כאן, אנו מתארים את ההתקנה, תוכנת ניווט, וניתוח נתונים עבור שיטה מרחבית מדויקת ובזמן של מדידת טוניק ושינויי גלוטמט תאי פאזית in vivo באמצעות מערכי microelectrode enzyme-linked (MEA).
מאמר שיטה
כאן, אנו מתארים את ההתקנה, תוכנת ניווט, וניתוח נתונים עבור שיטה מרחבית מדויקת ובזמן של מדידת טוניק ושינויי גלוטמט תאי פאזית in vivo באמצעות מערכי microelectrode enzyme-linked (MEA).
שיבוש עצבי הוא לעתים קרובות מרכיב מרכזי של מחלות של מערכת העצבים המרכזית (CNS), משחק תפקיד פתולוגיה שבבסיס מחלת אלצהיימר, פרקינסון, דיכאון, וחרדה. באופן מסורתי, microdialysis כבר את הטכניקה הנפוצה ביותר (שיבח) כדי לבחון שינויים הנוירוטרנסמיטר המתרחשים הפרעות אלה. אבל בגלל microdialysis יש את היכולת למדוד איטיים 1-20 שינויים דקים על פני שטחים גדולים של רקמה, יש לו את החסרון של הפולשנות, פוטנציאל להרוס חיבור מהותי בתוך המוח יכולת דגימה איטית. טכניקה חדשה יחסית, מערך microelectrode (MEA), יש יתרונות רבים למדידת שינויים הנוירוטרנסמיטר ספציפיים בתוך אזורים במוח הבדידים כפי שהם מתרחשים, מה שהופך את גישה מדויקת במרחב ובזמן. בנוסף, באמצעות MEAs היא פולשנית, המאפשרת מדידה של שינויים הנוירוטרנסמיטר in vivo. במעבדה שלנו, אנו חהכבר יש מתעניינים במיוחד לשינויים הנוירוטרנסמיטר גלוטמט, הקשורים לפתולוגיה מחלת האלצהיימר. ככזה, השיטה המתוארת כאן נעשה שימוש כדי להעריך שיבושים בהיפוקמפוס פוטנציאליים גלוטמט במודל של עכברים טרנסגניים של מחלת אלצהיימר. בקצרה, השיטה נהוגה כרוך ציפוי microelectrode רב באתר עם אנזים מאוד סלקטיבית של הנוירוטרנסמיטר עניין בשימוש באתרים המתייחסים לעצמו להפחית את רעשי רקע ואת interferents. לאחר ציפוי וכיול, את MEA ניתן לבנות עם micropipette והוריד לתוך אזור במוח של עניין באמצעות מכשיר stereotaxic. כאן, השיטה המתוארת כרוך בהרדמת RTG (TauP301L) 4510 עכברים באמצעות מכשיר stereotaxic כדי למקד תת אזורים (DG, CA1, ו CA3) של ההיפוקמפוס.
מדידת שינויים הנוירוטרנסמיטר במוח הוא כלי חיוני עבור מדעני מוח לומדים מחלות של מערכת העצבים המרכזית (CNS) כי מאופיינות לעתים קרובות הנוירוטרנסמיטר חוסר ויסות. למרות microdialysis בשילוב עם כרומטוגרפיה נוזלית בלחץ גבוה (HPLC / EC) הייתה השיטה הנפוצה ביותר למדוד שינויים ברמות הנוירוטרנסמיטר תאיים 1, 2, 3, 4, ברזולוציה במרחב ובזמן של בדיקות microdialysis לא יכול להיות אידיאלי עבור נוירוטרנסמיטורים , כגון גלוטמט, כי מוסדר בחוזקה בחלל 5 התאים, 6. בגלל ההתקדמות בגנטיקה ודימות, ישנן שיטות נוספות שיכולות לשמש למיפוי גלוטמט in vivo. באמצעות כתבי ניאון גלוטמט מקודדים גנטיים (iGluSnFR) עלד הדמיה שני פוטונים, החוקרים מסוגלים לדמיין שחרור גלוטמט על ידי נוירונים האסטרוציטים הן במבחנה in vivo 7, 8, 9. יש לציין, זה מאפשר הקלטה משדה גדול יותר של נוף ואינו לשבש את החיבור המהותי של המוח. בעוד שיטות האופטיות החדשות אלה מאפשרות להדמיה של קינטיקה גלוטמט ומדידה של תגובות חושיות ומתחזקות פעילות עצבית, הם חסרים את היכולת לכמת את כמות הגלוטמט שטח תאי מוח באזורים דיסקרטיים.
שיטה חלופית היא מערך microelectrode enzyme-linked (MEA) שיכול למדוד באופן סלקטיבי רמות הנוירוטרנסמיטר תאיות, כגון גלוטמט, באמצעות ערכת הקלטה בהפניה עצמית. טכניקת MEA נוצלה בעבר ללמוד שינויי גלוטמט התאים הבאים מוחי טראומטיפציעה 10, 11, 12, הזדקנות 13, 14, מתח 15, 16, אפילפסיה 17, 18, 19 מחלת אלצהיימר, 20, ו הזרקה של 21 ויראלי לחקות ומייצג שיפור לעומת מגבלות המרחב והזמן הגלום microdialysis. בעוד microdialysis מגביל את היכולת למדוד בקרבת הסינפסות 22, 23, יש MEAs רזולוציה מרחבית גבוהה המאפשרת אמצעים סלקטיבית של זליגת גלוטמט תאי ליד הסינפסות 24, 25. שנית, ההחלטה הזמנית הנמוכה של microdialysis (1 - דק 20) מגבילה את היכולת לחקור אתדינמיקה מהירה של שחרור גלוטמט וסילוק המתרחשת האלפית השני כדי הטווח שני 26. בגלל הבדלי השחרור או השחרור של גלוטמט לא יכולים להיות ברורים במדדים של טוניק, נחים רמות גלוטמט, זה עשוי להיות חיוני כי שחרור גלוטמט וסילוק להימדד ישירות. MEAs לאפשר אמצעים כאלה עקב הרזולוציה הגבוהה הזמנית שלהם (2 הרץ) ומגבלות נמוכות של זיהוי (<1 מיקרומטר). שלישית, MEAs מאפשרים לבחון וריאציות תת-ב נוירוטרנסמיטורים בתוך אזור במוח מסוים, כגון בהיפוקמפוס חולדה או עכבר. לדוגמא, באמצעות MEAs אנחנו בנפרד יכולים למקד gyrus המשוננת (DG), קורנו ammonis 3 (CA3) ו קורנו ammonis 1 (CA1) של ההיפוקמפוס, אשר מחוברים באמצעות במעגל trisynaptic 27, לבחון הבדלים תת-ב גלוטמט התאי. בשל גודלו של בדיקות microdialysis (1 - 4 מ"מ אורך) ואת הנזק שנגרם על ידי השתלת 28 </ sup>, 29, הבדלים תת-קשים להתמודד. יתר על כן, המערכות האופטיות רק מאפשרות גירוי באמצעות גירויים חיצוניים, כגון גירוי שפם או הבהוב אור, אשר אינו מאפשר תת-גירוי 7. יתרון סופי של MEAs פני שיטות אחרות הוא היכולת ללמוד אזורי משנה אלה in vivo מבלי לשבש הקשרים החיצוניים ו פנימיים שלהם.
כאן, אנו מתארים כיצד מערכת הקלטה (למשל, FAST16mkIII) בשילוב עם MEAs, מורכב microelectrode ריבוי אתרי קרמיקה מבוססת, יכולה להיות מצופית באופן דיפרנציאלי על אתרי הקלטה כדי לאפשר להתערב סוכנים כדי להיות גילוי והסרה מן האות אנליטי. אנחנו גם להדגים ניתן להשתמש במערכים אלה ללימודי מבוססי amperometry של רגולציה גלוטמט in vivo בתוך DG, CA3, ואת אזורי המשנה בהיפוקמפוס CA1 של RTG הרדים (TauP301L) 4510 עכברים, מ נפוץמודל יד הבית של מחלת אלצהיימר. בנוסף, אנו מספקים אישור של רגישות מערכת MEA לדינמיקה המהירה של שחרור גלוטמט וסילוק ידי טיפול בעכברים עם riluzole, תרופה לראות במבחנה כדי להקטין שחרור גלוטמט ולהגדיל ספיגת גלוטמט 30, 31, 32, 33, והוכחת השינויים האלה בהתאמה in vivo במודל עכבר TauP301L.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. ציפוי מערך microelectrode עם אנזימים או Layer מטריקס
גלוון 2. עם m-phenylenediamine הסלקטיביות משופר
3. כיול MEA עבור איתור גלוטמט סלקטיביות (איור 1) 21
4. להרכיב את micropipette
הערה: Micropipettes (זכוכית נימים) צריך עצה עם קוטר פנימי של 10 - 15 מיקרומטר.
5. פלייט האלקטרודה התייחסות מיניאטורי in vivo השתמש
6. כירורגיה בעלי חיים כללי להקלטות MEA
7. MEAs מצופה ניקוי לאחר השימוש
ניתוח 8.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בעוד הטכנולוגיה הזו יכולה לשמש כדי למדוד שינויים glutamatergic איתות בסוגים רבים של מודלים בבעלי חיים, כגון פגיעה מוחית טראומטית, הזדקנות, מתח, ואפילפסיה, כאן אנו מדגימים כיצד הטכנולוגיה MEA יכול לשמש כדי לבחון שינויים glutamatergic במודל עכבר מהונדס של tauopathy האנושי 19, 20. RTG (TauP301L) 4510 העכבר מבטא את המוטציה P301L ב טאו הקשורים דמנציה פרונטו-טמפורלית ו פרקינסון קשורה כרומוזום 17,...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
טכניקת MEA מאפשרת מדידה של קינטיקה המהירה של שחרור הנוירוטרנסמיטר ספיג במבחנה ובחי. לפיכך, הטכנולוגיה מייצרת מגוון רחב של פלט נתונים כולל רמות הנוירוטרנסמיטר טוניק, שחרור הנוירוטרנסמיטר עורר, וסילוק הנוירוטרנסמיטר. עם זאת, בגלל השימוש MEAs היא הליך מורכב יחסית, ישנם גורמים רבים שעלולים צריך להיות מותאם לשימוש מוצלח. לדוגמה, במהלך הכיול, אפשר לציין כי אין גל אות (מסך אוסצילוסקופ) או כי התגובות לגירויים הן מינימליות, או נעדר. ככל הנראה עקב תקלה במערכת, הפעלה מחדש ש...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
GG הוא הבעלים הבלעדי של Quanteon, LLC שעושה מערכת הקלטה FAST-16 המשמש למדידות גלוטמט במחקר זה. JEQ הוא יועץ שילם עבור Quanteon.
