אנו מתארים את השימוש של צבעי FM styryl למחזור שלפוחית הסינפטית תמונה בקצוות עצבים תפקודיים. פרוטוקול זה יכול להיות מיושם לא רק לעורר, אלא גם ספונטני ופעילות הסינפטית מיניאטורי. הפרוטוקול מרחיב את מגוון אירועים הסינפטי שניתן להעריך בצורה יעילה.
מאמר שיטה
אנו מתארים את השימוש של צבעי FM styryl למחזור שלפוחית הסינפטית תמונה בקצוות עצבים תפקודיים. פרוטוקול זה יכול להיות מיושם לא רק לעורר, אלא גם ספונטני ופעילות הסינפטית מיניאטורי. הפרוטוקול מרחיב את מגוון אירועים הסינפטי שניתן להעריך בצורה יעילה.
שלפוחית סינפטית בקצוות עצבים תפקודיים עוברת exocytosis ואנדוציטוזה. מחזור שלפוחית הסינפטית זה יכול להיות יעיל ניתח באמצעות צבעי FM styryl, אשר חושפים את המחזור בממברנה. פרוטוקולים מקובלים לשימוש בצבעי FM נועדו לניתוח נוירונים הבאים פעילות הסינפטית מגורה (עורר). לאחרונה, פרוטוקולים הפכו זמינים לניתוח אותות FM המלווים את פעילות הסינפטית חלשה יותר, כגון אירועים הסינפטי ספונטניים או מיניאטורי. ניתוח של שינויים הקטנים אלה באותות FM דורש כי מערכת ההדמיה היא רגישה מספיק כדי לזהות שינויים קטנים בעוצמתם, אך כי שינויי artifactual של משרעת גדולה מודחקים. כאן אנו מתארים פרוטוקול שניתן להחיל על עורר, ספונטני, ופעילות הסינפטית מיניאטורי, ולהשתמש בנוירונים בהיפוקמפוס בתרבית לדוגמה ירושלים. פרוטוקול זה משלב גם אמצעי להערכת שיעור photobleaching של צבעי FM, כמו זה הוא משמעותימקור לחפצים כאשר הדמיה שינויים קטנים בעוצמתן.
הפונקציונליות של שלפוחית סינפטית היא הקובע חשוב של שידור סינפטי. בועיות אלו לשחרר נוירוטרנסמיטרים כאשר הם מתמזגים עם קרום presynaptic הפלזמה (exocytosis), והם הופכים להיות מוכנים למחזור נוסף של שחרור לאחר שנוצר מחדש מקרום הפלזמה (אנדוציטוזה) ומחדש עם מוליך עצבי. חקר הדינמיקה של ומנגנוני מחזור שלפוחית הסינפטית כבר מואץ באופן משמעותי על ידי ההקדמה של צבעי FM styryl 1. מולקולות אלה amphipathic, אשר באופן חיובי יש לחייב קבוצות ראש הידרופילי וזנב הידרופובי (צבעים מרובים באיור 1 א ', stereoview של FM1-43 באיור 1 ב'), יכולות להיכנס ולצאת הפיך ממברנות שומנים בדם ללא מחלחל אותם. קבוצות של צבעי FM חולקים תכונות דומות המשפיעות על הטווח של אור שהם פולטים. לדוגמא, FM2-10, יש לי FM1-43, וFM1-84 קשר כפול אחד בין שתי תרכובות וsho מחזורייםפליטה ירוקה w. ההבדל ביניהם הוא אורך הזנב הידרופובי, הקובע הידרופוביות שלה, ולכן השיעור של יציאה מהקרום (departitioning). במקרים של FM5 -95 וFM4-64, שלושה קשרים כפולים לקשר תרכובות מחזוריות, והם מראים פליטה אדומה. צבעים אלו שונים ביחס לחלקים הידרופילי שלהם. בכל צבעי FM, עוצמת הקרינה עולה כאשר הם מוכנסים לתוך ממברנות ביולוגיות, כתוצאה מגידול בתשואת קוונטים בהידרופובי הסביבה ביחס לסביבה הידרופילי. לפיכך השינויים בעוצמת FM מייצגים את השינויים במחזור הממברנה. צבעים השונים (ספקטרום פליטה) וhydrophobicities להפוך FM צובע כלי מחקר מגוונים במחזור שלפוחית הסינפטית.
בהתבסס על תכונות אלה, צבעי FM משמשים בעיקר על פי התכנית הבאה בעת ניתוח מחזור שלפוחית הסינפטית (איור 2). עצבוןשל שטופים בפתרון תאי המכיל את צבע FM, המאפשר לה לנקוט לתוך שלפוחית סינפטית (SVS) כפי שהם יוצרים באמצעות אנדוציטוזה (מכתים). לצבוע לאחר מכן נשטף החוצה על ידי יישום פתרון תאי נטול צבע, זה חושף את הקצוות עצבים תפקודיים, כלומר רק את אנדוציטוזה באופן פעיל בתהליך תכיל מקבץ של שלפוחית סינפטית שנטענים עם הצבע (איור 2 תחתון). exocytosis לאחר מוביל לאובדן של צבע FM למרחב תאי ואובדן נלווה של הקרינה (destaining; בשל שני departitioning לסביבה הידרופילי ודיפוזיה מהאתר של exocytosis). לכן השינויים בעוצמת הקרינה FM הם אינדיקטורים של שלפוחית Exo-ואנדוציטוזה הסינפטי.
