Method Article

Электрофизиологические методы регистрации синаптические потенциалы от NMJ личинок дрозофилы

DOI:

10.3791/1109

February 6th, 2009

In This Article

Summary

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Здесь мы опишем электрофизиологические методы измерения синаптической передачи в нервно-мышечном соединении личинки дрозофилы. Вызванные релиз инициируется искусственно стимулируя двигательных нейронов аксоны, и передачу по NMJ можно измерить с помощью постсинаптического ответа вызвало в мышцах.

Abstract

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

В этом видео мы описываем электрофизиологические методы регистрации синаптической передачи в нервно-мышечном соединении (NMJ) личинки дрозофилы. Личиночная система нервно-мышечной является модель синапсов для изучения физиологии и синаптической нейротрансмиссии, и является ценным инструментом исследований, которые определил генетики и доступна для экспериментальных манипуляций. Личинки можно разрезать, чтобы разоблачить стенки тела мускулатуре, центральной нервной системы, и периферических нервов. Мышцах дрозофилы и их иннервации картина хорошо охарактеризованы и мышцы легко доступны для внутриклеточной регистрации. Индивидуальные мышц можно определить по их расположения и ориентации в 8 брюшных сегментов, каждый из 30 мышц, расположенных в шаблон, который повторяется в сегментах A2 - A7. Расчлененный дрозофилы личинки тонкие и отдельных мышц и связок двигателя аксонов нейронов могут быть визуализированы на просвечивание

Protocol

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Перед началом приготовления:

  • Блуждающие yhird возраста личинок дрозофилы
  • HL3.1 (модифицированный гемолимфы-подобных) решение
  • Sylgard (прозрачная силиконовая резина) пластин рассечение подготовлен в небольшом (35 х 10 мм) пластиковых чашках Петри используя методы, описанные Брентом и МакКейб (2008) 3.
  • Вырезать рассечение контакты короткий
  • Стимулирование электрода пипетки
  • Sharp пипетки записи

HL3 Решение:

  1. Во время вскрытия и электрофизиологических экспериментов, личинки погружаются в HL3.1 раствора 2, который содержит (в мм): 70 NaCl, KCl 5, 4 2 MgCl, 10 NaHCO 3, 5 трегалозу, 115 сахарозы и 5 HEPES, рН 7,2.
  2. Концентрации CaCl 2 добавляются HL3.1 решение для обеспечения требуемой концентрации внеклеточного Са 2 +.
    • Личинки вскрытия проводятся при низких Са 2 + концентрации (во избежание сокращения мышц), используя HL3.1 + 0,25 мМ CaCl 2, держится на льду.
    • Электрофизиологические эксперименты, как правило, записываются в HL3.1 + 1 мМ CaCl 2, но это может быть в диапазоне от 0,4 - 1 мМ Ca 2 + по мере необходимости.
  3. HL3.1 решение фильтр стерилизовать перед использованием, и хранили при 4 ˚ C.

Подготовка стимулирования и записи пипетки:

  1. Запись и стимулирующие пипетки тянут с Саттер P-2000 Лазерная съемник микропипетки, используя следующие параметры: Тепло = 390, накаливания = 4, скорость = 35, Delay = 200 и Вытяните = 0.
  2. Стимулирующие электроды изготавливаются из тонкостенных капилляров боросиликатного стекла с широкими концами, которые были немного больше, чем ширина разорвала аксонов двигателя. Формы концы firepolished дать гладкой поверхностью (с помощью пипетки Narashiga полировки), чтобы свести к минимуму повреждения нерва. Стимулирующие электроды заполнены с ванной решение (HL3.1 + 1 мМ Ca 2 +).
  3. Запись электроды изготовлены из боросиликатного стекла 1.2 мм, которая тянется к форме резкого пипетки (30-60 мОм), и наполнены 3M KCl.

