פרוטוקול זה מתאר צעדים פרוצדורליים בסיסיים לביצוע הקלטות תיקון- clamp כל תא. טכניקה זו מאפשרת חקר ההתנהגות החשמלית של נוירונים, וכאשר ביצע פרוסות המוח, מאפשר הערכה של פונקציות עצביים שונים מתא עצב שעדיין משולבים מעגלים במוח השתמרות טוב יחסית.
מאמר שיטה
פרוטוקול זה מתאר צעדים פרוצדורליים בסיסיים לביצוע הקלטות תיקון- clamp כל תא. טכניקה זו מאפשרת חקר ההתנהגות החשמלית של נוירונים, וכאשר ביצע פרוסות המוח, מאפשר הערכה של פונקציות עצביים שונים מתא עצב שעדיין משולבים מעגלים במוח השתמרות טוב יחסית.
הקלטה כל תא מהדק תיקון היא טכניקה אלקטרו המאפשרת חקר את התכונות החשמליות של חלק ניכר של הנוירון. בתצורה זו, את micropipette נמצא בקשר הדוק עם קרום התא, אשר מונע דליפה נוכחית ובכך מספק מדידות זרם יוניות מדויקות יותר מאשר שיטת הקלטת אלקטרודה חד התאית השתמשה בעבר. קלאסי, הקלטה כל תא יכול להתבצע על נוירונים בסוגים שונים של ההכנות, כולל דגמים תרבית תאים, נוירונים ניתק, נוירונים פרוסות המוח, בבעלי חיים שלמים בהרדמה או ער. לסיכום, טכניקה זו תרמה מאוד להבנת מאפייני biophysical פסיביים ואקטיביים של תאים להתרגש. יתרון עיקרי של שיטה זו הוא בכך שהוא מספק מידע על איך מניפולציות ספציפיות (למשל, תרופתית, הנסיין נגרמת פלסטיות) רשאיות לשנות פונקציות עצביות ספציפיות או גhannels בזמן אמת. בנוסף, פתיחה משמעותית של קרום הפלזמה מאפשרת פתרון פיפטה הפנימי לפזר בחופשיות לתוך הציטופלסמה, מתן אמצעים לתרופות מציגות, למשל, אגוניסטים או אנטגוניסטים של חלבונים תאיים ספציפיים, מניפולצית מטרות אלה מבלי לשנות את תפקידיהן תאי שכנים. מאמר זה יתמקד הקלטה כל התא מבוצע על נוירונים פרוסות מוח, הכנה כי יש את היתרון של קלטת הנוירונים מעגלים עצביים במוח השתמרות טובה יחסית, כלומר, בהקשר רלוונטי מבחינה פיזיולוגית. בפרט, כאשר הוא משולב עם פרמקולוגיה מתאים, טכניקה זו היא כלי רב עצמה המאפשר זיהוי של neuroadaptations הספציפי שאירע לאחר כל סוג של חוויות, כגון למידה, חשיפה לתרופות של התעללות, ומתח. לסיכום, כל תא הקלטות תיקון- clamp פרוסות המוח לספק אמצעים למדוד כהכנה vivo לשעבר שינויים ארוכי טווחבפונקציות עצביות שהתפתח חיות ערות ללא פגע.
טכניקת תיקון- clamp, טכניקת אלקטרו אשר פותחה בסוף שנתי ה -1970 1,2, היא כלי עיקרי ללימוד פונקציות ערוץ יון בודדים או מספר רבות של רקמת חיה. בין תצורות תיקון השונות שניתן להשיג, כל תא הקלטות תיקון- clamp לאפשר בחקר ההתנהגות החשמלית של חלק ניכר של הנוירון. קלאסי, טכניקה זו מבוצעת במבחנה או על פרוסות המוח, נוירונים ניתק טרי, או על מודלים תרבית תאים 3. כאשר מבוצע על נוירונים פרוסות המוח, טכניקה זו מציגה מספר יתרונות. בפרט: (i) נוירונים נרשמים מעגלים במוח נשמרו יחסית כי במידה מסוימת, ולעומת הכנות תרבית תאים, לספק סביבה כי היא פיזיולוגית 3 רלוונטית. זה מאפשר לכיד מוקדם, או אפילו ניטור בזמן אמת, אירועים תאיים ומולקולריים שמופעלים על ידי כל סוג של pharmacolog החריפהמניפולציות iCal - החלטה זמנית כי לא יכול להיות מושגת באמצעות קלסי בתנאי vivo; (ii) יכולת לזהות באופן ויזואלי איזורים במוח אצל פרוסות מוח מאפשרת סגולי תיכון אזורי 3 הם באזור המוח למד נוירונים ספציפיים כשהם מבטאים סמני ניאון; (iii) גישה למרחב התאי של התא על ידי פתיחת חלק ניכר של קרום הפלזמה (בניגוד ניקוב הקרום עם micropipette חדה להקלטות תאיות) 4. לעומת זאת, זה מאפשר את התוכן או הריכוז של