В естественных условиях Визуализация Мышь спинного мозга с использованием двух-фотонной микроскопии
Summary
Малоинвазивных протокол для стабилизации позвоночника мыши и выполнять повторяющиеся<em> В естественных условиях</em> Спинного изображений шнур с помощью двух-фотонной микроскопии описаны. Этот метод сочетает в себе спинного устройств стабилизации и обезболивающий режим для минимизации дыхательных вызванных движениями и производить необработанные данные изображения, которые не требуют выравнивания или других пост-обработки.
Abstract
В естественных изображений с помощью двух-фотонной микроскопии 1 у мышей, которые были генетически выразить флуоресцентных белков в определенных типах клеток 2-3 значительно расширили наши знания о физиологических и патологических процессов в различных тканях в естественных условиях 4-7. В исследованиях центральной нервной системы (ЦНС), наблюдается широкое применение в естественных изображений в мозге, который выпустил множество новых и часто неожиданные выводы о поведении клеток, таких как нейроны, астроциты, микроглия, под физиологических или патологических состояний 8-17. Тем не менее, в основном технические сложности имеют ограниченные реализации в области обработки изображений естественных условиях в исследованиях живой мыши спинного мозга. В частности, анатомическая близость спинного мозга в легкие и сердце генерирует значительные артефакты движения, что делает изображение живым спинного мозга сложной задачей. </р>
Мы разработали новый метод, который позволяет преодолеть ограничения, присущие спинного изображений шнура путем стабилизации позвоночника, уменьшения дыхательных вызванных движениями и тем самым облегчая использование двух-фотонной микроскопии для изображения мыши спинного мозга в естественных условиях. Это достигается путем объединения индивидуальных спинного устройство стабилизации с методом глубокого наркоза, что привело к значительному сокращению дыхательных вызванных движениями. Это видео протоколе показано, как предоставить небольшой участок живой спинного мозга, которые могут быть сохранены в стабильных физиологических условиях в течение длительного периода времени, сохраняя повреждения тканей и кровотечение к минимуму. Представитель сырых изображений, полученных в естественных деталей в высоком разрешении тесную связь между микроглии и сосудов. Timelapse последовательность показывает динамическое поведение микроглии процессов в живой мыши спинного мозга. Кроме того, непрерывное сканирование одного и того же г-кадр продемонстрироватьс выдающейся стабильности, что этот метод может достичь для получения стеков изображений и / или timelapse фильмы, которые не требуют выравнивания изображения после приобретения. Наконец, мы покажем, как этот метод может быть использован для пересмотра и Reimage же участок спинного мозга на более поздних timepoints, что позволяет для продольного исследования текущих физиологических или патологических процессов в живом организме.
Protocol
Discussion
Метод, описанный здесь сохраняется стабильная и повторяющихся в естественных изображений густонаселенных флуоресцентные клеточных структур в спинной мозг мышей под наркозом с помощью двух-фотонной микроскопии. Достигнутая стабильность является результатом заказ спинного уст?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Работа выполнена при поддержке Национального общества рассеянного склероза грант RG4595A1 / T с РД и NIH / NINDS гранты NS051470, NS052189 и NS066361 К. А. Рисунки и фильмы адаптированы и / или перепечатана из Давалос и соавт., J Neurosci методы. 30 марта 2008; 169 (1) :1-7 Copyright 2008, с разрешения Elsevier.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments |
| Rhodamine B dextran | Invitrogen | D1841 | 70 kDa, diluted in ACSF (3% w/v) |
| Ketamine HCl | Bionichepharma | NDC No: 67457-001-10 | Injectable, 50mg/ml |
| Anased | Lloyd Labs | NADA No: 139-236 | Xylazine injectable, 20mg/ml |
| Acepromazine | Vedco | NADA No: 117-531 | Injectable,10mg/ml |
| Artificial tears ointment |
Phoenix pharmaceutical |
NDC No: 57319-760- 25 |
Lubricant |
| Betadine | Fisher | 19-061617 | |
| McPherson-Westcott Scissors |
World Precision Instruments |
555500S | Curved, blunt-tip scissors |
| Straight Forceps | World Precision Instruments |
555047FT | Toothed tip forceps |
| Small vessel cauterize | Fine Science Tools | 18000-00 | |
| Gelfoam | Pharmacia,Pfizer Inc. | Mixer Mill MM400 | |
| Compact spinal cord clamps |
Narishige | STS-A | |
| Head holding adaptor | Narishige | MA-6N | |
| Gelseal | Amersham Biosciences Corp. |
80-6421-43 | |
| Lactated Ringers | Baxter Healthcare | 2B8609 | |
| Buprenex | Reckit Benckiser Pharmaceuticals Inc. |
NDC No: 12496- 6757-1 |
Buprenorphine, injectable |
| Baytril | Bayer | NADA 140-913 | Enrofloxacin, antibacterial injectable 2.27% (20ml) |
| Heating pad – Large | Fine Science Tools | 21060-10 |
References
- Denk, W., Strickler, J. H., Webb, W. W. Two-photon laser scanning fluorescence microscopy. Science. 248, 73-76 (1990).
- Tsien, R. Y. The green fluorescent protein. Annu. Rev. Biochem. 67, 509-544 (1998).
- Feng, G. Imaging neuronal subsets in transgenic mice expressing multiple spectral variants of GFP. Neuron. 28, 41-51 (2000).
- Helmchen, F., Denk, W. Deep tissue two-photon microscopy. Nat. Methods. 2, 932-940 (2005).
- Germain, R. N., Miller, M. J., Dustin, M. L., Nussenzweig, M. C. Dynamic imaging of the immune system: progress, pitfalls and promise. Nat. Rev. Immunol. 6, 497-507 (2006).
- Misgeld, T., Kerschensteiner, M. In vivo imaging of the diseased nervous system. Nat. Rev. Neurosci. 7, 449-463 (2006).
- Svoboda, K., Yasuda, R. Principles of two-photon excitation microscopy and its applications to neuroscience. Neuron. 50, 823-839 (2006).
- Davalos, D. ATP mediates rapid microglial response to local brain injury in vivo. Nat. Neurosci. 8, 752-758 (2005).
- Nimmerjahn, A., Kirchhoff, F., Helmchen, F. Resting microglial cells are highly dynamic surveillants of brain parenchyma in vivo. Science. 308, 1314-1318 (2005).
- Grutzendler, J., Kasthuri, N., Gan, W. B. Long-term dendritic spine stability in the adult cortex. Nature. 420, 812-816 (2002).
- Svoboda, K., Denk, W., Kleinfeld, D., Tank, D. W. In vivo dendritic calcium dynamics in neocortical pyramidal neurons. Nature. 385, 161-165 (1997).
- Trachtenberg, J. T. Long-term in vivo imaging of experience-dependent synaptic plasticity in adult cortex. Nature. 420, 788-794 (2002).
- Wang, X. Astrocytic Ca2+ signaling evoked by sensory stimulation in vivo. Nat. Neurosci. 9, 816-823 (2006).
- Christie, R. H. Growth arrest of individual senile plaques in a model of Alzheimer’s disease observed by in vivo multiphoton microscopy. J. Neurosci. 21, 858-864 (2001).
- Tsai, J., Grutzendler, J., Duff, K., Gan, W. B. Fibrillar amyloid deposition leads to local synaptic abnormalities and breakage of neuronal branches. Nat. Neurosci. 7, 1181-1183 (2004).
- Grutzendler, J., Gan, W. B. Two-photon imaging of synaptic plasticity and pathology in the living mouse brain. NeuroRx. 3, 489-496 (2006).
- Takano, T., Han, X., Deane, R., Zlokovic, B., Nedergaard, M. Two-photon imaging of astrocytic Ca2+ signaling and the microvasculature in experimental mice models of Alzheimer’s disease. Ann. N. Y. Acad. Sci. 1097, 40-50 (2007).
- Jung, S. Analysis of Fractalkine Receptor CX3CR1 Function by Targeted Deletion and Green Fluorescent Protein Reporter Gene Insertion. Mol. Cell. Biol. 20, 4106-4114 (2000).
- Kerschensteiner, M., Schwab, M. E., Lichtman, J. W., Misgeld, T. In vivo imaging of axonal degeneration and regeneration in the injured spinal cord. Nat. Med. 11, 572-577 (2005).
- Kim, J. V. Two-photon laser scanning microscopy imaging of intact spinal cord and cerebral cortex reveals requirement for CXCR6 and neuroinflammation in immune cell infiltration of cortical injury sites. J. Immunol. Methods. 352, 89-100 (2010).
- Shakhar, G. Stable T cell-dendritic cell interactions precede the development of both tolerance and immunity in vivo. Nat. Immunol. 6, 707-714 (2005).
- Tadokoro, C. E. Regulatory T cells inhibit stable contacts between CD4+ T cells and dendritic cells in vivo. J Exp Med. 203, 505-511 (2006).
- Lindquist, R. L. Visualizing dendritic cell networks in vivo. Nat. Immunol. 5, 1243-1250 (2004).
- Schwickert, T. A. vivo imaging of germinal centres reveals a dynamic open structure. Nature. 446, 83-87 (2007).