Часть 1: Препарирование личинки дрозофилы

  1. Третьего возраста блуждающих личинки расчлененный подвергать мышцы в стенке тела, как описано выше 4.
  2. Вскрытия проводятся в HL3.1 + 0,25 мМ Са 2 + на небольшие пластины силиконовые (35 х 10 мм). HL3.1 решение должно быть ледяным для вскрытия в целях анестезировать личинки, и она хранится на льду до и во время вскрытия.
  3. Личинки расчлененный используя методы, описанные Брентом и МакКейб (2008), то есть изменение для экспериментов электрофизиологии, добавив 0,25 мМ Ca 2 + до HL3.1 рассечение решение, и с помощью коротких контактов рассечение (~ 2 мм в длину), которые являются менее вероятно, ударил микрообъектива и электродов во время эксперимента.
  4. После вскрытия двигателя аксонов личинки разорваны. Это можно сделать, мягко проведение ЦНС и повышения ее немного, таким образом периферических нервов, иннервирующих мышцы задней до брюшного ганглия могут быть сокращены без ущерба для мышц (рис. 1). Мозг затем удаляются.
  5. Расчлененный личиночной препарата дважды промывают HL3.1 + 1 мМ Ca 2 +.

figure-protocol-1
Рисунок 1. Схематическое изображение этапов резки двигателя аксонов расчлененный личинок. ЦНС снимается пинцетом и двигателя аксоны Срез у основания головного мозга.

Часть 2: Внутриклеточные записи из личиночных клеток.

  1. Место вскрытия пластину на микроскоп электрофизиологии и погрузиться приготовительный с HL3.1 + 1,5 мМ Са 2 + и исправить ванны электродом так она находится в контакте с раствором.
  2. Все эксперименты проводятся на мышечную 6 в третий сегмент брюшка (A3). Периферических нервов, иннервирующих мышцы стимулируются использованием всасывающего электрода 5.
  3. Позиция стимулирующего электрода в первые блюда, чтобы избежать вибрации, когда внутриклеточный электрод на место. Место стимулирующих электродов в непосредственной близости от мотонейрона, иннервирующих мышцы 6 и применять нежные всасывания до сократить нерв находится внутри стеклянной пипетки. Будьте осторожны, чтобы не растягивать нервы, когда всасывающий применяется. Поднимите пипеткой немного, так что не касается мышц и положение его, чтобы он не тянет на разрезе нервных волокон (рис. 2).
    figure-protocol-2
    Рисунок 2. Схема мускулатуры и иннервирующих моторных нейронов одного сегмента брюшка от личинки дрозофилы. Положение стимулирует пипетки и разорвал нервов и записи электрода в позиции на мышцы 6, показано на рисунке.
  4. Intraсотовые запись производится с острыми микроэлектродов заполнены 3 М KCl. Позиция записи электрода над центром мышц 6 на третий сегмент брюшка (A3) и отрегулировать входной информации таким образом это читает нулю для ванны решение. Медленно опустите электрод и подход мышц под высоким оптическим увеличением до касания поверхности мышц. Часы осциллограф для подтверждения того, что мышца была проникли. Мембранный потенциал покоя должна быть не менее -60 мВ, или животное не должно использоваться. Спорадические миниатюрных потенциалов концевой пластинки теперь должна быть доступна. Оставьте ячейки стабилизироваться в течение одной минуты, прежде чем начать запись.
  5. Изменения мембранного потенциала регистрировались Axon HS-2А стадии голову и Axoclamp усилителя 2B и записывался с CLAMPEX V 8.2.0.235 (Axon Instruments). 2B Axoclamp сопряжено с компьютером, который работает pCLAMP программного обеспечения и работает совместно с интерфейсом DIGIDATA 1322A.
  6. Клетки были записаны в течение 3 минут без каких-либо стимулов для измерения mEJP ответов. Следы были проанализированы с помощью мини программного обеспечения для анализа (Synaptosoft, V 6.0.3) и mEJP амплитудой и частотой, определяемой.

Нервные стимуляция:

  1. Разорвала конце двигательных нейронов стимулируется ряд прямоугольных импульсов напряжения (0,3 мс) на интенсивность, достаточную для аксонов двигателя, чтобы вызвать последовательных мер в целом мышцы.
  2. Стимулом формируется с мастер-8 генератор импульсов, который запрограммирован для доставки импульсы непрерывно в зависимости от продолжительности и интервала времени.
  3. Разрешить пять секунд между стимулами для восстановления синаптической на NMJ.
  4. При определении силы раздражителя, начните с самого низкого уровня и повысить интенсивность медленно, в течение нескольких судебных разбирательств. Минимальная интенсивность стимула, который приводит к вызвала реакция должна быть использована в экспериментах.
  5. При соответствующей интенсивности стимула будет достигнута, должен быть один EJP соединения и один мышечных сокращений вызвана стимул.
  6. Запись по крайней мере 10 вызванных потенциалов от каждой мышцы и средней амплитудой.

