小膠細胞は、それらの細胞外環境に材料を貪食又は巻き込むための高い能力を有する中枢神経系(CNS)の居住者の免疫細胞である。ここでは、シナプスのコンポーネントのミクログリア媒介貪食を可視化し、測定するために広く適用可能で信頼性が高く、高度に定量的なアッセイが記載されている。
方法論記事
小膠細胞は、それらの細胞外環境に材料を貪食又は巻き込むための高い能力を有する中枢神経系(CNS)の居住者の免疫細胞である。ここでは、シナプスのコンポーネントのミクログリア媒介貪食を可視化し、測定するために広く適用可能で信頼性が高く、高度に定量的なアッセイが記載されている。
食作用は、細胞がその周囲の細胞外環境での材料(全体の細胞、細胞の一部、破片など)を飲み込み、その後、一般的にリソソーム分解を介して、この材料を消化する過程である。ミクログリアは、食細胞機能健康な脳( 例えば、シナプスの開発に神経変性疾患(アルツハイマー病、例えば 、βアミロイドクリアランス)から条件の広い範囲に記載されている中枢神経系(CNS)の免疫細胞である常駐剪定)1-6。以下のプロトコルを開発し、マウスのretinogeniculateシステム7におけるシナプス前入力のミクログリア媒介貪食を可視化し、定量化するために開発された貪食アッセイである。このアッセイは、この特定の文脈においてミクログリア機能を評価するために使用されたが、同様のアプローチは、脳( 例えば、星状細胞)、および身体の残りの部分で他の食細胞を評価するために使用され得る( 例えば 、末梢マクロファージ)だけでなく、シナプスのリモデリングが起こる他のコンテキスト( 例えば 、脳損傷/疾患)。
シナプス回路は、動物の生涯を通じて改造。発達中の脳では、シナプスを過剰に形成し、シナプスのサブセットを選択的に除去し、8月10日のまま、それらのシナプスの維持·強化を伴うシナプス刈り込みを受けなければならない。このプロセスは、成体の神経系の正確な接続の特性を達成するために必要である。成人において、シナプスは、特に学習および記憶の文脈において、プラスチック製とすることができる。この可塑性の構造的な相関を、樹状突起およびシナプス前終末11-13の添加および/ または除去を含むと考えられている。健康的な神経系のこれらの役割に加えて、シナプスのリモデリングにも神経系疾患/傷害12,14,15に関与している。例えば、脊髄損傷後、切断された軸索は、その後、改造や機能回復の16〜19を実現するために新たなシナプスを形成する必要があります。
NTは">シナプス可塑性の重要な側面として浮上して、食作用または削除3,5,20宛てシナプスの飲み込みのプロセスです。我々は最近、健康で、出生後のマウス脳7におけるシナプス刈り込みのコンテキストで、この現象を示した。具体的に、ミクログリア、常駐CNS免疫細胞と食細胞は、ピーク時や発達シナプス刈り込み、視床の出生後の背側外側膝状核(DLGN)の領域において、シナプス前の入力を巻き込むことが示された。この飲み込みの遺伝的または薬理学的遮断シナプス接続の持続的な赤字となりました。このプロトコルでは、シナプス前の入力の食細胞媒介貪食を測定するための信頼性の高い、高度に定量的な分析を説明します。この記事の目的のために、このアッセイは、網膜内に存在することが網膜神経節細胞(RGC)を含む、現像retinogeniculateシステムの文脈で提示されるDLGN( 図1A)、プロジェクトシナプス前入力。開始するには、リソソーム分解耐性順行性標識戦略はDLGNにおけるRGC特異的シナプス前入力( 図1)7,21 を可視化するために使用される、説明する。この説明に続いて、画像化および定量3(3D)次元表面ボリュームレンダリングと組み合わせた共焦点顕微鏡を用いて貪食を測定するための詳細な方法論は説明する。この方法論は、固定組織標本に基づいているだけでなく、ライブイメージング研究での使用に適合されてもよい。アッセイは、健康な、出生後retinogeniculateシステムの文脈で検証されてきたが重要なことには、一方が他方の脳全体および疾患時の食細胞 - ニューロン相互作用、ならびに他の器官系における食細胞の機能を評価するために同じ手法を適用することができる。
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RGCシナプス前入力の1。順行ラベリング
注意:動物の使用を含むすべての実験は、全てのNIHガイドラインに従って見直され、制度的動物管理使用委員会(IACUC)によって監督された。
2。イメージングのための組織を準備
この組織調製プロトコルは、食細胞は、蛍光マーカー( 例えば 、ミクログリア用CX3CR1-EGFP)で標識されたレポーターマウスのために使用される。レポーターラインが利用できない場合、治験責任医師は、(説明を参照)、組織切片を免疫染色することができる。
3。イメージングティッシュ
すべての画像は回転するディスク共焦点顕微鏡(ダイオードレーザー(405 nmの、445 nmの、488 nmの、514 nmの、561 nmであり、640 nm)を装備しULTRAVIEW Voxの回転するディスク共焦点顕微鏡)で取得されています。画像は、( 例えば 、レーザー走査共焦点顕微鏡、デコンボリューション等が続く落射蛍光顕微鏡)の高解像度のzスタックを獲得する能力を有する任意の顕微鏡上で取得することができる。フレームサイズは、典型的には1,000倍1000画素である。
4。定量(ImageJは)用の画像を用意
5。定量化のための画像を準備しますIMARIS中
6。食細胞の3次元(3D)表面レンダリングを
飲み込ま素材の7。3Dサーフェスレンダリング
8。視野の合計体積を計算する
9。貪食材料の量を計算する
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最近では、発展途上retinogeniculateシステムにおけるシナプス前入力のミクログリア媒介貪食( 図1)7 を可視化し、定量化するために、この貪食アッセイを使用していました。 CX3CR1-EGFPヘテロ接合体マウスからRGCを順行それぞれ、左右の目にCTB-594およびCTB-647で追跡した。このトレースに続いて、DLGN内EGFP陽性ミクログリアを画像化した。これらの画像は、その後のボリューム測定のために表面レンダリングであった。
この技術を使用して、我々はDLGN内発育シナプスリモデリング(P5)のピーク期間の間に、シナプス前入力は、ミクログリア( 図6)に包まれていることを見出した。改造が大量に(P9)がほぼ完了したときに、わずか4日間後に、飲み込ま入力の量が劇的に減少する。また、貪食や剪定は、古典的補体カスケードに属するタンパク質が欠損したマウスで破壊される( 図6)、ならびにニューロン発火の操作を下記(データは示さず...
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正確に食作用を測定するために、飲み込ま材料がリソソーム分解が発生した後、研究者はそれを視覚化することができるようにラベル付けされなければならない。さらに、高解像度イメージングは、セル全体の体積を可視化し、その内容を定量化する研究を可能にするソフトウェアを使用し、続いて、必要とされる。このプロトコルでは、高解像度の共焦点顕微鏡および三次元再構成と組み合わさ飲み込ま物質を標識するAlexa色素にコンジュゲートCTBを用いて食細胞媒介性の貪食を測定するための信頼性の高い定量的な方法を記載している。この方法論は正常に発達中のマウスの脳(retinogeniculateシステム)7におけるシナプスリモデリングを受けているシナプス前入力のミクログリア媒介、貪食を分析するために私たちの研究室で使用されてきた。また、未定義異なる発達経年飲み込みの微妙な変化を区別することができる高感度の技術であることが証明されているR非病理学的状態および野生型およびノックアウトマウスの間。わずかな調整で、このプロトコルは、タイムラプス撮影により生体組織に貪食を研究するために適合させることができる。また、このプロトコルは、疾患における食細胞 - ...
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利害の対立が宣言されていません。
、、、NRSA(DPS F32-NS-066698);作業はスミスファミリー財団(BS)、ダナ財団(BS)、ジョン·メルク奨学金プログラム(BS)、NINDS(BS RO1-NS-07100801)からの補助金によって支えられてナンシー·ルーリーマーク財団(DPS)、NIH(P30-HD-18655; MRDDRCイメージングコア)。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| ヒートパッド | Vet Equip, Inc. | 965500 | |
| ヒートパッド用温水源 | ケント・サイエンティフィック | TP-700 | |
| 実体顕微鏡 | DSC Optical | Zeiss Opmi -6 手術用顕微鏡 | |
| 凍結ステージ付きスライド式ミクロトーム | ライカ | SM2010 R | |
| ミクロトームブレード | ライカ | 14021607100 | |
| 蛍光解剖顕微鏡 | ニコン | SMZ800落射蛍光アタッチメント | |
| スピニングディスク共焦点顕微鏡 | Perkin Elmer | UltraView Vox スピニングディスク共焦点 | |
| 10 µl ハミルトン ガス タイト シリンジ | ハミルトン | 80030 | 色染料/トレーサーごとに異なるシリンジを使用する |
| ハミルトン針 | ハミルトン | 7803-05、仕様: 鈍い、1.5 インチ | |
| アレクサ結合コレラ毒素 &ベータ; サブユニット (CTB) | Invitrogen | 488: C22841 | 滅菌生理食塩水、80 & マイクロで再構成します。L(488)、100&マイクロ;L(594)、20&マイクロ;l (647) |
| 594: C22842 | |||
| 647: C34778 | |||
| リン酸緩衝生理食塩水 (PBS) | Sigma | P4417-50TAB | |
| ネオマイシンおよびポリミキシンB硫酸塩およびバシトラシン亜鉛眼科用軟膏USP(抗生物質軟膏) | Bausch&Lomb | 24208-780-55 | |
| 30.5 G 針 | Becton Dickinson | 305106 | |
| 春はさみ | Roboz | RS-5630 | |
| 綿先端アプリケーター | Fisher | 23-400-125 | |
| Paraformaldeyde (PFA) | Electron Microscopy Sciences | 15710 | PBSで16%から4%を希釈します。パラホルマルデハイは有毒であり、ヒュームフードで使用し、個人用保護具を着用してください。 |
| 解剖ツール–はさみ、鉗子、へら | 小はさみ:ファインサイエンスツール | 小さなはさみ:14370-22 | |
| 大きなはさみ:Roboz | 大きなはさみ:RS-6820 | ||
| #55 鉗子:Fine Science Tools | #55 鉗子:11255-20 | ||
| へら:Ted Pella, Inc. | へら: 13504 | ||
| スクロー | Sigma | S8501-5KG | PBS で 30% スクロースを作る (重量/vol) |
| OCT コンパウンド | VWR | 25608-930 | |
| 重量を量る | USA Scientific | 2347-1426 | |
| 24 ウェル プレート | BD Biosciences 353047 | ||
| リン酸ナトリウム 一塩基性 | Sigma | S6566-500G | 0.2 M リン酸ナトリウム (PB-A) を ddH2O に、0.2 M リン酸二塩基性ナトリウム (PB-B) を ddH2O に調製します。0.1 M PBを作るには、19 mLのPB-Aと81 mLのPB-Bを組み合わせ、ddH2O |
| リン酸二塩基酸ナトリウムを | シグマ | S5136-500G | |
| カバーガラス、22 X 50 mm、No.1.5 | VWR | 48393 194 | |
| 帯電顕微鏡スライド | VWR | 48311-703 | |
| Vectasheild | Vector Laboratories | H-1200 |
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