Protokoły immunohistochemiczne są używane do badania lokalizacji określonego białka w siatkówce. Techniki obrazowania wapnia są wykorzystywane do badania dynamiki wapnia w komórkach zwojowych siatkówki i ich aksonach.
Artykuł metodologiczny
Protokoły immunohistochemiczne są używane do badania lokalizacji określonego białka w siatkówce. Techniki obrazowania wapnia są wykorzystywane do badania dynamiki wapnia w komórkach zwojowych siatkówki i ich aksonach.
W tym artykule opisujemy narzędzia, odczynniki i praktyczne kroki, które są potrzebne do: 1) udanego przygotowania całych siatek do immunohistochemii i, 2) obrazowania wapnia do badania sygnalizacji wapniowej za pośrednictwem kanału wapniowego bramkowanego napięciem (VGCC) w komórkach zwojowych siatkówki. Opisana przez nas metoda obrazowania wapniowego omija problemy związane z niespecyficznym obciążeniem przemieszczonych komórek amakrynowych w warstwie komórek zwojowych.
Komórki zwojowe siatkówki (RGC) wyrażają VGCC typu L, N, P/Q i T, co zostało określone przez farmakologiczną blokadę tych składników całego kanału Ca komórkiprąd 1,2. VGCC to transbłonowe białka multimeryczne, które biorą udział w uwalnianiu przekaźnika, transkrypcji genów, regulacji komórek i plastyczności synaptycznej3,4,5. Funkcjonalne VGCC składają się z co najmniej trzech odrębnych klas podjednostek: dużych, transbłonowych podjednostek tworzących pory α1, które określają właściwości biofizyczne i farmakologiczne kanału, głównie zewnątrzkomórkowych podjednostek pomocniczychα 2δ i podjednostek β wewnątrzkomórkowych. Dwa ostatnie tworzą kompleksy heteromeryczne z różnymi podjednostkami α1 i zmieniają kinetykę bramkowania i transport kanałów do błony plazmatycznej6.
W ciągu ostatnich dziesięcioleci do badania ekspresji białek zastosowano wiele technik, takich jak immunohistochemia, test immunoenzymatyczny i cytometria przepływowa. Techniki te wymagają użycia specyficznych przeciwciał do wykrywania danego białka będącego przedmiotem zainteresowania i zapewniają potężne narzędzia do lokalizacji i dystrybucji określonych białek w różnych tkankach. Techniki stosowane do wykrywania i ilościowego określania poziomów ekspresji mRNA określonego białka, takie jak analiza northern blot, RT-PCR, ilościowy RT-PCR w czasie rzeczywistym, hybrydyzacja in situ, mikromacierze cDNA i test ochrony rybonukleazy stanowią alternatywne podejście, gdy przeciwciała nie są łatwo dostępne lub jeśli poziomy ekspresji określonego białka są niskie7. Jednak jednym z ograniczeń w stosowaniu takich technik molekularnych jest wymagana identyfikacja sekwencji genu.
Aby zlokalizować białka w siatkówce, można przeprowadzić immunohistochemię na całych siatkówkach. Ze względu na dostępność RGC, preparat wholemount stanowi doskonałą platformę do badania lokalizacji określonych białek w somatach RGC i ich aksonach.
Oprócz ich lokalizacji, niektóre funkcjonalne właściwości VGCC w RGC mogą być zademonstrowane za pomocą technik obrazowania wapnia. Opisujemy protokół obrazowania wapnia w celu selektywnego znakowania RGC barwnikiem wskaźnikowym wapnia w celu pomiaru wewnątrzkomórkowej dynamiki wapnia. Udział różnych VGCC w sygnale wapniowym w różnych przedziałach komórkowych można wyizolować za pomocą blokerów kanału Ca specyficznych dla podtypu.
Być może jednym z najbardziej korzystnych aspektów opisanej tutaj techniki obrazowania wapnia jest możliwość jednoczesnego i niezależnego zapisu z wielu RGC i ich aksonów. Chociaż wiele technik fizjologicznych, takich jak nagrywanie całych komórek z klamrami, zapewnia zapisy prądów błonowych o wysokiej rozdzielczości czasowej, somatycznego lub aksonalnego źródła tych zarejestrowanych prądów nie można rozróżnić, a nagrania można wykonać tylko z jednego neuronu na raz. Matryce wieloelektrodowe (MEA) są zdolne do jednoczesnego rejestrowania skoków z wielu komórek, ale nie mogą ani wykryć, ani rozróżnić aktywacji, na przykład, różnych podtypów kanałów wapniowych. MEA preferencyjnie rejestrują z komórek, które znajdują się w bliskiej odległości od danej elektrody8 i nagrywają z komórek, które generują duże skoki9. Metody obrazowania optycznego stanowią alternatywną strategię, która umożliwia jednoczesne i niezależne zapisy całych populacji komórek, które można zintegrować z informacjami uzyskanymi z rejestracji mikroelektrod pojedynczych komórek i patch clamp oraz zapisów MEA. Chociaż opisane tutaj techniki obrazowania wapnia zostały wykorzystane do zbadania dynamiki wapnia w RGC, patch clamp i MEA mogą być również stosowane równolegle w celu dalszego wyjaśnienia prądów jonowych i właściwości impulsowych RGC.
Ponieważ przemieszczone komórki amakrynowe stanowią około 60% populacji neuronów w warstwie komórek zwojowych w siatkówce myszy10, naszym celem było użycie techniki ładowania, która selektywnie oznacza RGC syntetycznym barwnikiem wskaźnikowym wapnia w preparacie wholemount. Chociaż syntetyczne barwniki wskaźnikowe wapnia stanowią doskonałą platformę do badania wewnątrzkomórkowej dynamiki wapnia, ich powszechne stosowanie jest utrudnione przez niemożność skutecznego obciążenia określonych populacji neuronów w danej sieci. Wiele technik, takich jak ładowanie masowe11 i elektroporacja8,12, zostało wykonanych w celu obciążenia całych populacji komórek, Jednak takie techniki nie rozróżniają określonych typów komórek. Genetycznie kodowane wskaźniki wapnia zapewniają zdolność do selektywnego znakowania określonych populacji komórek, jednak takie metody wymagają generacji zwierząt transgenicznych13. Nasza technika opisuje metodę selektywnego znakowania RGC w preparacie całościowym poprzez wstrzyknięcie do kikuta nerwu wzrokowego barwnika wskaźnikowego wapnia.
Techniki strukturalne i fizjologiczne opisane w tym artykule razem wzięte, stanowią platformę do badania lokalizacji i udziału VGCC w sygnale wapniowym w RGC i ich aksonach.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie eksperymenty zostały przeprowadzone zgodnie z wytycznymi dotyczącymi dobrostanu zwierząt doświadczalnych wydanymi przez Politykę Publicznej Służby Zdrowia Stanów Zjednoczonych dotyczącą opieki nad ludźmi i wykorzystania zwierząt laboratoryjnych oraz Komitet Badań nad Zwierzętami Uniwersytetu Kalifornijskiego-Los Angeles (UCLA). Wykorzystano dorosłe samce i samice szczurów Sprague-Dawley (Charles River Lab, Wilmington, MA) w wieku od 3 do 5 tygodni.
1. Przygotowanie zwierząt i tkanek do całościowego badania siatkówki oraz protokół immunohistochemiczny
2. Znakowanie komórek zwojowych i aksonów w siatkówkach szczurów za pomocą barwnika wskaźnikowego wapnia
3. Protokół obrazowania wapnia dla komórek zwojowych siatkówki i aksonów.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Immunoznakowanie specyficznymi przeciwciałami stanowi platformę do badania lokalizacji poszczególnych białek w siatkówce, a technika obrazowania wapnia pozwala na badanie udziału VGCC w dynamice wapnia w komórkach zwojowych siatkówki i ich aksonach.
Używając przeciwciała przeciwko białku RBPMS (białko wiążące RNA z wielokrotnym splicingiem), które selektywnie znakuje RGC19, byliśmy w stanie wykazać, że znakowanie Fluo-4 jest ograniczone do komórek zwojowych (Rysunek 1
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
W tym artykule opisaliśmy dwie różne techniki: 1) Immunohistochemia w celu wykazania lokalizacji Fluo-4 w komórkach zwojowych w całych komórkach siatkówki oraz 2) Obrazowanie wapnia w celu analizy dynamiki wapnia w komórkach zwojowych siatkówki i ich aksonach.
Immunohistochemia z użyciem wholemounts została wykorzystana do ujawnienia lokalizacji białek w siatkówce gryzoni20-23. Istnieje jednak kilka ograniczeń. Jakość barwienia zależy w dużej mierze od zdolności przeciwciała do rozp...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie ujawnili żadnych informacji.
Dziękujemy dr S. Stelli i Helen Vuong za wkład w protokół obrazowania wapnia. Dziękujemy dr K. Sheetsowi za nakręcenie scen wywiadu. Dziękujemy dr Arlene Hirano za jej komentarze na temat manuskryptu. Ten projekt badawczo-rozwojowy został przeprowadzony przez autorów w David Geffen School of Medicine na UCLA i jest możliwy dzięki umowie kontraktowej, która została przyznana i zarządzana przez Dowództwo Badań Medycznych i Materiałów Armii Stanów Zjednoczonych (USAMRMC) oraz Centrum Badań Telemedycyny i Zaawansowanych Technologii (TATRC) w Fort Detrick, MD pod numerem umowy: W81XWH-10-2-0077. Wsparcie dla tych badań pochodziło również z NIH EY04067 i VA Merit Review (NB). NCB jest naukowcem zajmującym się karierą naukową w VA.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Nożyczki proste | WPI | 14124-G | Narzędzia preparacyjne |
| Kleszcze | proste WPI | 501985 | narzędzia preparacyjne |
| Nożyczki do zakrzywionej tęczówki | Narzędzia do preparowania | WPI | 504487 |
| Celulozowa bibuła filtracyjna | Millipore | HABP04700 | |
| Hibernate A | Invitrogen | A12475-01 | Media |
| Vectashield | Vector | H-1000 | Podłoże montażowe do fluorescencji |
| Fluo-4 pentapotassium | Invitrogen | F-14200 | |
| Isoflurane | Abbott Laboratories | 05260-05 | anestezjologiczne |
| Szkiełko mikroskopowe | Fisher Scientific | 22-178-277 | |
| Mikroskop Zeiss LSM 5 Pascal | Obiektyw Zeiss | ||
| Axioplan 40X (NA 0.8) soczewka | Zeiss | ||
| Alexa Fluor 488 Kozie przeciwciało anty-królicze IgG (H+L) | Sondy molekularne | A-11034 | Przeciwciało wtórne |
| RBPMS | ProSci, Poway, CA | Przeciwciało poliklonalne królika został wygenerowany względem N-końca RBPMS polipeptyd (RBPMS4-24), GGKAEKENTPSEANLQEEEVR, od komercyjnego dostawcy (ProSci, Poway, CA). |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie