Apresentado aqui é um protocolo para a implantação de uma janela craniana crônica para a imagem longitudinal de células cerebrais em camundongos acordados e com a cabeça.
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Artigo de método
Apresentado aqui é um protocolo para a implantação de uma janela craniana crônica para a imagem longitudinal de células cerebrais em camundongos acordados e com a cabeça.
Para entender completamente a fisiologia celular dos neurônios e da glia no comportamento dos animais, é necessário visualizar sua morfologia e registrar sua atividade in vivo no comportamento de camundongos. Este artigo descreve um método para a implantação de uma janela craniana crônica para permitir a imagem longitudinal de células cerebrais em camundongos acordados e com a cabeça. Em combinação com estratégias genéticas e injeções virais, é possível rotular células específicas e regiões de interesse com marcadores estruturais ou fisiológicos. Este protocolo demonstra como combinar injeções virais para rotular neurônios nas proximidades de astrócitos que expressam GCaMP6 no córtex para imagens simultâneas de ambas as células através de uma janela craniana. Imagens multifoton das mesmas células podem ser realizadas por dias, semanas ou meses acordados, comportando animais. Essa abordagem fornece aos pesquisadores um método para visualizar a dinâmica celular em tempo real e pode ser aplicada para responder a uma série de perguntas em neurociência.
A capacidade de realizar microscopia de fluorescência in vivo multifotônio no córtex dos camundongos é primordial para o estudo da sinalização celular e estrutura 1,2,3,4,5,6,7,8,9, patologia da doença 10,11, e desenvolvimento celular12,13 . Com a implantação de janelas cranianas crônicas, é possível imagens longitudinais, permitindo imagens repetidas de áreas corticais por dias, semanas ou meses13,14 em animais vivos. A microscopia multifotônio é ideal para imagens in vivo, repetidas devido à melhor sondagem de profundidade e fotodamagem reduzida associada ao laser infravermelho utilizado. Isso permite o estudo da dinâmica molecular e celular de células específicas em várias regiões corticais.
A microscopia multifotal tem sido utilizada para imagens in vivo de células neuronais e gliais em camundongos 15,16,17,18,19,20. Várias estratégias podem ser implementadas para rotular determinados tipos de células e áreas de interesse. Uma abordagem comum é conduzir a expressão de proteínas fluorescentes geneticamente codificadas de forma específica das células usando o sistema de recombinação Cre-Lox. Isso pode ser realizado com camundongos geneticamente modificados, por exemplo, cruzando o tdTomato "floxed" mouse (Ai14) com um mouse expressando Cre-recombinase sob um promotor de interesse21. Alternativamente, a rotulagem específica de células e locais pode ser alcançada com injeções virais. Aqui, um vírus codificando Cre recombinase sob um promotor específico de células e um vírus codificando um gene de interesse floxed são injetados em uma região definida. Os tipos de células apropriados que recebem ambos os vetores virais expressarão os gene(s" desejados. Esses genes podem ser marcadores estruturais, como o tdTomato, para ver mudanças na morfologia celular22 ou indicadores de cálcio geneticamente codificados (GECIs), como GCaMP e/ou RCaMP, para examinar a dinâmica do cálcio23. Métodos de recombinação genética podem ser aplicados individualmente ou em combinação para rotular um ou mais tipos de células. Uma terceira abordagem, não exigindo camundongos transgênicos ou construtos virais (que têm capacidade limitada de embalagem), está na eletroporação uterótera de construçõesde DNA 24. Dependendo do tempo da eletroporação, diferentes tipos de células podem ser direcionados 25,26,27.
Ao realizar imagens multifoton, os ratos podem ser visualizados enquanto estão acordados ou anestesiados. A imagem de ratos acordados pode ser realizada prendendo o mouse através de uma placa de cabeçaanexada 28. Essa abordagem torna-se menos estressante ao permitir a circulação relativamente livre do animal usando métodos, como bolas de isopor de flutuação livre, apoiadas pelo ar29, esteiras flutuantes1 ou um sistema de gaiola doméstica com ar levantado por ar onde os ratos são presos por uma placa de cabeça anexada e autorizados a se mover em uma câmara aberta30. Para cada uma dessas condições de imagem, primeiro será necessário habituar os ratos à configuração de imagem. Este artigo descreve o procedimento de habitação e imagem usando um sistema de gaiola doméstica com ar.
Este protocolo descreve a implantação de uma janela craniana crônica para imagens longitudinais in vivo no córtex. Aqui, usaremos camundongos que expressam condicionalmente GCaMP6f em astrócitos para monitorar a dinâmica de sinalização de cálcio. Além disso, este artigo descreve o procedimento para injeções virais usando tdTomato como um rótulo para neurônios. Isso permite a determinação de mudanças na estrutura sináptica neuronal e/ou a disponibilidade como marcador estrutural que permite imagens repetidas do mesmo astrócito. Ao longo do protocolo, serão destacadas etapas cruciais para garantir a melhor qualidade possível das imagens obtidas a partir da microscopia multifoton.
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Todos os experimentos em animais foram realizados de acordo com as diretrizes aprovadas pelo IACUC no Centro Médico da Universidade de Nebraska.
1. Antes da cirurgia
2. Início da cirurgia
3. Craniotomia
4. Injeções virais
5. Implantação de janela craniana
6. Pós-operação
7. Habituação animal para imagem
8. Imagem multifoton
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A qualidade da janela craniana pode ser avaliada pelo quão nítidas as estruturas neuronais aparecem. Em uma boa janela, espinhos dendráticos são claramente visíveis (Figura 1). Com os dados estruturais e posicionais armazenados, o mesmo animal pode ser imageado repetidamente por dias, semanas ou meses para examinar as mesmas células (Figura 1). As imagens na Figura 1 foram obtidas da região do primeiro quarto do córtex motor primári...
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Aqui, apresentamos um protocolo para a implantação de janelas cranianas crônicas para imagens in vivo de astrócitos cortical e neurônios em ratos acordados e com cabeça em uma gaiola doméstica levantada pelo ar. Exemplos específicos foram fornecidos da aplicação da janela craniana para astrócitos de imagem que expressam GECIs e estruturas sinápticas neuronais. Com o uso de microscopia multifotítica, a dinâmica de sinalização de cálcio astrócito e a dinâmica sináptica estrutural podem ser registradas repetidament...
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| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| 15o Lâmina pontiaguda | Surgistar | 6500 | Ferramentas de cirurgia |
| 19 G Agulhas | BD | 305186 | Fornecimento de cirurgia |
| AAV1-CAG-FLEX-tdTomato | Addgene | 28306-AAV1 | Vetor viral |
| AAV1-CaMKII-0-4-Cre | Addgene | 105558-AAV1 | Vetor viral |
| Acteone | Fisher Scientific | A16P4 | Almofadas |
| Fisher Scientific | Covidien 5750 | Fornecimento de cirurgia | |
| Beveler | Narishige | ||
| Equipamento Vidro de borosilicato | World Precision Instruments | TW100F-4 | Fornecimento |
