כאן, אנו מציגים פרוטוקול המשלב אלקטרופורציה in vivo וניתוק עצבים של שריר levator auris longus (LAL). הליך זה מאפשר לחקור את התפקיד הפוטנציאלי של חלבונים שמקורם בשריר בהתחדשות הסינפסה העצבית-שרירית.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
כאן, אנו מציגים פרוטוקול המשלב אלקטרופורציה in vivo וניתוק עצבים של שריר levator auris longus (LAL). הליך זה מאפשר לחקור את התפקיד הפוטנציאלי של חלבונים שמקורם בשריר בהתחדשות הסינפסה העצבית-שרירית.
הצומת העצבית-שרירית (NMJ) היא הסינפסה ההיקפית השולטת על התכווצות סיבי שרירי השלד כדי לאפשר תנועה מתואמת של אורגניזמים רבים. ב- NMJ, מסוף אקסון מוטורי קדם-סינפטי בא במגע עם תחום פוסט-סינפטי שרירי ומכוסה על ידי תאי Schwann טרמינליים. שלמותו ותפקודו של NMJ נפגעים במספר תנאים, כולל הזדקנות, מחלות נוירומוסקולריות ופציעות טראומטיות. כדי לנתח את התרומה הפוטנציאלית של חלבונים שמקורם בשריר לתחזוקה והתחדשות של NMJ, שולבה אסטרטגיית העברת גנים in vivo עם ניתוק עצבים של שריר הגולגולת levator auris longus (LAL) לאחר פגיעה עצבית מכנית. ממצאים קודמים הראו כי הביטוי הכפוי של חלבונים פלואורסצנטיים נשלטים אינו משנה את ארגון NMJ או את ההולכה העצבית. הליך זה נועד לתאר שיטה מפורטת של אלקטרופורציה in vivo של שריר LAL ואחריה טרנסקציה או ריסוק של הענף הספציפי של עצב הפנים המעצבב את שרירי הגולגולת, מה שמוביל לניתוק עצבים NMJ ועצבוב מחדש, בהתאמה. השילוב של אסטרטגיות ניסיוניות אלה בשריר LAL הנוח מהווה שיטה יעילה לחקור את התרומה הפוטנציאלית של ביטוי יתר או השתקה של חלבון שריר בהקשר של עצבוב NMJ לטווח קצר.
הצומת העצבית-שרירית (NMJ) היא הסינפסה ההיקפית השולטת בהתכווצות שרירים, ובעקיפין, בתנועה המתואמת של אורגניזמים1. הוא נוצר על ידי מסוף אקסון מוטורי קדם-סינפטי, תחום פוסט-סינפטי שרירי המועשר בקולטני אצטילכולין (AChRs), ותאי שוואן טרמינליים לא מיאליניים המכסים את מסוף האקסון 2,3,4. עם ניתוק עצבים NMJ עקב פגיעה עצבית היקפית טראומטית, מחלה או התערבות פרמקולוגית, פעילות השרירים המתכווצים אובדת 5,6. מכיוון שמיקרו-סביבות מתירניות מסוימות מאפשרות התאוששות תפקודית מהירה ויעילה, החיפוש אחר חלבונים שיכולים לסייע לתהליך ההתחדשות הוא הכרח קבוע. כאן, שני הליכים שולבו כדי להעריך באופן ספציפי את התפקיד הפוטנציאלי של מניפולציה ביטוי חלבון שריר בהתחדשות לטווח קצר של NMJ לאחר פגיעה עצבית.
