RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
he_IL
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
מיקרוגליה הם התאים חיסוניים תושב של מערכת העצבים המרכזית (CNS) עם קיבולת גבוהה לphagocytose או לבלוע את חומר בסביבה תאית שלהם. הנה, assay החלים רחב, אמין, וכמותי מאוד להדמיה ומדידת היבלעות בתיווך מיקרוגליה של רכיבים סינפטיים מתואר.
Phagocytosis הוא תהליך שבו תא בולע חומר (כל תא, חלקי תא, פסולת, וכו ') בסביבה תאית המקיפה אותה ולאחר מכן מעכל את החומר הזה, בדרך כלל באמצעות השפלה lysosomal. מיקרוגליה הם התאים חיסוניים תושב של מערכת העצבים המרכזית (CNS) שphagocytic פונקציה שתואר במגוון רחב של תנאים ממחלה ניוונית של מערכת עצבים (, אישור לדוגמא בטא עמילואיד במחלת אלצהיימר) להתפתחות של המוח בריא (למשל, הסינפטי גיזום) 1-6. הפרוטוקול הבא הוא assay היבלעות פותח כדי לחזות ולכמת היבלעות בתיווך מיקרוגליה של תשומות presynaptic במערכת retinogeniculate עכבר פיתוח 7. בעוד assay זה שימש להערכת תפקוד מיקרוגליה בהקשר המסוים הזה, בגישה דומה ניתן להשתמש כדי להעריך phagocytes אחר בכל רחבי המוח (למשל, האסטרוציטים) ושאר הגוף(למשל, מקרופאגים היקפיים), כמו גם בהקשרים אחרים שבהם שיפוץ הסינפטי מתרחש (למשל, פגיעה במוח / מחלה).
מעגלי Synaptic לשפץ לאורך החיים של בעלי חיים. במוח המתפתח, הסינפסות יוצרות עודפות וחייבות לעבור גיזום הסינפטי הכולל את ההסרה סלקטיבית של קבוצת משנה של סינפסות ותחזוקה וחיזוק של סינפסות אלה שנותר 8-10. תהליך זה הוא הכרחי כדי להשיג אופייני קישוריות המדויקת של מערכת העצבים הבוגרת. במבוגרים, סינפסות יכולות להיות גם פלסטיק, במיוחד בהקשר של למידה וזיכרון. הקושרת המבנית של פלסטיות זה חשב לכלול את התוספת ו / או חיסול של קוצים הדנדריטים וboutons presynaptic 11-13. בנוסף לתפקידים אלה במערכת העצבים בריאה, שיפוץ הסינפטית מעורב גם ב12,14,15 מחלה של מערכה / פציעת עצבים. כך למשל, בעקבות פגיעה בחוט השדרה, האקסונים נותקו חייבים לאחר מכן לשפץ ויוצרים סינפסות חדשות כדי להשיג 16-19 התאוששות תפקודי.
NT "> מתעוררים כהיבט חשוב של פלסטיות הסינפטית הוא התהליך של phagocytosis או היבלעות של סינפסות המיועדות להסרת 3,5,20. לאחרונה הראו תופעה זו בהקשר של גיזום הסינפטי במוח בריא, לאחר הלידה העכבר 7. באופן ספציפי , מיקרוגליה, תושב התאים חיסוניים במערכת העצבים המרכזית וphagocytes, הוצגו לבלוע תשומות presynaptic במהלך תקופת שיא ובאזור של גיזום הסינפטי התפתחותי, הגרעין לאחר הלידה הגבי לרוחב הברכיתיים (dLGN) של התלמוס. מצור גנטי או תרופתי של היבלעות זו הביא לגירעונות מתמשך בקישוריות הסינפטית.בפרוטוקול זה, אנו מתארים assay אמין וכמותי מאוד למדוד היבלעות בתיווך תא בלען של תשומות סינפטי. לענין סעיף זה, assay זה יוצג בהקשר של מערכת פיתוח retinogeniculate, הכוללת תאי הגנגליון ברשתית (RGCs) המתגוררת ברשתית כיפרויקט תשומות presynaptic לdLGN (איור 1 א). כדי להתחיל, אסטרטגית תיוג lysosomal השפלה עמידה אנטרוגדית תתואר, המשמשת כדי להמחיש תשומות presynaptic RGC ספציפיות בdLGN (איור 1) 7,21. בעקבות התיאור הזה, מתודולוגיה מפורטת להדמיה ומדידת כמותית היבלעות באמצעות מיקרוסקופיה confocal בשילוב עם 3 ממדים (3D) משטח נפח טיוח יינתן. מתודולוגיה זו מבוססת על הכנת רקמה קבועה, אך עשוי גם להיות מותאמת לשימוש בבדיקות הדמיה בשידור חי. חשוב מכך, בזמן שassay אומת בהקשר של מערכת retinogeniculate בריאה, לאחר הלידה, ניתן היה להחיל את אותן טכניקות כדי להעריך אינטראקציות אחרות התא בלען נוירון בכל רחבי המוח, ובמהלך המחלה, כמו גם תפקוד תא בלען במערכות איברים אחרים.
