{2 +.}
   • הזחל והניתוחים מבוצעים על Ca ^{2 +} בריכוז נמוך (כדי למנוע התכווצות שרירים) באמצעות HL3.1 + 0.25 mM CaCl _2, שמרה על הקרח.
   • ניסויים אלקטרו נרשמות בדרך כלל HL3.1 + 1 mM CaCl _2, אבל זה יכול להיות מותאם 0.4-1 mM Ca ^{2 +} כנדרש.
3. הפתרון HL3.1 מעוקר לסנן לפני השימוש, ומאוחסנים ב 4 ˚ C.

הכנת מגרה הקלטה pipettes:

1. Pipettes הקלטה מגרה נמשכים עם P-2000 סאטר חולץ מבוסס לייזר micropipette באמצעות ההגדרות הבאות: חום = 390, נימה = 4, מהירות = 35, עיכוב = 200 ו - Pull = 0.
2. אלקטרודות גירוי מוכנים מן דק דופן בורוסיליקט זכוכית נימים עם קצוות רחב כי היו מעט גדולים יותר מאשר רוחב של אקסונים המנוע ניתק. מסתיים בצורת הם firepolished לתת גימור חלק (בעזרת פיפטה Narashiga לטש), כדי למזער פגיעה בעצב. אלקטרודות גירוי מלאים פתרון אמבטיה (HL3.1 + 1 mM Ca ^{2 +).}
3. אלקטרודות ההקלטה מוכנים מן הכוס בורוסיליקט 1.2 מ"מ, אשר משך להקים פיפטה חדה (30-60 mΩ), ומלא 3M KCl.

חלק 1: Dissection של הזחלים תסיסנית

1. השלישי הזחלים instar נדודים הם גזור לחשוף את שרירי הגוף הקיר כפי שתואר לעיל ^4.
2. והניתוחים המבוצעים HL3.1 + 0.25 mM Ca ^{2 +} על לוחות סיליקון קטן (35 x 10 מ"מ). HL3.1 הפתרון חייב להיות קר כקרח עבור והניתוחים על מנת לטשטש את הזחל, והוא שמר על הקרח לפני ובמהלך והניתוחים.
3. הזחלים הם גזור בשיטות שתוארו על ידי ברנט מקייב (2008), כי הוא שונה עבור ניסויים electrophysiology ידי הוספת 0.25 mM Ca ^{2 +} פתרון HL3.1 את הנתיחה, וכן באמצעות סיכות לנתיחה קצר (~ 2 מ"מ אורך), כי הם פחות סביר פגע אובייקטיבי מיקרוסקופ ואלקטרודות במהלך ניסוי.
4. בעקבות לנתיחה, אקסונים את המנוע של הזחלים נותקו. הדבר נעשה על ידי בעדינות מחזיק את מערכת העצבים המרכזית והעלאת זה כל כך מעט העצבים ההיקפיים כי innervate את השרירים האחוריים עד הגנגליון הגחון ניתן לקצץ מבלי לפגוע בשרירים (איור 1). המוח הוא הוסר לאחר מכן.
5. הכנה הזחל גזור נשטף פעמיים עם HL3.1 + 1 mM Ca ^{2 +.}

באיור 1. סכמטי המציג את הצעדים הכרוכים חיתוך האקסונים המנוע של הזחלים גזור. CNS היא הרים עם מלקחיים את האקסונים מנוע נחתכים בבסיס המוח.

חלק 2: הקלטות תאיים מתאי השריר הזחל.

1. מניחים את צלחת לנתיחה על המיקרוסקופ electrophysiology ו להטביע את הכנה עם HL3.1 + 1.5 מ"מ Ca ^{2 +} ולתקן את האלקטרודה אמבטיה כך במגע עם הפתרון.
2. כל הניסויים מבוצעים על השריר 6 במגזר הבטן השלישי (A3). העצבים ההיקפיים כי innervate השרירים הם גירוי באמצעות אלקטרודה יניקה ^5.
3. מיקום האלקטרודה מגרה בצלחת הראשונה, כדי למנוע תנודות כאשר האלקטרודה תאיים נמצא במקום. מניחים את האלקטרודה מגרה באזור קרוב הנוירון המוטורי innervating שריר 6 וליישם שאיבה עדינה עד עצב הוא לחתוך בתוך פיפטה מזכוכית. היזהרו לא למתוח את העצבים כאשר יניקה מוחל. הרם את פיפטה מעט כך שזה לא נוגע שריר ומקם אותה כך שזה לא מושך על סיבי העצב בסלע (איור 2).
   
   איור 2. סכימטי של השרירים ועל הנוירונים המנוע innervating קטע אחד של הבטן מתוך הגולם תסיסנית. המיקום של פיפטה מגרה עצבים ניתקה את האלקטרודה הקלטה במצב בו השרירים 6 מומחשים.
4. תוךהקלטות הסלולר עשויים עם microelectrodes חדה מלא 3M KCl. מיקום האלקטרודה הקלטה מעל מרכז שרירים 6 בקטע בטן השלישי (A3) ולהתאים את הקלט לקזז כך קורא אפס לפתרון אמבטיה. לאט לאט להוריד את האלקטרודה ואת הגישה את השריר תחת הגדלה אופטית גבוהה עד שזה נוגע משטח השרירים. צפה אוסצילוסקופ כדי לאשר את השריר כבר חדרו. פוטנציאל הממברנה מנוחה צריך להיות לפחות -60 mV, או בעל חיים לא אמור לשמש. ספוראדי הפוטנציאלים endplate מיניאטורי כעת אמור להיות גלוי. השאר את התא כדי לייצב למשך דקה אחת לפני שמתחילים להקליט.
5. שינויים בפוטנציאל הממברנה מזוהים עם הבמה אקסון HS-2A ראש מגבר 2B Axoclamp והקליט עם Clampex v 8.2.0.235 (אקסון מכשירים). 2B Axoclamp הוא interfaced למחשב שמפעיל תוכנה pCLAMP ועובד בשיתוף עם ממשק Digidata 1322A.
6. תאים נרשמו במשך 3 דקות בלי שום גירויים כדי למדוד את התגובות mEJP. עקבות נותחו באמצעות תוכנת ניתוח מיני (Synaptosoft, v 6.0.3) לבין המשרעת בתדירות mEJP ונחוש.

גירוי עצבי:

1. הסוף הכרות של הנוירון המוטורי מגורה עם סדרה של פולסים מתח מרובע (0.3 משך ms) בעצימות כי די בשני אקסונים מוטוריים, לעורר תגובות עקבית השריר כולו.
2. הגירוי נוצר עם גנרטור מאסטר 8-הדופק, אשר מתוכנת לספק פולסים ברציפות על פי משך הזמן ושעות ההפסקה.
3. אפשר חמש שניות בין גירוי להתאוששות הסינפטי על NMJ.
4. בעת קביעת עוצמת הגירוי, מתחילים ברמה הנמוכה ביותר ולהגדיל את העוצמה באיטיות על מספר ניסויים. עוצמת הגירוי המינימלית כי התוצאות בתגובה עורר אמור לשמש בניסויים.
5. כאשר עוצמת הגירוי המתאים הוא הגיע, צריך להיות אחד EJP מתחם אחד התכווצות שרירים שעורר הגירוי.
6. שיא לפחות 10 הפוטנציאלים עורר מן השריר כל הממוצע אמפליטודות.

חלק 3: תוצאות נציג

איור 3. ההקלטה תאיים נציגת שריר 6 מראה את זה הוא עורר EJP בתגובה גירוי חשמלי של עצב סגמנטלי, ואת הפוטנציאלים ספורדיים endplate מיניאטורי, או mEJP של. EJP אמפליטודות בשריר 6 של הזחלים wild-type בריאים, כגון S קנטון, הם בדרך כלל סביב 40 ​​mV ואת אמפליטודות mEJP בין 1-3 mV.

Discussion

השיטות שתוארו כאן לספק דרך מהירה יחסית רחבה כדי לזהות שינויים בתפקוד סינפטי ב NMJ. היכולת לבצע הקלטות אלקטרו באמצעות בעלי חיים שלמים in vivo, ולבצע מניפולציות גנטיות או תרופתי, לעשות תסיסנית מודל חיה אידיאלית לחקר היבטים פיזיולוגיים הגנטי של עצבית.

מכיוון שתאי השריר הם גדולים מאוד, חלקם אולי מעדיפים להוסיף צעד נוסף לפרוטוקול זה שתי מתח הקלטה אלקטרודה (TEVC) מהדק. זה יכול להתבצע על הכנת הזחל אותו עם האלקטרודה תאיי...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
צלחות פטרי קטנות (35 x 10 מ"מ)	BD Biosciences	1008
SYLGARD 182 ערכת אלסטומר סיליקון	Dow Corning	3097366-1004
מיקרוסקופ ניתוח	Carl Zeiss, Inc.	475002-9902
אור למיקרוסקופ	Schott AG	KLI500
סיכות דיסקציה	כלי מדע עדינים	26002-10
pClamp 9 תוכנה	התקנים מולקולריים	PCLAMP 9 מספריים דיסקציה סטנדרטית
: 3 מ"מ Vannas מספריים אביב	כלי מדע עדינים	15000-0
Dumont SS מלקחיים	כלים מדעיים עדינים	11200-33
Dumont #5 מלקחיים	כלי מדע עדינים	11252-20
נימי זכוכית בורוסיליקט דקי דופן, עם נימה (1.0 מ"מ, 4 אינץ')	World Precision Instruments, Inc.	נימי זכוכית בורוסיליקט TW100F-4
עם נימה (1.2 מ"מ, 4 אינץ')	World Precision Instruments, Inc.	1B120F-4
Sutter P-2000 מושך מיקרופיפטה מבוסס לייזר	Sutter Instrument Co.	דגם P-2000
מלטש פיפטה	Narishige International	MF-83
Axon HS-2A שלב ראש	מכשירים מולקולריים	דגם HS-2A
מיקרומניפולטורים	Sutter Instrument Co.	MP-85
Axoclamp מגבר 2B	התקנים מולקולריים	AXOCLAMP 2B
Clampex תוכנה	התקנים מולקולריים	v 8.2.0.235
תוכנת ניתוח מיני. v 6.0.3	מגבר דיוק Synaptosoft
Brownlee	Brownlee	דגם 410
NaCl	Baker / VWR	4058-01
KCl	סיגמא-אולדריץ'	p-9333
NaHCO3	Sigma-Aldrich	s6297-1kg
Trelahose	Sigma-Aldrich	TO167
סוכרוז	פישר סיינטיפיק	bp220-212
HEPES	Sigma-Aldrich	h-3375
MgCl-6H2O	Sigma-Aldrich	m2670-1kg
CaCl2	Fisher Scientific	c79-500
Master-8 מחולל דופק	A.M.P.I
שולחן רטט לאלקטרופיזיולוגיה הוקם	Technical Manufacturing Corp.
כלוב