Часть 3: Представитель Результаты

figure-protocol-3
Рисунок 3. Представителю внутриклеточной регистрации из мышечной 6 показывает вызвала EJP является ответ на электрическую стимуляцию сегментарные нервы, и спорадические миниатюрных потенциалов концевой пластинки, или mEJP в. EJP амплитуд в мышцах 6 здорового дикого типа личинок, такие, как Кантона S, как правило, около 40 мВ и mEJP амплитуды между 1-3 мВ.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Методы, описанные здесь, обеспечивают относительно быстрый и широкий путь для обнаружения изменений в синаптической функции в NMJ. Способность выполнять электрофизиологические записи на основе интактных животных в естественных условиях, а также выполнять генетические или фармакологических манипуляций, чтобы дрозофилы идеальная модель животного для исследования физиологических и генетических аспектов нейротрансмиссии.

Так как мышечные клетки очень большие, некоторые, возможно, предпочтут, что...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Маленькие чашки Петри (35 x 10 мм)BD Biosciences1008
SYLGARD 182 Набор силиконовых эластомеровDow Corning3097366-1004
Препарирующий микроскопCarl Zeiss, Inc.475002-9902
Свет для микроскопаSchott AGKLI500
Булавки для препарированияFine Science Tools26002-10
pClamp 9 программное обеспечениеМолекулярные устройстваPCLAMP 9 STANDARD
Ножницы для препарирования: 3 мм Пружинные ножницы Vannas FineScience Tools15000-0
Dumont SS ЩипцыFine Science Tools11200-33
Dumont #5 ЩипцыFine Science Tools11252-20
Тонкостенные капилляры из боросиликатного стекла, с нитью (1,0 мм, 4 дюйма)World Precision Instruments, Inc.TW100F-4
Капилляры из боросиликатного стекла, с нитью накала (1,2 мм, 4 дюйма)World Precision Instruments, Inc.1B120F-4
Sutter P-2000 Лазерный пуллер для микропипеток Sutter Instrument Co.Модель P-2000
Полировщик пипетокNarishige InternationalMF-83
Axon HS-2A Головной столикМолекулярные устройства МодельHS-2A
МикроманипуляторыSutter Instrument Co.MP-85
Axoclamp 2B усилительМолекулярные устройстваAXOSCOPE 2B
Clampex Программное обеспечениеMolecular Devicesv 8.2.0.235
Мини программное обеспечение для анализа. v 6.0.3Synaptosoft
Brownlee Прецизионный усилительBrownleeМодель 410
NaClBaker/VWR4058-01
KClSigma-Aldrichp-9333
NaHCO3Sigma-Aldrichs6297-1kg
TrelahoseSigma-AldrichTO167
SucroseFisher Scientificbp220-212
HEPESSigma-Aldrichh-3375
MgCl-6H2OSigma-Aldrichm2670-1kg
CaCl2Fisher Scientificc79-500
Master-8 Генератор импульсовA.M.P.I
Вибрационный стол для электрофизиологии созданTechnical Manufacturing Corp.
Фарадея
Клетка

References

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Atwood, H. L., Govind, C. K., Wu, C. F. Differential ultrastructure of synaptic terminals on ventral longitudinal abdominal muscles in Drosophila larvae. J. Neurobiol. 24 (8), 1008-1024 (1993).
  2. Feng, Y., Ueda, A., Wu, C. F. A modified minimal hemolymph-like solution, HL3.1, for physiological recordings at the neuromuscular junctions of normal and mutant Drosophila larvae. J Neurogenet. 18 (2), 377-402 (2004).
  3. Estes, P. S., Roos, J., van der Bliek, A., Kelly, R. B., Krishnan, K. S., Ramaswami, M. Traffic of dynamin within individual Drosophila synaptic boutons relative to compartment-specific markers. J Neurosci. 16, 5443-5456 (1996).
  4. Brent, J. R., Werner, K. M., McCabe, B. D. Protocol for dissection of Drosophila larvae. J Vis Exp. , (2008).
  5. Jan, L. Y., Jan, Y. N. Properties of the larval neuromuscular junction in Drosophila melanogaster. J Physiol (Lond). 262, 189-214 (1976).
  6. Katz, L. C., Shatz, C. J. Synaptic activity and the construction of cortical circuits. Science. 274, 1133-1138 (1996).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Drosophila LarvaeNeuromuscular JunctionElectrophysiological RecordingExcitatory Junction PotentialMiniature Excitatory Junction PotentialIntracellular ElectrodeSuction ElectrodeHL3 BufferAction Potential StimulationQuantal Content Analysis

Related Articles