שריר ה-levator auris longus (LAL), הממוקם על פני השטח הגביים של הגולגולת, הוא שריר דק ושטוח השולט על תנועת הפינה. שריר LAL מורכב מרצועות רוסטרליות וקאודליות, שכל אחת מהן מכילה שתיים או שלוש שכבות של סיבי שריר 7,8. הענף האוריקולרי האחורי של עצב הפנים מעצבב את שריר ה-LAN, ויוצר דפוס עצבוב מתואר היטב המורכב מחמישה אזורי עצבוב רוסטרליים (R1-R5) ושני אזורי עצבוב קאודליים (C1-C2) 8,9,10. ה- LAL הוא שריר חשוף באופן שטחי ונגיש בקלות, ולכן השימוש בו דורש הליכים זעיר פולשניים. זה מאפשר הדמיה של NMJ באמצעות מיקרוסקופיה בזמן אמת, אספקת תרופות, כמו גם התערבות של ההכנות שרירים מלאים הן in vivo ו ex vivo11,12. בסך הכל, תכונות אלה הופכות את שריר LAL למודל מצוין לחקר התנהגות NMJ ותפקוד10,13.
אלקטרופורציה In vivo היא טכניקת העברת גנים המאפשרת שילוב של DNA אקסוגני ברקמה באמצעות חדירות חולפת של קרום התא וניידות של DNA בתוך התאים, שניהם נוצרים לאחר גרימת שדה חשמלי14,15. הליך זה הוא מקומי וניתן לבצעו בכל שלב בהתפתחות החיה. בהתחשב בתכונות הייחודיות של שריר RAL, אלקטרופורציה in vivo שלו מייצגת הליך זעיר פולשני, יעיל ביותר ומהיר16, המאפשר לצפות בביטוי חלבון חזק יומיים או שלושה לאחר אלקטרופורציה.
הליך ריסוק עצב הפנים נמצא בשימוש נרחב במחקר מכיוון שהוא מציע מספר יתרונות 5,17,18. פרוטוקול זה שונה בעבר כדי להתמקד באופן ספציפי בענף האוריקולרי האחורי של עצב הפנים המעצבב את שרירי הגולגולת, כולל שריר ה- RAL, כדי למנוע שיתוק פנים; כתוצאה מכך, עכברים אינם זקוקים לטיפול מיוחד לאחר ניתוח (למשל, משחת עיניים סיכה לאובדן רפלקס מצמוץ). מכיוון שעצבוב NMJ בשריר LAL מתחיל בין 7-9 ימים לאחר פציעה6, זהו מודל טוב לעצבוב ריינרבציה לטווח קצר בהשוואה למודל הנפוץ של פציעת ריסוק עצבים של העצב הסיאטי לעצבוב שרירי הגפיים האחוריות, שם עצבוב העצבוב מתרחש כשלושה שבועות לאחר פגיעה עצבית18.
השילוב של אלקטרופורציה in vivo ופגיעה בעצב הפנים בשריר LAL יאפשר לחוקרים להעריך את ההתנהגות של רכיבים סינפטיים כנגד אפנון חלבון שמקורו בשריר בזמנים שונים של התחדשות NMJ, כולל השפעות מורפולוגיות קצרות טווח וארוכות טווח 6,16, באמצעות מגוון רחב של טכניקות כולל בדיקות אימונוהיסטוכימיות, היסטולוגיות ותפקודיות.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל הליכי הניסוי מאושרים על ידי ועדת הביואתיקה באוניברסיטה האוסטרלית של צ'ילה, צ'ילה (פרוטוקול מס' 503/2023), ועוקבים אחר הנורמות שהוטלו על ידי ועדת הביואתיקה של הסוכנות הלאומית למחקר ופיתוח, צ'ילה (ANID), כמו גם הנחיות דירקטיבת המועצה האירופית לטיפול בחיות מעבדה. במחקר הנוכחי נעשה שימוש בעכברי CF-1 בוגרים (בני 3-6 חודשים) משני המינים (30-45 גרם). המתת חסד הושגה על ידי מנת יתר של חומר נדיף, הרדמה, ואחריה exsanguination. הריאגנטים והציוד ששימשו במחקר מפורטים בטבלת החומרים.
