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Research Article
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Erratum Notice
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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Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology.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
Questo articolo video illustra un protocollo completo per rilevare e quantificare tutte le fasi della neurogenesi ippocampale adulta all'interno della stessa sezione di tessuto. Abbiamo elaborato un metodo per superare i limiti dell'immunofluorescenza multipla indiretta che si verificano quando non sono disponibili anticorpi adatti da diverse specie ospiti.
Neurogenesi adulta è altamente regolamentato, processo a più stadi, in cui nuovi neuroni sono generati da una cellula staminale neurale attivato via sempre più impegnati sottotipi progenitrici intermedi. Ciascuno di questi sottotipi esprime un insieme di marcatori molecolari specifici, nonché criteri morfologici specifici, possono essere utilizzati per la loro identificazione. In genere, vengono applicate le tecniche di immunofluorescenza coinvolge anticorpi specifici del sottotipo in combinazione con indicatori di proliferazione exo- o endogeni. Siamo qui descriviamo immunomarcatura metodi per il rilevamento e la quantificazione di tutte le fasi di adulti neurogenesi ippocampale. Questi comprendono l'applicazione di analoghi della timidina, perfusione transcardial, lavorazione dei tessuti, calore indotta recupero epitopi, ABC immunoistochimica, multiple immunofluorescenza indiretta, microscopia confocale e quantificazione delle cellule. Inoltre, vi presentiamo un protocollo di immunofluorescenza sequenziale multiplo che elude problemi usually derivanti dalla necessità di utilizzare anticorpi primari sollevati nella stessa specie ospite. Esso permette una accurata identificazione di tutti i sottotipi progenitrici ippocampali insieme con un marcatore di proliferazione all'interno di una singola sezione. Queste tecniche sono un potente strumento per studiare la regolazione di diversi sottotipi progenitrici in parallelo, il loro coinvolgimento in patologie cerebrali e il loro ruolo nelle funzioni cerebrali specifiche.
Due regioni cerebrali costitutivamente generare nuovi neuroni per tutta la vita, la zona subventricolare dei ventricoli laterali e la zona subgranulare (SGZ) del giro dentato dell'ippocampo (DG). I nuovi neuroni derivano da cellule progenitrici neurali e passare attraverso diverse fasi di sviluppo morfologico e fisiologico, prima di raggiungere la maturità 1,2. Da un glia-come radiale cellule staminali lentamente dividendo (tipo 1) fasi consecutive di transito amplificare cellule progenitrici intermedie sorgono. I sottotipi più indifferenziate (tipo 2a e 2b tipo) hanno una forma irregolare con brevi, processi tangenziali. Essi generano neuroblasti (tipo 3) che uscire gradualmente il ciclo cellulare di diventare neuroni immaturi (con dendriti estese verso lo strato molecolare) e, infine, integrare nella rete ippocampale granuli maturi. Per le loro caratteristiche fisiologiche particolari queste cellule forniscono il circuito con una maggiore plasticità 3 suggeting un ruolo unico in funzione ippocampale. In realtà, gli studi degli ultimi dieci anni hanno generato una sostanziale evidenza che neurogenesi adulta contribuisce alla memoria spaziale, la separazione del modello e comportamento emotivo 4,5.
