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

Методическая статья

Количественная оценка распределения пресинаптического белка в мозге мыши с помощью иммунофлюоресценции

1.1K просмотров

8 июля 2025 г.

В этой статье

Аннотация

Источник: Wallrafen, R., et al. Количественная оценка гетерогенного распределения синаптического белка в мозге мыши с помощью иммунофлуоресценции. J. vis. Exp. (2019).

Это видео демонстрирует иммунофлуоресцентное окрашивание среза мозга мыши для количественной оценки распределения специфического пресинаптического белка. Процесс включает в себя блокирование неспецифических сайтов, применение первичных антител к белку-мишени и референсного маркера с последующим мечением вторичными антителами и ядерным контрокрашиванием. Референсный маркер обеспечивает точную количественную оценку, обеспечивая согласованный исходный уровень, а распределение пресинаптического белка по областям мозга анализируется с помощью конфокальной микроскопии.

Протокол

Все процедуры, связанные с образцами животных, были рассмотрены и одобрены соответствующим комитетом по этической экспертизе животных.

1. Иммунофлюоресценция

  1. Приготовьте растворы, включающие блокирующий буфер, буфер антител, промывочный буфер 1 и промывочный буфер 2 (см. таблицу 1).
  2. Один раз промойте ломтики фосфатным буфером (PB), чтобы удалить избыток соединения оптимальной температуры резания (OCT).
    1. Удалите раствор с помощью пластиковой пипетки, не засасывая срезы мозга. Добавьте 250 μL свежего PB с помощью пипетки объемом 1000 μL.
      осторожность: Ломтики не должны пересыхать, поэтому хорошо выньте и добавьте жидкость.
  3. Извлеките PB с помощью пластиковой пипетки и добавьте 250 μL блокирующего буфера на лунку с помощью пипетки объемом 1000 μL. Инкубировать в течение 3 ч при комнатной температуре (RT) на шейкере.
  4. Во время инкубации разведите первичные антитела в буфере антител в реакционной пробирке. Используйте буфер для антител объемом 250 мкл на лунку и добавьте соответствующее количество антитела (см. таблицу 2), пипетируя его непосредственно в раствор с помощью пипетки объемом 2 мкл. Перемешайте раствор, аккуратно пипетируя вверх и вниз несколько раз. Вскоре после этого Vortex для обеспечения правильного смешивания.
    заметка: Для определения фоновой флуоресценции окрашивание также следует проводить без добавления первичного антитела. Для этого срез инкубируют в растворе антител без первичных антител в соответствии с протоколом.
  5. По истечении времени инкубации удалите блокирующий буфер пластиковой пипеткой и добавьте 250 мкл раствора антител, содержащего первичные антитела, на лунку. Инкубируйте ломтики с первичным антителом в течение ночи при 4 °C на шейкере.
  6. На следующий день промойте ломтики с промывочным буфером 1 3x в течение 10 минут при RT на шейкере.
    1. Удалите среду с помощью пластиковой пипетки и добавьте 300 мкл промывочного буфера 1 на лунку. Инкубировать при RT в течение 10 минут. Повторите 3 раза.
  7. На этапах промывки разбавляйте вторичные антитела, связанные с флуорофором, в буфере антител в реакционной пробирке. Используйте буфер для антител объемом 250 мкл на лунку и добавьте соответствующее количество антитела (см. таблицу 2), пипетируя его непосредственно в раствор с помощью пипетки объемом 2 мкл. Перемешайте раствор, аккуратно пипетируя вверх и вниз несколько раз. Вскоре после этого Vortex для обеспечения правильного смешивания.
    осторожность: Поскольку антитела чувствительны к свету, все шаги с этого момента необходимо выполнять в темноте.
  8. После этапов промывки удалите промывочный буфер с помощью пластиковой пипетки и добавьте 250 мкл раствора антител, содержащего вторичные антитела, на лунку. Инкубируйте срезы со вторичными антителами в течение 90 мин при РТ в темноте.
  9. Промойте ломтики с промывочным буфером 2 3 раза в течение 10 минут при RT.
  10. На этапах промывки разведите 4',6-диамидино-2-фенилиндол (DAPI) в 0,1 М PB в концентрации 1:2000.
  11. Снимите промывочный буфер 2 с помощью пластиковой пипетки и добавьте 250 мкл раствора DAPI на лунку. Инкубировать в течение 5 минут при RT на шейкере.
  12. Удалите раствор DAPI с помощью пластиковой пипетки и добавьте 500 мкл 0,1 М PB на лунку с помощью пипетки объемом 1000 мкл.
  13. Закрепите срезы на предметных стеклах микроскопа.
    1. Поместите предметное стекло микроскопа под стереоскоп. Тонкой кистью нанесите на предметное стекло три отдельные капли по 0,1 М PB. Поместите по одному срезу на предметное стекло микроскопа.
    2. Используйте тонкую кисть, чтобы разгладить и сориентировать срезы на предметном стекле микроскопа.
    3. Когда все ломтики расположены правильно, удалите излишки PB салфеткой и тщательно высушите предметное стекло.
      осторожность: Избегайте полного высыхания мозговых срезов.
    4. Добавьте на предметное стекло 80 μл закладной среды. Аккуратно опустите покровный стекло на предметное стекло, тем самым заделав срезы мозга.
    5. Оставьте предметные стекла сохнуть в вытяжном шкафу на 1-2 часа (накройте их во избежание воздействия света) и храните в предметной коробке микроскопа при температуре 4 °C.
      заметка: Протокол можно поставить на паузу здесь.

2. Визуализация

  1. После того как закладная среда полностью затвердеет, поместите предметное стекло микроскопа под конфокальный микроскоп.
    заметка: Эпифлуоресцентная микроскопия в сочетании с программным обеспечением для деконволюции должна обеспечить аналогичное качество изображения.
  2. Отрегулируйте настройки лазера, увеличивая или уменьшая интенсивность лазера для каждого канала, чтобы переэкспонировать несколько пикселей для обеспечения максимального распределения значений серого.
  3. Приобретайте виртуальные ткани всего среза мозга для различных каналов.
    1. В программном обеспечении для визуализации выберите опцию «Плитки» и вручную очертите срез мозга с помощью параметра «Настройка области мозаики».
    2. Распределите точки поддержки по всей области плитки и отрегулируйте фокус для различных точек поддержки, нажав кнопку Проверить области/положения плитки....
    3. Отрегулируйте настройки в режиме сбора данных в соответствии с желаемым разрешением и размером файла полученного изображения и запустите сканирование.
  4. Когда сканирование будет завершено, используйте функцию сшивания для обработки виртуальной ткани. Экспортируйте файл в виде .tif с помощью функции «Экспорт изображений».

3. Компьютерный анализ

  1. Загрузите все отдельные каналы для одного изображения в FIJI, нажав Файл| Открыть.
  2. С помощью инструмента «Произвольное выделение» очертите одно полушарие в канале DAPI. Создайте маску выделения, нажав Edit| Выбор| Создаем маску.
  3. Определите среднюю интенсивность флуоресценции для отдельных каналов (Mover и synaptophysin), нажав кнопку «Анализировать| Мера.<бр /> заметка: Обязательно выберите различные каналы, чтобы определить средние значения интенсивности флуоресценции для каждого канала.
  4. Скопируйте среднюю интенсивность флуоресценции для отдельных каналов в таблицу.
  5. Определите среднюю интенсивность флуоресценции для отдельных каналов в области интереса, очертив область также с помощью инструмента Произвольное выделение. Используйте атлас мозга мыши в качестве эталона.
  6. Повторите шаги 3.1-3.5 для всех полушарий и всех областей интереса.
    заметка: Определите значения для каждого полушария отдельно, чтобы впоследствии сравнить значения в интересующей области с значениями в полушарии (см. шаг 4.2).

4. Обработка данных

  1. Если фоновая флуоресценция высокая, может потребоваться вычитание фона. Для этого определите среднюю интенсивность флуоресценции для среза, обработанного без первичного антитела против референсного белка (в данном случае: синаптофизина) и вычтите это значение из всех значений, полученных для областей мозга и полушарий.
  2. Когда будут определены средние интенсивности флуоресценции для отдельных каналов для каждого полушария и каждой области интереса (см. таблицу 3), рассчитайте отношение Mover к синаптофизину, разделив значение Mover на значение синаптофизина (желтый цвет в таблице 3). Проделайте это действие для каждого полушария и каждой области интереса отдельно.
  3. Разделите отношение, полученное для одной области интереса, на отношение, полученное для соответствующего полушария (оранжевый цвет в таблице 3), чтобы определить отношение области интереса к полушарию.
  4. Чтобы определить относительную численность движителя, переведите полученное в 4,2 отношение в проценты, определив его отклонение от 1 (красный цвет в таблице 3). Таким образом, отношение 1,25 дало бы относительную численность Движителя на 25% выше среднего, а отношение 0,75 дало бы относительную численность Движителя на 25% ниже среднего.

Таблица 1: Решения, используемые в этом протоколе.

Фиксатор (500 мл)
Смешайте 20г параформальдегида (общее значение: 4%)
50 мл 10x PBS стоковый раствор (всего конц.: 1x)<чел./> 450 мл bidest H2OАdjust pH до 7,4 с NaOH
Примечание: Чтобы растворить параформальдегид в PBS, нагрейте раствор. Не нагревайте выше 70 °C, так как PFA распадается при температурах выше 70 °C.
Внимание: ПФА токсичен, потенциально канцерогенен и тератогенен. При работе с ПФА надевайте перчатки и работайте под вытяжным шкафом. Избегайте приема внутрь.
0.1M PB (1L)
Стоковое решение X
35,61 г Na2HPO4,2H 2O in 1 L bidest H2O
Стоковое решение Y
27,60 г2PO 4,2H 2O in 1 L bidest H2O
Mix 385 мл стокового раствора X
115 мл стокового раствора Y
500 мл бидест H2O
Буфер блокировки (50 мл)
Смешайте 1,25 мл нормальной козьей сыворотки (общая концентрация: 2,5%)
1,25 мл нормальной ослиной сыворотки (общая концентрация: 2,5%)
0,5 мл неионогенного поверхностно-активного вещества (Triton-X100, общее значение: 1%)
47 мл 0,1 М ПБ
Буфер антител (50 мл)
Смешайте 0,25 мл нормальной козьей сыворотки (общая концентрация: 0,5%)
0,25 мл нормальной ослиной сыворотки (общая концентрация: 0,5%)
0,1 мл неионогенного поверхностно-активного вещества (общее значение: 0,2%)
49,4 мл 0,1 М ПБ
Буфер для стирки 1 (50 мл)
Смешайте 1 мл нормальной сыворотки для коз (общая концентрация: 2 %)
49 мл 0,1 М ПБ
Буфер для стирки 2 (50 мл)
Смешайте 0,5 мл нормальной козьей сыворотки (общее значение: 1 %)
49,5 мл 0,1 М ПБ

Таблица 2: Антитела, используемые в этом протоколе.

Первичные антитела
Направлено противВиды хозяевРРИДконцентрация
двигателькроликAB_108042851:1000
Синаптофизинморская свинкаAB_12103821:1000
Вторичные антитела
Целевые видыВиды хозяевФлуорофорконцентрация
кроликоселАлексаФлюор 6471:1000
морская свинкакозаАлексаФлюор 4881:1000

Таблица 3: Пример обработки данных.

Полушарие
Полушарие #Средняя интенсивность флуоресценции синаптофизина (а.е.)Средняя интенсивность флуоресценции Mover (а.е.)Соотношение Mover/Synaptophysin
1<чел. /> 2<чел. /> 3<чел. /> 4<чел. /> 5<чел. /> 629.134<чел. /> 31.008<бр /> 38.641<чел. /> 30.775<бр /> 21.658<бр /> 27 .27722.810<чел. /> 24.046<бр /> 29.324<бр /> 25.444
18.091<бр /> 23.364
=C3/B3 0,783
=C4/B4 0,775
=C5/B5 0,759
=C6/B6 0,827
=C7/B7 0,835
=C8/B8 0,857
Гиппокамп
Полушарие #Средняя интенсивность флуоресценции синаптофизина (а.е.)Средняя интенсивность флуоресценции Mover (а.е.)Соотношение Mover/SynaptophysinОтношение к полусфереОтносительная численность движителя (%)
1<чел. /> 2<чел. /> 3<чел. /> 4<чел. /> 5<чел. /> 635.26<чел. /> 33.955< чел. /> 41.231<бр /> 39.853< чел. /> 30.129<бр /> Количество: 28.73729.889
27.825<чел. /> 31.978<чел. /> 31.787<бр /> 27.817<чел. /> 25.861
=C11/B11 0,848
=C12/B12 0,819
=C13/B13 0,776
=C14/B14 0,798
=C15/B15 0,923
=C16/B16 0,900
=D11/D3 1,083
=D12/D4 1,057
=D13/D5 1.022
=D14/D6 0.965
=D15/D7 1.105
=D16/D8 1.051
=(E11-1)*100 8.269
=(E12-1)*100 5.673
=(E13-1)*100 2.200
=(E14-1)*100 -3.528
=(E15-1)*100 10.530
=(Е16-1)*100 5.064

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
Реакционные пробирки объемом 1,5 млЭппендорф30120094
Реакционные пробирки 50 млGreiner Bio-One227261
Мультиколодец 24 лункиНаучный центр Фишера087721Ч
Пластиковая пипетка (одноразовая)Сарштедт8,61,176
Пипетка объемом 1000 млРайнин17014382
Пипетка 2 млЭппендорф3123000012
Вихревой гений 3ИКА3340001
Предметные стекла микроскопа МенцеляНаучный центр Фишера10144633CF
стереоскопЛейка
ЛСМ800ЦейссКонфокальный микроскоп
PBS (10X)Рош11666789001
Салфетка ТекСакура4583центр развертывания office
Na2HPO4БиоФрокс5155КГ001
2PO4Мерк1,06,34,60,500
Нормальная козья сывороткаМерк МиллипорС26-100МЛ
Нормальная ослиная сывороткаМеркС30-100МЛ
Тритон Х-100Мерк1,08,60,31,000
кролик анти-движительСинаптические системыРРИД: AB_10804285
морская свинка анти-СинаптофизинСинаптические системыРРИД: AB_1210382
Ослик против кролика AF647Иммуноисследования ДжексонаРРИД: AB_2492288
козий антимышиный AF488Иммуноисследования ДжексонаРРИД: AB_2337438
Мовиол4-88Кальбиохим475904
Программное обеспечение ZEN2 blueЦейссПрограммное обеспечение для микроскопии
ФиджиИзображениеJПрограммное обеспечение для анализа
Майкрософт ExcelМайкрософт

Теги

Иммунофлуоресцентное окрашиваниеконфокальная микроскопияинтенсивность флуоресценциипервичные антителавторичные антителаядерное контрастированиеподготовка срезов мозгаанализ изображений в Fiji