We laten zien hoe we schuine plakjes van het ruggenmerg in jonge muizen bereiden. Deze voorbereiding maakt de stimulatie van de ventrale wortels mogelijk.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
We laten zien hoe we schuine plakjes van het ruggenmerg in jonge muizen bereiden. Deze voorbereiding maakt de stimulatie van de ventrale wortels mogelijk.
Elektrofysiologische opnames van ruggenmergsneden zijn een waardevolle techniek gebleken om een breed scala aan vragen te onderzoeken, van cellulaire tot netwerkeigenschappen. We laten zien hoe je levensvatbare schuine sneden van het ruggenmerg van jonge muizen (P2 - P11) kunt bereiden. In deze voorbereiding behouden de motoneuronen hun axonen die uit de ventrale wortels van de ruggengraat komen. Stimulatie van deze axonen veroorzaakt teruggaande actiepotentialen die de motoneuron somas binnendringen en de motoneuron collateralen in het ruggenmerg exciteren. Opname van antidrome actiepotentialen is een onmiddellijke, definitieve en elegante manier om motoneuron-identiteit te karakteriseren, die andere identificatiemethoden overtreft. Bovendien is het stimuleren van de motoneuron collateralen een eenvoudige en betrouwbare manier om de collaterale doelen van de motoneuronen in het ruggenmerg te exciteren, zoals andere motoneuronen of Renshaw-cellen. In dit protocol presenteren we antidrome opnames van de motoneuron somas evenals Renshaw-cel excitatie, resulterend uit ventrale wortel stimulatie.
Historisch gezien werden motoneuronopnames met behulp van scherpe elektroden in vivo uitgevoerd op grote dieren zoals katten of ratten1 of op een geïsoleerde volledige ruggenmerg in muizen2. Het ontstaan van de patch-clamp opnametechniek in de jaren 1980, vereiste directe toegang tot de motoneuron soma's omdat het afdichten onder visuele begeleiding moest worden bereikt. Dus, ruggenmergsnede bereiding is gemakkelijk uitgevoerd sinds het begin van de jaren 19903. Echter, vroege snede bereiding liet vaak niet toe om de ventrale wortels te stimuleren. Voor zover wij weten, hebben slechts twee onderzoeken melding gemaakt van succesvolle stimulatie van de ventrale wortels in transversale sneden, en geen daarvan was afkomstig van muizen4,5.
In dit artikel presenteren we een techniek om levensvatbare ruggenmergsnedes van neonatale muizen (P2 - P11) te bereiken waarin het motoneuron pool zijn ventrale wortelafgaande axonen behoudt. Ventral wortel stimulatie veroorzaakt antidromische actiepotentialen terug naar de soma's van het motoneuron pool dat uit dezelfde ventrale wortel vertrekt. Het exciteert ook de motoneuron zijdoelaanvallen, andere motoneuronen6-10 en de Renshaw cellen11-13. Aangezien alleen motoneuronen hun axonen langs de ventrale wortels sturen, gebruiken we de opname van antidromische actiepotentialen als een eenvoudige en definitieve manier om motoneuronen fysiologisch te identificeren10.
Naast het gebruik van mogelijk niet-inclusieve of misleidende elektrofysiologische en morfologische criteria om de identiteit van het motoneuron te bevestigen, vertrouwden recente onderzoeken naar ruggenmerg motoneuronen ook op vervelende en tijdrovende post hoc kleuringen16. Dergelijke identificatie wordt meestal alleen uitgevoerd op een steekproef van de opgenomen cellen. Andere identificatiestrategieën zijn afhankelijk van muizenlijnen waarin de motoneuronen endogene fluorescentie uitdrukken17-19. Het gebruik van genetisch gecodeerde markers kan echter moeilijk zijn op jonge leeftijd wanneer markerexpressie nog variabel is of als het onderzoek al gebruik vereist van een transgene muizenlijn. Als alternatief kunnen antidromische actiepotentiaalopnames routinematig worden uitgevoerd op alle muizen vanaf het begin van celopname. Experimenteurs die werken aan intacte ruggenmergpreparaten bij katten, ratten en muizen, hebben sinds de jaren 1950 op betrouwbare wijze dergelijke identificatietechnieken gebruikt1,2,20,21. Onder optimale omstandigheden waren we in staat om antidromische actiepotentialen te veroorzaken van vrijwel alle opgenomen motoneuronen.
Bovendien kan ventrale wortelstimulatie worden gebruikt om op betrouwbare wijze andere motoneuronen22,23 of hun doelen te exciteren. de Renshaw cellen10,24,25. We presenteren hier toepassingen van de ventrale wortelstimulatie in de vorm van antidromische actiepotentiaalopnames van motoneuron soma's, evenals excitatie van Renshaw cellen.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De experimenten werden uitgevoerd in overeenstemming met de Europese richtlijnen (86/609/CEE en 2010-63-UE) en de Franse wetgeving, en werden goedgekeurd door de ethische commissie van de Paris Descartes University.