Neurogenesi adulta può essere studiato con diversi approcci. Analoghi della timidina incorporano nel DNA durante la fase S del ciclo cellulare e permettono la nascita datazione, la quantificazione e il destino l'analisi delle cellule neonato 6-8. Applicazione sequenziale di diversi analoghi della timidina (ad esempio, CldU, EdU o IDU) può essere utilizzato per studiare il turnover cellulare o popolazioni di cellule nate in diversi momenti durante il corso di un esperimento 9. Un'alternativa, marcatore endogeno per la proliferazione cellulare è Ki67. È espressa nelle cellule in divisione durante tutte le fasi del ciclo cellulare (G1, S, G2, M), tranne la fase di riposo (G0) e l'inizio della G1 10,11. Per analizzare il fenotipo di popolazioni cellulari neonati nell'adulto dentate del giro diversi marcatori molecolari specifici stadio possono essere utilizzati come GFAP, nestina, DCX e NeuN 1,6. GFAP è un marker di astrociti maturi, ma si esprime anche in cellule gliali radiali come nel prosencefalo adulti. Nestin è un filamento intermedio specifico per le cellule gliali radiali-like e cellule progenitrici intermedi precoci. DCX è una proteina associata ai microtubuli espresso in progenitori intermedi, neuroblasti e neuroni immaturi. Sulla base del (co) espressione di questi tre marcatori e le caratteristiche morfologiche delle cellule marcate quattro sottotipi di cellule progenitrici distinti possono essere identificati: tipo 1 (GFAP +, nestina +, DCX -), di tipo 2 bis (GFAP -, nestina + , DCX -), di tipo 2b (GFAP -, nestina +, DCX +) e di tipo 3 (GFAP -, nestina -, DCX +) 1. Co-etichettatura dei DCX insieme NeuN, che si esprime nei neuroni postmitotiche, consente la differenziazione di immature (DCX +, NeuN +) e maturo (DCX -, NeuN +) neuroni granulari.
I marcatori di cui sopra sono spesso utilizzati per immunofluorescenza co-etichettatura e la successiva microscopia confocale per analizzare il numero e l'identità delle cellule neonate. Ciò richiede in genere anticorpi di diverse specie ospite per evitare indesiderate anticorpi cross-reattività. Tuttavia, la maggior parte degli anticorpi primari adatti per la ricerca neurogenesi sono sollevate nei conigli o topi (ad esempio, mouse α-BrdU, topo α-NeuN, coniglio α-Ki67, α-GFAP coniglio). Questo porta a gravi limitazioni nel numero e combinazione di antigeni che possono essere valutati in una singola fetta. Questo a sua volta non solo aumenta lo sforzo di colorazione, come più colorazioni devono essere eseguite, ma potrebbe anche compromettere l'affidabilità dei risultati. Inoltre, alcuni antigeni sono suscettibili di formalina epitopo mascheratura fissaggio indotta (ad esempio, Ki67, Nestina). Siamo qui descriviamo modifiche dai protocolli immunomarcatura singola e multipla classici (ad esempio, il recupero degli epitopi, multiple immunostaining sequenziale, uso di nestina-GFP topi transgenici 12) superare molti di questi problemi. In particolare, il protocollo di immunofluorescenza sequenziale multiplo permette colorazione contro un massimo di quattro diversi antigeni anche se parte degli anticorpi è derivato dallo stesso host. Questo consente il rilevamento simultaneo di tipo 1, tipo 2a, 2b e tipo cellule progenitrici tipo 3, nonché la loro attività proliferativa all'interno di una singola sezione.
NOTA: Tutte le procedure che coinvolgono gli animali viventi sono state effettuate in conformità con la direttiva comunitaria 86/609 / CEE del Consiglio le linee guida sulla cura e l'uso di animali da laboratorio e approvato dal comitato etico locale (Thüringer Landesamt für Lebensmittelsicherheit und Verbraucherschutz).
1. Iniezione intraperitoneale della timidina Analoghi
2. Preparazione del tessuto
Figura 1. Schema di trasferire fette microtomo in un 24-pozzetti. Inizia a A1 e mettere le fette successive in riga A, dopo A6 passare alla riga successiva B e così via. Al raggiungimento D6, tornare a A1 e continuare. Questa disposizione consente di fette per la quantificazione di ogni n ° sezione di un intero cervello. Per la quantificazione delle cellule neonate prendere ogni 6 th sezione cervello (equivalente al contenuto di una colonna), per immunofluorescenza fenotipizzazione prendere ogni sezione 12 th (equivalente al contenuto di 2 righe alternate di una colonna).
