דופמין Dynamics Presynaptic בתוך פרוסות המוח striatal עם Voltammetry סריקה מהירה מחזורי
Summary
שימוש מהיר סריקה מחזורית voltammetry למדוד עורר חשמלית הדינמיקה דופמין presynaptic ב striatal פרוסות המוח.
Abstract
מחקר מקיף התמקדה הנוירוטרנסמיטר דופמין בגלל חשיבותו מנגנון הפעולה של תרופות של התעללות (קוקאין למשל אמפטמין ו), תפקיד אותו ממלא מחלות פסיכיאטריות (לדוגמא סכיזופרניה הפרעת קשב והיפראקטיביות), ואת מעורבותה ניוונית מחלות כמו פרקינסון מחלת הנטינגטון. בתנאים פיסיולוגיים נורמליים, דופמין ידוע להסדיר פעילות הקוגניציה של תנועה, למידה, להשפיע רגשית, הפרשת הורמון נוירואנדוקריניים. אחד צפיפות הגדולה של נוירונים דופאמין בתוך בסטריאטום, אשר ניתן לחלק לשני אזורים נפרדים neuroanatomical המכונה גרעין האקומבנס ו-caudate putamen. המטרה היא להדגים פרוטוקול כללי voltammetry מהיר סריקה מחזורית פרוסה (FSCV) בתוך בסטריאטום העכבר. FSCV היא טכניקה מוגדרת היטב אלקטרוכימיים מתן הזדמנות למדוד שחרור דופאמין ספיגת בזמן אמת דiscrete אזורים במוח. סיבי פחמן microelectrodes (בקוטר של כ 7 מיקרומטר) משמשים FSCV לזהות חמצון דופאמין. היתרון של שימוש FSCV אנליטיים לזהות דופמין הוא ברזולוציה הטמפורלית משופרת של 100 אלפיות ו ברזולוציה מרחבית של פחות מעשרה מיקרונים, מתן מידע משלים ב microdialysis vivo.
Protocol
Discussion
הפרוטוקול המובא כאן מדגים כיצד להכין ולהשתמש העטרה עכבר פרוסות המוח לניסויים FSCV. אמנם שיטה זו היא ספציפית קבלת ומדידת הדינמיקה דופמין, נוירוטרנסמיטרים אחרים כמו אדנוזין, מי חמצן, נוראדרנלין, וסרוטונין להיות במעקב in vivo או במבחנה עם 3 FSCV, 8 – 11. FSCV ניתן להש…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
במימון המכון הלאומי על אלכוהול התעללות ועל אלכוהוליזם (NIAAA; AA-016967 ו AA016967-01S1: TAM), וויין סטייט להתחיל כספים, ויין סטייט תוכנית המחקר גרנט. התוכן הוא באחריות הבלעדית של המחברים ואינו מייצג את הדעות הרשמיות של NIAAA או מכוני הבריאות הלאומיים.
Materials
| Name | Company | CAS number |
Reagent |
||
Potassium Chloride |
Fisher | 7447407 |
Sodium chloride |
EMD Chemicals | 7647145 |
Magnesium chloride |
Fisher |
7791186 |
Calcium chloride |
Fisher |
10035048 |
Sodium bicarbonate |
EMD Chemicals |
144558 |
Sodium phosphate,Dibasic |
EMD Chemicals |
7558794 |
D-glucose |
Fisher |
50997 |
Ascorbic acid |
Fisher |
50817 |
Sucrose |
Fisher |
57501 |
|
|
|
Materials |
Vendor |
Catalogue number |
Carbon fiber |
Goodfellow Oakdale, PA | |
Glass capillary |
A-M Systems Carlsborg WA. | 602000 |
Silver wire |
A-M Systems Carlsborg WA. | 787000 |
Tungsten stimulating electrode |
Plastics One, Roanoke, VA | |
Platinum wire |
||
Lead wire |
Squires Electronics, Cornelius, OR | |
Loctite 404 instant adhesive |
Hankal Corp. Rocky Hill CT. |
|
Razor blade |
World precision Instruments Inc. FL. | |
BD Spinal needle |
BD Medical systems, Franlin Lake, NJ |
REF 405234 |
Surgical Blade |
Feather Safety razor Co. LTD. Japan | |
|
||
Software |
Vendor |
Catalogue number |
TH software |
ESA Inc.,Chelmsford, MA | |
Instrument |
Vendor |
Catalogue number |
Submersion recording chamber |
Custom Scientific, Denver, CO | |
Neorolog stimulus isolator |
Digitmeter, Hertfordshire, England | |
Automatic temperature controller |
Warner Instrument Corporation | |
Microscope (SZX7) |
Olympus | |
Microscope |
Fisher | |
Vibratome 3000 sectioning system |
St. Louis , MO. | |
Perfusion pump |
Watson Marlow Limited, Falmouth Cornwall – England | H110708 |
Micropipette puller |
Narishige, Tokyo, Japan | |
ChemClamp potentiostat |
Dagan Corporations, Minneapolis, MN. |
References
- Pike, C. M., Grabner, C. P., Harkins, A. B. Fabrication of Amperometric Electrodes. J. Vis. Exp. (27), e1040-e1040 (2009).
