Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

Запись обонятельных сенсорных нейронов у мышей с помощью перфорированного патч-зажима

884 просмотров

⸱

8 июля 2025 г.

В этой статье

Аннотация

Источник: Jarriault, D., et al. Перфорированная запись обонятельных сенсорных нейронов мыши в интактном нейроэпителии: функциональный анализ нейронов, экспрессирующих идентифицированный рецептор запаха. J. Vis. Exp. (2015).

Это видео демонстрирует электрофизиологическую запись обонятельных сенсорных нейронов (OSN) у мышей с использованием техники перфорированного патч-зажима. Обонятельный эпителий, содержащий OSN с рецепторами запаха, помеченными флуорофорами, выделяют у мыши и помещают в записывающую камеру. Записывающая пипетка прижимается к дендритному набалдашнику OSN, а нистатин внутри пипетки перфорирует мембрану, образуя электрическую связь с клеткой. Наконец, еще одна пипетка используется для доставки стимулятора запаха, и регистрируется электрофизиологическая активность поврежденной клетки.

Протокол

Все процедуры, связанные с животными, были проверены местным институциональным комитетом по уходу за животными и ветеринарным наблюдательным советом JoVE.

1. Животные

  1. Используйте генетически модифицированных мышей OR-IRES-tauGFP (OR = обонятельный рецептор, IRES = внутренний сайт входа рибосом, tauGFP = тау-зеленый флуоресцентный белок), доступных в лаборатории Джексона. Эти мыши были разработаны в лаборатории доктора Питера Момбертса с целью анализа нацеливания на аксоны и развития обонятельной системы. Например, линейка MOR23-IRES-tauGFP, биржевой номер 006643, носит официальное название штамма B6; 129P2-Olfr16tm2Mom/MomJ; аналогично, линейка SR1-IRES-tauGFP, биржевой номер 6717, носит официальное название B6; 129P2-Olfr124tm1Мама/МамаJ.
  2. Что касается возраста животных: для лучшего результата протокола используйте животных в возрасте от 2 до 4 недель. В этой возрастной группе рассечение происходит легче (более мягкие кости, более твердый обонятельный эпителий), а дендритные бугорки больше по сравнению с пожилыми животными.

2. Приготовление электродов и растворов

  1. Для стимулирующих пипеток: приобретайте предварительно вытянутые стимулирующие пипетки. В противном случае подготовьте их вручную.
    1. С помощью пламени согните шесть стеклянных пипеток диаметром 1 мм примерно в 1 см от кончика. Вставьте эти шесть пипеток плюс прямую 7-ю в 1,5 см термоусадочную трубку, усиленную проушиной.
    2. Термоусадка трубки для поддержания крепления стволов друг к другу. Прикрепите дополнительную термоусадочную трубку к другому концу стволов. Вытяните эту стимулирующую пипетку с помощью многоствольного пуллера.
    3. Добавьте немного белого жидкого клея вокруг проушины, чтобы укрепить загнутые кончики. Дайте высохнуть в течение ночи (O/N).
  2. Приготовьте 1 или 2 л нормального внеклеточного раствора Рингера (в мМ: NaCl 124, KCl 3, MgSO4 1,3, CaCl2 2, NaHCO3 26,2PO4 1,25, глюкоза 15; pH 7,6 и 305 мОсм). Держите при температуре 4 °C до использования.
  3. Приготовьте внутриклеточный стоковый раствор (в мМ): KCl 70, KOH 53, метансульфоновую кислоту 30, этиленгликоль тетрауксусную кислоту (EGTA) 5, 4-(2-гидроксиэтил)-1-пиперазинеэтансульфоновую кислоту (HEPES) 10, сахарозу 70; pH 7,2 (KOH) и 310 мОсм. Держите при температуре 4 °C до использования. Хорош в течение нескольких недель.
  4. Приготовьте раствор для внутриклеточной регистрации с нистатином импровизированно (в последнюю минуту) перед экспериментом.
    1. Взвесьте 3 мг нистатина, добавьте 50 μл диметилсульфоксида (ДМСО); вахрите 20 секунд, затем обточите 2-3 минуты до полного разбавления.
    2. Добавьте 20 мкл раствора ДМСО-нистатина в 5 мл внутриклеточного исходного раствора. Вихрь 20 сек, затем ультразвуковая обработка 3 мин. Держите этот раствор при температуре 4 °C и беречь от прямых солнечных лучей, нистатин чувствителен к свету. Такой раствор можно использовать в течение нескольких часов. Заменяйте каждый день.
    3. После того, как препарат обонятельного эпителия окажется под микроскопом, возьмите немного этого раствора в шприц объемом 1 мл с удлиненным желтым наконечником пламени для заполнения электродов; беречь от прямого света. При комнатной температуре (RT) раствор нистатина не стабилен; Заменяйте раствор в шприце объемом 1 мл каждый час или храните его в льду.
  5. Потяните записывающие электроды с помощью съемника, чтобы получить длинную шейку и маленький наконечник (~2 мкм) с сопротивлением 15-20 МОм с внутренним раствором нистатина.
  6. Приготовьте раствор одоранта при температуре 0,5 М в ДМСО под вытяжным шкафом; аликвоту и выдерживайте при -20 °C до использования. Разведите одорант в растворе Рингера до нужной концентрации. Наполните стимулирующую пипетку.

