Name: Wykorzystanie bioczujników opartych na enzymach do pomiaru toniku i glutaminianu fazowego w mysich modelach choroby Alzheimera (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-05-03T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 46 s
Description: Poznaj metodę pomiaru toniku i glutaminianu fazowego w hipokampie myszy z chorobą Alzheimera przy użyciu mikromacierzy elektrodowych. Technika umożliwia precyzyjne, mało inwazyjne badanie dynamiki neuroprzekaźników in vivo.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Ta praca była wspierana przez Narodowy Instytut Ogólnych Nauk Medycznych (MNR; U54GM104942), NIA (MNR; R15AG045812), Alzheimer's Association (MNR; NIRG-12-242187), Grant Senatu ds. Badań Naukowych Wydziału WVU (MNR) oraz Grant WVU PSCOR (MNR).

<ol><li>Bito, L., Davson, H., Levin, E., Murray, M., Snider, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+concentrations+of+free+amino+acids+and+other+electrolytes+in+cerebrospinal+fluid%2C+in+vivo+dialysate+of+brain%2C+and+blood+plasma+of+the+dog%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurochem%22%5BJournal%5D)">The concentrations of free amino acids and other electrolytes in cerebrospinal fluid, in vivo dialysate of brain, and blood plasma of the dog.</a> J Neurochem. 13 (11), 1057-1067 (1966).</li>
<li>Cavus, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extracellular+metabolites+in+the+cortex+and+hippocampus+of+epileptic+patients%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+Neurol%22%5BJournal%5D)">Extracellular metabolites in the cortex and hippocampus of epileptic patients.</a> Ann Neurol. 57 (2), 226-235 (2005).</li>
<li>Montgomery, A. J., Lingford-Hughes, A. R., Egerton, A., Nutt, D. J., Grasby, P. M. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17492764">The effect of nicotine on striatal dopamine release in man: A [11C]raclopride PET study.</a> Synapse. 61 (8), 637-645 (2007).</li>
<li>Chefer, V. I., Thompson, A. C., Zapata, A., Shippenberg, T. S. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2953244/">Overview of brain microdialysis.</a> Curr Protoc Neurosci. , Chapter 7 Unit 7.1 (2009).</li>
<li>Hu, S., Sheng, W. S., Ehrlich, L. C., Peterson, P. K., Chao, C. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cytokine+effects+on+glutamate+uptake+by+human+astrocytes%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimmunomodulation%22%5BJournal%5D)">Cytokine effects on glutamate uptake by human astrocytes.</a> Neuroimmunomodulation. 7 (3), 153-159 (2000).</li>
<li>He, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+association+between+CCL2+polymorphisms+and+drug-resistant+epilepsy+in+Chinese+children%5BTitle%5D)+AND+%22Epileptic+Disord%22%5BJournal%5D)">The association between CCL2 polymorphisms and drug-resistant epilepsy in Chinese children.</a> Epileptic Disord. 15 (3), 272-277 (2013).</li>
<li>Xie, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Resolution+of+High-Frequency+Mesoscale+Intracortical+Maps+Using+the+Genetically+Encoded+Glutamate+Sensor+iGluSnFR%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Resolution of High-Frequency Mesoscale Intracortical Maps Using the Genetically Encoded Glutamate Sensor iGluSnFR.</a> J Neurosci. 36 (4), 1261-1272 (2016).</li>
<li>Marvin, J. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+optimized+fluorescent+probe+for+visualizing+glutamate+neurotransmission%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Methods%22%5BJournal%5D)">An optimized fluorescent probe for visualizing glutamate neurotransmission.</a> Nat Methods. 10 (2), 162-170 (2013).</li>
<li>Hefendehl, J. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mapping+synaptic+glutamate+transporter+dysfunction+in+vivo+to+regions+surrounding+Abeta+plaques+by+iGluSnFR+two-photon+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">Mapping synaptic glutamate transporter dysfunction in vivo to regions surrounding Abeta plaques by iGluSnFR two-photon imaging.</a> Nat Commun. 7, 13441(2016).</li>
<li>Hinzman, J. M., Thomas, T. C., Quintero, J. E., Gerhardt, G. A., Lifshitz, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Disruptions+in+the+regulation+of+extracellular+glutamate+by+neurons+and+glia+in+the+rat+striatum+two+days+after+diffuse+brain+injury%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">Disruptions in the regulation of extracellular glutamate by neurons and glia in the rat striatum two days after diffuse brain injury.</a> J Neurotrauma. 29 (6), 1197-1208 (2012).</li>
<li>Thomas, T. C., Hinzman, J. M., Gerhardt, G. A., Lifshitz, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hypersensitive+glutamate+signaling+correlates+with+the+development+of+late-onset+behavioral+morbidity+in+diffuse+brain-injured+circuitry%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">Hypersensitive glutamate signaling correlates with the development of late-onset behavioral morbidity in diffuse brain-injured circuitry.</a> J Neurotrauma. 29 (2), Epub 2011 Dec 2011 187-200 (2011).</li>
<li>Hinzman, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diffuse+brain+injury+elevates+tonic+glutamate+levels+and+potassium-evoked+glutamate+release+in+discrete+brain+regions+at+two+days+post-injury%3A+an+enzyme-based+microelectrode+array+study%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">Diffuse brain injury elevates tonic glutamate levels and potassium-evoked glutamate release in discrete brain regions at two days post-injury: an enzyme-based microelectrode array study.</a> J Neurotrauma. 27 (5), 889-899 (2010).</li>
<li>Stephens, M. L., Quintero, J. E., Pomerleau, F., Huettl, P., Gerhardt, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Age-related+changes+in+glutamate+release+in+the+CA3+and+dentate+gyrus+of+the+rat+hippocampus%5BTitle%5D)+AND+%22Neurobiol+Aging%22%5BJournal%5D)">Age-related changes in glutamate release in the CA3 and dentate gyrus of the rat hippocampus.</a> Neurobiol Aging. 32 (5), Epub 2009 Jun 2017 811-820 (2009).</li>
<li>Nickell, J., Salvatore, M. F., Pomerleau, F., Apparsundaram, S., Gerhardt, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reduced+plasma+membrane+surface+expression+of+GLAST+mediates+decreased+glutamate+regulation+in+the+aged+striatum%5BTitle%5D)+AND+%22Neurobiol+Aging%22%5BJournal%5D)">Reduced plasma membrane surface expression of GLAST mediates decreased glutamate regulation in the aged striatum.</a> Neurobiol Aging. 28 (11), 1737-1748 (2006).</li>
<li>Hascup, E. R., et al. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3970435/">An allosteric modulator of metabotropic glutamate receptors (mGluR(2) ) (+)-TFMPIP, inhibits restraint stress-induced phasic glutamate release in rat prefrontal cortex.</a> J Neurochem. 122 (2), Epub 02012 Jun 07713 619-627 (2012).</li>
<li>Rutherford, E. C., Pomerleau, F., Huettl, P., Stromberg, I., Gerhardt, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chronic+second-by-second+measures+of+L-glutamate+in+the+central+nervous+system+of+freely+moving+rats%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurochem%22%5BJournal%5D)">Chronic second-by-second measures of L-glutamate in the central nervous system of freely moving rats.</a> J Neurochem. 102 (3), 712-722 (2007).</li>
<li>Matveeva, E. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reduction+of+vesicle-associated+membrane+protein+2+expression+leads+to+a+kindling-resistant+phenotype+in+a+murine+model+of+epilepsy%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Reduction of vesicle-associated membrane protein 2 expression leads to a kindling-resistant phenotype in a murine model of epilepsy.</a> Neuroscience. 202, Epub 2011 Dec 2013 77-86 (2011).</li>
<li>Matveeva, E. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kindling-induced+asymmetric+accumulation+of+hippocampal+7S+SNARE+complexes+correlates+with+enhanced+glutamate+release%5BTitle%5D)+AND+%22Epilepsia%22%5BJournal%5D)">Kindling-induced asymmetric accumulation of hippocampal 7S SNARE complexes correlates with enhanced glutamate release.</a> Epilepsia. 53 (1), Epub 02011 Dec 0334 157-167 (2012).</li>
<li>Hunsberger, H. C., Rudy, C. C., Batten, S. R., Gerhardt, G. A., Reed, M. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((P301L+tau+expression+affects+glutamate+release+and+clearance+in+the+hippocampal+trisynaptic+pathway%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurochem%22%5BJournal%5D)">P301L tau expression affects glutamate release and clearance in the hippocampal trisynaptic pathway.</a> J Neurochem. 132 (2), 169-182 (2015).</li>
<li>Hunsberger, H. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Riluzole+rescues+glutamate+alterations%2C+cognitive+deficits%2C+and+tau+pathology+associated+with+P301L+tau+expression%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurochem%22%5BJournal%5D)">Riluzole rescues glutamate alterations, cognitive deficits, and tau pathology associated with P301L tau expression.</a> J Neurochem. 135 (2), 381-394 (2015).</li>
<li>Hunsberger, H. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Peripherally+restricted+viral+challenge+elevates+extracellular+glutamate+and+enhances+synaptic+transmission+in+the+hippocampus%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurochem%22%5BJournal%5D)">Peripherally restricted viral challenge elevates extracellular glutamate and enhances synaptic transmission in the hippocampus.</a> J Neurochem. , (2016).</li>
<li>Obrenovitch, T. P., Urenjak, J., Zilkha, E., Jay, T. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Excitotoxicity+in+neurological+disorders--the+glutamate+paradox%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Dev+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Excitotoxicity in neurological disorders--the glutamate paradox.</a> Int J Dev Neurosci. 18 (2-3), 281-287 (2000).</li>
<li>Hillered, L., Vespa, P. M., Hovda, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Translational+neurochemical+research+in+acute+human+brain+injury%3A+the+current+status+and+potential+future+for+cerebral+microdialysis%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">Translational neurochemical research in acute human brain injury: the current status and potential future for cerebral microdialysis.</a> J Neurotrauma. 22 (1), 3-41 (2005).</li>
<li>Burmeister, J. J., Gerhardt, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-referencing+ceramic-based+multisite+microelectrodes+for+the+detection+and+elimination+of+interferences+from+the+measurement+of+L-glutamate+and+other+analytes%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Self-referencing ceramic-based multisite microelectrodes for the detection and elimination of interferences from the measurement of L-glutamate and other analytes.</a> Anal Chem. 73 (5), 1037-1042 (2001).</li>
<li>Burmeister, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improved+ceramic-based+multisite+microelectrode+for+rapid+measurements+of+L-glutamate+in+the+CNS%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">Improved ceramic-based multisite microelectrode for rapid measurements of L-glutamate in the CNS.</a> J Neurosci Methods. 119 (2), 163-171 (2002).</li>
<li>Diamond, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deriving+the+glutamate+clearance+time+course+from+transporter+currents+in+CA1+hippocampal+astrocytes%3A+transmitter+uptake+gets+faster+during+development%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Deriving the glutamate clearance time course from transporter currents in CA1 hippocampal astrocytes: transmitter uptake gets faster during development.</a> J Neurosci. 25 (11), 2906-2916 (2005).</li>
<li>Greene, J. G., Borges, K., Dingledine, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+transcriptional+neuroanatomy+of+the+rat+hippocampus%3A+evidence+for+wide-ranging%2C+pathway-specific+heterogeneity+among+three+principal+cell+layers%5BTitle%5D)+AND+%22Hippocampus%22%5BJournal%5D)">Quantitative transcriptional neuroanatomy of the rat hippocampus: evidence for wide-ranging, pathway-specific heterogeneity among three principal cell layers.</a> Hippocampus. 19 (3), 253-264 (2009).</li>
<li>Borland, L. M., Shi, G., Yang, H., Michael, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Voltammetric+study+of+extracellular+dopamine+near+microdialysis+probes+acutely+implanted+in+the+striatum+of+the+anesthetized+rat%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">Voltammetric study of extracellular dopamine near microdialysis probes acutely implanted in the striatum of the anesthetized rat.</a> J Neurosci Methods. 146 (2), Epub 2005 Mar 2005 149-158 (2005).</li>
<li>Jaquins-Gerstl, A., Michael, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+the+brain+penetration+injury+associated+with+microdialysis+and+voltammetry%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">Comparison of the brain penetration injury associated with microdialysis and voltammetry.</a> J Neurosci Methods. 183 (2), Epub 2009 Jun 2025 127-135 (2009).</li>
<li>Azbill, R. D., Mu, X., Springer, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Riluzole+increases+high-affinity+glutamate+uptake+in+rat+spinal+cord+synaptosomes%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Riluzole increases high-affinity glutamate uptake in rat spinal cord synaptosomes.</a> Brain Res. 871 (2), 175-180 (2000).</li>
<li>Gourley, S. L., Espitia, J. W., Sanacora, G., Taylor, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Antidepressant-like+properties+of+oral+riluzole+and+utility+of+incentive+disengagement+models+of+depression+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Psychopharmacology+%28Berl%29%22%5BJournal%5D)">Antidepressant-like properties of oral riluzole and utility of incentive disengagement models of depression in mice.</a> Psychopharmacology (Berl). 219 (3), Epub 2011 Jul 2021 805-814 (2011).</li>
<li>Frizzo, M. E., Dall'Onder, L. P., Dalcin, K. B., Souza, D. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Riluzole+enhances+glutamate+uptake+in+rat+astrocyte+cultures%29%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Mol+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">Riluzole enhances glutamate uptake in rat astrocyte cultures).</a> Cell Mol Neurobiol. 24 (1), 123-128 (2004).</li>
<li>Fumagalli, E., Funicello, M., Rauen, T., Gobbi, M., Mennini, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Riluzole+enhances+the+activity+of+glutamate+transporters+GLAST%2C+GLT1+and+EAAC1%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Pharmacol%22%5BJournal%5D)">Riluzole enhances the activity of glutamate transporters GLAST, GLT1 and EAAC1.</a> Eur J Pharmacol. 578 (2-3), Epub 2007 Oct 2025 171-176 (2008).</li>
<li>Day, B. K., Pomerleau, F., Burmeister, J. J., Huettl, P., Gerhardt, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microelectrode+array+studies+of+basal+and+potassium-evoked+release+of+L-glutamate+in+the+anesthetized+rat+brain%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurochem%22%5BJournal%5D)">Microelectrode array studies of basal and potassium-evoked release of L-glutamate in the anesthetized rat brain.</a> J Neurochem. 96 (6), Epub 2006 Jan 1625 1626-1635 (2006).</li>
<li>Kane, R. L., Martinez-Lopez, I., DeJoseph, M. R., Vina, J. R., Hawkins, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Na%28%2B%29-dependent+glutamate+transporters+EAAT1%2C+EAAT2%2C+and+EAAT3%29+of+the+blood-brain+barrier%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biol+Chem%22%5BJournal%5D)">Na(+)-dependent glutamate transporters EAAT1, EAAT2, and EAAT3) of the blood-brain barrier.</a> J Biol Chem. 274 (45), 31891-31895 (1999).</li>
<li>Ramsden, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Age-dependent+neurofibrillary+tangle+formation%2C+neuron+loss%2C+and+memory+impairment+in+a+mouse+model+of+human+tauopathy+%28P301L%29%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Age-dependent neurofibrillary tangle formation, neuron loss, and memory impairment in a mouse model of human tauopathy (P301L).</a> J Neurosci. 25 (46), 10637-10647 (2005).</li>
<li>Oddo, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Triple-transgenic+model+of+Alzheimer%27s+disease+with+plaques+and+tangles%3A+intracellular+Abeta+and+synaptic+dysfunction%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Triple-transgenic model of Alzheimer's disease with plaques and tangles: intracellular Abeta and synaptic dysfunction.</a> Neuron. 39 (3), 409-421 (2003).</li>
<li>Zang, D. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+resonance+imaging+reveals+neuronal+degeneration+in+the+brainstem+of+the+superoxide+dismutase+1+transgenic+mouse+model+of+amyotrophic+lateral+sclerosis%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Magnetic resonance imaging reveals neuronal degeneration in the brainstem of the superoxide dismutase 1 transgenic mouse model of amyotrophic lateral sclerosis.</a> Eur J Neurosci. 20 (7), 1745-1751 (2004).</li>
</ol>

GG jest wyłącznym właścicielem firmy Quanteon, LLC, która produkuje system zapisu FAST-16 używany do pomiarów glutaminianu w tym badaniu. JEQ jest płatnym konsultantem dla Quanteon.

Technika MEA pozwala na pomiar szybkiej kinetyki uwalniania i wychwytu neuroprzekaźników in vitro i in vivo. W związku z tym technologia generuje szeroką gamę danych wyjściowych, w tym poziomy neuroprzekaźników tonicznych, wywołane uwalnianie neuroprzekaźników i usuwanie neuroprzekaźników. Jednakże, ponieważ stosowanie MEA jest stosunkowo złożoną procedurą, istnieje wiele czynników, które mogą wymagać optymalizacji, aby zapewnić skuteczne stosowanie. Na przykład podczas kalibracji można zauważyć, że nie...

Pomiar zmian neuroprzekaźników w mózgu jest niezbędnym narzędziem dla neurobiologów badających choroby ośrodkowego układu nerwowego (OUN), które często charakteryzują się dysregulacją neuroprzekaźników. Chociaż mikrodializa w połączeniu z wysokociśnieniową chromatografią cieczową (HPLC/EC) jest najczęściej stosowaną metodą pomiaru zmian poziomów neuroprzekaźników zewnątrzkomórkowych1,2,3,4, rozdzielczość przestrzenna i czasowa sond mikrodializacyjnych może nie być idealna dla neuroprzekaźników, takich jak glutaminian, które są ściśle regulowane w przestrzeni zewnątrzkomórkowej5,6. Ze względu na ostatnie postępy w genetyce i obrazowaniu, istnieją dodatkowe metody, które można wykorzystać do mapowania glutaminianu in vivo. Korzystając z genetycznie kodowanych fluorescencyjnych reporterów glutaminianu (iGluSnFR) i obrazowania dwufotonowego, naukowcy są w stanie zwizualizować uwalnianie glutaminianu przez neurony i astrocyty zarówno in vitro, jak i in vivo7,8,9. Warto zauważyć, że pozwala to na nagrywanie z większego pola widzenia i nie zakłóca wewnętrznych połączeń mózgu. Chociaż te nowe techniki optyczne pozwalają na wizualizację kinetyki glutaminianu i pomiar reakcji czuciowych wywołanych i aktywności neuronalnej, brakuje im możliwości ilościowego określenia ilości glutaminianu w przestrzeni zewnątrzkomórkowej w dyskretnych obszarach mózgu.
Alternatywną metodą jest układ mikroelektrod połączonych z enzymami (MEA), który może selektywnie mierzyć poziomy neuroprzekaźników zewnątrzkomórkowych, takich jak glutaminian, za pomocą schematu zapisu opartego na samoistnym odniesieniu. Technika MEA została wykorzystana do zbadania zmian w zewnątrzkomórkowym glutaminianu po urazowym uszkodzeniu mózgu10,11,12, aging13,14, stress15,16, epilepsja17,18, choroba Alzheimera19,20, oraz wstrzyknięcie wirusa naśladowczego21 i stanowi poprawę w stosunku do przestrzennych i czasowych ograniczeń związanych z mikrodializą. Podczas gdy mikrodializa ogranicza możliwość pomiaru w pobliżu synapse22,23, MEA mają wysoką rozdzielczość przestrzenną, która pozwala na selektywne pomiary zewnątrzkomórkowego rozlewu glutaminianu w pobliżu synaps24,25. Po drugie, niska rozdzielczość czasowa mikrodializy (1 - 20 min) ogranicza możliwość zbadania szybkiej dynamiki uwalniania i klirensu glutaminianu występującego w zakresie od milisekundy do sekundy26. Ponieważ różnice w uwalnianiu lub klirensie glutaminianu mogą nie być widoczne w pomiarach tonizujących, spoczynkowych poziomów glutaminianu, może być konieczne, aby uwalnianie i klirens glutaminianu były mierzone bezpośrednio. MEA pozwalają na takie pomiary ze względu na ich wysoką rozdzielczość czasową (2 Hz) i niskie granice wykrywalności (< 1 μM). Po trzecie, MEA pozwalają na badanie subregionalnych zmian neuroprzekaźników w określonym regionie mózgu, takim jak hipokamp szczura lub myszy. Na przykład, korzystając z MEA, możemy oddzielnie celować w zakręt zębaty (DG), cornu ammonis 3 (CA3) i cornu ammonis 1 (CA1) hipokampa, które są połączone obwodem trisynaptycznym27, aby zbadać subregionalne różnice w zewnątrzkomórkowym glutaminianu. Ze względu na rozmiar sond do mikrodializy (długość 1 - 4 mm) i uszkodzenia spowodowane implantacją28,29, różnice subregionalne są trudne do rozwiązania. Co więcej, systemy optyczne pozwalają na stymulację tylko za pomocą bodźców zewnętrznych, takich jak stymulacja wąsów lub migotanie światła, które nie pozwalają na stymulację subregionalną7. Ostatnią zaletą MEA w porównaniu z innymi metodami jest możliwość badania tych subregionów in vivo bez zakłócania ich zewnętrznych i wewnętrznych połączeń.
Tutaj opisujemy, jak system rejestrujący (np. FAST16mkIII) w połączeniu z MEA, składający się z wielomiejscowej mikroelektrody na bazie ceramiki, może być różnie powlekany w miejscach rejestracji, aby umożliwić wykrywanie i usuwanie czynników zakłócających z sygnału analitu. Pokazujemy również, że te tablice mogą być wykorzystywane do badań opartych na amperometrii regulacji glutaminianu in vivo w podregionach hipokampa DG, CA3 i CA1 znieczulonych myszy rTg (TauP301L) 4510, powszechnie używanego mysiego modelu choroby Alzheimera. Ponadto potwierdzamy wrażliwość systemu MEA na szybką dynamikę uwalniania i klirensu glutaminianu poprzez potraktowanie myszy riluzolem, lekiem, który wykazano in vitro, że zmniejsza uwalnianie glutaminianu i zwiększa wychwyt glutaminianu30,31,32,33, i demonstrując te odpowiednie zmiany in vivo w modelu myszy TauP301L.

<table><tbody><tr><td>FAST-16mkIII-8-kanałowe</td> matryce mikroelektrod <td>Quanteon</td><td>16mkIII</td><td></td></tr><tr><td></td><td>CenMet</td><td>W4 lub 8-TRK</td><td></td></tr><tr><td>Albumina surowicy bydlęcej (BSA)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A-3059</td><td>10 g (wygasa po 1 miesiącu)</td></tr><tr><td>Aldehyd glutarowy</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>G-6257</td><td>100 ml (wygasa po 6 miesiącach)</td></tr><tr><td>Oksydaza glutaminianu</td><td>US Biological lub Sigma Aldrich</td><td>G4001-01 lub 100646</td><td>50 UI (wygasa po 6 miesiącach)</td></tr><tr><td>Strzykawki Hamilton</td><td>Hamilton</td><td>#80383</td><td>2 strzykawki</td></tr><tr><td>Metanol</td><td>BDH</td><td>UN1230</td><td>4 L</td></tr><tr><td>dichlorowodorek m-fenylenodiaminy (mPD)</td><td>ACROS Organics</td><td>1330560250</td><td>25 g</td></tr><tr><td>Elektrody referencyjne (RE-5B)</td><td>BAS</td><td>MF-2079</td><td>3 elektrody</td></tr><tr><td>Zasilane bateryjnie Magnetyczne Płytka mieszająca</td><td>Cole-parmer</td><td>EW-04804-01</td><td>Można kupić od innego dostawcy</td></tr><tr><td>Glutaminian</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>G-1626</td><td>100 g</td></tr><tr><td>Kwas askorbinowy</td><td>TCI</td><td>50-81-7</td><td>500 g</td></tr><tr><td>Chlorowodorek dopaminy</td><td>Alfa Aesar</td><td>62-31-7</td><td>5 g</td></tr><tr><td>Kwas nadchlorowy</td><td>VWR</td><td>UN2920</td><td>500 mL</td></tr><tr><td>Chlorek postasowy</td><td>VWR</td><td>7447-40-7</td><td>1 kg</td></tr><tr><td>Chlorek sodu</td><td>VWR</td><td>7647-40-7</td><td>1 kg</td></tr><tr><td>Chlorek wapnia</td><td>MP</td><td>153502</td><td>100 g</td></tr><tr><td>Wodorotlenek sodu</td><td>BDH</td><td>1310732</td><td>500 g</td></tr><tr><td>Szklane pipety wyrzutowe</td><td>CenMet</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Lepki wosk</td><td>Kerrlab</td><td>625</td><td>Można kupić od innego dostawcy</td></tr><tr><td>Microsy-strzykawka</td><td>World Precision Instruments</td><td>MF28G-5</td><td></td></tr><tr><td>Modelina</td><td>WalMart</td><td></td><td>Można kupić od innego dostawcy</td></tr><tr><td>Picospritzer III</td><td>Parker</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Silver wire</td><td>AM systems</td><td>#786500</td><td></td></tr><tr><td>Kwas solny</td><td>BDH</td><td>7647010</td><td>2,5 L</td></tr><tr><td>Drut platynowy</td><td>AM Systems</td><td>778000</td><td></td></tr><tr><td>Pistolet lutowniczy</td><td>Lowes lub Home Depot</td><td></td><td>Można kupić od innego dostawcy</td></tr><tr><td>Multimetr</td><td>WalMart</td><td></td><td>Można kupić od innego dostawcy</td></tr><tr><td>PhysioSuite</td><td>Kent Scientific</td><td>Można kupić od innego dostawcy</td>SomnoSuite Kent Scientific <td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td>Można kupić od innego dostawcy</td></tr><tr><td>Urządzenie</td> <td>stereotaktyczneStoelting</td><td></td><td>Można kupić od innego dostawcy</td></tr><tr><td>Digital Lab Standard</td><td>Stoelting</td><td></td><td>Można kupić od innego dostawcy</td></tr><tr><td>Mikroskop Meiji EMZ</td><td>Wiertarka Meiji</td><td>EMZ-5</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Dremel</td><td>Micro</td><td></td></tr><tr><td>Metricide</td><td>Metrex</td><td>102800</td><td></td></tr><tr><td>Skalpel</td><td>VWR</td><td></td><td>Można kupić od innego dostawcy</td></tr><tr><td>Nożyczki chirurgiczne</td><td>VWR</td><td></td><td>Można kupić od innego dostawcy</td></tr><tr><td>Sterylne waciki bawełniane</td><td>Puritan</td><td>25806</td><td>Można kupić od innego dostawcy</td></tr><tr><td>Maść do oczu</td><td>Puralube Maść</td><td></td> weterynaryjna <td>Uzyskaj od weterynarza</td></tr><tr><td>Waciki jodowe</td><td>VWR</td><td>S48050</td><td>Można kupić od innego dostawcy</td></tr><tr><td>Waciki nasączone alkoholem</td><td>Lokalna apteka</td><td></td><td>Można kupić od innego dostawcy</td></tr><tr><td>Sterylna serweta chirurgiczna</td><td>Dynarex</td><td>4410</td><td>Można kupić od innego dostawcy</td></tr><tr><td>Sterylna sól fizjologiczna</td><td>Teknova</td><td>S5815</td><td>Można zrobić własne rozwiązanie za pomocą filtrów</td></tr><tr><td>Nadtlenek wodoru (3%)</td><td>Lokalna apteka</td><td></td><td>Można kupić od innego dostawcy</td></tr><tr><td>Podkładka grzewcza</td><td>WalMart</td><td></td><td>Można kupić od innego dostawca</td></tr></tbody></table>

wykorzystanie bioczujników opartych na enzymach do pomiaru toniku i glutaminianu fazowego w mysich modelach choroby alzheimera

Using Enzyme-based Biosensors to Measure Tonic and Phasic Glutamate in Alzheimer's Mouse Models

Zakłócenie neuroprzekaźników jest często kluczowym elementem chorób ośrodkowego układu nerwowego (OUN), odgrywając rolę w patologii leżącej u podstaw choroby Alzheimera, choroby Parkinsona, depresji i lęku. Tradycyjnie, mikrodializa jest najpowszechniejszą (chwaloną) techniką badania zmian neuroprzekaźników, które występują w tych zaburzeniach. Ale ponieważ mikrodializa ma zdolność pomiaru powolnych 1-20 minutowych zmian na dużych obszarach tkanki, ma wadę w postaci inwazyjności, potencjalnie niszcząc wewnętrzne połączenia w mózgu i powolną zdolność do pobierania próbek. Stosunkowo nowsza technika, matryca mikroelektrod (MEA), ma wiele zalet w mierzeniu określonych zmian neuroprzekaźników w dyskretnych obszarach mózgu w miarę ich występowania, co zapewnia precyzyjne podejście przestrzenne i czasowe. Ponadto stosowanie MEA jest minimalnie inwazyjne, co pozwala na pomiar zmian neuroprzekaźników in vivo. W naszym laboratorium szczególnie interesowały nas zmiany w neuroprzekaźniku, glutaminianie, związane z patologią choroby Alzheimera. W związku z tym opisana tutaj metoda została wykorzystana do oceny potencjalnych zaburzeń hipokampa glutaminianu w transgenicznym mysim modelu choroby Alzheimera. Krótko mówiąc, zastosowana metoda polega na pokryciu wielomiejscowej mikroelektrody enzymem bardzo selektywnym dla interesującego nas neuroprzekaźnika i wykorzystaniu miejsc samoreferencyjnych do odjęcia szumu tła i zakłóceń. Po posieciu i kalibracji, MEA może być skonstruowany za pomocą mikropipety i obniżony do obszaru mózgu zainteresowania za pomocą urządzenia stereotaktycznego. W tym przypadku opisana metoda polega na znieczuleniu myszy rTg (TauP301L) 4510 i użyciu urządzenia stereotaktycznego do precyzyjnego celowania w podregiony (DG, CA1 i CA3) hipokampa.

Choć technologia ta może być wykorzystana do pomiaru zmian w przekaźnictwie glutaminergicznym w wielu typach modeli zwierzęcych, takich jak urazy czaszkowo-mózgowe, starzenie się, stres i epilepsja, tutaj demonstrujemy, w jaki sposób technologia MEA może być wykorzystana do badania zmian glutaminergicznych w transgenicznym modelu mysim ludzkiej tauopatii19,20. Mysz rTg(TauP301L)4510 wykazuje mutację P301L w białku tau, związaną z ...

Tutaj opisujemy konfigurację, nawigację po oprogramowaniu i analizę danych dla przestrzennie i czasowo precyzyjnej metody pomiaru tonicznych i fazowych zmian zewnątrzkomórkowego glutaminianu in vivo za pomocą układów mikroelektrod połączonych enzymami (MEA).

Wykorzystanie bioczujników opartych na enzymach do pomiaru toniku i glutaminianu fazowego w mysich modelach choroby Alzheimera

Neurotransmitter disruption is often a key component of diseases of the central nervous system (CNS), playing a role in the pathology underlying ...

Ogólnym celem tej procedury jest pomiar tonicznych i fazowych zmian pozakomórkowego poziomu glutaminianu in vivo przy użyciu macierzy mikroelektrod z wiązaniem enzymatycznym. Metoda ta może pomóc w odpowiedzi na kluczowe pytania w dziedzinie neuronauki, takie jak to, czy poziomy pozakomórkowych neuroprzekaźników oraz szybka dynamika ich uwalniania i usuwania ulegają zmianie w stanach chorobowych. Główną zaletą tej techniki jest możliwość pomiaru specyficznych zmian neuroprzekaźników w obrębie konkretnych obszarów mózgu przez macierze mikroelektrod, co czyni tę metodę precyzyjną przestrzennie i czasowo, a jednocześnie minimalnie inwazyjną.Procedurę zademonstrują Holly Hunsberger i Ryan Heslin z mojego laboratorium. Aby rozpocząć tę procedurę, należy pokryć parę miejsc rejestrujących na MEA pożądanym enzymem, a inną parę miejsc rejestrujących nieaktywną macierzą białkową. Następnie należy pobrać oksydazę glutaminianową lub macierz białkową za pomocą strzykawki Hamiltona o pojemności 10 µL.Delikatnie naciśnij tłok, aby wycisnąć małą kropelkę roztworu na końcówkę strzykawki. Aby nanieść roztwór na miejsca rejestracji MEA, pod mikroskopem dissectingowym nanieś go na odpowiednie miejsca

using-enzyme-based-biosensors-to-measure-tonic-phasic-glutamate

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neuronauka

Transgeniczne (Tg) modele mysie w chorobie Alzheimera (AD) stanowią doskonałą okazję do zbadania, w jaki sposób i dlaczego poziomy Aβ lub tau w płynie mózgowo-rdzeniowym (CSF) zmieniają się wraz z postępem choroby u pacjentów. W niniejszej pracy prezentujemy udoskonaloną technikę punkcji cysterny wielkiej w celu seryjnego pobierania próbek CSF od myszy.

Technika seryjnego pobierania płynu mózgowo-rdzeniowego z cysterny wielkiej u myszy

Jedną z patologicznych cech AD jest tworzenie się blaszek neurytowych wykazujących obecność białka amyloid β. W niniejszym protokole opisujemy dwie metody wykrywania blaszek neurytowych u myszy w transgenicznym modelu AD: detekcję immunohistochemiczną z wykorzystaniem metody ABC i DAB oraz detekcję fluorescencyjną z zastosowaniem barwienia tioflawiną S.

Wykrywanie blaszek neurytycznych w modelu mysim choroby Alzheimera

W tym filmie, matryca wieloelektrodowa (MEA) pokryta oksydazą glutaminianu jest wszczepiana do tkanki mózgowej znieczulonej myszy. Roztwór glutaminianu jest wstrzykiwany do przestrzeni zewnątrzkomórkowej, gdzie MEA wykrywa poziomy glutaminianu, umożliwiając monitorowanie wychwytu glutaminianu przez astrocyty w czasie rzeczywistym.

Monitorowanie glutaminianu w czasie rzeczywistym in vivo za pomocą układu mikroelektrod pokrytych enzymem

Opisane tutaj jest etapowe, behawioralne podejście przesiewowe, które może być użyte do badania przesiewowego pod kątem związków wykazujących skuteczność in vivo na poznawcze i funkcjonalne zachowania motoryczne w transgenicznych mysich modelach β-amyloidozy i tauopatii. Metody te są zoptymalizowane pod kątem badań przesiewowych związków pod kątem aktywności w zadaniach pamięci krótkotrwałej i roboczej.

Ocena spontanicznej przemiany, rozpoznawania nowych obiektów i zaciskania kończyn w transgenicznych mysich modelach β amyloidu i neuropatologii tau

Ten artykuł szczegółowo opisuje wykorzystanie nagrań amperometrycznych o stałym potencjale przy użyciu elektrod z włókna węglowego i technologii biosensorów enzymatycznych do pomiaru uwalniania dopaminy i glutaminianu z wysoką rozdzielczością czasową podczas naturalnego zachowania nagradzającego u samicy chomika.

Pomiar in vivo zmian w neuroprzekaźnikach zewnątrzkomórkowych podczas naturalnie nagradzających zachowań u samic chomików syryjskich

Przedstawiamy protokół do oceny równowagi między uwalnianiem glutaminianu a klirensem w pojedynczych synapsach glutaminergicznym korowo-prążkowych w ostrych wycinkach od dorosłych myszy. Protokół ten wykorzystuje czujnik fluorescencyjny iGluu do wykrywania glutaminianu, kamerę sCMOS do akwizycji sygnału oraz urządzenie do ogniskowego oświetlenia laserowego.

Wskaźniki uwalniania i wychwytu glutaminianu w pojedynczych synapsach w ostrych wycinkach mózgu od myszy normalnych i myszy z chorobą Huntingtona

Tutaj prezentujemy protokół pomiaru in vitro strumieni Ca2+ w neuronach śródmózgowia i ich dalszego wpływu na kaspazę-3 za pomocą pierwotnych hodowli śródmózgowia myszy. Model ten można wykorzystać do badania zmian patofizjologicznych związanych z nieprawidłową aktywnością Ca2 + w neuronach śródmózgowia oraz do badań przesiewowych nowych terapii pod kątem właściwości antyapoptotycznych.

Kwantyfikacja spontanicznych strumieni Ca2+ i ich dalszych skutków w pierwotnych neuronach śródmózgowia myszy

Opisujemy protokół oceny krzywych dawka-odpowiedź dla stymulacji pozaczaszkowej pod względem pomiarów pola elektrycznego mózgu i odpowiedniego biomarkera przepływu krwi w mózgu. Ponieważ protokół ten obejmuje inwazyjne umieszczenie elektrod w mózgu, potrzebne jest znieczulenie ogólne, w którym preferowane jest spontaniczne oddychanie, a nie kontrolowane oddychanie.

Umieszczenie zewnątrzczaszkowych elektrod stymulujących i pomiar przepływu krwi w mózgu i wewnątrzczaszkowych pól elektrycznych u znieczulonych myszy

Jedną z cech choroby Alzheimera jest podwyższony poziom peptydu Aβ1-42. W niniejszym materiale przedstawiamy protokół przygotowania syntetycznych oligomerów Aβ1-42, które upośledzają długotrwałe wzmocnienie synaptyczne w hipokampie, będące komórkowym korelatem pamięci. Procedura ta jest przydatna do badania mechanizmów patologii indukowanej przez Aβ oraz do przesiewowego badania leków.

Przygotowanie oligomerów β-amyloidu1-42 i indukcja upośledzenia plastyczności synaptycznej w skrawkach hipokampa

Opracowaliśmy mysie modele leukomalacji okołokomorowej (PVL), która jest dominującym uszkodzeniem mózgu u wcześniaków, charakteryzującym się zmianami w istocie białej wokół komór. Głównymi przyczynami PVL są niedotlenienie i niedokrwienie, z towarzyszącą lub bez towarzyszącej infekcji systemowej. Jednostronne podwiązanie tętnicy szyjnej oraz ekspozycja na hipoksję, z wstrzyknięciem lipopolisacharydu lub bez, wywołują zmiany przypominające PVL u myszy w 6. dniu po urodzeniu (P6).

Modele mysie leukomalacji okołodomowej

Poznaj metodę pomiaru toniku i glutaminianu fazowego w hipokampie myszy z chorobą Alzheimera przy użyciu mikromacierzy elektrodowych. Technika umożliwia precyzyjne, mało inwazyjne badanie dynamiki neuroprzekaźników in vivo.

Wykorzystanie bioczujników opartych na enzymach do pomiaru toniku i glutaminianu fazowego w mysich modelach choroby Alzheimera

Przeglądaj więcej filmów