ここでは、マウスの鋤鼻器官の急性冠組織切片における感覚ニューロンの定義された集団の同定と詳細な分析を可能にする生理学的アプローチについて説明します。
方法論記事
ここでは、マウスの鋤鼻器官の急性冠組織切片における感覚ニューロンの定義された集団の同定と詳細な分析を可能にする生理学的アプローチについて説明します。
ほとんどの哺乳類では、鋤鼻器官(VNO)は異種および同種の社会的手がかりを検出する化学感覚構造です。鋤鼻感覚ニューロン(VSN)は、少なくとも3つの異なる化学受容器遺伝子ファミリーから特定のタイプのGタンパク質共役受容体(GPCR)を発現し、化学感覚の手がかりを高感度かつ特異的に検出することができます。これらのファミリーは、V1rおよびV2r遺伝子ファミリー、ならびに推定化学受容体遺伝子のホルミルペプチド受容体(FPR)関連配列(Fpr-rs)ファミリーを含む。鋤鼻受容体-リガンド相互作用と下流シグナル伝達の生理機能を理解するためには、VSNの各特定のクラスに固有の生物物理学的特性を特定することが不可欠です。
ここで説明する生理学的アプローチは、トランスジェニックマウス系統(Fpr-rs3-i-Venus)を使用して、定義された感覚ニューロン集団の同定と詳細な分析を可能にします。しかしながら、このプロトコルの使用は、この特定の系統に限定されず、したがって、他の遺伝子組み換え系統または野生型動物に容易に拡張することができる。
ほとんどの動物は、それらの周囲と対話するために、それらの化学的感覚に大きく依存しています。嗅覚は、適切な交配パートナーを見つけ、食品を評価する、捕食者を回避し、配置するための重要な役割を果たしています。主嗅上皮1,2、Grueneberg神経節3,4、マゼーラ5,6の中隔臓器と鋤鼻器官:ほとんどの哺乳動物では、嗅覚系は、少なくとも4つの解剖学的および機能的に異なる周辺のサブシステムから構成されています。 VNOは、ID、性別、社会的地位や性的な状態7-10についての情報を伝える化学手がかりを検出するのに重要な役割を果たしているアクセサリーの嗅覚システム(AOS)、の末梢感覚構造を含みます。 VNOは、右口蓋上記の鼻中隔の基部に位置しています。マウスでは、軟骨カプセル11-13で囲まれた二国間の盲終わる管です。臓器は、三日月形の内側の感覚epitheの両方で構成されVSNをを保有し、側面上の非感覚一部のlium。両方の上皮との間の狭い鋤鼻ダクト14を介して鼻腔に接続された粘液で満たされた内腔に位置しています。非感覚組織の大きな横方向の血管は負圧15,16を介してVNO腔にそのようなペプチドまたは小型タンパク質のような比較的大きい、主に非揮発性の分子の進入を容易にするために、血管ポンピング機構を提供します。 VNOの構造部品は、出生時に存在し、臓器は、まもなく思春期17の前に大人のサイズに達します。しかし、齧歯類のAOSはすでに少年で機能しているかどうか18-20を議論することが課題です。
VSNを、それらの上皮場所とそれらが発現する受容体のタイプの両方によって区別されます。 VSNをは無髄軸索内腔に向かって突出しており、微絨毛の樹状ノブで終わる単一の先端樹状突起を持つバイポーラ形態を示します。 VSNの斧アドオン束生の、背尾側端での軟骨カプセルを残す中隔に沿って上昇し、副嗅球(AOB)21,22に篩板やプロジェクトを渡し鋤鼻神経を形成します。鋤鼻感覚上皮は2層で構成されています:頂端層が腔側に近い位置に配置し、V1R-とFPR-RS-発現ニューロンの1タイプではなく、すべての両方を保有されています。これらのニューロンは、AOB 23-25 の前部にGタンパク質αサブユニットGのαi2とプロジェクトを共発現します。感覚ニューロンは、GαOと一緒に、より基底層特急V2RsまたはFPR-RS1に位置し、AOB 26-28の後部領域への軸索を送ります。
鋤鼻ニューロンはおそらく、尿、唾液などの各種体液中に分泌し、涙液されているという小さな情報化学物質29-33(V1Rs)またはタンパク質化合物34-38(V2Rs)によって活性化される37,39-41 その場での実験でのVSNもホルミル化ペプチドおよび種々の抗菌剤/炎症結合化合物25,42によって活性化されることが示されています。また、異種FPR-RSタンパク質が(参照43を参照)同種または腐った食物源25で病気のための検出器としての潜在的な役割を示し、免疫系において発現のFPRでアゴニストスペクトルを共有して表明しました。