יונים ספציפיים להלחין הפתרון הפנימי להיות שונה כל כך מטרות מולקולריות או מנגנונים תאיים ניתן ללמוד בתנאים שונים. לדוגמה, על הקמת תצורה כל תא, כל סוכן תרופתי ספציפי (למשל, אנטגוניסטים) כי אחד יכול להוסיף את micropipette הקלטה (פיפטה תיקון) פתרון יהיה מפוזר ישירות לתוך הציטופלסמה ולפעול על putat שלהive מטרות תאיות מבלי לשנות את פונקצית יעד תאי שכנים. בנוסף, לעומת הקלטת micropipette חדה, הפתיחה הגדולה בקצה האלקטרודה מהדק תיקון מספקת התנגדות נמוכה, פחות רעש מתחרות, ולכן גישת חשמל טובה יותר לחלק הפנימי של התא 4. עם זאת, יש לציין כי הפתח הגדול בקצה פיפטה עלול להוביל דיאליזת תא, ובכך אובדן המנגנון מולקולרי תאי שעשויה להיות קריטי עבור הביטוי של התופעות הביולוגיות שאינן תחת 5,6 מחקר. במקרה זה, הקלטות אלקטרודה חד עשויות להיות מתאימות יותר. סוג זה של הקלטות דורש micropipettes עם נקבוביות כי הוא הרבה יותר מאלו המשמשים להקלטות כל תא, ובכך למנוע את רוב חילוף היונים בין שטח תאיים הפתרון פיפטה הפנימי.
כל צורה של ניסיון (אקוטי או כרוני), כולל לימוד 7-10, חשיפה לתרופות של התעללות 11,12, מתח 13,14, וכו ', יכול לשנות היבטים שונים של תפקוד עצבי באזורי מוח ספציפיים. בגלל שינויים אלה לעתים קרובות דורשים זמן לפתח (שעות עד ימים), כל תא הקלטות פרוסות מוח מחיות שעברו חוויה ספציפית מאפשרות לחוקרים לזהות את השינויים האלה. בעיקרון, רב (אם לא כל) רכיבים להשתתף פונקציות עצביות (למשל, תעלות יונים המופעל ליגנד, תעלות יונים מגודרות מתח, מובילי הנוירוטרנסמיטר), ובכך מוח מעגל פעילות והתנהגות, ניתן לשנות על ידי ניסיון (ניסיון תלוי פלסטיות) 10,15-17. ברמה העצבית, פעילות במעגל המוח עולה מן האינטראקציות מתמידות בין הסינפטי (למשל, העברת גלוטמט) וגורם רגישות הסלולר מהותית (למשל, תעלות יונים הדנדריטים-axosomato: נתרן, Na +; אשלגן, K +; וסידן, Ca 2 + ). בתנאים ספציפיים באמצעות וולדואר התא תיקון- clamp טכניקות אלקטרו, שינויי אות שמקורם במיוחד משינויים הרגישים מהותי לעומת הסינפטי יכול להיות מבודד.
ברוב המקרים, רגישות הסינפטי נבחנת באמצעות טכניקת מתח- clamp כל התא. מצב הקלטה זה מאפשר מדידה של זרמי יון [למשל, בתיווכו של קולטני חומצת α-אמינו-3-הידרוקסי-5-מתיל-4-isoxazolepropionic ( קולטני AMPA) ואת הקולטנים חומצה N-Methyl-D-אספרטית (קולטני NMDA)] דרך הממברנה פלזמה העצבית תוך כדי לחיצה על פוטנציאל הממברנה במתח סט. הנה, הנסיינים להשתמש בפתרונות micropipette פנימיים המכילים צזיום (Cs +), חוסם רחב של K + ערוצים (גורמים רגישים מהותיים מפתח). עם הקמתה של תצורה כל תא, דיפוזיה של Cs + בחלל תאי תחסום K + ערוצים, ובכך תאפשר גם מהדק שטח יעיל יחסית וטרוםלפרוק השפעת הגורמים רגישים מהותיים על מדידות אחרות. סוגיות שטח מהדק, כלומר, קושי מתח- clamp התא כולו, להתעורר בעת הקלטת תאים בצורה סדירה (למשל, נוירונים), ובמיוחד נוירונים עם הדנדריטים עצומים ומורכב סוכת 18,19. כיוון שבקרות גרועות מהדק מתח סומטיים מתח בעץ הדנדריטים של נוירונים, היבטים שונים של אותות חשמליים הדנדריטים נחקרים מעוותים באופן מרחק תלויה הדנדריטים. בשילוב עם כלים תרופתיים כגון (חומצת גמא-aminobutyric, GABA אנטגוניסט לקולטן) picrotoxin או חומצת kynurenic (חוסם רחב של קולטני גלוטמט) מומסים הפתרון התאי (נוזל מלאכותי שדרת Cerebro, ACSF), טכניקה זו מאפשרת המדידה של גלוטמט receptor- ו GABA A R בתיווך זרמים בהתאמה.