1. Preparatie van ruggenmergsnijden

Figuur 1. Dissectie
A1: Verwijderen van de huid van de rug om de dorsale kolom bloot te leggen. A2: Doorsnijden van de schouders en ribben om de dorsale kolom vrij te maken. B1: Wervelkolom vastgepind op de met siliconen gevulde petri-schaal (dorsale zijde boven, caudale zijde links). B2: Hetzelfde met het blootgelegde en gedissecteerde ruggenmerg. C1: Geïsoleerd ruggenmerg (rostrale zijde links). C2: Ruggenmerg klaar om ingebed te worden (ventrale zijde boven, rostrale zijde links). Let op de kleinere insectennaald aan de rostrale zijde. D1: Ruggenmerg in het agar-bekerglas (rostrale zijde naar beneden, ventrale zijde naar de bodem gericht). D2: Doorgesneden agaarblok met het ingebedde ruggenmerg. Let op de hoek van 35° die het ruggenmerg vormt met de basis van het blok en de lumbale verdikking (pijl). Schaalbalken 1 cm. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
2. Het plaatsen van de slice in de kamer
OPMERKING: Ventrale wortels variëren in grootte.

Figuur 2. Preparatie van de ventrale wortel
A: Lumbale dwarsdoorsnede van het ruggenmerg ingebed in agar met de ventrale wortel naar boven gericht. B: Lumbale dwarsdoorsnede van het ruggenmerg waarbij de ventrale wortels zijn vrijgemaakt uit de agar. C: Lumbale dwarsdoorsnede van het ruggenmerg met een stimulerende elektrode strak rond de ventrale wortels geplaatst (pijl). Let op de locatie van de Renshaw-cellen die rode fluorescentie tot expressie brengen in de chrna2-Cre muis28 gekruist met de reportermuis R26Tom 17. Schaalbalken 1 mm. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Bevestiging van de motoneuron-identiteit met behulp van antidrome actiepotentialen
Cel-targeting
Motoneuronen bevinden zich in het ventrale hoorn (zichtbaar in rood in Figuur 2C). Begin bij de bundel axonen die de ventrale wortel vormt en ga omhoog tot de bundel volledig uiteenvalt en men grote cellen begint te zien (lan...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Het schuine snijden van het ruggenmerg is belangrijk omdat het eenzijdige stimulatie van motoneuronpools en Renshaw-cellen mogelijk maakt op een enkel wervelsegment, op een betrouwbare, uitgebreide en specifieke manier. Bovendien maakt het een snelle, elegante en ondubbelzinnige identificatie van opgenomen motoneuronen mogelijk. Vervolgens benadrukken we de voordelen van deze techniek vergeleken met andere slice-voorbereidingsmethoden, en benadrukken we vervolgens de meest voorkomende valkuilen die moeten worden vermeden...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs hebben niets te onthullen.
De auteurs danken Marin Manuel en Olivia Goldman-Szwajkajzer voor hun hulp bij het maken van de foto's. De auteurs danken ook Arjun Masukar en Tobias Bock voor het corrigeren van het manuscript. Financiële steun werd verleend door de Agence Nationale pour la Recherche (HYPER-MND, ANR-2010-BLAN-1429-01), de NIH-NINDS (R01NS077863), de Thierry Latran Foundation (OHEX Project), de Franse vereniging voor myopathie (subsidienummer 16026) en Target ALS worden met dank erkend. Felix Leroy was de ontvanger van een "Contrat Doctoral" van de Ecole Normale Supérieure, Cachan.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Na-kynurenate | ABCAM | ab120256 | lost beter op dan andere merken |
| KCl | Sigma | P3911 | |
| NaH2PO4 | Sigma | P5655 | |
| sucrose | Sigma | S9378 | |
| NaHCO3 | Sigma | S6014 | |
| CaCl2 | G Biosciences | R040 | |
| MgCl2 | Quality Biological | 351-033-721 | |
| glucose | Sigma | G5767 | |
| ascorbic acid | Sigma | A5960 | |
| Na-pyruvate | Sigma | P2250 | |
| K-gluconate | Sigma | P1847 | |
| EGTA | Sigma | E3889 | |
| HEPES | Sigma | H4034 | |
| NaCl | Sigma | S9888 | |
| Agar | Sigma | A9799 | |
| QX-314 | Alomone | Q150 | |
| Mg-ATP | Sigma | A9187 | |
| CsOH | Sigma | 232041 | |
| Na-GTP | Sigma | 51120 | |
| gluconic acid | Sigma | G1951 | |
| Cesium hydroxide solution | Sigma | 232041 | |
| KOH | Sigma | P5958 | |
| Vannas Spring Scissors - 2.5mm | FST | 15000-08 | alleen gebruiken voor het snijden van de dura, kan beschadigd raken als u botten snijdt |
| Stimulator | A-M Systems | Isolated Pulse Stimulator Model 2100 | |
| Vibratome | Campden | Vibrating Microtome 7000 - Model 7000smz-2 |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.