特定のVSN集団における受容体 - リガンドの関係および下流のシグナル伝達カスケードを理解するための基本的には、ネイティブ環境での基本的な生物物理学的特性の詳細な評価です。過去には、細胞内シグナル伝達の解析が大幅に蛍光マーカータンパク質30,44-49を共発現することによってニューロンの定義された人口をマークする遺伝子改変動物の恩恵を受けています。このプロトコルでは、蛍光マーカー(FPR-RS3-I-ビーナス)と共にFPR-RS3を発現するトランスジェニックマウス系統が使用されます。このアプローチは、急性冠状VNOの組織切片内の単一ニューロンのパッチクランプ記録を用いて光学的に識別可能な細胞集団の電気生理学的分析を行うために、そのような遺伝的に改変されたマウス系統を使用する方法を例示します。感覚刺激と薬理学的薬剤のための空気圧駆動式マルチバレル灌流システムは、録音時に、迅速な可逆焦点神経刺激または阻害することができます。スライス標本における全細胞記録は固有の特性、電圧活性化コンダクタンス、ならびに細胞のネイティブな環境での活動電位放電パターンの詳細な分析を可能にします。
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すべての動物の手順は、実験目的のために使用される動物の保護(指令609分の86 / EEC)とで勧告は欧州実験動物学協会連合会(FELASA)によって提唱上のローカルおよび欧州連合の法律を遵守していました。 C57BL / 6マウスとFPR-RS3-I-金星マウスの両方が食料や水自由摂取させ 、12時間の明/暗サイクル上で室温で両性のグループで飼育しました。実験のためのセックスのいずれかの若年成人(6-20週)を使用しました。明らかな性別依存の違いは認められませんでした。
1.溶液の調製
2.ワークスペースの準備
3. VNO解剖と埋め込み
4.冠状VNO組織スライス
5.単一細胞電気生理学的記録
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定義された細胞集団の生物物理学的および生理学的特性への洞察を得るために、我々は、マウスVNO( - 2 図1)の急性冠状組織切片を行います。切開後、切片は、いくつかの時間氷冷酸素化細胞外溶液(S 2)に保つことができます。記録のセットアップでは、新鮮な酸素化溶液( 図2D)との一定の交換は、実験を通して、組織の生存率を保証します。ここでは、トランスジェニックマウスモデル(FPR-RS3-I-金星)を採用します。この株の共発現でのVSN FPR-RS3と蛍光マーカータンパク質、感覚ニューロンの定義された人口の光学的識別を可能にするFPR-RS遺伝子ファミリーの原型メンバー( 図3)。電気生理学的記録は、単一細胞レベルでの詳細な分析のための手段を提供します。例えば、電位依存性電流の分析は、電圧クランプで行われますモード( 図4A - B)。
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VNOは、情報化学物質を検出する化学感覚構造です。今日まで、鋤鼻受容体の大多数は、ほんの数の受容体 - リガンド対が同定されているようにdeorphanizedされていません。このうち、V1rb2は、特にMHCペプチドSYFPEITHI 48とSEIDLILGY 58によって活性化されることが、男性特有のフェロモンESP1 57と同様にV2r1bとV2rf2によって活性化されることが、男性の尿フェロモン2-ヘプタノン30、V2rp5によって活性化されることが説明されましたそれぞれ。受容体 - リガンドの関係やシグナル伝達を理解するための前提条件は、ネイティブ環境で定義されたVSN集団の生物物理学的特性の知識です。パッシブとアクティブな膜特性、電位依存性イオンコンダクタンスと活動電位放電パターンは、受容体の神経細胞が刺激を化学感覚に応答する手段と範囲を定義します。電気生理学的急性組織スライスでの録音や、特に、人ル細胞パッチクランプ記録は、非常に詳細でこれらの特性を分析するための優れた方法を提供します。
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著者らは開示するものは何もない。
私たちは、FPR-rs3-i-venusマウスラインを生成し、彼らの建設的な批評と実りある議論を行ったIvan Rodriguez氏とBenoit von der Weid氏に感謝します。この研究は、フォルクスワーゲン財団(I/83533)、ドイツ研究振興協会(SP724/6-1)、およびドイツ連邦政府と州政府のエクセレンス・イニシアチブの助成金によって資金提供されました。MSは、フォルクスワーゲン財団のリヒテンベルク教授です。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| <ストロング>ケミカルズ | |||
| アガロース(低ゲル化温度) | PeqLab | 35-2030 | |
| ATP(Mg-ATP) | Sigma-Aldrich | A9187 | |
| ビス(2-ヒドロキシエチル)-2-アミノエタンスルホン酸(BES) | Sigma-Aldrich | B9879 | |
| 塩化カルシウム | Sigma-Aldrich | C1016 | |
| エチレングリコール四酢酸(EGTA) | Sigma-Aldrich | E3889 | |