1. אלקטרופורציה של שרירי LAL in vivo
2. ניתוק עצבים כתוצאה מפגיעה עצבית
הערה: פרוטוקול זה הוא שינוי של פרוטוקול17 שתואר קודם לכן. בצע הליך זה עם הבדל של לפחות 3 ימים מן electroporation. בהתאם לשאלות המחקר, הליך זה יכול להתבצע לפני או אחרי אלקטרופורציה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
התפוקה הקוונטית הפלואורסצנטית הגבוהה של חלבון tdTomato20 הופכת אותו לעוקב מתאים ליעילות אלקטרופורציה. לכן, הביטוי של חלבון tdTomato בשרירי LAL על-ידי אלקטרופורציה in vivo הוערך (איור 1). שרירי LAL נותחו 21 יום לאחר ההתחשמלות. תכשירים שלמים מראים את הרצועה הקאודלית הדקה (cLAL, מצולע ציאן) של שריר LAL עם שני אזורי העצבוב שלו, ואת הרצועה הרוסטרלית העבה (rLAL, מצולע צהוב) עם חמשת אזורי העצבוב שלה 8,10 (
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
השילוב של אלקטרופורציה של שרירי in vivo וניתוק עצבים הוא גישה ניסיונית רבת ערך לחקר נישה רגנרטיבית ב- NMJ4. מכיוון ששריר LAL חשוף באופן שטחי, ניתן להשלים בקלות הליכים משולבים אלה עם מתן בדיקות או תרופות שעלולות להשפיע על ביטוי או פעילות החלבונים12. בנוסף, אלקטרופורציה של גנים מדווחים לתוך שריר LAL יכולה לספק כלי רב ערך לעקוב אחר הפעלה או עיכוב של מסלולי איתות בהקשר של נזק עצבי ו / או התחדשות NMJ.
שני הה...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
אנו מודים לסביבה השיתופית והמגרה מאוד של חברי מעבדת NeSt על דיון מועיל והערות על עבודה זו. העבודה במעבדת NeSt ממומנת כיום על ידי FONDECYT 1221213. התוכנית באיור 1A נוצרה עם BioRender.com.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| #5/45 מלקחיים דומונט | כלים מדעיים | 11251-35 | עיקור לפני השימוש |
| אנטי 2H3 | DSHB | לדלל 1: 300 | |
| אנטי S100 מוכן לשימוש | Dako | IR504 | לדלל 1: 5 |
| אנטי SV2 | DSHB | לדלל 1: 50 | |
| כלורהקסידין גלוקונאט 2% | DifenPharma | ||
| אור קר מנתח סטריאומיקרוסקופ | מוטי | דגם SMZ-171 | |
| DAPI | Invitrogen | D1306 | לדלל 1 : 100 |
| דומונט #5SF מלקחיים | כלים מדעיים עדינים | 11252-00 | לעקר לפני השימוש |
| Dumont Mini Ocps – סגנון 5 | כלי מדע עדין | 11200-14 | עיקור לפני השימוש |
| ECM 830 אלקטרופורטור | BTX מכשיר | ||
| אלקטרודות מסוג מחט זהב | Genetrodes, BTX | 45-0114 | המילטון 10 מ"מ ישר |
| nbsp; | המילטון | 80400 | |
| Hyaluronidase | Sigma-Aldrich | H3884 | |
| מכונת הרדמה אינהלציה | SciVerma Scientific | M3000 שולחן עליון | |
| Isoflurane | Baxter | 218-082 | |
| עכברים | Instituto de Salud Publica - צ'ילה | עכברים בוגרים (בני 3-6 חודשים) CF-1, משני המינים (30-45 גרם) | |
| סכיני גילוח | Schick | ||
| Suture Glicosorb 5/0 | TAGUM | GS0812. J | חוט חומצה פוליגליקולית נספגת |
| tdTomato פלסמיד | Addgene | 54642 | tdפלסמיד עגבניות בשליטת מקדם ה-CMV |
| טרמדול הידרוכלוריד 5% (טריאמקול) | גרור פארמה | ||
| ואנאס מספריים אביב | כלים מדעיים משובחים | 91500-09 | עיקור לפני השימוש |
| WGA Alexa Fluor 488 | Invitrogen | W7024 | דילול |
| &אלפא;-BTX Alexa Fluor 488 | Invitrogen | B13422 | מדלל 1 : 500 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.