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방법 논문

전 비보 마우스 다이어 프 램의 같은 시 냅 스에서 신호 세포 특정 칼슘의 이미징

7.4K 조회수

DOI:

10.3791/58347

2018년 10월 4일

이 논문에서

요약

여기 이미지 칼슘 murine neuromuscular 접속점에 개별 셀 종류의 인구에 있는 신호 프로토콜 선물이.

초록

Electrophysiological 기법에 의해 조직에 있는 세포의 전기적 활동을 모니터링할 수 있습니다 있지만 이들은 일반적으로 개별 셀의 분석을 제한. 셀의 이미징 형광 칼슘-민감한 로드 이후는 cytosol에서 세포내 칼슘 (캘리포니아2 +)의 증가 종종 전기 활동 때문에 발생 합니다 또는 다른 자극의 무수에 응답,이 프로세스에 의해 모니터링 수 있습니다. 염료입니다.  그러나, 그것은이 염료는 조직 내의 모든 세포 유형에 의해 채택 하기 때문에 전체 조직 내에서 개별 셀 형식에서이 응답을 이미지 어렵다. 반면, 유전자 인코딩된 칼슘 지표 (GECIs)는 개별 셀 형식에 의해 표현 될 수 있습니다 및 세포내 캘리포니아2 +, 따라서 허용의 캘리포니아2 + 의 전체 인구에 있는 신호 이미징의 증가에 대 한 응답 형광 개별 셀 종류입니다. 여기, 우리는 마우스 신경 근육 학 교차로 적용할 GECIs GCaMP3/6의 사용, 모터 신경, 골격 근육, 및 터미널/perisynaptic 사이 3 자간 냅 Schwann 세포. 조직 준비 클래식 비보 전 에이 기법의 유틸리티를 설명합니다. 광 스플리터를 사용 하 여, 우리 수행 동적 캘리포니아2 + 신호 듀얼-파장 이미징 및 신경 근육 학 교차로 (NMJ)의 정적 레이블 두 셀 전용 GECI 또는 유전자 인코딩된 전압 모니터링을 쉽게 적용할 수 있는 방법을 지표 (GEVI) 동시에. 마지막으로, 우리는 형광 강도의 공간 지도 캡처하는 데 사용 하는 루틴을 논의. 함께, 이러한 광학, 유전자 변형, 그리고 분석 기술은 공부를 다양 한 문맥에서에서 NMJ에 뚜렷한 세포 모집단의 생물 학적 활동을 사용할 수 있습니다.

서론

모든 시 냅 스 처럼 NMJ 3 요소의 구성: 터미널 연 접 신경 postsynaptic 신경/이펙터 셀에서에서 파생 하 고 perisynaptic glial 세포1,2. 시 냅 시스 전송의 기본적인 측면 처음이 시 냅 스3에서 설명 되었다, 하는 동안이 프로세스의 여러 측면,이 시 냅이 스의 고유 셀룰러 요소에 의해 동일한 분자의 표현 때문에 부분에서 알 수 없는 남아 있습니다. 예를 들어 모터 뉴런 척추 NMJ에 의해 공동 출시 되는 퓨 린 아데닌 뉴클레오티드 ATP와 아 세 틸 콜린 (ACh) 수용 체 근육, Schwann 세포, 모터 신경, 따라서 복잡의 해석에 의해 표현 됩니다. 이러한 물질 (예를 들어, 송신기 릴리스 또는 응답, 근육 힘 세대)4에 의해 발휘 하는 기능 효과. 또한,는 NMJ의 같은 구성 요소는 간단한에 비해, 예를 들어 신경 중앙 신경 조직에 여러 개의 시 냅 스 입력, 수시로 전시 하는 모터 신경 세포, 근육 세포, 또는 Schwann 세포 다를 기반으로 하는 자극에 대 한 응답 여부 그들의 내장에 (예를 들어, 배아 파생, 섬유 하위, 형....

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프로토콜

축산 및 실험 치료 및 실험 동물의 사용 및 네바다의 대학에 IACUC 국가 학회 건강 가이드에 따라 수행 했다.

1. 격 막 및 유전자 변형 쥐에서 인할지 신경의 준비

  1. 유전자 변형 쥐와 유전자 형을 oligonucleotide 뇌관 이러한 마우스 구입.
    참고: 뇌관은 이러한 쥐의 각에 대 한 "정보" 페이지에 표시 됩니다.
    1. Cre 드라이버 대립 유전자 변형/노크-에서 적절 한 1 부와 조건부 GCaMP3의 하나 또는 두 개의 복사본을 표현 하는 같은 나이의 두 번째 마우스 조건부 GCaMP3/6 대립 유전자의 복사본 0 3-6 개월 마우스 사육 / 6 대립 유전자와 제로 사본의 Cre 드라이버 대립 유전자.
    2. 유전자 형 Cre와 조건부 GCaMP3/6 대립 새끼와 마크 것 들-이 이제부터 이중 유전자 변형 쥐 이라고 불릴 것 이다 (예를 들어, Myf5 Cre, 조건부 GCaMP3)6.
      참고:이 방법으로 모든 데이터는에서 파생 Cre와 조건부 GCaMP3/6 대립 유전자의 복사본 하나를 표현 하는 쥐. 이 십자가에 다른 돌연변이 마우스 (예를 들면

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결과

형광 강도 변화, 세포내 캘리포니아2 + , NMJ의 정의 된 세포 유형 내에서 증가 의해 중재의 몇 가지 예는이 접근의 유틸리티 표시. 이러한 결과 응답 셀의 위치 뿐만 아니라 셀 수 응답 및 얼마나 많은 각 셀에 특정 응답의 평가 되므로 그들의 반응의 강도 제공 하는 공간 형광 강도 지도 제시 자극입니다. 예를 들어 그림 1에서 보듯이, 우리의 동영상을 했습니다 터미널/perisynaptic Schwann의 인구에서 캘리포니아2 + 응답 P7 Wnt1-Cre;의 격 막의 NMJs에 셀 (TPSCs) 조건부 GCaMP3-인할지 신경의 자극에 대 한 응답에서 마우스 하 고 공간 형광 강도 지도 응답 셀의 모집단 식별 표현. 형광 강도의 이러한 지도 열 지도 하 고 불 색 조회 테이블 (화재 CLUT)에 따라 색상으로 구분 되 게 됩니다. 우리는이 .......

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토론

여기 우리는 측정 캘리포니아2 + 그대로 신경 근육 학 조직 GECI 표현 하는 마우스를 사용 하 여 특정 셀에 응답의 몇 가지 예제를 제공 합니다. 이러한 실험을 성공적으로 수행 하려면 인할지 신경 해 부 동안에 상처를 하지 필수적입니다. 캘리포니아2 + 응답 Schwann 세포 낮은 또는 높은 전력 (, 20 X 또는 X 60)에, 이미지를 제너 시스 또는 µ-conotoxin 블록에 사용할 필요가 있다. 캘리포니아2 + 근육 세포에 반응의 낮은 전력 이미징, 그것은 따라서 허용 근육 캘리포니아2 + 과도 농도 근육의 동시 취득 중 길이 변경 이러한 약물이 없을 경우에 그들을 측정할 수 고주파 신경 자극6. 동일한 샘플에서 여러 실험을 수행할 때 그것은 각 한 시간 동안 샘플을 끼얹는다 수 적어도 15 분을 구분 하는 데 필요한. 이 단계 적어도 3-5 시간 동안 자극 유발 Ca.......

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공개 사항

저자는 공개 없다.

