Wszystkie procedury dotyczące próbek zwierzęcych zostały sprawdzone i zatwierdzone przez odpowiednią komisję ds. oceny etycznej zwierząt.
1. Przygotowanie próbki
- Fiksacja mózgu
- Przygotowanie utrwalacza
- Na 1 L utrwalacza odważ 10 g paraformaldehydu i dodaj go do 300 ml wody dejonizowanej (H2O). Podgrzewać do 55 - 60 ºC przez ~10 min z ciągłym mieszaniem.
- Wyłącz ogień i dodaj 7 - 8 kropli 4 N wodorotlenku sodu (NaOH). Roztwór powinien stać się klarowny w ciągu ~10 minut.
- Pozostawić do ostygnięcia do temperatury pokojowej lub RT, dodać 150 ml nasyconego roztworu kwasu pikrynowego i doprowadzić do 500 ml za pomocą dejonizowanego H2O.
- Dodać 500 ml 0,2 M buforu fosforanowego (PB). Filtruj bibułą filtracyjną. Dostosuj pH do 7,4 za pomocą NaOH.
- Schłodzić utrwalacz do temperatury 6 ºC i przechowywać go w butelkach z ciemnego szkła nie dłużej niż jeden dzień w temperaturze 6 ºC.
- Perfuzja przezsercowa
- Znieczulenie myszy za pomocą dootrzewnowego wstrzyknięcia tiopentalu (120 mg/kg masy ciała). Upewnij się, że zwierzę jest głęboko znieczulone, sprawdzając odruch wycofania pedału, który powinien być nieobecny. Połóż zwierzę na plecach na stole perfuzyjnym z przywiązanymi czterema kończynami.
- Otwórz ścianę brzucha wzdłużnie nożyczkami z tępym końcem i wykonaj dwa dodatkowe nacięcia boczne wzdłuż ogonowej granicy klatki piersiowej, aby odsłonić przeponę. Odetnij przeponę i przetnij ścianę klatki piersiowej na granicy kostno-chrzęstnej po obu stronach. Podnieś ogonowy koniec środkowej płyty ściany klatki piersiowej zawierającej mostek, aby odsłonić serce.
- Usuń osierdzie i wykonaj małe, precyzyjne nacięcie w końcówce lewej komory, aby wpuścić kaniulę aparatu perfuzyjnego. Użyj tępej kaniuli o średnicy wewnętrznej 0,6 mm. Delikatnie przełóż kaniulę przez komorę, aż końcówka pojawi się w aorcie wstępującej, a następnie zabezpiecz kaniulę zaciskiem. Aby krew i perfuzaty mogły wydostać się z krwiobiegu, wykonaj nacięcie w prawym przedsionku.
- Perfuzję myszy przekrwić przezsercowo za pomocą pompy perystaltycznej przy natężeniu przepływu 5 ml / min na początku za pomocą buforu fosforanowego soli fizjologicznej lub PBS (25 mM, 0,9% chlorku sodu lub NaCl, pH 7,4) przez około 1 minutę, a następnie chłodzonego lodem utrwalacza przez 7 minut.
- Po utrwaleniu odetnij głowę myszy nożyczkami, a następnie przetnij skórę przez linię środkową od szyi do nosa. Usuń mięsień, aby całkowicie odsłonić czaszkę.
- Za pomocą ostrych nożyczek wykonaj podłużne cięcie przez kości potyliczne i międzyciemieniowe, zaczynając od otworu wielkiego. Za pomocą cienkiej pęsety usuń te kości, aby odsłonić cały móżdżek. Następnie wykonaj kolejne podłużne cięcie przez kość ciemieniową i czołową aż do kości nosowej i usuń je pęsetą, aby odsłonić cały mózg.
- Za pomocą szpatułki usuń mózg, nie uszkadzając go i umieść go w lodowato zimnym 0,1 M PB.
- Cięcie i przycinanie próbek
- Wytnij blok koronalny o wielkości około 5 - 6 mm za pomocą żyletek zawierających obszar zainteresowania. Przyklej go do uchwytu wibrokrajalnicy za pomocą kleju cyjanoakrylowego. Ustaw blok tkankowy tak, aby kora nowa była skierowana w stronę wibrującego ostrza. Pokrój odcinki koronalne zawierające ciało migdałowate na 140 μm za pomocą wibrokrajalnicy (Rysunek 1A) w lodowatym 0,1 M PB i zbierz je w 6-dołkowym naczyniu w tym samym buforze.
- Pod mikroskopem stereoskopowym wytnij obszar zainteresowania (w tym przypadku środkowo-grzbietowe skupisko okołotorebkowe interkalowanych mas komórkowych ciała migdałowatego lub ITC; patrz Rysunek 1B) z wycinka. Zrób to na szalce Petriego pokrytej elastomerem silikonowym i wypełnionej 0,1 M PB, za pomocą skalpela okulistycznego. Upewnij się, że przycięte klocki pasują do otworu w przekładce (około 1,5 mm) (Rysunek 1B).
- Przenieś przycięte bloki do roztworu krioprotekcji (30% glicerolu w 0,1 M PB) przez noc (O/N) w temperaturze 6 ºC.
2. Zamrażanie wysokociśnieniowe
UWAGA: Immunoznakowanie repliki zamrażalniczo-łamliwej (FRIL) składa się z 6 podstawowych etapów (Rysunek 2): 1) Szybkie zamrażanie próbki pod wysokim ciśnieniem (przy 2,300 - 2,600 barach). 2) Pękanie próbki. Płaszczyzna pęknięcia na ogół podąża za centralnym hydrofobowym rdzeniem zamrożonych błon, dzieląc je na dwie półbłonowe płatki: połowę, która przylega do protoplazmy (powierzchnia P) i połowę, która przylega do przestrzeni zewnątrzkomórkowej lub egzoplazmatycznej (powierzchnia E). 3) Replikacja próbki przez próżniowe osadzanie platyny i węgla. 4) Trawienie tkanek detergentami. 5) Znakowanie Immunogold. 6) Analiza repliki za pomocą transmisyjnego mikroskopu elektronowego.
- Przygotowanie nośników miedzianych
UWAGA: Aby przejść przez kolejne etapy procedury FRIL, próbki muszą zostać zamontowane na nośnikach metalowych (złotych lub miedzianych). Nośniki te różnią się wielkością i konstrukcją w zależności od sposobu szczelinowania i rodzaju używanych maszyn. W tym przypadku użyliśmy miedzianych nośników (Rysunek 1B, E) i zawiasowego "stołu podwójnej repliki" (patrz Rysunek 3B), który po otwarciu powoduje pęknięcie rozciągające zamrożoną próbkę (Rysunek 2). Pozwala to na zachowanie i odtworzenie obu stron pękniętej próbki. - Wypoleruj nośniki miedzi za pomocą odpylacza za pomocą arkusza skóry irchowej.
- Umieść nośniki w szklanym garnku i wyczyść dwukrotnie niejonowym detergentem (pH ~1,5) w kąpieli wodnej sonikującej, następnie dokładnie umyj w wodzie z kranu, a następnie w wodzie dejonizowanej, a następnie dwukrotnie spłucz etanolem.
- Sonikować miedziane nośniki w acetonie przez 15 minut.
- Umieść nośniki na bibule filtracyjnej do wyschnięcia.
- Przymocuj pierścień taśmy dwustronnej do miedzianego nośnika (Rysunek 1C), który posłuży jako studnia przytrzymująca przycięty blok (nośnik przytrzymujący).
- Zamrożenie próbki
UWAGA: Z ciekłym azotem należy obchodzić się ostrożnie i nosić odpowiednie okulary. - Włącz wysokociśnieniową jednostkę zamrażającą (Rysunek 1F) na co najmniej 1,5 godziny przed zamrożeniem próbki.
- Rozpocznij podgrzewanie, naciskając przycisk "NAGRZEWNICA POWIETRZNA" i piecz przez 50 minut. Ustaw temperaturę powietrza na 80 °C.
- Podłącz zbiornik azotu do zamrażarki wysokociśnieniowej i naciśnij przycisk "AZOT", aby napełnić wnętrze Dewara ciekłym azotem. Zapala się lampka "POZIOM AZOTU". Rozpocznij chłodzenie, naciskając przycisk "Chłodzenie".
- Naciśnij przycisk "DRIVE IN", gdy zgaśnie "POZIOM AZOTU". Sprawdź, czy układ hydrauliczny przesuwa tłok do przodu i do tyłu 3 razy.
- Naciśnij przycisk "AUTO" i przycisk "AZOT". Gdy tylko zaświeci się "READY", zamrażarka wysokociśnieniowa jest gotowa do zamrażania pod wysokim ciśnieniem.
- Umieść przycięty klocek w otworze taśmy dwustronnej (Rysunek 1B) za pomocą pętli z drutu platynowego, która została stopiona w szklanej pipecie.
- Usunąć nadmiar roztworu krioprotektantu za pomocą bibuły filtracyjnej lub szczotki.
UWAGA: Ta procedura jest również ważna w celu usunięcia pęcherzyków powietrza, które mogą tworzyć się wokół tkanki i które mogą powodować zniekształcenia kształtu tkanki i/lub ultrastruktury. - Pod mikroskopem stereoskopowym przykryj nośnik trzymający innym nośnikiem, tak aby blok tkanki został umieszczony między dwoma nośnikami.
- Włóż kanapkę nośną do uchwytu próbki urządzenia do zamrażania wysokociśnieniowego (Rysunek 1D). Włóż uchwyt próbki do zamrażarki wysokociśnieniowej (końcówką do dołu) i zabezpiecz go, wkręcając uchwyt próbki.
- Zainicjuj cykl zamrażania, naciskając przycisk "Jet-Auto". Pracując tak szybko, jak to możliwe, wyjmij uchwyt próbki i zanurz końcówkę w ciekłym azocie w izolowanym pudełku. Zanurz końcówki dwóch par kleszczy w ciekłym azocie, aby je schłodzić.
- Ostrożnie wyjąć kanapkę nośną z uchwytu na próbkę i umieścić ją we wstępnie schłodzonym kriowiale. Upewnij się, że nośniki są obsługiwane wyłącznie za pomocą kleszczy chłodzonych ciekłym azotem. Kriowiale powinny być perforowane, aby umożliwić wypływ azotu z fiolki (Rysunek 1G).
- Powtarzać kroki od 2.2.6 do 2.2.11, aż wszystkie żądane próbki zostaną zamrożone. W tej samej fiolce można przechowywać wiele nośnych kanapek zawierających ten sam rodzaj próbki.
- Przechowuj kriowiale zawierające nośniki w kriozbiorniku do czasu replikacji (Rysunek 1H).
3. Freeze-fracture and Replication
- Przygotowanie dział wiązki elektronów
- Przed włożeniem dział wiązki elektronów zdejmij osłonę z "płytą deflektora". Umieść "miernik nastawczy", aby wyśrodkować żarnik w uchwycie tulei zaciskowej przez dolną osłonę katody.
UWAGA: Końcówka o większej średnicy jest używana do pistoletu węglowego, podczas gdy końcówka o mniejszej średnicy jest przeznaczona do pistoletu platynowego. - Nasuń nowy żarnik na manometr, aż "blaszki ciśnieniowe" będą mogły zacisnąć końce żarnika, upewniając się, że cewka żarnika nie leży pod kątem.
- Wyjmij miernik nastawczy i włóż pręt węglowy. Zamocuj go, dokręcając uchwyt tulei zaciskowej uchwytu pręta parownika, upewniając się, że wysokość końca pręta znajduje się pośrodku drugiej cewki od dołu. W przypadku pistoletu platynowego wysokość końca pręta platynowego powinna znajdować się w środku drugiej cewki żarnika od góry.
- Wymień płytę deflektora i włóż pistolety do jednostki szczelinowania zamrażającego. Po użyciu wyczyść pistolety piaskarką.
- Konfiguracja jednostki zamrażania i pękania
- Włącz jednostkę szczelinowania zamrażającego (Rysunek 3A), przekręcając MAINS na 1. Szczegółowy opis procedur zamrażania-pękania i replikacji znajduje się w instrukcji obsługi dostarczonej przez producenta.
- Przed schłodzeniem urządzenia do zamrażania i szczelinowania należy wypalić cały układ chłodzenia urządzenia ciepłym powietrzem. Naciśnij przycisk "Rozmrażanie" w urządzeniu MTC 010 (jednostka kontrolująca temperaturę) (Rysunek 3A) i pozwól procesowi wypalania działać przez 45 minut.
- Aktywuj stację próżniową. Jednostka zamrażająco-szczelinowa zwykle pracuje w zakresie próżni ~10-6 - 10-7 mbar.
- Napełnij zbiornik azotu i podłącz go do jednostki szczelinowania zamrażającego. Sprawdź, czy uchwyt zaworu jest suchy, a także wyczyść wejście do zbiornika przed włożeniem uchwytu zaworu (wilgotność może zakłócać podciśnienie i wskazanie napełnienia zbiornika N2).
- Chłodzenie należy rozpocząć od ustawienia temperatury na -115 °C. Chłodzenie trwa około 45 minut.
- Włóż pistolety elektronowe i dostosuj prąd i napięcie, aby osiągnąć następujące parametry parowania:
Pistolet węglowy: włączony, pozycja 90°, szybkość akumulacji węgla 0,1 - 0,2 nm/s
Pistolet węglowo-platynowy: obrót wyłączony, pozycja 60°, szybkość akumulacji 0,06 - 0,1 nm/s
UWAGA: Jeśli pistolet jest używany po raz pierwszy po wymianie pręta węglowego lub platynowego, odgazuj go przez 3 minuty przed użyciem.
Szczelinowanie i replikacja
- Włóż zamrożone kanapki z nośnikiem do stołu z podwójną repliką, upewniając się, że wszystkie manipulacje są wykonywane w ciekłym azocie.
- Przenieś stół z podwójną repliką do naczynia Dewara i przymocuj go do odbiornika stage'a próbki pod kątem 45°. Poziom ciekłego azotu powinien zawsze znajdować się powyżej stołu podwójnej repliki.
- Podnieś stół z podwójną repliką za pomocą manipulatora stołowego i włóż go do jednostki szczelinowania zamrażającego na zimny scenę. Odczekaj około 20 minut, aby temperatura stołu podwójnej repliki dostosowała się do -115 °C.
- Sprawdź, czy próżnia jest poniżej 10-6 mbar, a temperatura wynosi -115 °C.
- Złam tkankę, ręcznie obracając koło połączone z osłoną umieszczoną nad stołem podwójnej repliki w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. Kiedy całun się obraca, zmusza stół do podwójnej repliki do otwarcia, powodując pęknięcie tkanki.
- Naciśnij przycisk "Wysokie napięcie" w urządzeniu EVM 030 (jednostka sterująca parowaniem wiązką elektronów) jednostki zamrażania-pękania (Rysunek 3A).
- Odtworzyć odsłonięte powierzchnie pękniętej tkanki (Rysunek 3C) poprzez odparowanie węgla (obracanie się) za pomocą pistoletu elektronowego ustawionego pod kątem 90° do grubości 5 nm, a następnie jednokierunkowe cieniowanie platyną-węglem pod kątem 60° do grubości 2 nm. Na koniec nałóż warstwę węgla o grubości 15 nm pod kątem 90° (obracając).
- Użyj następujących parametrów do parowania:
1. węgiel: obrót włączony, pozycja 90°; prędkość 0,1 - 0,2 nm/s; 5 nm
2. węgiel-platyna: pozycja 60°; prędkość 0,06 - 0,1 nm/s; 2 nm
3. węgiel: włączony, pozycja 90°; prędkość 0,3 - 0,5 nm/sek.; 15 nm - Usuń powtórzone próbki z jednostki szczelinowania zamrażającego i przenieś je na ceramiczną płytkę 12-dołkową (Rysunek 4A) wypełnioną TBS (sól fizjologiczna buforowana tris, pH 7,4).
- Za pomocą walcówki z platynową pętlą usuń zduplikowaną tkankę z nośnika próbki (Rysunek 4A).
- Powtarzać kroki od 3.3.1 do 3.3.10, aż wszystkie próbki zostaną powtórzone.
4. Trawienie repliki przez SDS
- Przenieść replikę do 4 ml szklanej fiolki wypełnionej 1 ml buforu do trawienia SDS (2,5% laurylosiarczan sodu, 20% sacharoza w 15 mM Tris, pH 8,3). Trawienie przez 18 godzin w temperaturze 80 °C z wytrząsaniem (45 uderzeń/min).
- Przenieś repliki do nowej probówki wypełnionej buforem do mineralizacji SDS i przechowuj w RT.
4. Znakowanie immunologiczne
UWAGA: Wszystkie inkubacje przeprowadza się w RT z delikatnym wstrząsaniem, z wyjątkiem inkubacji z przeciwciałami.
- Myć replikę przez 10 minut w świeżym buforze do wytrawiania z dodecylosiarczanu sodu (SDS).
- Przemyć replikę raz 2,5% BSA (albumina surowicy bydlęcej) w soli fizjologicznej buforowanej tris lub TBS przez 5 minut, a następnie 3 x 10 minut 0,1% BSA w TBS.
- Zablokuj niespecyficzne miejsca wiązania w TBS za pomocą 5% BSA przez 1 godzinę.
- Zastosuj przeciwciała pierwszorzędowe rozcieńczone w 2% BSA-TBS. Inkubacje należy wykonywać w kropli o objętości 30 μl (Rysunek 4B) w wilgotnej komorze w temperaturze 15 °C przez 72 godziny (Rysunek 4C).
- W tym badaniu należy przetworzyć obie repliki z uszkodzonej tkanki. Inkubować jedną replikę z poliklonalnym przeciwciałem świnki morskiej podniesionym przeciwko aminokwasom 717 - 754 mysiego GluR1 wspólnemu dla wszystkich receptorów kwasu α-amino-3-hydroksy-5-metylo-4-izoksazopropionowego lub podjednostek AMPA-R (rozcieńczenie: 1:200) lub mysiego przeciwciała monoklonalnego podniesionego przeciwko rekombinowanemu białku fuzyjnemu pokrywającemu aminokwasy 660 - 811 podjednostki NR1 receptora N-metylo-D-asparaginianu lub NMDA-R (rozcieńczenie: 1:500) oraz królicze przeciwciało poliklonalne podniesione przeciwko białku zielonej fluorescencji (rozcieńczenie: 1:300).
- Drugą replikę inkubować z króliczym przeciwciałem poliklonalnym podniesionym przeciwko syntetycznemu peptydowi odpowiadającemu aminokwasom 384 - 398 receptora opioidowego szczura μ (rozcieńczenie: 1:500).
- Prać w TBS z 0,05% BSA (3 x 5 min.).
- Zastosuj przeciwciała drugorzędowe. W tym badaniu należy użyć przeciwciał sprzężonych ze złotem (5 nm dla jonotropowych receptorów glutaminianu, 10 dla receptorów μ-opioidowych i/lub 15 nm dla żółtego białka fluorescencyjnego Channelrhodopsin-2 lub ChR2-YFP) rozcieńczonych w TBS z 2% BSA. Rozcieńczyć przeciwciała drugorzędowe w stosunku 1:30 i inkubować w kropli 30 μl w temperaturze 15 °C O/N.
- Przemyć 3 x 5 min w 0,05% BSA-TBS w RT.
- Przemyć 2 x 5 min w ultraczystej wodzie.
- Zamontuj replikę na pokrytej formvarem 100-liniowej siatce prętów równoległych (Rysunek 4D).