1. אנטרוגרדית תיוג של תשומות Presynaptic RGC
הערה: כל הניסויים של השימוש בבעלי חיים נבדקו ופיקוח של ועדת טיפול בבעלי החיים ושימוש המוסדית (IACUC) בהתאם לכל הנחיות NIH.
2. הכן רקמות הדמיה
פרוטוקול הכנת רקמה זו משמש לעכברי כתב שבי phagocytes מסומנים עם סמני ניאון (למשל, CX3CR1-EGFP למיקרוגליה). אם קו כתב אינו זמין, החוקר יכול immunostain סעיפי רקמות (ראה דיון).
3. רקמות הדמיה
כל התמונות שנרכשו על מיקרוסקופ confocal דיסק מסתובב (דיסק מסתובב UltraView ווקס מיקרוסקופ confocal מצויד בלייזרי דיודה (405 ננומטר, 445 ננומטר, 488 ננומטר, 514 ננומטר, 561 ננומטר, ו640 ננומטר)). יכולות גם להיות שנרכשו תמונות על כל מיקרוסקופ עם היכולת לרכוש Z-ערימות ברזולוציה גבוהה (למשל, לייזר סריקת מיקרוסקופ confocal, מיקרוסקופ epifluorescent אחרי deconvolution, וכו '). גודל מסגרת הוא בדרך כלל 1,000 x 1,000 פיקסלים.
4. הכנת תמונות לכימות (ImageJ)
5. הכן את התמונה לכימותבImaris
6. 3 Rendering ממדי (3D) פני שטח של תא בלען
7. Rendering משטח 3D של נבלע חומר
8. חשב את הנפח הכולל של שדה צפייה
9. לחשב את כמות חומר phagocytosed
לאחרונה, השתמשנו assay היבלעות זו כדי לחזות ולכמת היבלעות בתיווך המיקרוגלים של תשומות presynaptic במערכת retinogeniculate הפיתוח (איור 1) 7. RGCs מעכברים הטרוזיגוטיים CX3CR1-EGFP אותרו anterogradely עם CTB-594 וCTB-647 בעיני ימין ועל השמאל, בהתאמה. בעקבות מעקב זה, מיקרוגליה EGFP החיוביים בתוך dLGN היו הדמיה. תמונות אלו בהמשך פני השטח שניתנו למדידות נפח.
באמצעות טכניקה זו, מצאנו כי במהלך תקופת שיא של שיפוץ הסינפטי התפתחותית בתוך dLGN (P5), תשומות presynaptic נבלעות ע"י מיקרוגליה (איור 6). כמה כמו 4 ימים מאוחר יותר, כאשר כמות גדולה של שיפוץ היא כמעט מלאה (P9), יש ירידה דרמטית בכמות תשומות נבלעו. בנוסף, היבלעות וגיזום הם שיבשו בעכברים חסרים בחלבונים השייכים למפל משלימים הקלאסי7 (איור 6), כמו גם בעקבות מניפולציה של ירי עצבי (מידע לא מוצג).

