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
Mengye Zhu1, Daying Zhang1, Sicong Peng2, Nana Liu2, Jing Wu2, Haixia Kuang2, Tao Liu2,3
1Department of Pain,First Affiliated Hospital of Nanchang University, 2Department of Pediatrics,First Affiliated Hospital of Nanchang University, 3Center for Laboratory Medicine,First Affiliated Hospital of Nanchang University
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Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology.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
כאן, אנו מתארים את השלבים החיוניים להקלטות תאים כל תיקון-קלאמפ זני הסובסטנציה gelatinosa (SG) נוירונים בתוך הפרוסה חוט שדרה במבחנה . שיטה זו מאפשרת את מאפייני קרום פנימי, הסינאפסית ואפיון מורפולוגי של ס ג נוירונים שילמדו.
מחקרים שנעשו לאחרונה תאים כל תיקון-קלאמפ של נוירונים הסובסטנציה gelatinosa (SG) סיפקו גוף גדול של מידע אודות המנגנונים בעמוד השדרה שידור חושית, תקנה nociceptive ופיתוח כרוני כאב או גירוד. מימושים של הקלטות אלקטרופיזיולוגיות יחד עם לימודי מורפולוגי המבוסס על השירות של חוט השדרה חריפה פרוסות השתפרו עוד יותר את ההבנה שלנו של מאפייני עצביים, ההרכב של המעגלים המקומיות ב ס ג. כאן, אנו מציגים מדריך מפורט ומעשי עבור הכנת חוט השדרה פרוסות הצג נציג כל-תא ולהקליט תוצאות מורפולוגי. פרוטוקול זה מאפשר שימור עצביים אידיאלי, ניתן לחקות תנאים ויוו במידה מסוימת. לסיכום, היכולת לקבל הכנה של במבחנה של חוט השדרה פרוסות מאפשרת יציבה זרם, מתח-להדק הקלטות, ובכך יכול להקל על נתונים היסטוריים חקירות המאפיינים קרום פנימי, המעגלים המקומיות, מבנה עצביים באמצעות גישות מגוונות.
Gelatinosa הסובסטנציה (SG, הנדן השנייה של ' קרן ' בעמוד השדרה הגבי) היא מרכז חשוב עוררין ממסר עבור משדר וויסות מידע חושי. הוא מורכב interneurons סינאפסות, אשר מקבלים תשומות הסיבים מביא העיקרי, interneurons מקומיים, מעכבות מערכת יורד1אנדוגני. במהלך העשורים האחרונים, הפיתוח של חוט השדרה חריפה פרוסה הכנה, כניסתו של תאים כל תיקון-קלאמפ הקלטה אפשרו מחקרים שונים המאפיינים אלקטרופיזיולוגיות ו מורפולוגי פנימי של ס ג נוירונים2, 3 , 4 , כמו גם מחקרים של המעגלים המקומיות ב ס ג5,6. בנוסף, באמצעות במבחנה חוט השדרה פרוסה ההכנה, חוקרים יכולים לפרש את השינויים ב-7,excitabilities עצביים8, הפונקציה של יון ערוצי9,10, ו פעילות סינפטית11,12 בתנאים פתולוגיים שונים. מחקרים אלה יש העמיקה הבנתנו התפקיד כי ס ג נוירונים לשחק בפיתוח ותחזוקה של נוירופתי בגירוד וכאב כרוני.
במהותה, היא תנאי מוקדם מפתח כדי להשיג פריט חזותי ברור של סומא עצביים, אידיאלי תאים כל תיקון חוט השדרה חריפה בפרוסות כדי להבטיח את איכות מעולה של פרוסות אז ניתן להשיג את הנוירונים patchable ובריאה. עם זאת, הכנת חוט השדרה פרוסות כרוך במספר שלבים, כגון ביצוע laminectomy הגחוני של הסרת קרום pia-בחופשיות, אשר עשוי להיות מכשולים בהשגת פרוסות בריא. למרות שלא קל להכין פרוסות חוט השדרה, ביצוע הקלטות במבחנה על חוט השדרה פרוסות יש מספר יתרונות. לעומת ההכנות התרבות תאים, חוט השדרה פרוסות יכול חלקית לשמר קשרים סינפטיים הגלום שנמצאים במצב רלוונטי מבחינה פיזיולוגית. בנוסף, תיקון שלם-תא-הקלטה באמצעות חוט השדרה פרוסות קלאמפ יכול להיות בשילוב עם טכניקות אחרות, כגון תיקון כפול קלאמפ13,14,15,מחקרים מורפולוגי16 תא בודד RT-PCR 17. לכן, טכניקה זו מספקת מידע נוסף על אפיון את הבדלים אנטומיים, גנטיים בתוך אזור מסוים, מאפשר חקירה של ההרכב של המעגלים המקומיות.
כאן, אנו מספקים תיאור בסיסי ומפורט של השיטה שלנו עבור הכנת חריפה השדרה פרוסות ורכישת תאים כל תיקון-קלאמפ הקלטות מ ג נוירונים.
כל הפרוטוקולים ניסיוני תיאר אושרו על-ידי חיה אתיקה הוועדה של נאנצ'אנג האוניברסיטה (נאנצ'אנג, סין, No.2017 האתית-010). כל המאמצים נעשו כדי למזער את הלחץ והכאב של החיות ניסיוני. ההקלטות אלקטרופיזיולוגיות שבוצעה כאן בוצעו בטמפרטורת החדר (RT, 22 – 25 ° C).
1. בעלי חיים
2. הכנת החומרים והפתרונות
3. חוט השדרה חריפה פרוסה הכנה
הערה: פרוסות חוט השדרה רוחבי או parasagittal מוכנות כמו בעבר תיאר18,19,20.
4. כל תא תיקון-קלאמפ הקלטות
5. מחקר מורפולוגי
חוט השדרה חריפה פרוסות הוכנו על פי התרשים המוצג באיור1. לאחר חיתוך שחזור, פרוסה חוט השדרה הועברה לחדר ההקלטה. נוירונים בריא אותרו על סמך מראה חיצוני סומא באמצעות מיקרוסקופ IR-DIC. הבא, פוטנציאל פעולה של ס ג נוירונים היינו שהפיק סדרה של depolarizing פולסים הנוכחי (משך s 1) כאשר נוירונים התקיימו RMP. כפי שמוצג באיור 2, ירי הדפוסים שנצפו בס ג נוירונים הכלולים טוניק-ירי, נדחתה ירי, gap-ירי, הראשונית-פרץ, phasic מתפרצת, יחיד-ספייק, בעל כורחו-ירי, אשר תיאר, מסווגות על-ידי מחקרים קודמים.
במסגרת ההכנה הזאת, גם הקלטנו את זרמי המופיעים באופן ספונטני וזרמים subthreshold מתח קלאמפ. עקבות נציג של זרמים subthreshold, כולל הנוכחי לפעיל על-hyperpolarization (אניh), סידן T-type הנוכחי (IT), אשלגן מסוג A הנוכחי (IA), מקבלים איור 3A. זרמים אלה התקבלו על-ידי החזקת תאים ב-50 mV ו בהדרגה נכנס 10-mV יפחת מ-60 ל-120 mV. אניh הופעל על-ידי hyperpolarizing מתח צעדים. עם זאת, אניT ואניA הופעלו על-ידי hyperpolarizing prepulses לשחרר מן איון עקב עם מתח depolarized. איור 3B 3 ג מראים נציג ספונטנית EPSCs (sEPSCs) IPSCs (sIPSCs) הוקלט בין הנוירונים SG, בהתאמה. ניתן לנתח את משרעת ואת התדירות של אירועים סינפטית אלה באמצעות ניתוח מיני התוכנה במצב לא מקוון.
כדי לאפיין תכונות מורפולוגיות עצביים, פרוסות parasagittal הוחלו כי רוב הנוירונים ס ג יש באופן משמעותי rostrocaudal התפשטות הדנדריטים, neurobiotin 488 נוספה לפתרונות תאיים. הגודל של סומא עצביים וההיקף והמידות של תהליכי הדנדריטים שלהם הוערכו לאחר מיקרוסקופיה קונפוקלית הדמיה. כפי שדווח בעבר, ס ג נוירונים להראות הבחנות מורפולוגיות, יכול להיות מסווגים לתוך תאים המרכזי, תאים רדיאלי, תאים אנכי, תאי איון ותאים בלתי מסווג. Micrographs נציג של תאים אלה מוצגים באיור4.