| グルコース | Sigma-Aldrich | G8270 | |
| GTP (Na-GTP) | Sigma-Aldrich | 51120 | |
| (2-ヒドロキシエチル)-1-ピペラジンエタンスルホン酸 (HEPES) | Sigma-Aldrich | H3375 | |
| 塩化マグネシウム | Sigma-Aldrich | M8266 | |
| 塩化カリウム | Sigma-Aldrich | P9333 | |
| 水酸化カリウム | Sigma-Aldrich | 03564 | |
| 塩化ナトリウム | Sigma-Aldrich | S7653 | |
| 炭酸水素ナトリウム | Sigma-Aldrich | S5761 | |
| 水酸化ナトリウム | Sigma-Aldrich | S8045 | |
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
| 手術器具および消耗品 | |||
| 大きなペトリ皿、90 mm | VWR | の斬首、VNOカプセルの解剖 | |
| ペトリ皿、VNO解剖用の35 mm | VWR | 蓋、アガロースに埋め込むための皿 | |
| シャープな大型外科用ハサミ | ファインサイエンスツールの | 斬首、下顎の除去 | |
| 強力な骨ハサミ | ファインサイエンスツールの | 切断切歯 | |
| 中鉗子、デュモンピンセット #2 | ファインサイエンスツール | 皮膚と口蓋の除去 | |
| マイクロスプリングハサミ、8.5 cm、湾曲、7 mmブレード | ファインサイエンスツール | VNOを切り取る | |
| 2組の細かい鉗子、デュモンピンセット#5 | 軟骨カプセルからVNOを解剖する | ファインサイエンスツール | |
| 小さなステンレス鋼のへら | アガロースブロックと組織スライスを扱う | ファインサイエンスツール | |
| アガロースブロックをピラミッド型に切断 | 外科用メス | ||
| 名前 | strong>Company | カタログ番号 | コメント |
| Equipment | |||
| Amplifier | HEKA Elektronik | EPC-10 | |
| ホウケイ酸ガラスキャピラリー(外径1.50 mm / 内径0.86 mm) | サイエンス製品 | ||
| CCDカメラ | ライカマイクロシステムズ | DFC360FX | |
| フィルターキューブ、励起:BP 450-490、抑制:LP 515 | ライカマイクロシステムズ | I3 | |
| 蛍光ランプ | ライカマイクロシステムズ | EL6000 | |
| ホットプレートマグネチックスターラー | Snijders | 34532 | |
| Microforge | 成重 | MF-830 | |
| マイクロマニピュレーター装置 | ルイグス &ノイマン | SM-5 | |
| マイクロピペットプーラー 縦型2段 | 成重 | PC-10 | |
| マイクロスコープ | ライカ マイクロシステムズ | CSM DM 6000 SP5 | |
| ノイズエリミネーター 50/60 Hz (HumBug) | Quest Scientific | ||
| Objective | ライカ マイクロシステムズ | HCX APO L20x/1.00 W | |
| オシロスコープ | Tektronik | TDS 1001B | |
| 浸透圧計 | Gonotec | Osmomat 030 | |
| 灌流システム 8-in-1 | AutoMate Scientific | ||
| pH Meter five easy | Mettler Toledo | ||
| Pipette Storage jar | World Precision Instruments | e212 | |
| Recording chamber | ルイグス &ノイマン | スライスミニチャンバー | |
| カミソリブレード | ウィルキンソンソードGmbH | ウィルキンソンソードクラシック | |
| 酸素化スライス貯蔵チャンバー; 代替の商業チャンバーは、例えば、BSK1 Brain Slice Keeper (Digitimer) またはプレチャンバー (BSC-PC;ワーナーインスツルメンツ) | カスタムメイド | ||
| の実体顕微鏡 | カマイクロシステム | ズS4E | |
| トリガーインターフェース | HEKA エレクトロニック | TIB-14 S | |
| ビブラトーム | ライカマイクロシステムズ | VT 1000 S | |
| ウォーターバス | メマート | WNB 45 |
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