צבעי FM שימשו כדי להכתים וdestain שלפוחית סינפטית באורגניזמים והכנות 2,3 שונים. דוגמאות כוללות neur היונקיםתרבויות onal 4-9, פרוסות של יונקים מוח 10,11, צמתים התוקפת 12,13, הנוירונים דו קוטביים רשתית 14,15, ותאי שיער של שבלול אוזן 16.
בדרך כלל בניסויים כאלה, גם הצביעה וdestaining מופעלים על ידי הרחבת המרצת הנוירונים (הפעילות עורר). לאחרונה, עם זאת, מחזור שלפוחית הסינפטית בתגובה לגירוי חלש יש גם ניתח, כפי שיש במחזור, בהעדר גירוי חיצוני (פעילות הסינפטית ספונטנית ומיניאטורי) 9,17-19. פעילות הסינפטית ספונטנית וזעירה מוגדרות אלה המתרחשים בהיעדר גירויים חיצוניים, עם לשעבר מעורב הירי הספונטני של פוטנציאלי פעולה (איור 3). פעילות הסינפטית החלשה אלה קשורים לשינויים קטנים יותר באותות FM מאלה שמופעלים על ידי גירוי נרחב. המדידה דורשת שהשינויים בfluoresc FMעוצמת ence משקפת במדויק exocytosis הסינפטי שלפוחית או אנדוציטוזה אך שינויים לא artifactual באינטנסיביות. אחת סיבות לחפץ היא נוכחותם של כתמים ספציפיים של קרום הפלזמה על ידי צבעי FM. סחף הדרגתי של רכיב זה יביא לשינוי הדרגתי בעוצמת הקרינה שנמדדה, שיהיה מיוחס בטעות לפעילות הסינפטית. גורם זה יכול להיות מופחת על ידי שיטות מתאימות (ראה פרוטוקול). הסיבה הבולטת ביותר של החפץ היא photobleaching של צבע FM נשמרים בתוך שלפוחית סינפטית. השינויים הקשורים לphotobleaching בעוצמת FM חייבים להיות קטנים בהשוואה לשינויים הביולוגיים (הסינפטי) שנמדדו. הפיתוח האחרון של מצלמות רגישות, למשל המצלמה מכשיר תשלום מצמידים אלקטרונים הכפלה (EMCCD), מאפשר למזער photobleaching על ידי קיצור זמן חשיפה ומחליש את עוצמת האור המשמש כדי לעורר את fluorophore. סיבה נוספת לחפץ היא i להיסחףn את רמת ההתמקדות של מיקרוסקופ אור. להיסחף להתמקד במהלך פגישת הדמיה יכולה להיגרם על ידי השפעות מכאניות או תרמית, ותהיה בטעות יביא לשינוי בעוצמת הקרינה שנמדדה.
כאן אנו מתארים פרוטוקולים וציוד המאפשרים להשתמש בצבעי FM לנתח מחזור שלפוחית הסינפטית אפילו בהקשר של גירוי חלש או לא, בפרט, הפעילות הסינפטית מיניאטורי. אנחנו מראים דוגמאות לצביעה וdestaining של שלפוחית במהלך אירועים הסינפטי עוררים וספונטניים, תוך שימוש בתאי עצב בהיפוקמפוס המכרסם בתרבית, והדמית שלב destaining. אנחנו גם מדגימים כיצד להעריך את מידת photobleaching צבע FM, בהעדר כל אובדן צבע FM בשל פעילות הסינפטית.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. תרבות העיקרית של נוירונים מהמוח של היונקים
נהלי כל החיה שבוצעו במחקר זה אושר על ידי הוועדה המוסדית טיפול בבעלי חיים ושימוש באוניברסיטת איווה.