איור 1: תרשים עבור חוט השדרה חריפה פרוסה הכנה- לאחר להיות מורדם עמוקות עם urethan (i.p.), חולדות הן transcardially perfused עם carbogenated קר כקרח סוכרוז-כלנית חדד. השדרה ואז גזור במהירות, ומתבצעת הגחון laminectomy. קרומי המוח, קרום pia-בחופשיות ושורשים עצבי השדרה המצורפת יוסרו. לאחר מכן, הדגימה חוט השדרה נטענה בבלוק agarose. פרוסות רוחבי או parasagittal לחתוך עם vibratome לפי הצורך. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

איור 2: ירי דפוסים של נוירונים ס ג. דפוסי בירי נקבעים על ידי הזרקת סדרה של 1 s depolarizing פולסים הנוכחי לתוך נוירון SG-RMP. ניתן לסווג את דפוסי הירי כמו טוניק-ירי נדחתה ירי, gap-ירי, ראשוני-פרץ, phasic מתפרצת, יחיד-ספייק, בעל כורחו-ירי. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

איור 3: מתח-קלאמפ הקלטות בנוירונים ס ג. עקבות נציג (A) מציג בתגובה hyperpolarizing נוכחי הזרקת מסווגים אניh,אני , אני,T. החלונית התחתונה מציגה את פרוטוקול evoking סף תת זרמי מתח-קלאמפ. (B) עקבות נציג של sEPSCs הקליט מ ג נוירונים ב-70 mV היעדרות, נוכחות של 50 μM APV ו 20 μM CNQX. להוריד עקבות רצופות, אשר מוצגות באיור של סרגל הזמן המורחב לפני (משמאל), תחת (מימין) הפעולה של APV, CNQX, להתכתב תקופה שצוין על-ידי בר המוצג להלן תרשים ההקלטה. עקבות נציג (C) sIPSCs שנרשמו מ ג נוירונים היעדרות ונוכחות של 10 μM bicuculline ו סטריכנין 1 μM ב 0 mV. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

איור 4: מורפולוגיה נציג של נוירונים עכברוש ס ג. על-פי מאפייני דנדריט שמוצג בתמונות מיקרוסקופיה קונפוקלית וגדלים סומא, ס ג נוירונים ניתן לסווג תא מרכזי (A), תא רדיאלי (B), תאים אנכי (C), תאים איון (D) ו לא מסווג תא (E ). V: הגחוני /; הגבי; d: R: rostral; C: סימטרית. סרגל קנה מידה = 50 מיקרומטר. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
| רכיב | משקל מולקולרי | ריכוז (מ מ) | g/L |
| NaCl | 58.5 | 117 | 6.84 |
| אשלגן כלורי | 74.5 | 3.6 | 0.27 |
| NaH2PO4·2H2O | 156 | 1.2 | 0.19 |
| CaCl2·2H2O | 147 | 2.5 | 0.37 |
| MgCl2·6H2O | 203 | 1.2 | 0.24 |
| NaHCO3 | 84 | 25 | 2.1 |
| D-גלוקוז | 180 | 11 | 1.98 |
| חומצה אסקורבית | 198.11 | 0.4 | 0.08 |
| פירובט נתרן | 110 | 2 | 0.22 |
טבלה 1: מתכון כלנית חדד.
| רכיב | משקל מולקולרי | ריכוז (מ מ) | g/L |
| NaCl | 58.5 | 117 | 6.84 |
| אשלגן כלורי | 74.5 | 3.6 | 0.27 |
| NaH2PO4·2H2O | 156 | 1.2 | 0.19 |
| CaCl2·2H2O | 147 | 2.5 | 0.37 |
| MgCl2·6H2O | 203 | 1.2 | 0.24 |
| NaHCO3 | 84 | 25 | 2.1 |
| D-גלוקוז | 180 | 11 | 1.98 |
| חומצה אסקורבית | 198.11 | 0.4 | 0.08 |
| פירובט נתרן | 110 | 2 | 0.22 |
טבלה 2: מתכון סוכרוז-כלנית חדד.
| רכיב | משקל מולקולרי | ריכוז (מ מ) | מ"ג/100 מ"ל |
| K-gluconate | 234.2 | 130 | 3044.6 |
| אשלגן כלורי | 74.5 | 5 | 37.28 |
| נה2-Phosphocreatine | 453.38 | 10 | 453.38 |
| EGTA | 380.35 | 0.5 | 19.02 |
| HEPES | 238.31 | 10 | 238.3 |
| Mg-ATP | 507.18 | 4 | 202.9 |
| Li-GTP | 523.18 | 0.3 | 15.7 |
טבלה 3: מתכון K+-המבוסס על פתרון תאיים.
| רכיב | משקל מולקולרי | ריכוז (מ מ) | מ"ג/100 מ"ל |
| CsMeSO4 | 228 | 92 | 2097.6 |
| CsCl | 168.36 | 43 | 723.95 |
| נה2-Phosphocreatine | 453.38 | 10 | 453.38 |
| תה-קלרנית | 165.71 | 5 | 82.86 |
| EGTA | 380.35 | 0.5 | 19.02 |
| HEPES | 238.31 | 10 | 238.3 |
| Mg-ATP | 507.18 | 4 | 202.9 |
| Li-GTP | 523.18 | 0.3 | 15.7 |
טבלה 4: מתכון Cs+-המבוסס על פתרון תאיים.