איור 1. האסטרטגיה להעריך היבלעות בתיווך מיקרוגליה של תשומות presynaptic RGC 7.) סכמטי של אסטרטגית התחקות אנטרוגרדית. כניסות שמאל וימין עין RGC הן לייחס עם CTB-647 (כחול) וCTB-594 (אדום), בהתאמה. היבלעות בתיווך Microglia (ירוקה) של תשומות היא תמונה בהגדלה נמוכה נציג של יום הלידה dLGN 5 עכבר (P5) העריכה לאחר מכן. ב ') בעקבות איתור אנטרוגדית של שמאל (כחול) וימינה (אדום) תשומות העין. סרגל קנה מידה = 100 מיקרומטר. Ci) מיקרוגליה (EGFP, ירוק) שנדגמו מאזור הגבול של שמאל (כחול) וימינה (תשומות אדומות) העין (הבלעה בבוקר). כת"ש) אונג> כל הקרינה CTB מחוץ נפח microglial כבר מופחתים תשומות חושפניות RGC (אדום וכחול), כי כבר נבלעו (חיצים שהורחב בהבלעה). CIII) עיבוד פני שטח של המיקרוגלים והקיפה תשומות RGC. מרווחים של רשת קו = 5 מיקרומטר. די) מיקרוגליה נציג (ירוקה, EGFP) מP5 dLGN. תשומות RGC מסומנות עם CTB-594 (אדום) וlysosomes מסומנים עם אנטי CD68 (כחול). DiI) כל הקרינה CTB מחוץ למיקרוגליה נפח הוסרה חושף נבלע תשומות RGC (אדום) וlysosomes (כחול) בתוך מיקרוגליה . (ירוק) Diii) תשומות רוב RGC (אדום) הם מקומיים לחלוטין בתוך lysosomes CD68-חיובי (כחול; חצים לבנים) דיב-v) ערוצי CD68 (דיב) וCTB (DV) לבד.. סרגל קנה מידה = 10 מיקרומטר. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
"Jove_content" עבור: לשמור-together.within-page = "תמיד"> 
איור 2. סמלי תוכנת Imaris.

איור 3. חלונות ניווט כלליים בתוכנה. א) חלון התאמת התצוגה. B) פוינטר החלון. בחר יאפשר בחירה של משטחים מסוימים. נווט יאפשר הסיבוב של תמונה בשדה הראייה. C) זה הכרחי כדי להיות במצב לעלות למשטח טיוח הנפח.

איור 4. עיבוד פני שטח בתוכנה.) יצירת חלון. ב ') חלקing חלון. בחר את הערוץ אל פני השטח מלמשוך למטה בתפריט (המודגש בצהוב). ג) קביעת ערכי סף למשטח תמונת הניאון. מודגש על ידי התיבה האדומה הוא ערך הסף שצריך להיות מוקלט לחומר נבלע ולא נבלע בסך הכל. מספר זה להיות מיושם מאוחר יותר לסף ועל פני השטח את החומר נבלע. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 5. קבלת מדידות נפח בתוכנה. א) כרטיסיות המופיעות הבא משטח טיוח. שים לב לשרביט, עיפרון, משפך, וכרטיסיות גרף שמזוהה בטקסט. ב ') מסכת כל התכונה לדמיין חומר נבלע בתוך התא בלען. שים לב לערוץ שבחר (אתםתיבת llow). C) התכונה תחת לשונית משפך / סינון מאפשרת הבחירה של כל המשטחים בתחום על ידי הזזה היסטוגרמה כל הדרך לצד השמאל, כך שהוא מופיע צהוב. ניתן לבחור כל מסנן לכך. ד ') תחת לשונית הגרף, ניתן להשיג מדידות נפח ומוקלטות. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 6. נציגי נתונים 7.) מיקרוגליה נציג שניתנו משטח מP5 (תמונת ניאון מוצגת באיור 1), P9, וdLGN עכבר P30. ריבועי מוגדל מסומנים בקו מקווקו שחור.מרווחים של רשת קו = 5 מיקרומטר. B) היבלעות של תשומות RGC הוא גדל באופן משמעותי במהלך גיזום השיא בdLGN (P5) לעומת גילים מבוגרים יותר (P9 וP30). * P <0.001 ידי כיוון אחד ANOVA, n = 3 עכברים / גיל. C) Microglia מעכברים חסרי קולטן משלים 3 (KO, פס שחור) לבלוע תשומות RGC פחות באופן משמעותי בהשוואה להמלטת WT (פס לבן). כל הנתונים הם מנורמלים לערכי שליטת WT. * P <0.04 ידי מבחן t של הסטודנט, n = 3 עכברים / גנוטיפ. כל הברים השגיאה מייצגים SEM, לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.
אין ניגודי האינטרסים הכריזו.