3. Immunostaining
NOTA: Le sezioni sono lavorate senza flottante, di solito in 6 pozzetti dotati di una piastra di supporto e inserti in mesh. In via eccezionale, il blocco, incubazioni anticorpi e reazioni ABC sono fatto in 12 o 24 e piastre senza inserti in rete (da 0,5 a 1 ml per well è sufficiente, a seconda del numero di fette che devono essere tinto). Durante queste fasi, di trasferire le sezioni con l'aiuto di un pennello sottile (risciacquare con ogni nuova soluzione). Tutte le incubazioni sono fatti con agitazione continua (max 150 rpm).
Analisi 4. Dati
Abbiamo applicato i metodi sopra descritti per quantificare e caratterizzare cellule neonate nei postnatale e adulta ippocampo. Pertanto, abbiamo utilizzato di tipo selvatico e neurogenesi-carente ciclina D2 knock out (KO) CCND2 topi alloggiati in condizioni note per influenzare il tasso di neurogenesi (cioè, ambiente arricchito, EE) 13,14. La colorazione immunoistochimica DAB contro uno Ki67, BrdU, CldU o Idu costantemente rivelato differenze di numero di cellule neonati tra tipo selvatico e CCND2 KO topi (Figura 3) 15. Inoltre, con successive iniezioni equimolari di CldU e Idu siamo stati in grado di discriminare popolazioni cellulari nati durante specifici periodi di EE (Figura 3C, D). Sezione 3.2.4 Adottando abbiamo rilevato con successo intensità di segnale uguali e ottima sovrapposizione di CldU e Idu dopo la loro consegna simultanea (Figura 4). BrdU etichettati cellule neonate potrebbero essere phenotyped con stanMetodo Dard immunofluorescenza da una applicazione contemporaneamente BrdU e NeuN, (Figura 5) o BrdU, GFAP, nestina-GFP e anticorpi DCX (Figura 6B). Questa tecnica ha permesso di successo tipo di identificazione 1, 2a, 2b e 3 cellule progenitrici all'interno di un unico esemplare (Figura 6B, D). Co-etichettatura dei Ki67 con marcatori progenitrici richiesto l'applicazione sequenziale di anticorpi come anticorpi primari contro Ki67 e GFAP sono state sollevate nell'ambito di coniglio (si applica la sezione 3.2.2), inoltre una delle anticorpi primari (capra α-GFP) è stato prodotto nella stesso host uno degli anticorpi secondari (AMCA conj. capra α-coniglio). Una combinazione di sezioni 3.2.2 e 3.2.3 ha funzionato perfettamente, se le sezioni sono state incubate prima in Ki67 con anticorpi nestin-GFP, e in secondo luogo in anticorpi GFAP ma non viceversa (Figura 6C). Figura 2B riassume gli schemi applicativi approvati.