המחברים מצהירים שאין ניגודי אינטרסים.
כאן, אנו מתארים את השלבים החיוניים להקלטות תאים כל תיקון-קלאמפ זני הסובסטנציה gelatinosa (SG) נוירונים בתוך הפרוסה חוט שדרה במבחנה . שיטה זו מאפשרת את מאפייני קרום פנימי, הסינאפסית ואפיון מורפולוגי של ס ג נוירונים שילמדו.
עבודה זו נתמכה על ידי מענקים הלאומי מדעי הטבע קרן של סין (מס 81560198, 31660289).
| NaCl | Sigma | S7653 | משמש להכנת ACSF ו-PBS |
| KCl | Sigma | 60130 | משמש להכנת תמיסה תוך-תאית מבוססת ACSF, סוכרוז-ACSF ו-K+ NaH |
| 2PO4· 2H2O | Sigma | 71500 | משמש להכנת ACSF, סוכרוז-ACSF ו-PBS |
| CaCl2· 2H2O | Sigma | C5080 | משמש להכנת ACSF וסוכרוז-ACSF |
| MgCl2· 6H2O | Sigma | M2670 | משמש להכנת ACSF וסוכרוז-ACSF |
| NaHCO3 | Sigma | S5761 | משמש להכנת ACSF וסוכרוז-ACSF |
| D-Glucose | Sigma | G7021 | משמש להכנת |
| חומצה אסקורבית | ACSF Sigma | P5280 | משמש להכנת ACSF וסוכרוז-ACSF |
| נתרן פירובט | סיגמא | A7631 | משמש להכנת ACSF וסוכרוז-ACSF |
| סוכרוז | Sigma | S7903 | משמש להכנת סוכרוז-ACSF |
| K-גלוקונאט | Wako | 169-11835 | משמש להכנת תמיסה תוך-תאית מבוססת K+ |
| Na2-Phosphocreatine | Sigma | P1937 | משמש להכנת תמיסה תוך-תאית |
| EGTA | Sigma | E3889 | משמש להכנת תמיסה תוך-תאית |
| HEPES | Sigma | H4034 | משמש להכנת תמיסה תוך-תאית |
| Mg-ATP | Sigma | A9187 | משמש להכנת תמיסה תוך-תאית |
| Li-GTP | Sigma | G5884 | משמש להכנת תמיסה תוך-תאית |
| CsMeSO4 | Sigma | C1426 | משמש להכנת תמיסה תוך-תאית מבוססת Cs+ |
| CsCl | Sigma | C3011 | משמש להכנת תמיסה תוך-תאית מבוססת Cs+ |
| TEA-Cl | Sigma | T2265 | משמש להכנת תמיסה תוך-תאית מבוססת Cs+ תמיסה |
| נוירוביוטין 488 | וקטור | SP-1145 | 0.05% נוירוביוטין 488 יכול לשמש למחקרים מורפולוגיים |
| Agar | Sigma | A7002 | 3% בלוק אגר שימש בפרוטוקול שלנו |
| Paraformaldehyde | Sigma | P6148 | 4% paraformaldehyde שימש לעיבוד אימונוהיסטוכימי |
| Na2HPO4 | Hengxing Chemical ריאגנטים | המשמשים להכנת PBS | |
| Mount Coverslipping Medium | Polyscience | 18606 | |
| Urethan | National Institute for Food and Drug | Control 30191228 | 1.5 גרם/ק"ג, i.p. |
| נימי זכוכית בורוסיליקט | WorldPrecision Instruments | TW150F-4 | 1.5 מ"מ OD, 1.12 מ"מ |
| ID חולץ מיקרופיפטה | Sutter Instrument | P-97 | משמש להכנת מיקרופיפטות |
| Vibratome | Leica | VT1000S | |
| שולחן בידוד רעידות | תאגיד ייצור טכני | 63544 | |
| מצלמת | CCD אינפרא אדוםDage-MIT | IR-1000 | |
| מגבר מהדק תיקון | HEKA | EPC-10 | |
| סאטר | מיקרומניפולטור | MP-285 | |
| שלב XY | Burleigh | GIBRALTAR XY | |
| מיקרוסקופ זקוף | אולימפוס | BX51WI | |
| אוסמומטר | מתקדם | FISKE 210 | |
| PH | מטר מטלר טולדו | FE20 | |
| מיקרוסקופ קונפוקול | Zeiss | LSM 700 |