감사의 글

이 작품은 자금 및 연구 자원 5P20RR018751에 대 한 국립 센터 및 국립 연구소의 종합 의료 과학 8 P 20 GM103513 (G.W.H.)에 건강 (NIH) GM103554 및 GM110767 (T.W.G.)에 국립 보건원에서 지원 되었다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
Myf5-Cre 마우스Jax#007893E136
Wnt1-Cre 마우스Jax#003829발현을 모두 주도합니다  E13에서 Schwann 세포를 사용하지만 P209<
/sup>Sox10-Cre 마우스Jax#025807고령에서 Schwann 세포 발현을 촉진
조건부 GCaMP3 마우스Jax#029043GCaMP3를 세포 특이적 방식으로 표현
조건부 GCaMP6f 마우스Jax#024105GCaMP6f를 세포 특이적 방식으로 표현
BHC (3-(N-butylethanimidoyl)-4-hydroxy-2H-chromen-2-one)Hit2Lead#5102862골격근 미오신 차단하지만 신경 전달은 차단하지 않음6
CF594-α-BTXBiotium#00007Labels 아세틸콜린 수용체 클러스터 NMJ
µ-conotoxin GIIIbPeptides Int'l#CONO20-01000Nav1.4 전압 의존적 나트륨 채널 차단8
실리콘 유전체 젤; 일명 SylgardEllswoth 접착제# Sil Dielec 젤 .9KG minutien 핀에 의한 다이어프램의 고정을 허용합니다
Minutien 핀 (지름 0.1mm)Fine Science Tools26002-10다이어프램을 실리콘 유전체 젤
Eclipse FN1 수직 현미경NikonMBA74100
수동 XY 현미경 변환기를 사용하여 표본 기본 고정 현미경 플랫폼의Autom8MXMScr표본
수동 미세 조작기의 이동 허용 NarishigeM-152녹음 및 자극 전극을 보유하고 있습니다 
미세 전극 증폭기 Molecular DevicesAxoclamp 900A는날카로운 전극을 이용한 세포 내 전기생리학적 기록을 가능하게 하는
Microelectrode 저소음 데이터 수집 시스템Molecular DevicesDigidata 1550 전기생리학적 데이터 수집 허용
미세전극 데이터 분석 시스템Molecular DevicesPCLAMP 10 표준전기생리학적 데이터 분석을 수행합니다
사각파 자극기GrassS48신경을 자극하여 근육을 자극합니다
자극 격리 유닛GrassPSIU6자극 아티팩트
Borosilicate 필라멘트, 외경 1.0mm, 내부 직경 0.5mmSutterFG-GBF100-50-15신경 유발 근육 잠재력을 관통하고 기록합니다.
보로실리케이트 필라멘트, 외경 1.5mm, 내경 1.17mm SutterBF150-117-15흡입 전극
Micropipette PullerSutterP-97에기록 전극을 당기고 준비합니다.
1200x1200 픽셀, 이면조사형 cMOS 카메라 PhotometricsPrime 95b고해상도, 고속 이미징을 허용하는 민감한 카메라
광원LumencorSpectra X형광 관찰을 위해 LED에서 조명을 제공
nbsp; 무한 보정된 형광 물 침수 목표물, W.D. 2mm NikonCFI60시각화를 위한 긴 작동 거리를 제공합니다
LS-DWL-N명시야 관찰을 위한 조명을 제공합니다
W-View Gemini 이미지 스플리터 HamamatsuA12801-01이색적으로 단일 카메라로 분리된 이중 파장 이미지 1쌍을 투사
. 단일대역 밴드패스 필터  (512/25-25 및 630/92-25) 셈록FF01-512/25-25; FF01-630/92-25듀얼 밴드 이미징 허용
560nm 단일 에지 이색성 빔스플리터Sem RockFF560-FDi01-25x36이중 파장 이미징을 허용하기 위해 광선을 분리하는 이색성 미러
이미징 데이터 수집 시스템NikonNIS 요소 - MQS31000이미징 데이터 수집 허용
파장 제어 모듈NikonMQS41220모듈 acqusiition
방출 스플리터 하드웨어 모듈 이미징 데이터 수집을 위한NikonMQS41410
이미징 데이터 분석 시스템NAVolumetry 8D5, 피지형광 강도 및 기타 이미징 데이터 분석 가능
.에 고정시킵니다. 스테이징 및 관찰을 허용합니다 는 . 은 . 는 를 줄입니다.는 사용 연장 및 사용;&은 할로겐 램프가 있는 표본 광섬유 조명기의 . 은 . 은 합니다 이미징 데이터용 모듈

참고문헌

  1. Sanes, J. R., Lichtman, J. W. Development of the vertebrate neuromuscular junction. Annual Review of Neuroscience. 22, 389-442 (1999).
  2. Darabid, H., Perez-Gonzalez, A. P., Robitaille, R. Neuromuscular synaptogenesis: coordinating partners with multiple func....

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