מיקרוגליה הם התאים חיסוניים תושב של מערכת העצבים המרכזית (CNS) עם קיבולת גבוהה לphagocytose או לבלוע את חומר בסביבה תאית שלהם. הנה, assay החלים רחב, אמין, וכמותי מאוד להדמיה ומדידת היבלעות בתיווך מיקרוגליה של רכיבים סינפטיים מתואר.
עבודה נתמכה על ידי מענקים מקרן סמית המשפחה (BS), קרן דנה (BS), תכנית ג'ון מרק מלומדים (BS), NINDS (RO1-NS-07,100,801; BS), NRSA (F32-NS-066,698; DPS), קרן ננסי וריא מרקס (DPS), NIH (P30-HD-18655; MRDDRC ההדמיה Core).
| כרית חום | Vet Equip, Inc. | 965500 | |
| מקור מים חמים לכרית חום | קנט סיינטיפיק | TP-700 | |
| מיקרוסקופ סטריאו | DSC אופטי | Zeiss Opmi -6 מיקרוסקופ | כירורגי |
| מיקרוטום הזזה עם שלב הקפאה | Leica | SM2010 R | |
| להב מיקרוטום | Leica | 14021607100 | |
| מיקרוסקופ ניתוח פלואורסצנטי | ניקון | SMZ800 עם מצורף | אפי-פלואורסצנטי |
| דיסק מסתובב מיקרוסקופ קונפוקלי | פרקין אלמר | UltraView Vox דיסק מסתובב קונפוקלי | |
| 10 ומיקרו; l מזרקים אטומים לגז המילטון | המילטון | 80030 | השתמש במזרק שונה לכל צבע צבע/עוקב |
| מחטי המילטון | המילטון | 7803-05, מפרטים: קהה, רעלן כולרה מצומד אלקסה 1.5 אינץ' | |
| ובטא; תת-יחידה (CTB) | Invitrogen | 488: C22841 | להרכיב מחדש במי מלח סטריליים, 80 ומיקרו; l (488), 100 ומיקרו; l (594), 20 ומיקרו; l (647) |
| 594: C22842 | |||
| 647: C34778 | |||
| פוספט חוצץ מלח ( PBS) | סיגמא | P4417-50TAB | |
| ניאומיצין ופולימיקסין B סולפטים ובציטראצין אבץ משחת עיניים USP (משחה אנטיביוטית) | באוש & Lomb | 24208-780-55 | |
| 30.5 גרם מחט | Becton Dickinson | מספריים קפיציים 305106 | |
| Roboz | RS-5630 | ||
| מוליך עם קצה כותנה | פישר | 23-400-125 | |
| Paraformaldeyde (PFA) | מדעי מיקרוסקופיה אלקטרונית | 15710 | לדלל 16% עד 4% ב- PBS. Paraformaldehye רעיל, יש להשתמש במכסה אדים וללבוש ציוד מגן אישי. |
| כלי חיתוך – מספריים, מלקחיים, מרית | מספריים קטנים: כלי מדע עדינים | מספריים קטנים: 14370-22 | |
| מספריים גדולים: Roboz | מספריים גדולים: RS-6820 | ||
| # 55 מלקחיים: כלי מדע עדינים | # 55 מלקחיים: 11255-20 | ||
| מרית: טד פלה, בע"מ | מרית: 13504 | ||
| סוכרוז | סיגמא | S8501-5 ק"ג | הכינו 30% סוכרוז ב-PBS (משקל/נפח) |
| OCT תרכובת | VWR | 25608-930 | |
| סירת שקילה | ארה"ב מדעית | 2347-1426 | |
| צלחות 24 בארות | BD Biosciences | 353047 | |
| נתרן פוספט מונו-בסיסי | סיגמא | S6566-500G | הפוך 0.2 M נתרן פוספט מונו-בסיסי (PB-A) ב-ddH2O ו-0.2 M נתרן פוספט דו-בסיסי (PB-B) ב-ddH2O. להכנת 0.1 M PB, שלבו 19 מ"ל PB-A ו-81 מ"ל PB-B, מלאו ל-200 מ"ל עם ddH2O |
| נתרן פוספט דו-בסיסי | Sigma | S5136-500G | |
| כיסויים, 22 X 50 מ"מ, מס' 1.5 | VWR | 48393 194 | |
| שקופית מיקרוסקופ טעונה | VWR | 48311-703 | |
| Vectasheild | Vector Laboratories | H-1200 |