| de cirurgia Brocas de carboneto | SS White Dental | 14717 | Ferramentas de cirurgia |
| Carprofeno (Rimadyl), 50 mg/mL | Zoetis Mylan Institucional, LLC.Drug | ||
| Ar Comprimido | Fisher Scientific | 23-022-523 | Aplicadores de Ponta de Algodão para Cirurgia |
| Puritan | 836-WC NO BINDER | Vidro de Cobertura para Suprimentos de Cirurgia | |
| , espessura nº 1, 3 mm/5 mm | Warner Instruments | 64-0720, 64-0700 | Equipamento |
| Cirurgia Dental para Furadeira | Asséptica | ||
| Dexametasona, 4 mg/mL | Mylan Institucional, LLC. | ||
| Microscópio de Dissecção de Drogas | Nikon | Equipment | |
| Duralay Liquid (líquido de cimento dentário) | Patterson Dental | 602-8518 | Reagente |
| Duralay em Pó (pó de cimento dentário) | Patterson Dental | 602-7932 | Reagente |
| Enrofloxacina, 2.27% | Bayer | Drug | |
| Pomada para os Olhos | Dechra | 17033-211-38 | Fornecimento de |
| Cirurgia Fiber Lite Iluminador de Alta Intensidade Pinça | de Equipamento da Dolan-Jenner Industries | ||
| (Grande) | World Precision Instruments | 14099 | |
| Ferramentas de Cirurgia Fórceps ( Pequeno) | World Precision Instruments | 501764 | Ferramentas de Cirurgia |
| GCaMP6f B6; 129S-Gt(ROSA)26Sortm95.1(CAGGCaMP6f)Hze/J | The Jackson Laboratory | Stock No: 024105 | Linha de camundongos |
| Germinador | Fisher Scientific | Equipment | |
| GLAST-CreER Tg(Slc1a3-cre/ERT) 1Nat/J | The Jackson Laboratory | Stock No: 012586 | Linha de camundongos |
| Placa de cabeça | Neurotar | Modelo 1, Modelo 3 | Fornecimento de Cirurgia |
| Fórceps Hemostático | World Precision Instruments | 501705 | Suporte de ferramentas de cirurgia |
| para lâmina de 15o Pointed | World Precision Instruments | 501247 | Suporte de ferramentas de cirurgia |
| para lâminas de bisturi | World Precision Instruments | 500236 | Ferramentas |
| Almofadas de preparação de iodo | Avantor | 15648-926 | Fornecimento de cirurgia |
| Isoflurano | Fornecimento de cirurgia | piramal | |
| Sistema de mesa de isoflurano com caixa de indução | Equipamento de aparelho | ||
| Vaporizador de isoflurano | Equipamento | SurgiVet | |
| Cola Krazy | Office Depot | KG517 | Reagente |
| Loctite 401 | Henkel | 40140 | adesivo instantâneo de cura rápida |
| Loctite 454 | Fisher Scientific | NC9194415 | gel adesivo de cianoacrilato |
| Extrator de micropipeta | Sutter Instruments | Equipamento | |
| multifotônico | |||
| Nitrogênio | Matheson | NI M200 | Gás |
| Oxigênio Matheson | OX Sistema | ||
| microinjeção intracelular | Gas Picospritzer | Parker | |
| Pontas de Pipeta | Rainin | 17014340 | Surgery |
| Supply Aparador de Cabelo para Roedores | Wahl | Equipment | |
| Saline (0.9% Sodium Chloride) | Med Lâminas de | Cirurgia | Vet International RX0.9NACL-30BAC |
| , Tamanho 11 | Integra | 4-111 | Ferramentas de Cirurgia |
| Tesoura | World Precision Instruments | 503667 | Ferramentas de Cirurgia |
| Equipamento | Armazenamento | Instrumentos Estereotáxicos | |
| Sugi Sponge Strips (tiras de esponja) | Kettenbach Dental | 31002 | Surgery Supply |
| SURGIFOAM (espuma de gel) | Ethicon | 1972 | Seringa de Suprimentos de Cirurgia |
| com Agulha de 26 G | BD | 309625 | Cirurgia Fornecimento |
| Tamoxifeno | Sigma Aldrich | T5648-1G | Reagente |
| Ti: Laser de Safira | Equipamento Coerente | ||
| Pipetas de Transferência Fisher | Scientific | 13-711-9AM | Fornecimento de |
| Cirurgia Manta de Água | Fisher Scientific Equipment | ||
| Xilocaína MPF com Epinefrina (1:200.000), 10 mg/ mL | Fresenius Kabi EUA | Droga |
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