עבודה זו נתמכה על ידי המכון הלאומי למדעי הרפואה הכללית (MNR; U54GM104942), NIA (MNR; R15AG045812), איגוד האלצהיימר (MNR; NIRG-12-242,187), גרנט הסנאט סגל מחקר WVU (MNR), ו WVU PSCOR גרנט (MNR).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| FAST-16mkIII-8 ערוץ | Quanteon | 16mkIII | |
| מערכי מיקרואלקטרודות | CenMet | W4 או 8-TRK | |
| סרום בקר אלבומין (BSA) | סיגמא-אולדריץ' | A-3059 | 10 גרם (פג תוקף לאחר חודש) |
| גלוטראלדהיד | סיגמא-אולדריץ' | G-6257 | 100 מ"ל (פג תוקף לאחר 6 חודשים) |
| גלוטמט אוקסידאז | US ביולוגי או סיגמא אולדריץ' | G4001-01 או 100646 | 50 UI (פג תוקף לאחר 6 חודשים) |
| מזרקי המילטון | המילטון | #80383 | 2 מזרקים |
| מתנול | BDH | UN1230 | 4 ליטר |
| m-פנילאנדיאמין דיהידרוכלוריד (mPD) | ACROS Organics | 1330560250 | 25 גרם |
| אלקטרודות ייחוס (RE-5B) | BAS | MF-2079 | 3 אלקטרודות |
| מגנטי המופעל על ידי סוללה צלחת ערבוב | Cole-parmer | EW-04804-01 | יכול לרכוש מספק אחר |
| גלוטמט | סיגמא-אולדריץ' | G-1626 | 100 גרם |
| חומצה אסקורבית | TCI | 50-81-7 | 500 גרם |
| דופמין הידרוכלוריד | אלפא Aesar | 62-31-7 | 5 גרם |
| חומצה פרכלורית | VWR | UN2920 | 500 מ"ל |
| פוסטסיום כלוריד | VWR | 7447-40-7 | 1 ק"ג |
| נתרן כלורי | VWR | 7647-40-7 | 1 ק"ג |
| סידן כלוריד | MP | 153502 | 100 גרם |
| נתרן הידרוקסיד | BDH | 1310732 | 500 גרם |
| זכוכית פיפטות פליטה בלחץ | CenMet | ||
| שעווה דביקה | Kerrlab | 625 | יכול לרכוש מספק שונה |
| Microsyringe | World Precision Instruments | MF28G-5 | |
| דוגמנות חימר | WalMart | יכול לרכוש מספק אחר | |
| Picospritzer III | Parker | ||
| Silver | חוט AM מערכות | #786500 | |
| חומצה הידרוכלורית | BDH | 7647010 2.5 ליטר | |
| חוט פלטינה | AM מערכות | 778000 | |
| אקדח הלחמה | Lowes או הום דיפו | יכול לרכוש מספק אחר | |
| מולטימטר | וולמארט | יכול לרכוש מספק אחר | |
| PhysioSuite | Kent Scientific | יכול לרכוש מספק אחר | |
| SomnoSuite | Kent Scientific | יכול לרכוש מספק אחר | |
| מכשיר | סטריאוטקסיStoelting | ניתן לרכוש מספק | |
| שונה מעבדה דיגיטלית סטנדרטית | Stoelting | ניתן לרכוש מספק אחר | |
| Meiji EMZ מיקרוסקופ Meiji EMZ-5 | |||
| מקדחה | Dremel | Micro | |
| Metricide | Metrex | 102800 | |
| אזמל | VWR | ניתן לרכוש מספק אחר | |
| מספריים לניתוח | VWR | ניתן לרכוש מספק אחר | |
| ספוגיות כותנה סטריליות | Puritan | 25806 | ניתן לרכוש מספק אחר |
| משחת עיניים | Puralube משחה | להשיג מהווטרינר | |
| ספוגיות יוד | VWR | S48050 | יכול לרכוש מספק אחר |
| ספוגיות אלכוהול | חנות תרופות מקומית | יכול לרכוש מספק אחר | |
| וילון ניתוח סטרילי | Dynarex | 4410 | יכול לרכוש מספק אחר |
| מי מלח סטריליים | Teknova | S5815 | יכול לעשות הלמה משלו באמצעות מסננים |
| מי חמצן (3%) | בית מרקחת | יכול לרכוש מספק אחר | |
| כרית חימום | WalMart | יכול לרכוש משונה הספק |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה