Tutaj prezentujemy protokół oparty na immunohistologicznej detekcji białka c-FOS, klasycznej technice używanej do identyfikacji populacji neuronów zaangażowanych w określone reakcje fizjologiczne in vivo i ex vivo.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Tutaj prezentujemy protokół oparty na immunohistologicznej detekcji białka c-FOS, klasycznej technice używanej do identyfikacji populacji neuronów zaangażowanych w określone reakcje fizjologiczne in vivo i ex vivo.
Wiele badań ma na celu zidentyfikowanie i zmapowanie regionów mózgu zaangażowanych w określone regulacje fizjologiczne. Protoonkogen c-fos, gen występujący we wczesnym stadium, ulega ekspresji w neuronach w odpowiedzi na różne bodźce. Produkt białkowy można łatwo wykryć za pomocą technik immunohistochemicznych prowadzących do zastosowania detekcji c-FOS do mapowania grup neuronów, które wykazują zmiany w swojej aktywności. W tym artykule skupiliśmy się na identyfikacji populacji neuronów pnia mózgu zaangażowanych w adaptację wentylacji do niedotlenienia lub hiperkapnii. Opisano dwa podejścia do identyfikacji zaangażowanych populacji neuronów in vivo u zwierząt i ex vivo w preparatach z pnia mózgu pozbawionych kofeiny. In vivo zwierzęta były narażone na działanie mieszanin gazów hiperkapnicznych lub hipoksyjnych. Ex vivo, preparaty pozbawione kofeiny były superpołączone ze sztucznym płynem mózgowo-rdzeniowym niedotlenionym lub hiperkapnicznym. W obu przypadkach utrzymano kontrolę u zwierząt in vivo lub preparaty ex vivo w warunkach normoksycznych i normokapnicznych. Porównanie tych dwóch podejść pozwala na określenie pochodzenia aktywacji neuronalnej, tj. obwodowej i/lub centralnej. In vivo i ex vivo pnie mózgu zebrano, utrwalono i pocięto na sekcje. Po przygotowaniu skrawków wykonano immunohistochemiczną detekcję białka c-FOS w celu identyfikacji grup komórek pnia mózgu aktywowanych przez stymulacje hipoksyczne lub hiperkapniczne. Wyznakowane komórki policzono w strukturach oddechowych pnia mózgu. W porównaniu z sytuacją kontrolną, niedotlenienie lub hiperkapnia zwiększyły liczbę komórek znakowanych c-FOS w kilku określonych miejscach pnia mózgu, które są zatem konstytutywne dla szlaków neuronalnych zaangażowanych w adaptację ośrodkowego napędu oddechowego.
Gen c-fos został zidentyfikowany po raz pierwszy na początku 1980 roku1,2, a jego produkt został scharakteryzowany w 1984 roku jako białko jądrowe o właściwościach aktywatora genów3,4. Bierze udział w długotrwałych mechanizmach związanych ze stymulacją neuronów. Rzeczywiście, zmiany w aktywności neuronalnej prowadzą do kaskad sygnalizacyjnych drugiego przekaźnika, które indukują ekspresję natychmiastowego wczesnego genu c-fos, który indukuje produkcję czynnika transkrypcyjnego c-FOS. Ten ostatni inicjuje ekspresję późnych genów, a tym samym uczestniczy w reakcjach adaptacyjnych układu nerwowego na wiele różnych rodzajów bodźców4. Tak więc od końca 1980 roku5,6 wykrywanie białka c-FOS jest często wykorzystywane do badania wpływu czynników egzogennych na transkrypcję genów wogóle4 oraz na aktywność ośrodkowego układu nerwowego (OUN) w celu mapowania szlaków neuronalnych zaangażowanych w różne stany fizjologiczne.
Podstawowa ekspresja c-fos była badana u różnych gatunków, w tym u myszy, szczurów, kotów, małp i ludzi4. W związku z tym kinetyka jego ekspresji jest stosunkowo dobrze znana. Aktywacja transkrypcji jest szybka (od 5 do 20 minut)7,8, a akumulacja mRNA osiąga maksimum między 30 a 45 minutami po rozpoczęciu stymulacji9 i zmniejsza się z krótkim okresem półtrwania wynoszącym 12 minut. Synteza białka c-FOS następuje po akumulacji mRNA i może być wykryta za pomocą immunohistochemii w 20 do 90 minut po stymulacji6.
Analiza ekspresji c-fos jest klasycznie stosowana w badaniach in vivo do identyfikacji centralnej sieci oddechowej zaangażowanej w reakcje oddechowe na niedotlenienie lub hiperkapnię10-14. Niedawno narzędzie to zostało również wykorzystane w preparatach ex vivo pnia mózgu w celu zbadania adaptacji centralnej sieci oddechowej do hipoksji lub hiperkapnii15-18. Rzeczywiście, preparaty te generują rytmiczną aktywność klasycznie przyswojoną do ośrodkowego napędu oddechowego19. Tak więc ten rodzaj preparatu ma tę zaletę, że jest całkowicie pozbawiony kofeiny, a zatem wyniki dotyczące ekspresji c-fos odzwierciedlają jedynie konsekwencje centralnej stymulacji bez jakiejkolwiek interwencji struktur obwodowych.
Wykrywanie c-FOS może być dokonane za pomocą metod immunohistochemicznych lub immunohistofluorescencyjnych. Immunodetekcja pośrednia wymaga zastosowania przeciwciała pierwszorzędowego przeciwko c-FOS i przeciwciała drugorzędowego skierowanego przeciwko gatunkowi, u którego wyprodukowano przeciwciało pierwszorzędowe. W przypadku metody immunohistochemicznej przeciwciało drugorzędowe jest sprzężone z enzymem (na przykład peroksydazą), który działa na substrat (H2O2dla peroksydazy). Produkt reakcji enzymatycznej jest wytwarzany przez chromogen (tetrachlorowodorek 3,3-diaminobenzydyny), który barwi go i można go obserwować pod mikroskopem świetlnym. Reakcję można wzmocnić za pomocą siarczanu niklu i amonu. Metody te pozwalają na wykrycie aktywnych neuronów podczas różnych wyzwań fizjologicznych, a tym samym na identyfikację i/lub mapowanie szlaków obwodowych i centralnych zaangażowanych w następujące po sobie reakcje fizjologiczne.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Uwaga: wykrywanie c-FOS to standardowa procedura składająca się z kilku etapów (Rysunek 1). Wszystkie eksperymenty przeprowadzono na szczurach lub myszach. Protokoły eksperymentalne zostały zatwierdzone przez Komitet ds. Etyki w Eksperymencie na Zwierzętach Charlesa Darwina (Ce5/2011/05), przeprowadzone zgodnie z Dyrektywą Rady Wspólnot Europejskich z dnia 22 września 2010 r. (2010/63/UE) w sprawie opieki nad zwierzętami i przeprowadzone zgodnie z francuskimi przepisami dotyczącymi opieki nad zwierzętami.
1. Przygotowanie roztworów
2. Indukcja c-fos i przetwarzanie tkanek in vivo
Uwaga: Eksperymenty przeprowadzono na szczurach (Sprague Dawley) lub myszach (C57BL/6).
3. Indukcja c-fos i przetwarzanie tkanek ex vivo
Uwaga: Eksperymenty przeprowadzono tylko na nowonarodzonych szczurach lub myszach.
4. Sekcja pnia mózgu
Uwaga: Od tego kroku do końca, protokół jest dokładnie taki sam dla indukcji in vivo i ex vivo.
5. Procedury immunohistologiczne (Tabela 1)
Uwaga: Przez cały czas trwania procedury sekcje pozostają we wkładkach studzienek.
6. Dane i analiza statystyczna
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wykrywanie c-FOS jest użytecznym narzędziem, które pozwala na identyfikację grup aktywowanych komórek w określonych warunkach, takich jak hipoksja i hiperkapnia in vivo (Rycina 2A) lub w sytuacjach naśladujących te warunki ex vivo (Rycina 2B). In vivo noworodki, młode lub dorosłe gryzonie umieszczano w szczelnym pojemniku, w którym środowisko gazowe było stale odnawiane mieszaniną gazów o precyzyjnie zdefiniowanym składzie przez...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
C-fos jest natychmiastowym wczesnym genem, a wykrycie jego produktu, białka c-FOS, jest klasycznie wykorzystywane do identyfikacji populacji neuronów zaangażowanych w określone reakcje oddechowe in vivo11,13,25,28 i ex vivo16-18,27,32,33.
Kluczowe kroki w ramach protokołu
Zachowaj ostrożność na etapie perfuzji. 4% roztwór PFA musi być dobrze przygotowany, a etapy utrwalania i po utrw...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Uniwersytet Paris 13 wsparł tę pracę. ASPT było wspierane przez stypendium Uniwersytetu Paris 13 oraz "Association Française pour le Syndrome d'Ondine". FJ był wspierany przez stypendium Laboratory of Excellence GR-Ex. GR-Ex (nr ref. ANR-11-LABX-0051) jest finansowany przez program "Investissement d'avenir" francuskiej Narodowej Agencji Badawczej (nr ref. ANR-11-IDEX-0005-02).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Płytka do hodowli komórkowych 12-dołkowa | Costa | 35/3 | |
| 15 mm Wkładki Netwell z siatkową membraną poliestrową | Corning | 3477 | Wkładki studzienne o średnicy 15 mm mają 74&mikro; m spody z siatki poliestrowej przymocowane do wkładek polistyrenowych |
| Przeciwciało pierwotne (królicze przeciwciało poliklonalne przeciwko białku c-Fos) | Santa Cruz Biotechnology | sc-52 | |
| Vectastain Elite ABC KIT | Laboratoria wektorowe | PK-6101 | |
| (przeciwciało wtórne królika IgG) | |||
| NaH2PO4*2H2O | Sigma | 71505 | |
| Na2HPO4 | Sigma | S7907 | |
| Paraformaldehyd | Sigma | P6148 | |
| NaOH 0,1N | Sigma | 43617 | |
| Poliwinylo-pirolidon | Sigma | PVP-360 | |
| Sacharoza | Sigma | S7903 | |
| NaCl | Sigma | S7653 | |
| Glikol etylenowy | Sigma | 33068 | |
| Triton X100 | Sigma | T8787 | |
| Trisma HCl | Sigma | T5941 | |
| Trisma Base | Sigma | T1503 | |
| Czterochlorowodorek 3,3-diaminobenzydyny | Rockland | DAB50 | |
| Siarczan niklowo-amonowy | Alfa Aesar | 12519 | |
| H2O2 | Sigma | H1009 | |
| Xylene | Sigma | 33817 | |
| Entellan Neo | Merck Millipore | 107961 | |
| Slide | Thermo-scientific | 1014356190 | Superfrost ultraplus |
| Szkło osłonowe | Thermo-scientific | Q10143263NR1 | 24 x 60mm |
| BSA | Sigma | A2153 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.