Artykuł metodologiczny

Ustalenie konfiguracji cęgów napięciowych całej komórki dla zapisów elektrofizjologicznych w wycinkach mózgu

8 lipca 2025

W tym artykule

Streszczenie

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Źródło: Sunstrum, J. K., et al. Ocena mnogości synaptycznej za pomocą elektrofizjologii klamrów krosowych całych komórek. J. Vis. Exp. (2019 rok)

Ten film pokazuje umieszczanie pipety o cienkim czubku w pobliżu wycinków mózgu, tworząc pieczęć z komórką neuronalną. Zasysanie przerywa błonę komórkową, tworząc w ten sposób klamrę krosową całej komórki, która umożliwia pomiary prądu do eksperymentów elektrofizjologicznych.

Protokół

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wszystkie procedury dotyczące modeli zwierzęcych zostały sprawdzone przez lokalny komitet ds. opieki nad zwierzętami oraz komisję weterynaryjną JoVE.

1. Rozwiązania

  1. Roztwór do krojenia
    1. Patrz Tabela 1, aby zapoznać się ze składem roztworu do krojenia.
    2. Przygotować wcześniej 20-krotny roztwór podstawowy i przechowywać go w temperaturze 4 °C przez okres do 1 miesiąca.
    3. Aby uzyskać 1x roztwór do krojenia, rozpuść NaHCO3, glukozę i sacharozę w ddH2O i dodaj 20x bulion. Upewnij się, że osmolarność wynosi od 315 do 320 mOsm i przechowuj roztwór nie dłużej niż 1 tydzień w temperaturze 4 °C.
    4. Napełnij dwie zlewki 100 ml roztworu do krojenia i przykryj je parafilmem. Schłodzić roztwór w zamrażarce do momentu częściowego zamrożenia (około 20 minut w zamrażarce o temperaturze -80 °C). Używając rurki dyspersyjnej gazu, bąbelkować obie zlewki roztworu do krojenia z 95% O2/5% CO2 przez 20 minut na lodzie.
  2. aCSF (sztuczny płyn mózgowo-rdzeniowy), do regeneracji i konserwacji plastrów
    1. Skład aCSF znajduje się w tabeli 1.
    2. Przygotować wcześniej 20-krotny roztwór podstawowy i przechowywać go w temperaturze 4 °C przez okres do 1 miesiąca.
    3. W przypadku 1x aCSF rozpuść NaHCO3 i glukozę w ddH2O i dodaj 20x bulion. Upewnij się, że osmolarność mieści się w zakresie 298-300 mOsm. Roztwór należy zużyć w ciągu 1 dnia.
  3. aCSF (niski poziom Ca2+ do nagrywania)
    1. Patrz Tabela 1, aby zapoznać się ze składem niskiego Ca2+ aCSF.
    2. Przygotować wcześniej 20-krotny roztwór podstawowy i przechowywać go w temperaturze 4 °C przez okres do 1 miesiąca.
    3. Aby uzyskać 1x niski Ca2+ aCSF, rozpuść NaHCO3 i glukozę w ddH2O i dodaj 20x (bez CaCl2 i MgCl2) zapasu, CaCl2 i MgCl2 do określonych stężeń. Upewnij się, że osmolarność mieści się w przedziale 298-300. Roztwór należy zużyć w ciągu 1 dnia.
  4. aCSF (Sr2+ do nagrywania)
    1. Patrz Tabela 1, aby zapoznać się ze składem Sr2+ aCSF.
    2. Przygotować wcześniej 20-krotny roztwór podstawowy i przechowywać go w temperaturze 4 °C przez okres do 1 miesiąca.
    3. Dla 1x Sr2 + aCSF rozpuść NaHCO3 i glukozę w ddH2O i dodaj 20x (wolne od CaCl2 i MgCl2) zapasy, SrCl2 i MgCl2 do określonych stężeń. Upewnij się, że osmolarność mieści się w przedziale 298-300. Roztwór należy zużyć w ciągu 1 dnia.
  5. Rozwiązanie wewnętrzne
    1. Patrz Tabela 1, aby zapoznać się ze składem roztworu wewnętrznego na bazie K-glukonianu.
    2. Aby przygotować 20 ml roztworu wewnętrznego, dodaj 15 ml wody klasy biologii molekularnej do probówki o pojemności 50 ml. Następnie wykonuj kolejne kroki na lodzie.
    3. Przygotuj następujące roztwory z wyprzedzeniem do 1 M stężeń podstawowych w wodzie klasy biologii molekularnej. Dodać (w ml): 2,32 K-glukonianu, 0,24 Na-glukonianu, 0,20 HEPES (kwas 4-(2-hydroksyetylo)-1-piperazynoetanosulfonowy), 0,16 KCl, 0,05 K 2-EGTA (eter potasowo-etylenowy-bis(β-aminoetylowy)-N,N,N′,N′-tetraoctowy), 0,04 MgCl2 do probówki o pojemności 50 ml.
    4. Dodać 100 μl 0,3 M Na3GTP (sól sodowa 5′-trifosforanu guanozyny)
    5. Odważyć 44,08 mg K2 ATP (sól dipotasowa adenozyno-5′-trifosforanu) w probówce mikrowirówkowej o pojemności 2 ml i dodać 1 ml wody klasy biologii molekularnej, a następnie dodać do probówki o pojemności 50 ml.
    6. Dostosować pH do 7,2-7,4 za pomocą 1 M KOH. Upewnij się, że osmolarność mieści się w zakresie 283-289 mOsm.

2. Przygotowanie plastra

  1. Przygotowywanie narzędzi
    1. Dodać 200 ml aCSF do komory odzysku (zbudowanej ze zlewki o pojemności 250 ml z 4 studzienkami i siatką) i umieścić komorę odzysku w łaźni wodnej (35 °C).
    2. Przykryj komorę folią parafinową i stale bąbelkuj aCSF 95% O2/5% CO2 za pomocą szklanej rurki dyspersyjnej przez co najmniej 20 minut.
    3. Ustaw narzędzia do preparowania (skalpel, cienkie nożyczki kątowe, kleszcze, cienki pędzel, plastikowa łyżka).
    4. Napełnij strzykawkę o pojemności 60 ml około 15 ml lodowatego roztworu do krojenia z kroku 1.1.4.
    5. Przygotuj platformę preparacyjną, umieszczając bibułę filtracyjną na pokrywie płytki studzienki.
    6. Przygotuj komorę krojenia, umieszczając ją w tacce na lód i napełniając tackę lodem.
    7. Ustaw wibratom, zabezpieczając jednorazowe ostrze w uchwycie ostrza.
    8. Aby zrobić pipetę transferową, złamij końcówkę pipety Pasteura i umieść gumową gruszkę na złamanym końcu.
  2. Sekcja mózgu myszy
    1. Znieczulenie zwierzęcia należy umieścić w komorze nasyconej 4% izofluranem, aż do braku odruchów rdzeniowych.
    2. Odetnij głowę zwierzęcia za pomocą gilotyny i szybko usuń mózg.
      1. Wykonaj nacięcie linii środkowej za pomocą ostrza skalpela nr 22 od rostralnego do ogonowego.
      2. Z boku obierz skórę głowy z każdej strony głowy.
      3. Użyj cienkich nożyczek, aby przeciąć czaszkę z jednej strony od ogona do rostralu (w tym z boku kości czołowych), uważając, aby nie uszkodzić mózgu.
      4. Użyj kleszczy, aby podnieść fragment czaszki z mózgu i szybko schłodzić mózg 15 ml lodowatego roztworu do krojenia za pomocą strzykawki z kroku 2.1.4.
      5. Wyjmij mózg z czaszki.
      6. Umieść mózg w jednej ze zlewek wypełnionych lodowatym roztworem do krojenia (z kroku 1.1.4) z bąbelkami 95% O2/5% CO2.