3. Подготовка обонятельного эпителия

Примечание: мыши OR-IRES-tauGFP экспрессируют tauGFP под контролем промотора OR. У этих мышей все нейроны, экспрессирующие интересующее нас ИЛИ, помечены GFP. Этот протокол адаптирован для ОШ, выраженных во всех зонах. Тем не менее, вскрытие и запись легче поддаются ОШ, экспрессируемым в дорсальной зоне.

  1. Обезболивайте животное путем введения смеси кетамина и ксилазина (150 мг/кг и 10 мг/кг массы тела соответственно). Обезглавливание может быть выполнено острыми ножницами для молодых мышей или с помощью правильно ухоженной гильотины для грызунов для более старых мышей.
    1. С помощью кольцевых ножниц для пресечения делают продольный медиальный разрез через тыльную сторону кожи. Снимите кожицу, раздвинув ее. С помощью ножниц разрежьте нижние челюсти в месте челюстного сустава. Удалите верхние передние зубы коронковым разрезом, параллельным зубам.
    2. Сделайте корональный разрез головы за глазами и оставьте только переднюю часть головы. Опустите его в ледяной раствор Рингера для вскрытия под прицелом.
  2. Рассекайте под прицелом: в брюшной части сделайте продольный разрез вдоль верхней челюсти/зубов. Разрежьте спинные кости в продольном направлении, следуя дорсолатеральной стороне носовой полости. Удалите большую часть костей и нёба; пересадка перегородки и прикрепленного к ней эпителия в кислородонасыщенный Рингер при лучевой терапии.
  3. Для окончательного вскрытия: Непосредственно перед началом сеанса записи отклейте эпителий от нижележащей перегородки с помощью щипцов. Отделите эпителий щипцами и двумя ножницами диаметром 4-5 мм (используйте микрованны) в передней части перегородки, где адгезия сильнее.
    1. Аккуратно удалите вомероназальный орган, вырезав его по дорсальному соединению с эпителием перегородки. Перенесите эпителий в записывающую камеру слоем слизи вверх; Держите его в камере плашмя с помощью арфы.
  4. Установите камеру под вертикальный микроскоп, оснащенный флуоресцентной оптикой и чувствительной камерой. Визуализируйте подготовку на экране компьютера при большом увеличении с помощью 40-кратного водно-иммерсионного объектива (числовая апертура 0,8) и дополнительном 2-кратном или 4-кратном увеличении, достигаемом с помощью увеличительной линзы. Непрерывно проводить с помощью оксигенированного Ringer во время РТ (1-2 мл/мин).

4. Сессия записи

  1. Поиск флуоресцентных элементов: возбуждать препарат на длине волны 480 нм для EGFP, который излучает свет в диапазоне 530-550 нм; нацеливаться на один дендритный бугорок, который надежно виден во флуоресценции и при ярком поле.
  2. Заполните электрод внутриклеточным раствором с нистатином; удалите пузырьки, аккуратно постукивая по электроду.
  3. Вставьте электрод в держатель электрода, надавите положительным давлением в пипетку; Сопротивление должно составлять 15-20 МОм.
  4. Поднесите электрод близко к элементу; как только сопротивление достигнет ~40 МОм, отпустите положительное давление и приложите небольшое отрицательное давление, чтобы достичь гигауплотнения.
  5. Как только уплотнение будет достигнуто, установите потенциал мембраны на уровне около -75 мВ;
  6. После того, как ячейка будет открыта, приступайте к протоколам стимуляции, фармакологическому лечению. Чтобы измерить реакцию на стимуляцию одного одоранта, зарегистрируйте спонтанную активность в течение 200-500 мс, стимулируйте в течение 500 мс и измерьте реакцию клетки в течение 10 секунд. Для фармакологического лечения перфузируйте фармакологические средства в нужной концентрации.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