לעומת זאת, רגישות מהותית בדרך כלל נבחנת במצב הקלטה הנוכחית מהדקת.בניגוד הקלטת מתח- clamp, מצב הקלטה זו מאפשר המדידה של וריאציות פוטנציאלי קרום המושרים על ידי זרמי יון זורמים דרך קרום התא העצבי. בדרך כלל, שינוי ב רגישות מהותית נבחן באמצעות שינויי יכולת נוירונים כדי ליצור פוטנציאל פעולה, מחייב הוא Na + ו- K + ערוצים. לכן, בעת ביצוע הקלטות מהדק הנוכחי, micropipettes מלא פתרון פנימי המכיל K + במקום Cs +. בשילוב עם סוכנים תרופתיים החוסמות גלוטמט GABA A זרמי קולטן בתיווך מומס ACSF, תכנון הניסוי הזה מאפשר מדידת התרומה של גורמים פנימיים (למשל, K + ערוצים) כדי ירי עצבי מבלי מזוהם שינויים פוטנציאליים רגיש הסינפטי גורמים.
מאמר זה יתאר את השלבים פרוצדורליים צורך בסיסי to (i) להכין פרוסות מוח בריאות; (Ii) להשיג תצורת כל תא, וכן (iii) לפקח פרמטרים בסיסיים להעריך הסינפטי רגיש מהותי.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל הניסויים בוצעו בהתאם פרוטוקולים שאושרו על ידי ועדת הטיפול בבעלי החיים המוסדי UT Southwestern ולשימוש, נבחרו כדי למזער מתח, אי נוחות, ואת הכאב שחווה חיות הניסוי.
1. פתרונות
הערה: כן micropipette פתרונות פנימיים מראש. לרוב מטרות בסיסיות ניסיון, שני סוגים של פתרונות צריכים להספיק: Cs + מבוסס ו- K + פתרונות מבוססים.
2. הכנת Slice
3. הקלטה Micropipettes והכנה Rig
4. מבחן ממברנה
הערה: שלב זה חל על המגבר המוזכר החומרים.
גישת 5. סופים, היווצרות חותמת, וקבלת תצורת Whole-cell
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
טמפרטורה, גורם נשלטת בקלות על ידי הנסיין, משפיע על מאפייני biophysical של תעלות יונים ו קולטנים, ובכך צורת הגל של זרמים פוסט-סינפטי (PSCs) (EPSC ו iPSCs) ואת היכולת של נוירונים לעורר קוצים. איור 3 ואיור 4 מראים את השפעת הטמפרטורה על הירי העצבי ושיפוע EPSCs עורר (eEPSCs) בהתאמה. דפוס ירי (איור 3) (כלומר, חביון ספייק 1 st, ספייק מספר, תדירות, ואת צורת הגל פוטנציאל פעולה) מעוצבת על...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול זה מתאר את ההליך הבסיסי ביצוע ניסויים תיקון- clamp כל תא על נוירונים פרוסות המוח. עם זאת, המורכבות, הפוטנציאל והרגישות של הטכניקה הזו לא יכולים להיות מתוארת בצורה מושלמת במאמר זה. הנה, יש לנו ניסינו להתוות את הצעדים הבסיסיים ביותר מדגיש פרמטרים חשובים חייבים להיות מבוקר להשגת הקלטות מוצלחות וקפדניות כל תא. ללמידה תיאורטיים נוספים, ספרים ומאמרים רבים פורסמו בשני הקלטה כל תא תיקון- clamp פרוסות המוח 3,21-24 ועל שיטות שיכולות לשפר את פתרונות המשמשים 25-27
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
יש אף אחד מהמחברים אינטרסים מתחרים או אינטרסים מנוגדים.