- Lack, A. K., Diaz, M. R., Chappell, A., DuBois, D. W., McCool, B. A. Chronic ethanol and withdrawal differentially modulate pre- and postsynaptic function at glutamatergic synapses in rat basolateral amygdala. J. Neuropyhysiol. 98, 3185-3196 (2007).
- John, C. E., Jones, S. R. Voltammetric characterization of the effect of monoamine uptake inhibitors and release on dopamine and serotonin uptake in mouse caudate-putamen and substantia nigra slices. Neuropharmacology. 52, 1596-1605 (2007).
- Wightman, R. M., Amatore, C., Engstrom, R. C., Hale, P. D., Kistensen, E. W., Kuhr, W. G., May, L. J. Real-time characterization of dopamine overflow and uptake in the rat striatum. Neuroscience. 25, 513-523 (1988).
- Wightman, R. M., Zimmerman, J. B. Control of dopamine extracellular concentration in rat striatum by impulse flow and uptake. Brain. Res. Brain. Res. Rev. 15, 135-144 (1990).
- Jones, S. R., Garris, P. A., Kilts, C. D., Wightman, R. M. Comparison of dopamine uptake in the basolateral amygdaloid nucleus, caudate-putamen, and nucleus accumbens of the rat. J. Neurochem. 64, 2581-2589 (1995).
- Michael, D. J., Wightman, R. M. Electrochemical monitoring of biogenic amine neurotransmission in real time. J. Pharm. Biomed. Anal. 19, 33-46 (1999).
- Pajski, M. L., Venton, B. J. Adenosine release evoked by short electrical stimulations in striatal brain slices is primarily activity dependent. A.C.S. Chem. Neurosci. 1, 775-787 (2010).
- Sanford, A. L., Morton, S. W., Whitehouse, K. L., Oara, H. M., Lugo-Morales, L. Z., Roberts, J. G., Sombers, L. A. Voltammetric detection of hydrogen peroxide at carbon fiber microelectrodes. Anal. Chem. 82, 5205-5210 (2010).
- Park, J., Kile, B. M., Wightman, R. M. In vivo voltammetric monitoring of norepinephrine release in the rat ventral bed nucleus of the stria terminalis and anteroventral thalamic nucleus. Eur. J. Neurosci. 30, 2121-2133 (2009).
- Hashemi, P., Dankoski, E. C., Petrovic, J., Keithley, R. B., Wightman, R. M. Voltammetric detection of 5-hydroxytryptamine release in the rat brain. Anal. Chem. 81, 9462-9471 (2009).
- Borue, X., Cooper, S., Hirsh, J., Condron, B., Venton, B. J. Quantitative evaluation of serotonin release and clearnece in drosophila. J. Neuroscience. Methods. 179, 300-308 (2009).
- Vickrey, T. L., Condron, B., Venton, B. J. Detection of endogenous dopamine changes in drosophila melanogaster using fast-scan cyclic voltammetry. Anal. Chem. 81, 9306-9313 (2009).
- Makos, M. A., Han, K. A., Heien, M. L., Ewing, A. G. Using in vivo electrochemistry to study the physiological effects of cocaine and other stimulants on the drosophila melanogaster dopamine transporter. A.C.S. Chem Neurosci. 1, 74-83 (2009).
- Budygin, E. A., John, C. E., Mateo, Y., Daunais, J. B., Friedman, D. P., Grant, K. A., Jones, S. R. Chronic ethanol exposure alters presynaptic dopamine function in striatum of monkeys: a preliminary study. Synapse. 50, 266-268 (2003).
- Jones, S. R., Gainetdinov, R. R., Jaber, M., Giros, B., Wightman, R. M., Caron, M. G. Profound neuronal plasticity in response to inactivation of the dopamine transporter. PNAS. 95, 4029-4034 (1998).
- Kennedy, R. T., Jones, S. R., Wightman, R. M. Dynamic observation of dopamine autoreceptor effects in rat striatal slices. J. Neurochem. 59, 449-445 (1992).
- Rice, M. E., Cragg, S. J. Nicotine amplifies reward-related dopamine signals in striatum. Nat. Neurosci. 7, 583-584 (2004).
- Zhang, L., Doyon, W. M., Clark, J. J., Phillips, P. E., Dani, J. A. Controls of tonic and phasic dopamine transmission in the dorsal and ventral. 76, 396-404 (2009).
- Paredes, D., Grnaholm, A. C., Bickford, P. C. Effects of NGF and BDNF on baseline glutamate and dopamine release in the hippocampal formation of the adult rat. Brain. Res. 11141, 56-64 (2007).
- Goggi, J., Puller, I. A., Carney, S. L., Bradford, H. F. Signalling pathways involved in the short-term potentiation of dopamine release by BDNF. Brain. Res. 968, 156-161 (2003).
- Cheer, J. F., Wassum, K. M., Heien, M. L., Phillips, P. E., Wightman, R. M. Cannabinoids enhance subsecond doapmine relese in the nucleus accumbens of awake rats. J. Neurosci. 24, 4393-4400 (2004).
- Phillips, P. E., Stuber, G. D., Heien, M. L., Wightman, R. M., Carelli, R. M. Subsecond dopamine release promotes cocaine seeking. Nature. 422, 614-618 (2003).
- Robinson, D. L., Heien, M. L., Wightman, R. M. Frequency of dopamine concentration transients increases in dorsal and ventral striatum of male rats duing introduction of conspecifics. J. Neurosci. 22, 10477-10486 (2002).