3. Przygotuj plastry podwzgórza myszy.

  1. Zablokuj mózg dla pożądanego obszaru mózgu i kąta cięcia (np. W przypadku wycinków koronalnego podwzgórza odetnij tkankę rostralną do skrzyżowania wzrokowego i ogonową do mostu za pomocą ostrza i upewnij się, że blok ogonowy ma płaską powierzchnię prostopadłą do podstawy mózgu).
  2. Za pomocą wyciętego kawałka bibuły filtracyjnej podnieś mózg od przedniej strony i przyklej tylną stronę do płytki mocującej za pomocą kleju błyskawicznego.
  3. Szybko umieść płytkę mocującą w komorze krojenia i napełnij ją roztworem do krojenia z drugiej zlewki w kroku 1.1.4.
  4. Zabezpiecz komorę krojenia i tackę na lód na wibratomie.
  5. Określ obszar krojenia (przed i z tyłu mózgu) i rozpocznij krojenie plastrów koronalnych o grubości 250 μm. Zalecane parametry: prędkość 0,10 mm/s, amplituda 2 mm.
  6. Przytnij plastry do odpowiedniego rozmiaru dla pożądanego obszaru mózgu.
  7. Odzyskaj plastry w temperaturze 35 °C przez 30-45 minut. Następnie wyjmij komorę odzyskiwania z kąpieli rozgrzewającej i pozwól plastrom zregenerować się w temperaturze pokojowej przez dodatkowe 30 minut. Trzymaj plastry w temperaturze pokojowej przez resztę dnia i kontynuuj ciągłe bąbelkowanie kąpieli 95% O2/5% CO2.

3. Nagrywanie krosowania całej komórki

  1. Pociągnij pipety z plastrami.
    1. Korzystając z parametrów sugerowanych w instrukcji obsługi ściągacza do pipet, należy wyciągnąć pipety krosowe z grubościennego szkła do oporu pipet 3-5 MΩ.
    2. Za pomocą mikrostrzykawki (dostępnej w ofercie lub domowej roboty) napełnij końcówkę pipety przefiltrowanym roztworem wewnętrznym. Aby zrobić mikrostrzykawkę, spal końcówkę strzykawki o pojemności 1 ml i pozwól, aby końcówka opadła, tworząc długą, cienką końcówkę.
  2. Uzyskaj konfigurację całej komórki.
    1. Umieść pipetę rejestrującą tuż nad plasterkiem i zrównoważ prąd pipety w trybie cęgów napięcia. Zastosuj lekkie nadciśnienie w pipecie i zablokuj kurek.
    2. Wybierz zdrową komórkę z nienaruszoną błoną i zbliż się do niej za pomocą pipety. Nadciśnienie powinno spowodować niewielkie zaburzenie w tkance (tj. powolną falę w tkance podczas wchodzenia).
    3. Powoli zbliżaj pipetę do celi, wykonując ruchy ukośne, aż pipeta utworzy małe wgłębienie na powierzchni komórki.
    4. Zwolnij blokadę nadciśnienia. Ogniwo zacznie tworzyć uszczelnienie, a rezystancja wzrośnie powyżej 1 GΩ. W cęgach napięciowych trzymaj ogniwo na poziomie -68 mV.
    5. Lekko odciągnij od ogniwa po przekątnej, aby usunąć nadmierne ciśnienie z ogniwa.
    6. Kompensacja pojemności pipet szybkich i wolnych.
    7. Zastosuj krótkie ssanie przez rurkę podłączoną do uchwytu pipety, aby przebić się przez kuwetę i uzyskać konfigurację całej komórki.
    8. Przełącz na tryb Cell w oknie testu membranowego w oprogramowaniu do akwizycji i analizy danych elektrofizjologicznych (np. Clampex).
    9. Przed każdym zapisem cęgów napięcia należy wykonać test membrany przy użyciu tego samego oprogramowania i zapisać odpowiednie parametry w książce laboratoryjnej (rezystancja membrany, rezystancja dostępu i pojemność).
    10. Utrzymuj temperaturę kąpieli rejestrującej na poziomie 27–30 °C, a natężenie przepływu na poziomie 1,5–2,0 ml/min do kolejnych eksperymentów.

Tabela 1: Skład różnych rozwiązań.

Rozdział
Stężenia roztworu (mM)
KrojenieNormalny aCSFNiska zawartość Ca2+ aCSFSr+ aCSFPipeta/Wewnętrzna
Zawartość NaClRozdział 87126 Rozdział 126126 Rozdział 126126 Rozdział 126-
KclRozdział 2.5Rozdział 2.5Rozdział 2.5Rozdział 2.58
CaCl20,5Rozdział 2.50,5--
SrCl2---Rozdział 2.5-
MgCl271,5Rozdział 2.51,5cyfra arabska
NaH2PO4Wydanie orzeczenia 1,25Wydanie orzeczenia 1,25Wydanie orzeczenia 1,25Wydanie orzeczenia 1,25-
NaHCO325262626-
glukoza25101010-
sacharoza75----
K-glukonian----Rozdział 116
Na-glukonian----12
HEPESY----10
K2-EGTA----1
K2ATP----4
Na3GTP----0,3

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
Nie stwierdzono konfliktu interesów.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Strzykawka 1 mlBd309659
10 ostrzyFisher Scientific/inneNumer katalogowy: 35698
Ostrze 22VWR/inne21909-626
Filtry strzykawkowe 22 uMMilipore powiedział:Numer katalogowy: 09-719-000
Adson forecepsInstrumenty HarvardaNr kat. 72-8547
Ostre nożyczki pod kątemInstrumenty HarvardaNr kat. 72-8437
ZaciskUrządzenia molekularneZacisk pClamp 10
Ostrze o podwójnej krawędziFirma VWR74-0002
Bibuła filtracyjnaSigma/inne1001090
Drobny pędzelRybak/różne15-183-35/różne
Rurka dyspersyjna gazuFirma VWRLG-8680-120
IzofluranFresenius Kabi/inniZobacz materiał M60303
Szalony klejrozmaityrozmaity
Mini analizaSynaptosoft (oprogramowanie Synaptosoft)MiniAnaliza 6
Osmomoter (osmomot)Wescor Incnr wzoru 5600
ParafilmSigmaPM-996 (wersja angielska)
Pipeta PasteuraFirma VWRNr kat. 14672-200
miernik pHMETTLER TOLEDOFE20-ATC
Gumowa żarówkaFirma VWRNumer katalogowy: 82024-550
Rękojeść skalpela nr 3Instrumenty HarvardaNr kat. 72-8350
Rękojeść skalpela nr 4Instrumenty HarvardaNr kat. 72-8356
Ostrze z pojedynczą krawędziąFirma VWR55411-050
Krajalnica VibratomeKsięga LeicaVT1200S
System oczyszczania wodyMiliporyMilli-Q Akademicki A10
Pokrywka płytki studzienkiRybak/różne07-201-590/różne
CaCl2 2H2OSigmaZobacz materiał C7902
CdCl2Sigma202908
EGTA (EGTA)SigmaE3889
glukozaSigmaZobacz materiał G5767
HEPESYSigmaH3375
K2-ATP (klasa K2-ATP)SigmaNumer katalogowy A8937
KclSigmaZobacz materiał P9333
K-glukonianSigmaKlasa G4500
MgCl2 6H2OSigmaZobacz materiał M2670
Woda klasy biologii molekularnejSigmaZobacz materiał W4502-1L
Na3GTP powiedział:SigmaTelefon komórkowy G8877
Zawartość NaClSklep biologicznyZobacz materiał SOD001.1
Na-glukonianSigmaZobacz materiał S2054
NaH2PO4SigmaNumer katalogowy: 71504
NaHCO3SigmaZobacz materiał S6014
PikrotoksynaSigmaZobacz materiał P1675
SrClSigma255521
sacharozaSklep biologicznySUC507.1
TGL powiedział: powiedział: powiedział: powiedział: powiedział: powiedział: powiedział:

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Elektrofizjologia plastr w m zgutechnika patch clamprejestracja z kom rek neuronalnychpozycjonowanie pipetytworzenie uszczelnienia b onyprze amanie ssaniempomiar rezystancjikompensacja pojemno cirejestracja elektrofizjologiczna

Powiązane artykuły