$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
1. Disekcja narządu jamistego Nosem (VNO) myszy
- Należy użyć myszy dorosłych. Ponieważ wykrywanie feromonów jest zaangażowane w wiele modalności, dokładne rozróżnienie szczepów, genotypów, płci i wieku jest istotne i wpłynie na wyniki. W tej procedurze wybrano dorosłe myszy VG30, wykorzystane wcześniej do identyfikacji pary feromon-receptor (2-heptanon-V1rb2)31 (Rys. 1A).
- Przed rozpoczęciem sekcji należy przygotować świeży, zimny sztuczny płyn mózgowo-rdzeniowy (ACSF; NaCl 118 mM, NaHCO3 25 mM, D-Glucose 10 mM, KCl 2 mM, MgCl2 2 mM, NaH2PO4 1.2 mM, CaCl2 2 mM; pH 7.4) nasycony oxycarbonem (95% O2 : 5% CO2). W tym celu należy zmieszać wszystkie składniki ACSF z wyjątkiem CaCl2. Roztwór należy nasycić poprzez bezpośrednie przemywanie go oxycarbonem. Na koniec należy dodać CaCl2 i uzupełnić objętość do pożądanej wartości za pomocą ddH20. Roztwór ACSF należy przechowywać w lodzie do momentu użycia.
- Eutanazję myszy należy przeprowadzić preferencyjnie poprzez zwichnięcie szyi lub inhalację CO2 bezpośrednio przed eksperymentem.
- Należy odciąć głowę myszy. Umieścić ją pod mikroskopem sekcyjnym w zimnym ACSF pod stałym nadciśnieniem oxycarbonu.
- Należy odciąć dolną szczękę i ustawić głowę tak, aby uwidocznić podniebienie (Rys. 1B).
- Za pomocą mikronożyczek należy wykonać poziome nacięcie w górnej części podniebienia (Rys. 1B), a następnie usunąć błonę podniebienną za pomocą mikro-pincety sekcyjnej. Odsłoniętą jamę należy nawodnić i oczyścić ACSF (Rys. 1C).
- Należy odciąć górną i dolną część przegrody nosowej (Rys. 1C). Delikatnie wyekstrahować przegrodę nosową zawierającą VNO i umieścić ją bezpośrednio w ACSF w lodzie (Rys. 1D).
- Za pomocą mikro-pincety sekcyjnej należy pionowo rozdzielić dwie części VNO i delikatnie usunąć chrzęstną torebkę VNO (Rys. 1E). Należy upewnić się, że wszystkie fragmenty chrząstki zostały usunięte.
2. Przygotowanie przekrojów tkanki VNO
Przygotowanie skrawków tkanki VNO opisane w tej sekcji 2) służy głównie do badań obrazowania wapnia. Skrawki VNO mogą być również wykorzystywane do immunohistochemii na skrawkach swobodnych w celu weryfikacji integralności strukturalnej tkanki (proszę zapoznać się z sekcją 3 protokołu).
- Przygotuj agar niskotopliwy (3% w standardowym PBS) oraz stanowisko pracy. Będą potrzebne: ACSF, mikrotom wraz z uchwytami, pęseta mikrosekcyjna, formy do zatapiania (22 x 22 x 20 mm), chusteczki precyzyjne, pędzle, płytki do hodowli tkankowej, klej cyjanoakrylowy, lód oraz termometr.
- Wypełnij formę do zatapiania 3% agarem niskotopliwym. Przed pionowym umieszczeniem krótko przetartego VNO (Rys. 2A>) w celu uzyskania przekrojów wieńcowych, upewnij się, że temperatura nie przekracza 41°C.
- Umieść formę do zatapiania na lodzie na 1 min aż do zestalenia, a następnie oddziel ją od bloku agarowego. Przytnij blok agarowy do kształtu piramidy i przyklej go do uchwytu mikrotomu (Rys. 2B>).
- Wykonaj przekroje wieńcowe VNO za pomocą mikrotomu, z prędkością 0,5 mm/s, amplitudą 0,7 mm i grubością 100 μm w zimnym ACSF; zbieraj skrawki tkanki pędzlem, a następnie umieść je na płytce do hodowli tkankowej wypełnionej zimnym ACSF.
- Jeśli skrawki wykazują endogenną fluorescencję, np. GFP (w neuronach z targetowaniem genetycznym), można je wyselekcjonować pod fluorescencyjnym stereomikroskopem (Rys. 2C>).
3. Immunohistochemia na wolnopływających skrawkach VNO
Celem niniejszej procedury jest weryfikacja integralności preparatów tkanek VNO uzyskanych w sekcji 2). Acetylulowana tubulina jest markerem mikrotubul / cytoszkieletu wykazującym ekspresję w dendrytach i mikrokosmkach neuronów sensorycznych VNO. W przypadku eksperymentów z obrazowaniem wapnia należy przejść bezpośrednio do sekcji 4) protokołu. Metoda immunohistochemicznego barwienia pływających skrawków VNO może zostać dostosowana do oceny ekspresji dowolnego białka zainteresowania. W tym celu zalecamy utrwalenie VNO przez 1h w 4°C w roztworze utrwalającym (paraformaldehyda 4% w PBS, pH 7.6) po punkcie 1.7) protokołu oraz stosowanie od tego momentu PBS o pH 7.6 zamiast roztworu ACSF.
- Próbki tkanek w płytce do hodowli komórkowych należy utrwalić w roztworze utrwalającym (4% paraformaldehyd w PBS, pH 7,6) przez 1 h w temperaturze 4°C.
- Próbki tkanek należy blokować przez noc w temperaturze 4°C w roztworze PBS zawierającym 10% NGS (normalne surowica kozia) oraz 0,5% triton X-100.
- Próbki należy inkubować z przeciwciałem pierwszorzędowym (anty-acetylated-tubulin, mysie, 1:2000) przez 16 h w temperaturze pokojowej (RT) w roztworze PBS zawierającym 5% NGS i 0,25% Triton X-100.
- Próbki należy przemyć 3 razy przez 5 minut roztworem PBS zawierającym 2% NGS.
- Próbki należy inkubować w ciemności z przeciwciałem wtórnym (cy5-konjugowane anty-mysie kozie, 1:200) w roztworze PBS zawierającym 2% NGS przez 1 h w temperaturze RT.
- Próbki należy przemyć 3 razy przez 5 minut kolejno: roztworem PBS z 2% NGS, PBS z 1% NGS oraz samym PBS.
- Próbki należy zamontować w medium do montowania fluorescencyjnego (z dodatkiem DAPI lub bez), umieszczając je w centrum stref ograniczonych hydrofobowo (używając pisaka hydrofobowego), a następnie przykryć szkiełkami podstawowymi.
- Obserwacje i akwizycję danych należy przeprowadzić za pomocą mikroskopii konfokalnej i oprogramowania umożliwiającego rekonstrukcje 3D (Rys. 2D-F).
4. Obrazowanie wapnia w skrawkach VNO
- Następujące procedury będą odbywać się w ciemności. Inkubować skrawki VNO przez 1h w 37°C w roztworze ładującym składającym się z zimnego ACSF z Fura-2AM (7 μM; roztwór zapasowy 1 mM w DMSO) i pluronicu 0,1% (w/v; roztwór zapasowy 20% w ddH2O).
- Przechowywać załadowane skrawki w lodzie z oxycarbonacją do momentu użycia. Załadowane skrawki można przechowywać przez 3-4h.
- Umieścić załadowane skrawki za pomocą pędzla w komorze perfuzyjnej zawierającej ACSF i utrzymać skrawki za pomocą kotwicy do skrawków tkankowych (Rys. 3A).
- Umieścić komorę perfuzyjną na stole mikroskopu do obrazowania wapnia (Rys. 3B) i stale perfundować oxycarbonatowanym ACSF w RT. Temperaturę można dostosować za pomocą bipolarnego kontrolera temperatury.
- Obserwacje załadowanych skrawków VNO (Rys. 3C-E) przeprowadza się za pomocą odwróconego mikroskopu fluorescencyjnego, z obiektywem 25x lub 63x i kamerą CooL SNAP-HQ. Oświetlanie odbywa się sekwencyjnie (340/380 nm) za pomocą polichromatora i jest rejestrowane z częstotliwością 5Hz. Filtrowana emisja odbywa się przy 510 nm. Zmiany stosunku wapnia wewnątrzkomórkowego (ΔF = 340 nm/380 nm) są monitorowane za pomocą odpowiedniego oprogramowania.
- Chemostymulację należy dobrać zgodnie z własnym celem eksperymentalnym. W tym przypadku przeprowadzono perfuzje ACSF zawierającego mieszankę feromonów (izobutyloamina, 2-heptanon, 4-heptanon, 2-heptanol, octan pentylu, dimetylopirazyna, α/β-farnezene, 10-6 M), 2-heptanon (10-6 M) lub świeżo pobrany mocz myszy samca i samicy (1:1) (1:100)32. Perfuzyjny ATP (125 μM) jest stosowany jako test żywotności na koniec eksperymentów (Rys. 3F) i powinien wskazywać odsetek około 80% żywych neuronów. W tych warunkach skrawki można wykorzystać do 2 godzin.
- Subpopulacje neuronów sensorycznych znakowanych GFP są wizualizowane poprzez specyficzne oświetlenie (tutaj neurony wykazujące ekspresję V1rb2) i mogą być precyzyjnie analizowane (Rys. 3G-I).
5. Reprezentatywne wyniki:
Aby opracować test funkcjonalny do badania wielu ścieżek transdukcji zachodzących w VNO myszy lub zidentyfikować nowe pary feromon-receptor, wykorzystujemy linię myszy VG (Ryc. 1A). W tej linii jeden z 240 receptorów V1R, receptor V1Rb2, jest znakowany GFP, co umożliwia łatwą wizualizację konkretnej subpopulacji neuronów sensorycznych narządu Jacobsona. Po wyjęciu i wypreparowaniu VNO (Ryc. 1E) przygotowujemy świeże skrawki VNO (Ryc. 2C). Część z nich utrwalamy, aby sprawdzić i potwierdzić integralność tkankową preparatu poprzez wykonanie barwienia immunohistochemicznego przeciwko białku tubulinie acetylowanej (Ryc. 2D-F). Pozostała część skrawków jest wykorzystywana do eksperymentów z obrazowaniem wapnia. W tym celu skrawki obciąża się Fura-2AM (Ryc. 3C-E), a wewnątrzkomórkowy poziom wapnia w każdym neuronie jest monitorowany jako stosunek ΔF (Ryc. 3F). Żywotność neuronów ocenia się poprzez perfuzję ATP (125 μM), po której oczekiwany jest szybki i przejściowy wzrost stosunku ΔF (Ryc. 3F). Ponieważ mocz jest głównym źródłem feromonów, perfuzja świeżo pobranego moczu mysiego (1:100) służy jako kontrola endogenna. Wywołuje ona przejściowe wzrosty poziomu wapnia w około 50% rejestrowanych neuronów (komórka 1 i 2, Ryc. 3F). Przy oświetleniu GFP widoczne są neurony wykazujące ekspresję V1Rb2, a perfuzja jego znanego ligandu feromonowego, 2-heptanonu, inicjuje aktywację komórkową (komórka 1, Ryc. 3I). Co ciekawe, aktywacje neuronów są również widoczne w części neuronów, które nie wykazują ekspresji receptora V1Rb2 (neurony GFP-ujemne) (komórka 2, Ryc. 3I), co demonstruje złożoność kodowania feromonów w VNO.

Rysunek 1. Disekcja narządu jamistego myszy. (A) Mysz z linii VG. (B) Po euthanazji myszy cała głowa zostaje umieszczona pod mikroskopem binokularnym, a żuchwa zostaje usunięta w celu uwidocznienia podniebienia. Wykonuje się niewielkie poziome nacięcie (czarna przerywana linia). (C) Po usunięciu podniebienia przegroda nosowa wyścielona VNO zostaje przecięta w części górnej i dolnej (białe przerywane linie), aby ułatwić ekstrakcję VNO. (D) VNO zostaje umieszczone w roztworze ACSF i oddzielone (wstawka: widok przy większym powiększeniu dwóch części). (E) Chrzęstna torebka VNO zostaje delikatnie usunięta, a VNO bez torebki chrzęstnej jest wykorzystywane w dalszych eksperymentach. Paski skali: B-E, 1 mm.

Rycina 2. Przygotowanie ostrych przekrojów narządu VNO myszy oraz integralność tkankowa. (A) VNO myszy jest osadzone pionowo w 3% roztworze agaru. Temperatura agaru musi być niższa niż 41°C. (B) Blok agaru jest przycinany w kształt piramidy, a następnie w ACSF przygotowuje się przekroje VNO o grubości 100 μm (czarna przerywana linia). (C) Przekroje VNO mogą być wybierane pod fluorescencyjnym stereomikroskopem w celu wizualizacji specyficznej populacji znakowanych neuronów sensorycznych. (D-F) Integralność tkankową można ocenić za pomocą barwień immunohistochemicznych przeciwko białku tubulinie acetylowanej; powiększenie obrazu neuronów celowanych w gen V1rb2 wykazuje doskonałą konserwację preparatu. Można zaobserwować neurony z długimi dendrytami sięgającymi powierzchni światła (E), a także ekspresję białka strukturalnego w guzkach dendrytycznych i mikrokosmkach (F). Paski skali: B, 5 mm; C, 60 μm; D, 40 μm; E-F, 20 μm.

Rysunek 3. Obrazowanie wapnia i detekcja feromonów w ostrych skrawkach tkanek narządu jamistego. (A) Po fazie ładowania Fura-2AM, skrawki VNO są umieszczane w komorze perfuzyjnej i utrzymywane za pomocą dostosowanego kotwiczenia (widok przy dużym powiększeniu). (B) Eksperymenty są przeprowadzane w ciemności, a skrawki VNO są stale perfundowane ACSF w temperaturze RT za pomocą systemu próżniowego. Temperaturę można dobrać za pomocą systemu sterownika temperatury składającego się z bipolarnego elementu Peltiera i sondy termicznej. Ten konkretny eksperyment przeprowadzono w RT. (C-E) Skrawki VNO są widoczne w kontraście fazowym Hoffmana (C, Hv) lub pod oświetleniem Fura 380 nm przed (D) i podczas aktywacji neuronalnej (E, tutaj z użyciem ATP). (F) Żywotność neuronów jest oceniana poprzez perfuzję ATP (125 μM). Tutaj chemostymulacja jest przeprowadzana przy użyciu mocznika (Urine, 1:100) lub mieszanki feromonów mysich (mix ph., 10-6 M) przy stałym przepływie 165 ml/h. Poziomy wapnia wewnątrzkomórkowego (ΔF) mogą być rejestrowane indywidualnie dla każdej komórki (komórka 1 do 3). (G) Neuron V1Rb2 jest wizualizowany pod oświetleniem GFP (1). (H) Przedstawiono ładowanie tego neuronu (1) oraz neuronu niewyrażającego V1rb2 (2). (I) Neuron V1rb2 jest w stanie odpowiedzieć na 2-heptanon wzrostem stężenia wapnia wewnątrzkomórkowego. Ten konkretny neuron niewyrażający V1rb2 również reaguje na 2-heptanon (komórka 2). Skala: C-E, 20 μm; G-H, 15 μm; ΔF = 340 nm / 380 nm. (F i I) Czas trwania aplikacji bodźca jest wskazany przez paski pod każdym śladem. Dowolna skala kolorów reprezentuje intensywność fluorescencji.