מחקר זה מומן על ידי קרנות ההפעלה Southwestern UT (SK).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| מחולל גירוי דופק מבודד | A.M.P.I | Master-8 | |
| יחידת בידוד (ISO-Flex) | מגבר מבוקר מחשב A.M.P.I | ISO-FLEX | |
| NBSP; | התקנים מולקולריים | Multiclamp 700B | |
| מערכת רכישה | דיגיטלית התקנים מולקולריים | Digidata 1500 | |
| מיקרוסקופ | אולימפוס | BX-51 | |
| מיקרומניפולטור | מכשירי סאטר | MPC-200 | |
| מחמם תא ומקוון | וורנר אינסטרומנטס | TC-344B | |
| פורס ויברטום | לייקה | VT1000 S | |
| חולץ מיקרופיפטה | Narishige | PC-10 | |
| מצלמת הדמיה | Q הדמיה | QIClick-F-M-12 | |
| חולץ פיפטה Narishige PC-10 | Narishige | PC-10 | |
| נימי זכוכית | WPI | TW150F-3 | |
| פרוסה החזקה (נבל) | וורנר אינסטרומנטס | 64-0255 | |
| פרוסה קאמרי | וורנר אינסטרומנטס | RC-26 | |
| מחט מזרק לא מתכתית | World Precision Instruments | MF28G67-5 | |
| מסנני מזרק | Nalgene | 176-0045 | |
| אקדח דבק | הום דיפו | ||
| אייס זכוכית בע"מ | שונים | ||
| לעריפת ראש | הום דיפו | 100649198 | |
| ידית אזמל #3 | מכשירי דיוק עולמיים | 500236 | |
| מספריים קטנים וישרים חדים | מכשירי דיוק עולמיים | 14218 | |
| מלקחיים לקנולציה של כלי שיט | מכשירי דיוק עולמיים | 500453 | |
| מלקחיים המוסטטיים מעוקלים | מכשירי דיוק עולמיים | 501288 | |
| פינצטה חסכונית #3 | מכשירי דיוק עולמיים | 501976-6 | |
| מרית | פישר סיינטיפיק | 14357Q | |
| מרית גריפה | פישר סיינטיפיק | 14-357Q | |
| צלחת פטרי | פישר מדעי | 08-747B | |
| נייר סינון | Lab Depot | CFP1-110 | |
| Solutions | |||
| Cs-Gluconate Internal Solution (pH 7.2– 7.3, 280– 290 mOsm) | |||
| D-גלוקונית 50% | סיגמא אולדריץ'/שונים | G1951 | |
| צזיום-OH (CsOH) 50% | סיגמא אולדריץ'/ | 232041 | |
| שונים NaCl, 2.8 מ"מ | סיגמא אולדריץ'/שונים | S7653 | |
| HEPES, 20 מ"מ | סיגמא אולדריץ'/ | שונים H3375 | |
| EGTA, 0.4 מ"מ | סיגמא אולדריץ'/שונים | E4378 | |
| טטרה אתילאמוניום-Cl, 5 מ"מ | סיגמא אולדריץ'/שונים | T2265 | |
| Na2GTP, 0.3 מ"מ | סיגמא Aldrich/שונים | G8877 | |
| MgATP, 2 מ"מ | סיגמא אולדריץ'/שונים | A9187 | |
| <תמיסה פנימית חזקה>K-גלוקונאט (pH 7.2– 7.3, 280– 290 mOsm) | |||
| K D-גלוקונט, 120 מ"מ | סיגמא אולדריץ'/ | G4500 | |
| KCl שונים, 20 מ"מ | סיגמא אולדריץ'/שונים | P3911 | |
| HEPES, 10 מ"מ | סיגמא אולדריץ'/שונים | H3375 | |
| EGTA, 0.2 מ"מ | סיגמא אולדריץ'/שונים | E4378 | |
| MgCl<תת>2 | סיגמא אולדריץ'/שונים | M8266 | |
| Na2GTP, 0.3 מ"מ | סיגמא אולדריץ'/ | G8877 | |
| MgATP שונים, 2 מ"מ | סיגמא אולדריץ'/שונים | A9187 | |
| <חזק>נוזל מוחי מלאכותי סטנדרטי (ACSF, אוסמולריות ואסימיפ; 300-310 mOsm) | |||
| KCl, 2.5 מ"מ | סיגמא אולדריץ'/שונים | P3911 | |
| NaCl, 119 מ"מ | סיגמא אולדריץ'/ | S7653 | |
| NaH2PO4• H2O, 1 מ"מ | סיגמא אולדריץ'/ | S9638 | |
| NaHCO<תת>3, 26.2 מ"מ | סיגמא אולדריץ'/סוגים | שונים S8875 | |
| גלוקוז, 11 מ"מ | סיגמא אולדריץ'/ | G8270 | |
| MgSO4-7H2O, 1.3 מ"מ | סיגמא אולדריץ'/230391 | ||
| שונים CaCl2- 2H2O, 2.5 מ"מ | סיגמא אולדריץ'/שונים | C3881 | |
| <חזק>תרכובות נוספות המשמשות להכנת תמיסות | |||
| KOH | |||
| סיגמא אולדריץ'/שונות | K3375 | ||
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה