Используя этот протокол, мы смогли изображение 160 мкм срезы толщиной головного мозга мышей, инфицированных паразитом Toxoplasma Gondii, что позволяет визуализации и анализа пространственных отношений между encysting паразита и зараженной нейрона.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Используя этот протокол, мы смогли изображение 160 мкм срезы толщиной головного мозга мышей, инфицированных паразитом Toxoplasma Gondii, что позволяет визуализации и анализа пространственных отношений между encysting паразита и зараженной нейрона.
Токсоплазма является облигатным, внутриклеточным паразитом с широким спектром хозяев, включая человека и грызунов. В обоих людей и грызунов, Toxoplasma устанавливает пожизненную хроническую инфекцию в мозге. В то время как эта инфекция мозга протекает бессимптомно, в большинстве людей с нормальным иммунитетом, в развивающегося плода или ослабленных лиц, таких как синдром приобретенного иммунодефицита (СПИД) больных, в этом пристрастии к и настойчивости в мозге может привести к разрушительным неврологических заболеваний. Таким образом, очевидно, что взаимодействие мозговой Toxoplasma является критическим для симптоматической болезнью производимого Toxoplasma, пока мы имеем слабое представление о клеточном или молекулярном взаимодействии клеток центральной нервной системы (ЦНС) и паразита. В мышиной модели ЦНС Токсоплазмоз было известно на протяжении 30 лет, что нейроны являются клетки, в которых паразит сохраняется, но мало информации о том, какиечасть нейрона обычно заражены (сома, дендритов, аксонов), и если это сотовой отношения меняет между штаммами. В частности, это отсутствие является вторичным по отношению к сложности визуализации и визуализации целые зараженные нейроны от животного. Такие изображения, как правило, требуют последовательного секционирования и сшивание тканей отображаемого с помощью электронной микроскопии или конфокальной микроскопии после иммунной окраски. Объединив несколько методов, способ, описанный здесь, обеспечивает возможность использования толстых секций (160 мкм), чтобы идентифицировать и изображения целых клеток, которые содержат цисты, что позволяет трехмерной визуализации и анализа отдельных, хронически инфицированных нейронов без необходимости иммунным, электронная микроскопия или серийный секционирования и шить. Используя эту технику, мы можем начать понимать сотовой отношения между паразитом и зараженной нейрона.
Основная цель данного метода является получение высокого разрешения, трехмерные изображения отдельных нейронов, которые заражены облигатной внутриклеточным паразитом Toxoplasma Gondii.
Toxoplasma часто считается одним из самых успешных паразитов из-за его большой промежуточной области хоста, которое включает в себя людей и грызунов. В обоих людей и грызунов, после острой инфекции при проглатывании зараженной пищи или воды, Toxoplasma может привести к хронической инфекции ЦНС путем преобразования из его форму быстрого дуплицируемый (в tachyzoite) в его медленном тиражирования и encysting форму (bradyzoite ). В иммунокомпетентных лиц, это латентное инфекции ЦНС, как полагают, чтобы быть относительно бессимптомно, но в индивидуумов с ослабленным иммунитетом, таких как больных СПИДом или реципиентов, рецидив паразита может привести к фатальной toxoplasmic энцефалита 1,2. Кроме того, недавние исследования гаве показали, что скрытая инфекция с токсоплазмозом может привести к поведенческим изменениям у грызунов 3,4, хотя механизм остается неизвестным.
Удивительно, но, несмотря на эти данные, подчеркнув важность взаимодействия CNS- Toxoplasma, относительно мало известно об этом отношений, особенно на клеточном и молекулярном уровне. Способность к обучению даже простые аспекты мозговой паразит взаимодействия была затруднена в части технологических ограничений. Например, большинство работы, показывающие, что нейроны клетки, в которой сохраняются кисты было сделано с электронной микроскопии (ЭМ) 5,6. Хотя EM дает высокое разрешение, это занимает много времени, трудоемкий, и дорого. Иммунофлуоресценции (ИФ) анализы недавно были использованы в сочетании с конфокальной микроскопии, чтобы подтвердить проделанную EM 7. Если анализы технически легко выполнить и относительно недороги, но при использовании этих методов, чтобы UndersТ и пространственное соотношение между кистой и инфицированных нейрона требуется серийный реконструкцию, которая занимает много времени, технически сложно, и может привести к потере ценной информации. Таким образом, мы разработали метод, который может быть использован с мышиной модели ЦНС токсоплазмоза и позволяет изображению полноту инфицированных нейронов без их или иммуногистохимии (IHC). Развивая такую технику, мы можем начать изучение клеточного отношения между инфицированной клетки и кисты относительно быстро и недорогим способом.
Метод, который мы разработали сочетает в себе новые технологии для оптически очистки и толстых срезов головного мозга визуализации с помощью конфокальной микроскопии 8 с системой, которая отмечает в естественных условиях клетки, которые были введены с паразитов белков 9,10. В этой системе, мы заражают Cre-репортер мышей, которые экспрессируют зеленый флуоресцентный белок (GFP) только после того, как Cre-опосредованного рекомбинации 11 с Toxoplasma Штаммы, которые выражают красный флуоресцентный белок (RFP) и инъекционные Cre рекомбиназу в клетках-хозяевах 9. Это сочетание позволяет нам использовать зараженный мозг мыши после инфекции ЦНС установлено, вырезать толстые срезы головного мозга, и быстро идентифицировать соответствующие области, чтобы изображение путем нахождения RFP + кисты. Важно отметить, что, как клетка-хозяин выражение GFP зависит только от инъекции Cre паразитами, а не на инфекции, количество GFP + клеток не содержат паразитов 10. Поскольку целью данного протокола является, чтобы иметь возможность изображения целых инфицированных нейронов, в центре внимания находится только на GFP + нейронов, которые также содержат ППП + кисту, но протокол также может быть использован для изображения GFP + / RFP - нейроны.
После того, как зараженный мозг собирают и срезы, срезы оказываются прозрачным глицерина очистки. Соответствующие регионы разделах затем полученную с конфокальной микроскопии, альмычание беспрецедентный визуализация инфицированных клетках-хозяевах и осумкованный паразитов во всей их полноте. Здесь мы предлагаем полный протокол для выявления оптически клиринга и обработки изображений заражены нейронов.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
ПРИМЕЧАНИЕ: Мыши были выведены и поддерживаются в контролируемой температурой и влажностью комнате с 12 ч вспять светлые / тёмные циклы с пищей и водой, доступными по желанию в университете Аризоны. Эксперименты проводились на основе принципов и утверждения уходу и использованию комитета Институциональная животных из Университета Аризоны. Все усилия были сделаны, чтобы минимизировать страдания. В Cre-репортер мышей на C57BL / 6 фоне 11 и коммерчески доступны.
1. Мышь инфекции
ПРИМЕЧАНИЕ: способ заражения мыши с Токсоплазма описано ниже был использован в исследованиях опубликованных ранее 10 - 12.
2. перфузии и мозг Сбор
Примечание: Этот протокол был проведен на 21 день после заражения (точек на дюйм), так как это представляет собой момент времени, в котором пик количество цист, найденный в головном мозге мыши, но можно использовать и другие моменты времени. Размер, количество, расположение, наличие или отсутствие кисты зависит от многих факторов, в том числе линии мышей, паразитов типа деформации, а также размер посевной 7,14 - 17. Исследователи должны будут индивидуально определить соответствующий инокулята для мыши и Toxoplasма деформации он / она использует.
3. мозга секционирования
4. Оптическое просветление ткани головного мозга разделах
Примечание: Этот протокол был изменен с ранее опубликованным методом 8.
5. Монтаж мозговой ткани Разделы
6. изображений
ПРИМЕЧАНИЕ: Любая микроскоп может быть использован, который имеет возможность получения высокого разрешения Z-стеки.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Рисунок 7 включает в себя представительства изображения двух кисты, содержащие GFP + нейроны от двух разных 160 мкм толстых секций, а также представительства измерения расстояния от кисты к клетке тела для фигурного 7b. На рисунках 7 и B показывают, что этот новый Протокол позволяет для визуализации зараженной нейрона во всей своей полноте. 7С показывает, что с этой техникой формирования изображения, теперь можно количественн...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Учитывая, что клеточные изменения в инфицированных клетках-хозяевах были связаны с результатами болезни при инфекциях с другими внутриклеточными организмами, такими как ВИЧ, бешенство, и Chlamydia 18,19, мы разработали методику, которая позволила бы нам изучать интимные взаимодействия, которые происходят между ЦНС клетки-хозяина, токсоплазма. Метод, описанный здесь достигает этой цели, позволяя эффективно изображений хронически инфицированных нейронов. До разработки такого способа, например изображен...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторы не имеют ничего раскрывать.
Мы благодарим весь лабораторию Koshy за полезные обсуждения. Мы благодарим Patty Jansma и Университета Аризоны Neuroscience Департамента за советом и помощью с изображениями. Мы также благодарим лабораторию Porreca для использования их Vibratome. Это исследование было поддержано американским Национальным институтом здоровья (NIH NS065116, АБК).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Система секционирования Vibratome серии 1000 | Technical Products International, Inc. | Другие вибротомы совместимы: | |
| глицерин | Fisher Scientific | BP229-1 | |
| Tween-20 | Fisher Scientific | BP337-500 | |
| Premium Slides | Fisher Scientific | 12-544-2 | |
| #1.5 Coverslips | VWR | 48393 251 | |
| Diamond Scriber | VWR | 52865-005 | |
| Zeiss LSM 510 Мета конфокальный микроскоп | Zeiss | LSM 510 | |
| Ketaject® Кетамин гидрохлорид, USP 100 мг/мл | Western Medical Supply, Inc. | 4165 | |
| AnaSed® Инъекционный Ксилазин 20 мг/мл | Lloyd Inc. | ||
| ZsGreen | Mice Jackson Laboratories | 7906 | B6. Cg-Gt(ROSA)26Sortm6(CAG-ZsGreen1)Hze/J |
| Хирургическое оборудование | Щипцы для большого пальца; Тонкие ножницы под углом в сторону, острые-острые; Острые-острые ножницы; гемостатики Келли; ножницы Майо; Микрошпатель. | ||
| фибробластов крайней плоти человека (HFF) | Это первичные клетки крайней плоти человека. Мы производим их самостоятельно, но их можно приобрести у сторонних поставщиков. | ||
| Dulbecco's High Glucose Modified Eagles Medium (DMEM) | HyClone | SH30081.01 | |
| Раствор пенициллина стрептомицина, 100x | Corning | 30-002-Cl | |
| 200 мМ L-аланил-L-глутамин | Corning | 25-015-Cl | |
| 25 см2 Колба с наклонным горлышком | Fisher Scientific | 1012639 | |
| фосфатно-солевой буфер, 1x без Кальций и магний | VWR | 45000-446 | |
| фосфатно-солевой буфер, 10x, USP Sterile Ultra Pure Grade | amresco | K813-500ml | |
| Фетальная бычья сыворотка | Gibco | 26140-079 | |
| Bright-Line Гемоцитометр | Sigma-aldrich | Z359629-1EA | |
| Мышиный слайсер Матрица | Zivic Instruments | BSMAS005-1 | |
| Хлорид натрия | Fisher Scientific | BP358-1 | |
| Гепарин натриевая соль из слизистой оболочки кишечника свиньи | Sigma-aldrich | H3393-100KU | |
| Параформальдегид | Fisher Scientific | O4042-500 | |
| 20 мл Одноразовые сцинтилляционные флаконы | Fisher Scientific | FS74500-20 | |
| Спирт, этил, 95%, 190 Proof | In-house | 17212945 | Этот продукт приобретается на собственном складе. Другие компании совместимы. |
| Imaris Software | Bitplane | ||
| Прозрачный лак | Совместимы другие бренды 10 | ||
| мл Шприц с Luer-Lok | VWR | BD309604 | Другие шприцы совместимы |
| Трехсторонний стоп-кран | Совместима любая марка | ||
| Игла | Совместима любая марка - используется для прикалывания мыши. | ||
| Скребок | для клеток любой марки совместим | ||
| трубкой 25 г x 12 дюймов, безопасным набором для сбора крови, с адаптером Luer | Greiner Bio-One | 450099 | совместимы с другими брендами |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
A correction was made to "3-D Imaging and Analysis of Neurons Infected In Vivo with Toxoplasma gondii". The ordering of the authors was inverted. The order has been updated from:
Anita A. Koshy, Carla M. Cabral
to:
Carla M. Cabral, Anita A. Koshy