2. טוען שלפוחית Synaptic עם דיי FM (מכתים)
3. שטפתי את צבע FM
4. מחפש שדה תמונה אופטימלי במהלך כביסה
5. פריקת FM דיי משלפוחית סינפטית (destaining)
6. הערכת שיעור Photobleaching של צבעי FM
7. ניתוח תמונה
פתרונות
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כדוגמא, אנו מציגים תוצאות נציג לקורס זמן destaining של שלפוחית סינפטית (איור 4). נוירונים בהיפוקמפוס בתרבית הוכתמו FM4-64 באמצעות הפעילות הספונטנית סינפטיים (שלב 2.3) ונשטפו עם פתרון נטול צבע (שטיפת פתרון 2). ההדמיה מציגה את מהלך זמן destaining הראשוני באמצעות פעילות ספונטנית (שלב 5.3) (חלק הראשון של קו רציף, איור 4 א). זה ואחריו כמובן זמן destaining באמצעות שלושה סבבים של פעילות עוררת עם 10 גירוי שדה הרץ ל120 שניות כל אחד (שלב 5.1). אחת דרכים ל...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
יש לנו תארנו פרוטוקולים להכתמה וdestaining שלפוחית סינפטית בתגובה לעורר, פעילות הסינפטית ספונטנית וזעירה, והדמיה בשלב destaining. בנוסף לפרוטוקולים הקיימים, יש לנו כלל בפרוטוקול חדש של התבוננות destaining FM המבוסס על פעילות הסינפטית מיניאטורי. תוך שימוש בפרוטוקולים אלה, זיהינו בעבר ליקויים בנוירונים בתרבית ממודל של עכברים של דיסטוניה ההפרעה לתנועה. בהשוואה לעמיתיהם בwild-type עכברים, תאי עצב אלו התנסו בי מואצים exocytosis שלפוחית הסינפטית ב2 אופן + תלוי ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים שום אינטרסים כלכליים מתחרים.
המחברים מודים לחברים במעבדה Harata לדיונים מועילים לאורך כל ביצוע עבודה זו. עבודה זו מומנה על ידי מענקים מאיגוד הלב האמריקאי, קרן דיסטוניה המחקר רפואי, Mallinckrodt אדוארד, הבן הקרן, הקרן הלאומית למדע והקרן וייטהול לNCH
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| מחולל פולסים | AMPI | מאסטר-8 | |
| מעורר מבודד | טיימר דיגיטלי | DS3 | |
| מיקרוסקופ הפוך | Nikon | Eclipse TS100 | זה משמש להערכת מורפולוגיית התאים בהגדלה נמוכה. |
| מיקרוסקופ הפוך | Nikon | Eclipse TiE | מכשיר זה משמש לדימוי במיקרוסקופיה פלואורסצנטית ובאור תמסור ברזולוציה גבוהה, עם סחף מיקוד מינימלי. |
| עדשת אובייקטיב | Nikon | מומלץ להשתמש בעדשת טבילה במים. ניתן להשתמש בעדשת טבילה בשמן, אלא אם כן המבנה המצולם נמצא בעומק רב מפני השטח של לוכסן הזכוכית (למשל >10 μm). | |
| קובית סינון | Nikon | 77032509 | עירור 490/20 ננומטר, פילטר חסימה (dclp) 510 ננומטר, פליטה מעל 520 ננומטר (LP) עבור FM1-43 |
| קובית סינון | Nikon | 77032809 | עירור ב-490/420 ננומטר, פילטר חסימה (dclp) ב-510 ננומטר, פילטר מעביר גבוה (LP) עבור פליטה ב-650 ננומטר עבור FM4-64. |
| מצלמת EMCCD | Andor Technology | iXon EM+ DU-860 | מצלמת EMCCD זו משמשת לגילוי רגיש של פלואורסצנציה. |
| צ'ילר לנוזל במחזוריות | מערכות קירור במצב מוצק | Oasis 160 | מערכת זו משמשת לביצוע פרפוזיה רציפה של המצלמה במים מקוררים לשם שמירה על טמפרטורה של -80°Cובכך להפחית את הרעש. |
| דיודה פולטת אור (LED) | חיבור ביניהי מותאם אישית של CoolLED | 490 ננומטר | מקור אור זה משמש לבקרה מהירה של הפעלה וכיבוי (on/off) של עירור פלואורסצנציה. |
| תוכנה לרכישת תמונות | Andor Technology | Solis | |
| תא דימות | Warner Instruments | RC-21BRFS | |
| מערכת פרפוזיה מהירה | Warner Instruments | SF-77B | |
| CNQX | Tocris Bioscience | 1045 | |
| D,L-AP5 | Tocris Bioscience | 0106 | |
| טטרודוטוקסין | Tocris Bioscience | 1069 | זהירות: ריאגנט רעיל. יש לטפל בזהירות. |
| FM1-43 | Invitrogen | T35356 | |
| FM1-43 הניתן לקיבוע באלדהיד (FM1-43FX) | Invitrogen | F35355 | |
| FM4-64 | Invitrogen | T13320 | |
| FM4-64 הניתן לקיבוע באלדהיד (FM4-64FX) | Invitrogen | F34653 | |
| יונומיצין (Ionomycin) | Sigma-Aldrich | I0634 | |
| הנקס’ מלח מאוזן | Sigma-Aldrich | H2387 | |
| מצע מינימלי חיוני | Invitrogen | 51200-038 | תמיסה זו אינה מכילה פנול אדום (phenol red), שעלול להפריע לדימוי פלואורסצנציה. |
| פראלדהיד | מדעי המיקרוסקופיה האלקטרונית | 15710 | זהירות: ריאגנט רעיל. יש לטפל בזהירות. |
| סוכרוז | Sigma-Aldrich | S7903 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה