1. Disekcja VNO myszy
- Należy użyć myszy dorosłych. Ponieważ wykrywanie feromonów jest zaangażowane w wiele modalności, dokładne rozróżnienie między szczepami, genotypami, płciami i wiekiem jest istotne i wpłynie na wyniki. W tym przypadku wybrano dorosłe myszy VG30, które były wcześniej wykorzystywane do identyfikacji pary receptor-feromon (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-glukoza 10 mM, KCl 2 mM, MgCl2 2 mM, NaH2PO4 1,2 mM, CaCl2 2 mM; pH 7,4) nasycony oksykarbonem (95% O2 : 5% CO2). W tym celu należy zmieszać wszystkie składniki ACSF z wyjątkiem CaCl2. Roztwór należy nasycić poprzez bezpośrednie przepuszczanie przez niego oksykarbonu. Na koniec należy dodać CaCl2 i uzupełnić ddH20 do pożądanej objętości. 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, który jest stale napowietrzany oksykarbonem.
- Należy odciąć dolną szczękę i ustawić głowę tak, aby uwidocznić podniebienie (Rys. 1B).
- Za pomocą mikronozycyc naciąć poziomo górną część podniebienia (Rys. 1B) i usunąć błonę podniebienną za pomocą mikropincety sekcyjnej. Odsłoniętą jamę należy nawodnić i oczyścić za pomocą ACSF (Rys. 1C).
- Należy przeciąć górną i dolną część przegrody nosowej (Rys. 1C). Ostrożnie wyekstrahować przegrodę nosową zawierającą VNO i umieścić ją bezpośrednio w ACSF w lodzie (Rys. 1D).
- Za pomocą mikropincety sekcyjnej rozdzielić pionowo dwie części VNO i ostrożnie usunąć chrzęstną torebkę VNO (Rys. 1E). Należy upewnić się, że wszystkie fragmenty chrzęstne zostały usunięte.
2. Przygotowanie skrawków 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 (patrz sekcja 3 protokołu).
- Przygotuj agar niskotopliwy (3% w standardowym PBS) oraz stanowisko pracy. Będą potrzebne: ACSF, mikrotom wraz z podstawkami, pęsety mikrochirurgiczne, formy do zatapiania (22 x 22 x 20 mm), chusteczki precyzyjne, pędzelki, płytki do hodowli tkankowej, klej cyjanoakrylowy, lód oraz termometr.
- Wypełnij formę do zatapiania 3% agarem niskotopliwym. Przed pionowym umieszczeniem krótko osuszonych VNO (Ryc. 2A>) w celu uzyskania przekrojów czołowych, upewnij się, że temperatura nie przekracza 41°C.
- Umieść formę do zatapiania na lodzie na 1 min, aż do stężenia, a następnie oddziel ją od bloku agaru. Przytnij blok agaru do kształtu piramidy i przyklej go do podstawki mikrotomu (Ryc. 2B>).
- Wykonaj czołowe przekroje VNO za pomocą mikrotomu, przy prędkości 0,5 mm/s, amplitudzie 0,7 mm i grubości 100 μm w zimnym ACSF; zbieraj skrawki tkanki pędzelkiem, a następnie umieść je w płytce do hodowli tkankowej wypełnionej zimnym ACSF.
- Jeśli Twoje skrawki wykazują fluorescencję endogenną, np. GFP (w neuronach z celowanym genem), można je wyselekcjonować pod fluorescencyjnym stereomikroskopem (Ryc. 2C>).
3. Immunohistochemia na wolnopłynących skrawkach VNO
Celem niniejszej procedury jest weryfikacja integralności plastrów tkanki VNO uzyskanych w sekcji 2). Acetylowana tubulina jest markerem mikrotubul/cytoszkieletu ekspresjonowanym w dendrytach i mikrokosmkach neuronów sensorycznych VNO. W przypadku eksperymentów z obrazowaniem wapnia należy przejść bezpośrednio do sekcji 4) protokołu. Metoda immunohistochemicznego barwienia pływających plastrów VNO może zostać dostosowana do oceny ekspresji dowolnego białka zainteresowania. W tym celu zalecamy utrwalenie VNO przez 1h w 4°C w roztworze utrwalającym (paraformaldehyd 4% w PBS, pH 7.6) po punkcie 1.7) protokołu oraz stosowanie od tego momentu PBS o pH 7.6 zamiast roztworu ACSF.
- W płytce do hodowli tkankowej utrwalić wybrane skrawki w roztworze utrwalającym (paraformaldehyd 4% w PBS, pH 7,6) przez 1h w temperaturze 4°C.
- Blokować skrawki tkanek przez noc w temperaturze 4°C w roztworze PBS zawierającym NGS (normalne surowicze kozie) 10% oraz triton X-100 w stężeniu 0,5%.
- Inkubować skrawki z przeciwciałem pierwszorzędowym (anty-acetylowana tubulina, mysie, 1:2000) przez 16h w temperaturze pokojowej (RT) w roztworze PBS zawierającym NGS 5% i Triton X-100 w stężeniu 0,25%.
- Przemyć 3 razy po 5 minut roztworem PBS zawierającym NGS 2%.
- Inkubować w ciemności z przeciwciałem wtórnym (cy5- sprzężone przeciwciała kozie anty-mysie, 1:200) w roztworze PBS zawierającym NGS 2% przez 1h w temperaturze RT.
- Przemyć 3 razy po 5 minut roztworem PBS zawierającym NGS 2%, PBS NGS 1% oraz samym PBS.
- Zamontować skrawki w fluorescencyjnym medium montującym (z DAPI lub bez), umieszczając je w centrum stref ograniczonych hydrofobowo (używając pisaka hydrofobowego), a następnie przykryć skrawki szkiełkami nakrywkowymi.
- Przeprowadzić obserwacje i akwizycję obrazów za pomocą mikroskopii konfokalnej oraz oprogramowania umożliwiającego rekonstrukcje 3D (Rys. 2D-F).
4. Obrazowanie wapnia w skrawkach VNO
- Następujące procedury będą przeprowadzane w ciemności. Inkubować skrawki VNO przez 1h w 37°C w roztworze ładującym składającym się z zimnego ACSF z Fura-2AM (7 μM; roztwór stokowy 1 mM w DMSO) oraz pluronikiem 0,1% (w/v; roztwór stokowy 20% w ddH2O).
- Przechowywać załadowane skrawki na lodzie w warunkach oksykarbonacji do momentu użycia. Załadowane skrawki można przechowywać przez 3-4h.
- Za pomocą pędzelka umieścić załadowane skrawki w komorze perfuzyjnej zawierającej ACSF i unieruchomić je za pomocą kotwicy do skrawków tkankowych (Rys. 3A).
- Umieścić komorę perfuzyjną na stoliku mikroskopu do obrazowania wapnia (Rys. 3B) i stale perfundować oksykarbonowanym 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. Oświetlenie odbywa się sekwencyjnie (340/380 nm) za pomocą polychromatora 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 celem eksperymentalnym. W tym przypadku przeprowadzane są perfuzje ACSF zawierającego mieszankę feromonów (izobutyloamina, 2-heptanon, 4-heptanon, 2-heptanol, octan pentylu, dimetylopirazyna, α/β-farnezen, 10-6 M), 2-heptanon (10-6 M) lub świeżo zebranym moczem myszy samców i samic (1:1) (1:100)32. Perfuzyjny podaż ATP (125 μM) jest stosowana jako test żywotności na koniec eksperymentów (Rys. 3F) i powinna wykazać odsetek żywych neuronów wynoszący około 80%. W tych warunkach skrawki można wykorzystywać do 2 godzin.
- Subpopulacje neuronów sensorycznych znakowane GFP są wizualizowane poprzez specyficzne oświetlenie (tutaj neurony wykazujące ekspresję V1rb2) i mogą być precyzyjnie analizowane (Rys. 3G-I).
5. Reprezentatywne wyniki:
Aby stworzyć funkcjonalny test do badania wielu szlaków transdukcji zachodzących w VNO myszy lub zidentyfikować nowe pary feromon-receptor, wykorzystujemy linię myszy VG (Rys. 1A). W tej linii jeden z 240 receptorów V1R, receptor V1Rb2, jest znakowany GFP, co umożliwia łatwą wizualizację konkretnej subpopulacji neuronów sensorycznych narządu jamistego. Po ekstrakcji i sekcji VNO (Rys. 1E), przygotowujemy świeże skrawki VNO (Rys. 2C). Część z nich utrwalamy, aby sprawdzić i potwierdzić integralność tkankową preparatu poprzez wykonanie barwień immunohistochemicznych przeciwko białku tubulinie acetylowanej (Rys. 2D-F). Pozostała część skrawków jest wykorzystywana do eksperymentów z obrazowaniem wapnia. W tym celu skrawki są obciążane Fura-2AM (Rys. 3C-E), a wewnątrzkomórkowy poziom wapnia w każdym neuronie jest monitorowany jako stosunek ΔF (Rys. 3F). Żywotność neuronów jest oceniana poprzez perfuzję ATP (125 μM), po której oczekuje się szybkiego i przejściowego wzrostu stosunku ΔF (Rys. 3F). Ponieważ mocz jest głównym źródłem feromonów, perfuzja świeżo pobranego moczu mysiego (1:100) służy jako kontrola endogenna. Wywołuje ona przejściowe zmiany poziomu wapnia w około 50% rejestrowanych neuronów (komórka 1 i 2, Rys. 3F). Przy oświetleniu GFP widoczne są neurony pozytywne pod kątem V1Rb2, a perfuzja jego znanego ligandu feromonowego, 2-heptanonu, inicjuje aktywację komórkową (komórka 1, Rys. 3I). Co ciekawe, aktywacje neuronalne są również obserwowalne w części neuronów, które nie wykazują ekspresji receptora V1Rb2 (neurony negatywne pod kątem GFP) (komórka 2, Rys. 3I), co demonstruje złożoność kodowania feromonów w VNO.

Rysunek 1. Preparacja narządu jamnika u myszy. (A) Mysz z linii VG. (B) Po eutanazji myszy cała głowa zostaje umieszczona pod mikroskopem stereoskopowym, a żuchwa zostaje usunięta w celu uwidocznienia podniebienia. Wykonuje się niewielkie poziome nacięcie (czarna przerywana linia). (C) Po usunięciu podniebienia przegrodę nosową wyścieloną VNO przecina się w górnej i dolnej części (białe przerywane linie), aby ułatwić ekstrakcję VNO. (D) VNO zostaje umieszczone w roztworze ACSF i rozdzielone (wstawka: widok przy większym powiększeniu obu części). (E) Chrzęstna torebka VNO zostaje delikatnie usunięta, a VNO pozbawiony torebki chrzęstnej jest wykorzystywany w dalszych eksperymentach. Paski skali: B-E, 1 mm.

Rycina 2. Przygotowanie ostrych skrawków narządu jamistego nosa (VNO) myszy i integralność tkankowa. (A) VNO myszy jest osadzone pionowo w 3% roztworze agaru. Temperatura agaru musi być niższa niż 41°C. (B) Blok agaru jest wycinany w kształcie piramidy, a skrawki VNO o grubości 100 μm (czarna przerywana linia) są przygotowywane w ACSF. (C) Skrawki VNO można selekcjonować pod fluorescencyjnym stereomikroskopem w celu wizualizacji specyficznej populacji znakowanych neuronów sensorycznych. (D-F) Integralność tkankową można ocenić za pomocą immunobarwień przeciwko białku tubulinie acetylowanej; obraz przy większym powiększeniu 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 wynoszą: B, 5 mm; C, 60 μm; D, 40 μm; E-F, 20 μm.

Rycina 3. Obrazowanie wapnia i detekcja feromonów w ostrych skrawkach tkanki narządu Jacobsona. (A) Po fazie ładowania Fura-2AM, skrawki VNO są umieszczane w komorze perfuzyjnej i utrzymywane za pomocą dostosowanego kotwiczenia (widok o dużym powiększeniu). (B) Eksperymenty są przeprowadzane w ciemności, a skrawki VNO są stale perfundowane ACSF w RT za pomocą systemu próżniowego. Temperaturę można dobrać za pomocą systemu kontroli temperatury składającego się z bipolarnego elementu Peltiera i sondy termicznej. Ten konkretny eksperyment został przeprowadzony w RT. (C-E) Skrawki VNO są widoczne w kontraście fazowym Hoffmana (C, Hv) lub przy oświetleniu Fura 380 nm przed (D) i w trakcie aktywacji neuronalnej (E, tutaj z ATP). (F) Żywotność neuronów jest oceniana poprzez perfuzję ATP (125 μM). Tutaj chemostymulacja jest przeprowadzana za pomocą moczu (Urine, 1:100) lub mieszaniny feromonów mysich (mix ph., 10-6 M) przy stałej prędkości przepływu 165 ml/h. Wewnątrzkomórkowe poziomy wapnia (ΔF) mogą być rejestrowane indywidualnie dla każdej komórki (Komórka 1 do 3). (G) Neuron V1Rb2 jest wizualizowany w oświetleniu GFP (1). (H) Pokazano ładowanie tego neuronu (1), jak i neuronu niewykazującego ekspresji V1rb2 (2). (I) Neuron V1rb2 jest w stanie odpowiedzieć na 2-heptanon wzrostem wewnątrzkomórkowego poziomu wapnia. Ten konkretny neuron niewykazujący ekspresji V1rb2 również odpowiada na 2-heptanon (komórka 2). Paski skali: C-E, 20 μm; G-H, 15 μm; ΔF = 340 nm / 380 nm. (F i I) Czas trwania aplikacji bodźca jest zaznaczony paskami pod każdym śladem. Dowolna skala kolorystyczna reprezentuje intensywność fluorescencji.