Figura 3. immagini microscopia ottica di ABC-immunoistochimica per la quantificazione delle cellule neonate nel giro dentato. Raffigurate sono confronti tra diversi marcatori di proliferazione in WT e neurogenesi topi con deficit CCND2 KO a 100X e 400X ingrandimento. (A) g> Ki67-DAB colorazione mostra gruppi di cellule proliferanti nella zona subgranulare del giro dentato (giorno postnatale 35). Il numero di cellule proliferanti è diminuita nei topi CCND2 KO rispetto ai topi WT. (B), le cellule Newborn a 28 giorni dopo la BrdU somministrazione (schema di iniezione sopra immagini) confermando il tasso di proliferazione ridotta nei topi CCND2 KO. (C) CldU somministrazione durante la 6a settimana di EE (regime di iniezione sopra di immagine) rivelato un aumento del numero di cellule appena nati il giro dentato WT ma non CCND2 topi KO. (D) IdU somministrazione durante la 8a settimana di EE mostrato risultati simili. Bar Scala rappresenta 50 micron. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
fig4.jpg "/>
Figura 4. immunofluorescenza co-colorazione di CldU e Idu dopo la consegna simultanea di concentrazioni equimolari. Amplificazione del segnale delle cellule CldU etichettati comportato un eccellente sovrapposizione di CldU e Idu. Bar Scala rappresenta 20 micron. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 5. immunofluorescenza co-etichettatura dei NeuN e BrdU. (A) è stato somministrato BrdU 6 volte ogni 8 ore per 2 giorni consecutivi a partire dal giorno postnatale 14. Gli animali sono stati sacrificati 28 giorni. (B) Immunofluorescenza co-etichettatura delle cellule proliferanti con il marcatore neuronale maturo NeuN mostra un numero ridotto di proliferanti cellule CCND2 KO rispetto a WT animali. Bar Scala rappresenta 50 micron. (C) Visualizzazione ingrandita della (B) che mostra le cellule co-marcato in entrambi i genotipi. Bar Scala rappresenta 20 micron. (D) Alto ingrandimento esempio di un / NeuN cellulare co-marcato BrdU nel giro dentato. Bar Scala rappresenta 10 micron. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 6. immunofluorescenza Quadrupla co-etichettatura dei diversi marcatori di proliferazione con GFAP, nestina-GFP e DCX per fenotipo granuli neonati nel giro dentato di topi nestina-GFP. (A) BrdU è stato somministrato 3 volte ogni 2 ore a giorno postnatale 70 . Gli animali sono stati sacrificati due ore più tardi. (B) immagine Rappresentante di una co-colorazione per BrdU, GFAP,nestina-GFP e DCX. (C) immagine Rappresentante di immunofluorescenza quadruple per Ki67, GFAP, nestina-GFP e DCX. (D) Classificazione di tipi di cellule progenitrici in base alla loro etichettatura immunofluorescenza. Sulla base della co-espressione di diversi marcatori e le caratteristiche morfologiche delle cellule marcate quattro sottotipi di cellule progenitrici distinti possono essere identificati: tipo 1 (GFAP +, nestina +, DCX -), tipo 2a (GFAP -, nestina +, DCX - ), tipo 2b (GFAP -, nestina +, DCX +) e di tipo 3 (GFAP -, nestina -, DCX +). Bar Scala rappresenta 20 micron. (E) Schema delle diverse fasi di adulti neurogenesi ippocampale. Essa illustra le tipologie 4 progenitrici di cellule, i neuroni immaturi e cellule granulari mature, la loro caratteristica espressione di marcatori e la loro capacità proliferativa. ML - strato di cellule molecolari, GCL -strato di cellule granulari, SGL -. strato di cellule subgranulare Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 7. Esempio di colorazioni sequenziali di successo e non di successo con due anticorpi primari sollevate nella stessa specie, a seconda della sequenza di anticorpi incubazione. Il microscopio confocale mostrano il risultato di una co-colorazione sequenziale contro Ki67 e GFAP con anticorpi primari sia derivato da coniglio. In (A) immunoistochimica è stato completato per GFAP seguita da colorazione contro Ki67 che ha portato ad una sovrapposizione pronunciato dei due segnali. In particolare, il segnale Ki67 era atipica e assomigliava il segnale della colorazione GFAP. (B) mostra i risultati della retromarciaSequenza colorazione con la colorazione Ki67 completato prima e successiva colorazione contro GFAP. Qui, i segnali per entrambi gli antigeni somigliavano pattern di espressione atteso: Il segnale Ki67 era limitata a nuclei all'interno della zona subgranulare mentre il segnale GFAP stato trovato cytoplasmatically, soprattutto nei processi cellulari derivanti dalla zona subgranulare. Bar Scala rappresenta 20 micron. RHX - Rhodamine X. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 8. specificità degli anticorpi α-BrdU utilizzati per rilevare CldU e Idu. I topi sono stati iniettati sia con CldU o con Idu (applicazione non simultanea). In (A) sezioni di cervello di CldU (A1) o Idu (A2) iniettato topi erano Immunostained utilizzando l'anticorpo purificato ratto α-BrdU che dovrebbe specificamente cross-reagire CldU, ma non IdU. (B) mostra i risultati di colorazione cervelli CldU (B1) o IdU (B2) iniettato topi con il mouse α-BrdU anticorpi che si prevede di cross-reagiscono con Idu, ma non CldU. Bar Scala rappresenta 20 micron. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari concorrenti.