Конфликт интересов не декларируется.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Тяжелая техника
вибрационный стол с клеткой ФарадеяТМССЕРИЯ 63-500Требуется: изолирует записывающую систему от вибраций, вызванных окружающей средой (движения экспериментатора, вибрации оборудования, такого как вентиляторы для охлаждения компьютеров и т.д.); также может быть приобретена с клеткой Фарадея или оснащена клеткой Фарадея, изготовленной на заказ; эта клетка рекомендуется для предотвращения электрического шума из окружающей среды.
оптика
микроскопОлимпBX51WIвертикальный микроскоп с эпифлуоресценцией; фиксированный или подвижный столик в зависимости от предпочтений пользователя
ЦелиОлимпLUMPLFL40XWТребуется как минимум 2 объектива: 4X или 10X для грубого приближения к ячейке; и 40X погружение на большое расстояние, пример Olympus LUMPLFL40XW / IR /0,8 / WD: 3,3 ММ
лупаОлимпU-TVCACАБСОЛЮТНО НЕОБХОДИМО: размещается на световом пути между объективом и камерой; позволяет увеличивать изображение на экране, чтобы точно достичь ручки с записывающим электродом
фотоаппаратОлимпДП72Хорошая камера необходима, чтобы видеть нейроны как во флуоресценции, так и в светлом поле; управляющее программное обеспечение простое и позволяет делать снимки и делать живое изображение с камеры для отслеживания приближения электрода к клетке. Сверхчувствительная камера не нужна
ФильтрыOlympus/Chromaв зависимости от флуоресцентного белка, используемого у мышей; пример для GFP: возбуждение: BP460-490: излучение: HQ530/50m
Записывающие электроды/система
усилительХЕКАEPC10 USBконтролирует токи, протекающие через записывающий электрод, а также контролирует затяжку, посылая сигнал TTL на шпритцер; конфигурация EPC10 выглядит так
управляется компьютером
программное обеспечениеХЕКАПатчмастерУправляет усилителем во время эксперимента
микроманипуляторСаттерМП225Прецизионный микроманипулятор, позволяет осуществлять точные перемещения с точностью до 1/10 микрометра; эта модель очень стабильна; избегайте гидравлических манипуляторов, которые могут дрейфовать
съемник электродовСаттерП97с широкой желобчатой нитью FT345-B; подготовить записывающие пипетки диаметром около 2 мкм с длинным наконечником для доступа к клеткам; сопротивление должно составлять от 15 до 20 МОм с перфорированным раствором патч-зажима
стеклоСаттерБФ120-69-10В наших условиях записи это стекло идеально подходит для записи пипеток
записывающая камераУорнер ИнструментсРК-26ГКамера нужна для установки препарата под микроскоп. Для поддержания препарата в центре камеры следует использовать сетку/анкер
стимуляция
стеклоВПИТВ100Ф-4Эти пипетки, объединенные в группы по 7 штук, используются для приготовления предварительно вытянутых стимулирующих пипеток
многоствольный съемникМДИПМП-107-ЗБлагодаря сочетанию натяжения и скручивания, этот съемник позволяет нам изготавливать надувные электроды с 7 барабанами
Прецизионный инжектор давленияКомпания TooheyP/N T25-1-900 Одноканальныйэтот прецизионный инжектор давления контролирует давление, сбрасываемое в многоцилиндровом съемнике; он управляется вручную или усилителем с помощью TTL 5 В
микроманипуляторНарисигэТЫ-1Достаточно грубого манипулятора, чтобы поднести задувающий электрод к месту записи
Трубки
растворы/перфузия/химикаты
Вакуумный насосГарднер Денвер
перфузионная системаН/ДН/Д
НистатинСигма-ОлдричН3503Обязательный внутренний раствор для перфорированного патч-зажима
ДиметилсульфоксидСигма-ОлдричД5879Используется для растворения нистатина для внутреннего применения раствора при перфорированном пластыре
Хлорид натрияСигма-ОлдричС9625внеклеточное решение
Хлористый калийСигма-ОлдричП4504Внутриклеточное/внеклеточное решение
Дигидрат хлорида кальцияСигма-ОлдричС7902внеклеточное решение
Моноосновной моногидрат фосфата натрия (2PO4)Сигма-ОлдричС9638внеклеточное решение
Гептагидрат сульфата магния (MgSO4 7H2O)Сигма-ОлдричНомер 63140внеклеточное решение
глюкозаСигма-ОлдричГ8270внеклеточное решение
Бикарбонат натрияСигма-ОлдричС6297внеклеточное решение
EGTA (этиленгликоль-бис(2-аминоэтиловый эфир)-N,N,N',N'-тетрауксусная кислота)Сигма-ОлдричЕ3889 Внутреннее решение
Гидроксид калияСигма-ОлдричП1767 Внутреннее решение
МетилсульфоксидСигма-ОлдричW387509внутриклеточное решение
Хепес-НаСигма-ОлдричН7006внутриклеточное решение
сахарозаСигма-ОлдричС0389внутриклеточное решение
.

Больше статей

Электрофизиологическая регистрацияфлуоресцентная микроскопияраствор нистатинаподача одорантовдиссекция мышиизоляция перегородкиGFP-меченые нейронытаргетирование дендритных утолщений