Questo articolo video illustra un protocollo completo per rilevare e quantificare tutte le fasi della neurogenesi ippocampale adulta all'interno della stessa sezione di tessuto. Abbiamo elaborato un metodo per superare i limiti dell'immunofluorescenza multipla indiretta che si verificano quando non sono disponibili anticorpi adatti da diverse specie ospiti.
Gli autori ringraziano S. Tausch per l'eccellente assistenza tecnica. Il lavoro è stato sostenuto da BMBF (Bernstein Focus 01GQ0923) e DFG (FOR1738).
| Somministrazione analogica della timidina | |||
| 5-Bromo-2′-deossiuridina, BrdU | Sigma-Aldrich | B9285 | tossico (mutageno, teratogeno) |
| 5-Cloro-2&primo;-deossiuridina, CldU | Sigma-Aldrich | C6891 | tossico (mutageno, teratogeno) |
| 5-Cloro-2′-deossiuridina, CldU | MP Biomedicals | 2105478 | tossico (mutageno, teratogeno) |
| 5-Iodo-2′-deossiuridina, IdU | MP Biomedicals | 2100357 | tossico (mutageno, teratogeno) |
| Preparazione tissutale | |||
| Isoflurano-Actavis | Piramal Healthcare | 700211 | |
| Paraformaldeide in polvere (PFA) | Riedel-De Hä en | 16005 | tossico, infiammabile |
| Pompa di perfusione PD5206 | Heidolph Instruments | 523-52060-00 | |
| Tubi da laboratorio Masterflex Tygon, Ø 0,8 mm | Thermo Fischer Scientific | 06409-13 | |
| Ago di alimentazione, dritto, 21 G, punta a oliva da 1,75 mm, 40 mm | Agnthos | 1036 | |
| Microtomo di congelamento Microm HM 400 | Thermo Fischer Scientific | ||
| Piastre multipozzetto per colture cellulari a 24 pozzetti | Greiner Bio-One | 662160 | |
| Immunoistochimica | |||
| Tefal vitacuisine piroscafo | Tefal | VS 4001 | |
| Netwell Inserti a membrana in rete di poliestere da 24 mm | Corning | 3479 | precaricato in piastre di coltura a 6 pozzetti |
| Inserti a membrana in rete di poliestere Netwell da 15 mm | Corning | 3477 | precaricato in piastre di coltura a 12 pozzetti |
| Kit di supporto a 6 pozzetti in plastica | Netwell Corning | 3521 | per inserti a membrana in rete di poliestere da 24 mm |
| Kit di supporto a 12 pozzetti in plastica Netwell | Corning | 3520 | per inserti a membrana in rete di poliestere da 15 mm | Kit
| Vectastain Elite ABC | Vector Laboratories | PK-6100 | |
| DAB (3,3′-Diaminobenzidina tetracloridrato idrato) | Sigma-Aldrich | D-5637 | cancerogeno, sensibile alla luce |
| Fluoromount-G | SouthernBiotech | 0100-01 | |
| Primary antibodies | |||
| Rabbit IgG1 α-Ki67 | Novocastra/ Leica Biosystems | NCL-L-Ki67MM1 | DAB 1:400/IF 1:100; richiede il recupero dell'epitopo |
| Coniglio α-GFAP, AS-3-GF | Sistemi sinaptici | 173 002 | 1:500 |
| IgG di capra (H+L) α-GFP | Anticorpi Acris | R1091P | 1:300 |
| IgG1 di topo &alfa;-nestina | Abcam | ab6142 | 1:200; richiede il recupero dell'epitopo |
| IgG di porcellino d'India (H+L) α-Doublecortin | Merck Millipore | AB2253 | 1:500 |
| IgG2a di ratto α- BrdU (ascite) | AbD Serotec/ Bio-Rad | OBT0030CX | per la rilevazione di BrdU; DAB 1:500/IF 1:400 |
| Rat IgG2a α-BrdU (purificato) | AbD Serotec/ Bio-Rad | OBT0030 | per il rilevamento di CldU; DAB 1:500/IF 1:250-400 |
| IgG1 di topo α-NeuN | Merck Millipore | MAB377 | 1:500 |
| IgG1 di topoκ α-BrdU | BD Biosciences | 347580 | Per il rilevamento di IdU; DAB 1:500/IF 1:350< |
| Asino &alfa;-cavia IgG (H+L)-Biotina | Dianova | 711-065-152 | 1:500 |
| Asino &alfa;-ratto IgG (H+L)-Biotina | Dianova | 712-065-150 | 1:500 |
| Asino &alfa;-topo IgG (H+L)-Biotina | Dianova | 715-065-151 | 1:500 |
| Capra &alfa;-ratto IgG (H+L)-Alexa Fluor 488 | Sonde molecolari | A11006 | 1:250 |
| Asino &alfa;-capra IgG (H+L)-Alexa Fluor 488 | Sonde molecolari | A11055 | 1:250 |
| Asino &alfa;-topo IgG (H+L)-FITC, Fab-Fragment | Dianova | 715-097-003 | 1:100 |
| Asino &alfa;-topo IgG (H+L)-Alexa Fluor 647 | Dianova | 715-605-151 | 1:250 |
| Asino &alfa;-porcellino d'India IgG (H+L)-Alexa Fluor 647 | Dianova | 706-605-148 | 1:250 |
| Asino &alfa;-ratto IgG (H+L)-Rosso Rodamina-X | Dianova | 712-295-150 | 1:250 |
| Asino &alfa;-coniglio IgG (H+L)-Rosso Rodamina-X | Dianova | 711-295-152 | 1:250 |
| Asino &alfa;-porcellino d'India IgG (H+L)-Rosso Rodamina-X | Dianova | 706-296-148 | 1:250 |
| Streptavidina-rodamina Red-X | Dianova | 016-290-084 | 1:500 |
| Capra α-coniglio IgG (H+L)-AMCA | Dianova | 111-155-144 | 1:250, funziona solo con coniglio α-GFAP |
| Hoechst 33342 | Sonde molecolari | H3570 | 1:1000 |
| DAPI | Sonde molecolari | D1306 | 1:1000 |
| Blocking | |||
| Fab-fragment d'asino α-topo IgG (H+L) | Dianova | 715-007-003 | 1:20 |
| Fab-fragment d'asino α-coniglio IgG (H+L) | Dianova | 711-007-003 | 1:20 |
| Siero d'asino normale | Merck Millipore | S30 | |
| Siero normale di coniglio | Dianova | 011-000-010 | |
| Siero normale di capra | Dianova | 005-000-001 | |
| Albumina sierica bovina | Sigma-Aldrich | A7906 | |
| Histology | |||
| Cresyl violet | Sigma-Aldrich | C5042 | |
| Neo-Clear | Merck Millipore | 109843 | sostituto non tossico dello xilene |
| Neo-Mount | Merck Millipore | 109016 | mezzo |
| Microscopia | |||
| Axioskop 2 | MicroscopiaCarl Zeiss | ||
| LSM 710 | Microscopia Carl Zeiss | ||