Yöntem makalesi

Varisler oluşumu ve kurtarma merkezi nöron aksonlar içinde çalışmak için bir Microbiomechanical sistemi

DOI:

10.3791/57202

⸱

30 Nisan 2018

 ,  , 
1Molecular, Cellular, and Developmental Biology Program, The Ohio State University, 2Department of Biological Chemistry and Pharmacology, The Ohio State University, 3Biogen

Bu makalede

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu iletişim kuralı bir fizyolojik alakalı, basınçlı sıvı yaklaşım varicosities nöronlar içinde hızlı ve geri dönüşümlü indüksiyon için açıklar.

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Aksonal varicosities akson heterojenite yüksek derecesi ile Miller boyunca genişlemiş yapılardır. Onlar sadece beyin nörodejeneratif hastalıklar veya yaralanma ile ama aynı zamanda normal beyin bulunur. Burada, biz varisler oluşumu ve türdeş olmayan protein kompozisyon yöneten mekanizmalarını anlamamızı sağlayan hızlı, güvenilir ve ters aksonal varicosities, ikna etmek için bir yeni kurulan micromechanical sistemi açıklanmaktadır. Bu sistem farklı hücre altı bölmeleri nöronların, esas olarak germe etkisi üzerinde odaklanmak diğer vitro sistemlerinden farklı sıkıştırma ve kayma stres etkilerini değerlendirmek için bir roman araç temsil eder. Önemlisi, bizim sistemi ve benzersiz özellikleri sayesinde, son zamanlarda basınçlı sıvı uygulama hızla ve geri dönülebilir olarak geçici reseptör potansiyeli kanal etkinleştirmesi üzerinden aksonal varicosities tetikleyebilir gösterilen yeni bir keşif yaptı. Biyomekanik sistemimiz uygun ilaç perfüzyon, canlı hücre görüntüleme, kalsiyum görüntüleme ve yama kelepçe yazmak ile birlikte kullanılabilir. Bu nedenle, bu yöntem mechanosensitive iyon kanalları, aksonlar Taşıma Yönetmeliği, aksonlar sitoiskeleti dinamikleri, sinyal kalsiyum ve morfolojik değişiklikler ile ilgili travmatik beyin hasarı eğitimi için kabul edilebilir.

Giriş

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Varisler oluşumu veya şişlik/boncuk, akson, boyunca önemli bir özelliğidir birçok bozuklukları veya yaralanma multipl skleroz, Alzheimer hastalığı, Parkinson hastalığı, dahil olmak üzere merkezi sinir sisteminin gözlenen ateş ve travmatik beyin yaralanması1,2. Aksonal varicosities aksiyon potansiyeli yayma ve sinaptik iletimi3önemli fizyolojik etkileri rağmen varicosities nasıl oluşturulduğunu bilinmemektedir. Son zamanlarda, yeni kurulan microbiomechanical tahlil kemirgenler kültürlü Hipokampal neurons kullanarak, mekanik uyaranlara varicosities son derece ilginç özellikleri ile bu nöronlar içinde tetikleyebilir buldum. İlk olarak, varisler indüksiyon hızlı (< 10 s) ve bu işlem beklenmedik bir şekilde geri alınabilir. İkinci olarak, varisler başlatma basınç şişirme gücüne bağlıdır: yüksek basınç, hızlı başlatma. Üçüncü olarak, varisler başlatma nöronal yaş üzerinde bağlıdır. Genç nöronların aksonlar mekanik stres, büyük nöronlar için göre daha duyarlı görünür. Dördüncü olarak, süre dendrites ve ilk axon kesimleri bu nöronların Hipokampal nöronlar akson boyunca varicosities şeklinde değişiklik yok aynı şişirme koşul altında görüntüler. Böylece, bizim çalışma nöronal polarite roman bir özelliği ortaya koydu. Bu bulgular vitro sistemiyle fizyolojik ilgilidir. Vivo modeli hafif travmatik beyin hasarı (mTBI) kullanarak, biz aksonal varicosities hemen sonra Kapat-kafatası etkisi, bizim vitro ile tutarlı fareler somatosensor korteks multifokal bir biçimde geliştirilen gösterdi sonuçları4. Boyama ve görüntüleme mTBI farelerin sadece bir görüntüsü nöronal morfolojik değişiklikler sağlamak, in vivo performans beri nöronal Morfoloji hızlandırılmış görüntüleme sırasında bir mekanik etkisi hala mümkün değil unutmamak önemlidir.

Bu sıvı şişirme sistem sadece mekanik stres kaynaklı varisler oluşumu ile ilgili benzersiz özellikleri yakalamak için ama aynı zamanda temel mekanizması belirlemek için izin verdi. Farklı hücre dışı çözümler, blokerler ve mechanosensitive iyon kanalları ve hücresel Elektrofizyoloji farklı adayların açacakları test ederek, biz geçici reseptör potansiyel katyon kanal bu alt familya V üye 4 (TRPV4) tespit Ca2 + ve Na+ geçirgen ve Şişirme tarafından aktive kanal aksonal varisler oluşumu4sırasında ilk mekanik stres algılamak için esas olarak sorumludur. Bu daha da bir siRNA nakavt yaklaşım ile doğrulandı. Birlikte, Hipokampal nöron kültürü ile hazırladığımız bu yeni tahlil sistem ele alındığında, diğer teknikleri ile birlikte özellikle merkezi nöronların micromechanical özelliklerini çalışmak için son derece değerlidir.

Biz kurduk bu micromechanical sistemi benzersizdir ve birkaç önemli yönü daha önce var olan sistemleri farklıdır. İlk olarak, bu sistemde nöronlar uçak mekanik stres sıkıştırma ve yamultma şekillerde deneyim. Mekanik etkisi sırasında nöronal süreçleri coverslip yüzeye bağlı kalır ve hareket etmiyor. Bu deneysel diğer esas olarak bükme ve uçak-germe dahil sistemleri (veya gerilim) farklıdır, örneğin, birlikte aksonlar saptırma gibi dizeleri5,6 taşıyarak veya micropatterned üzerinde yetiştirilen aksonlar yayarak kanalları ve gerilebilir membranlar7,8. Ayrıca, aksonlar varicosities da içinde indüklenen her ne kadar bu deneyleri gibi sistemimizde sıvı şişirme, bu ayarları sürecinde (üzerinden birkaç saat6,7,810 dk) çok daha fazla zaman alır ve görünür geri alınamaz. Son olarak, sistemimiz yerel sıvı şişirme kullanarak varisler oluşumu uzamsal özelliklerinin incelenmesi sağlar (örneğin., dendrites, dendritik omurgalar, soma, aksonlar ilk kesimleri, aksonlar terminalleri), zamansal özellikleri yanında. Bu sistemi kullanarak, biz birkaç beklenmedik ve benzersiz özellikleri aksonal varisler oluşumu, özellikle hızlı başlangıçlı, yavaş reversibility ve akson-dendrite polarite keşfetti.

Biz bu yazıda görüşmek sistem moleküler ile birçok teknikleri uyumludur ve hücre biyolojisi. Örneğin, nöronal morfoloji ve fonksiyonu mekanik stres etkileri çalışmaya, miyelin coculture ile birlikte, düşsel floresan rezonans enerji transferi (FRET) ve toplam iç yansıma floresan (TIRF), hızlandırılmış kullanılabilmesi için Kalsiyum görüntü ve yama kelepçe kayıt. Bu yazıda, sistemin çekirdek bileşenlerinin odaklanacağız. Hipokampal nöron kültürü, sıvı şişirme Kur, aksonlar taşıma için yüksek çözünürlüklü hızlandırılmış görüntü ve kalsiyum görüntüleme hakkında adım adım aşağıda gösterilmiştir.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Tüm yöntemler aşağıda açıklanan kurumsal hayvan bakım ve kullanım Komitesi (IACUC) Ohio State Üniversitesi tarafından onaylanmıştır.

1. Coverslip hazırlık

  1. Bir veya daha fazla kutu 12 mm veya 25 mm coverslips % 70 nitrik asit içeren bir cam kabı yerleştirin ve oda sıcaklığında coverslips gecede kuluçkaya.
    Not: 12 mm coverslips olarak aynı ölçek 25 mm coverslips yıkama yok. Onları ayrı ayrı yıkamak iyidir.
  2. GKD2O 2.5 L ile dolu bir 4 L kabı içine tüm coverslips transfer ve 1 h 100 RPM için coverslips içeren kabı sallamak. Lastik bantlar kabı sallayarak sırasında tutmak için kullanın. Durulama taze 2.5 L GKD2O ile dört kez tekrarlayın.
  3. Temizlenmiş coverslips metal bir kapak ile kuru bir şişesi aktarın. Coverslips 225 ° c 6 h için fırında pişirin ve oda sıcaklığına kadar soğutmak izin.
    Not: 25 mm coverslip için kırılma eğilimli. Coverslips tek tek ayrı ve kurutma sonra onları bir fırında pişirin.
  4. Kurutulmuş ve temizlenmiş coverslips oda sıcaklığında bir steril plastik kap içinde kullanımı kadar saklayın.
  5. Coverslips aşağıdaki gibi kat:
    1. Taze kaplama çözümde bir santrifüj tüpü hazırlayın.
    2. Her coverslip 24-iyi (veya 6-şey) plaka bir kuyunun içine yerleştirin. 30 (-100) µL coverslip kaplama çözüm (Tablo 1) bir 12 mm (veya 25 mm) coverslip ve girdap üzerine yerleştirin. 1 mL steril fosfat tamponlu tuz (PBS, doku kültürü sınıf) kuyuya ekleyin. Bu tabakları hemen kullanılan ya da steril PBS için bir hafta içinde 4 ° C'de depolanan.
    3. Diseksiyon günü, PBS kaldırın. Kuruması ve UV ışık (30W) için 2-4 h altında tabak yerleştirin.
      Not: Son adım bir hücre kültür laminar akış başlıklı UV ışığı ile tamamlanmalıdır. Kapıyı kapüşonlu coverslips kurutma için hava akımı sağlamak için biraz kaldırdı.

2. diseksiyon, ayrışma ve hamile Mouse/fare Hipokampal Neurons kültür

  1. Diseksiyon ve Hipokampal nöron kültürü için ayrılma
    1. Proteaz enzimi çözüm (3 mg/mL proteaz 23 SLD'ler, Tablo 1içinde) çözülme ve kaplama öncesi sıcak ortam (Tablo 2) 37 ° C'de
    2. Hippocampus teşrih ve önceki yayın14' te açıklanan yöntemlere göre SLD ile durulayın.
      Not: Dört hippocampi bir 24-şey veya bir 6-şey plaka için yeterince hücre sağlar.
    3. SLD'ler kaldırmak, proteaz enzimi çözüm 2 mL ekleyin ve 37 ° c, % 5 CO2 15dk için örnek kuluçkaya.
    4. Hippocampus explants 5-10 mL kaplama orta ile iki kez yıkayın. Orta kaplama 5 mL ekleyin. Hipokampal explants Tek Kişilik hücrelere bir pipet ile 1 mL plastik ucu kullanarak küçük bir girdap oluşturarak ayırmak. Yukarı ve aşağı yaklaşık 40 kez, pipet oksijen kabarcıkları, oluşumu çözüm bulutlu olur ve explant büyük no adet kalması kadar uzak durmaya.
      Not: yıkama sırasında bazı medya bırakmayı unutmayın, Hipokampal explants tüm süreç sırasında ortamda batık kalmalıdır.
    5. 1.125 x g 3 dk. süpernatant hücreleri ile medyada batık Kaldır, hücreleri santrifüj kapasitesi. Medya kaplama 145 mL hücrelerde resuspend. 1 mL/iyi hücre süspansiyon 24-şey plaka (3 mL/iyi bir 6-şey plaka) ekleyin.
      Not: medya kaplama 145 mL düşük hücre yoğunluğu olan bir hücre süspansiyon üretmek için kullanılır. Bu birim hücre kaplama altı 24-şey plakaları, sekiz 6-şey plakaları veya yapılacak deneyler bağlı olarak 24 - veya 6-da plakaların çeşitli kombinasyonları sağlayacaktır. 24-şey plaka her şey-ecek-si olmak 3 x 104 hücreleri9.
    6. Kaplama medya 37 ° c, % 5 CO2 için 2-4 h, hücrelerde kuluçkaya sonra tüm kaplama medyayı çıkarın ve taze bakım ortamı ile değiştirin.
    7. 2 gün sonra (2 gün vitro, 2DIV), medya yarısı ile 2 yerine µM Ara-C (arabinosylcytosine) çözünmüş bakım medya hangi fibroblastlar, endotel ve gliyal hücreler büyümesini engeller. Ara-C hücrelere iki gün boyunca maruz kalmaları ortamı taze bakım medya ile değiştirin.
  2. Transfection hücre morfolojisi görselleştirme için
    Not: yeşil flüoresan protein (GFP), sarı floresan protein (YFP), mCherry, bireysel nöronların morfolojisi aydınlatmak için vb floresan yapıları içeren hücreleri Transfect.
    1. Yapıları (1 µg/µL) stoktan Opti-MEM medya (Opti-MEM Medya 50 µL inşa 0.8 µg) ve girdap sulandırmak. 1 yapı seyreltme her şey için hazır olun.
      Not: 24-şey plaka 0.8 µg Opti-MEM Medya 50 µL inşa gerekir. 6-şey plaka yapı 150 µL Opti-MEM medya 2.4 µg gerektirir.
    2. Lipozom aracılı transfection reaktif Opti-MEM medya (50 µL Opti-MEM medya transfection reaktif 1,5 µL) ve girdap sulandırmak. 1 transfection seyreltme her şey için hazır olun.
      Not: 24-şey plaka 50 µL Opti-MEM medya transfection reaktif 1,5 µL gerektirir. 6-şey plaka transfection reaktif Opti-MEM medya 150 µL içinde 4,5 µL gerektirir.
    3. 1:1 karışımı (100 µL) Opti-Mem medya ve transfection reaktif Opti-MEM medya ve girdap içinde yapı, hazır olun. Karışımı, oda sıcaklığında 20 dk için kuluçkaya.
      Not: iyi yaklaşık 100 µL yapý, transfection reaktif ve Opti-MEM medya 24-şey plaka (6-şey plaka için 300 µL) kullanarak, içeren çözüm olmalı.
    4. Ve bu ortamı temiz konik tüp içine transfer medya (24-şey plaka, 6-şey plaka için 1,5 mL için 500 µL) yarısı her kuyudan çıkarın. Bu tüp da kuluçka makinesine tutun. Daha sonra 100 µL karışımı (Adım 2.2.3) iyi kalan medya ekleyin. 20-30 dk 37 ° C'de kuluçkaya hücrelere izin.
    5. Kuluçka (Adım 2.2.4) sırasında konik tüp (Adım 2.2.4) medyada bir birim taze bakım medya ekleyin. Karışım aynı İnkübatör (37 ° C ve % 5 CO2) yerleştirin.
    6. Kuluçka kuyulardan transfection solüsyon içeren tüm medyayı çıkarın ve 1:1 karışımı eski ve yeni bakım medya konik tüp (Adım 2.2.5) ile değiştirin.
      Not: yapıları boyutuna bağlı olarak, hücre içinde 12 h ifade başlamak; yapıları, en yüksek ifade ulaşılmadan 3-4 gün daha büyük yapıları için gerekli olabilir.

3. şişirme pipet aparatı ayarlama

Not: Bu kurulum için beş temel bileşeni vardır: cam pipet, tüp, şırınga, micromanipulator ve tampon (Hank'in). Fizyolojik olarak ilgili tuz konsantrasyonları vardır herhangi bir arabellek bu kurulum içinde kullanılabilir.

  1. 45-µm-çapı açılış ipucu Tablo 3' te bir micropipette çektirmenin ve teknik özellikleri kullanma civarında olması borosilikat pipet çek.
    Not: Bulunan 45 µm deneysel koşullar altında açılış pipet çapları için uygun bir boyutudur. Açılış boyutu küçük farklılıklar sonuçları önemli ölçüde etkilememelidir. Bu sayıdan büyük gidiş hala pipet boru üzerinden bağlandığı şırınga yüksekliğini ayarlayarak varisler indüksiyon için çalışması gerektiğini unutmamak gerekir, ama bu ayarlamayı basınç değeri gerektirir.
  2. Pipet un çekti sonuna ince lastik boru içine yerleştirin.
    Not: Boru duvar ince ve sıvı direnci şırınga yüksekliğini doğrudan pipet ile ihmal edilebilir direnç akan sıvı basıncı orantılıdır sağlanması, en aza indirmek için katı olmalıdır. Yaklaşık 0,6 m uzunluğunda daha en aza indirmek daha direniş tüp artık olmalıdır.
  3. 10 mL plastik enjektör çevirmek mümkün bir vana ile bir bağlayıcıyla hortumunun diğer ucunu bağlayın.
    Not: Pipet akan kabul edilen basınç için doğru bir ölçü sağlamak için sürekli, ölçülebilir bir yükseklik yapılacak plastik şırınga ihtiyacı var. 190 mm yüksekliğe kullanılmıştır, beri bu en az basınç sağlar fakat güvenilir bir şekilde aksonlar varicosities neden olmaktadır. Eğer basınç coverslip yüzeyinden ayırmak hücreleri neden diğer yükseklik değerleri de kullanılabilir. Bu deney boyunca aynı ayarı kullanmak için tavsiye edilir.
  4. Pipet pipet tutmak için micromanipulator vida tepesine yerleştirin. Böylece hemen üzerinde nerede alıpkendi bağlı olduğu pipet un çekti sonu tutan micromanipulator koluna bağlı metal, düz tepesinde vida canı cehenneme. Açı nöron içeren coverslips yüzeyi ile 45° açıyla pipet.
    Not: pipet alıpkendi constricting olmadan tutulabilen böylece micromanipulator inşa edilmelidir. Micromanipulator doğru hücre aralığında pozisyon x, y ve z yön pipet hareket izin vermesi gerekir. Bir fotoğraf cihazları yanı sıra grafik (şekil 1) sağlamıştır.
  5. Bir floresan Filtresi'ni açmak, diyafram açın ve floresan bir yer-ebilmek var olmak seen amacı ile geliyor emin olun. Micromanipulator kullanarak, pipet ucu ile floresan nokta kadar hatları ve pipet hücre kültür çanak (35 mm x 10 mm) yüksekliği yukarıda sadece bir konum içine daha düşük bir pozisyon içine taşıyın. Bir kez o pozisyonda, iletilen ışığı ve floresan açmak.
  6. Cımbız kullanarak, bir coverslip (hücrelerle pipet doğru yukarı bakacak şekilde) hücre kültür plaka Hank'in arabellek oda sıcaklığında yaklaşık 2 mL içeren hücre kültür çanak ekleyin.
  7. Coverslip kapsamı üzerine içeren kültür çanak yerleştirin.
  8. İyi odak düğmesi ve 20 X objektif kullanarak, bir uçağa Hücreleri (yaklaşık 0.4 mm) yukarıda yaklaşık dört tam döner odaklan. Böylece odaklanmıştır ve merkezinde, uçağın göz parçaları görüldüğü gibi sol tarafta pipet ucu konumlandırmak için micromanipulator kullanın.
    Not: Dendrites onlar kaynaklanan hücre organ olarak aynı çerçevede olmalıdır projeksiyonları vardır. Aksonal varicosities ikna etmek için bir daha uzun projeksiyonlar hücre gövdesinden medial ve distal aksonlar takip etmeli.

4. bir gerilebilir membran sistemi kullanan pipet Basınç Kalibrasyonu

  1. Şişirme pipet aparatı ile tam olarak aynı parametreleri içeren bir microfabricated silikon membran (çapı 500 µm) ve 50 µm kalınlığında bir sistemde yukarıda açıklandığı gibi kurulum ve membran yüzeyinin mikroskop odak.
    Not: Bu sistem küçük basınç değerleri ölçmek için tasarlanmıştır ve sistem açıklaması10önce yayımlanmıştır. Bu ölçüm yalnızca bir kez şişirme tam aynı ayarı kullanıldığında deneyler şişirme için yapılması gereken.
  2. Mikroskop merkezleri arasında ölçülen microdots (çapı 4 µm) ve 10 µm ayrı, diziler üzerinde odaklanın. Kapatma vanasını açın ve pipet dışarı akışı için sıvı sağlar. Sıvı basıncını cevaben membran saptırma confocal mikroskopla inceleyin.
  3. Membran saptırma ile ilişkili karşılık gelen basınç belirlemek için doğrusal bir model kullanmak.
    Not: Süre son bir çalışmada bulundu ki bir saptırma w-3.143 = ± 0,69 µm 190 mm şırınga yükseklik için elde edilen, bu fizyolojik ve patolojik aralığı içinde olsa geçerli pipet kurulumundan 0,25 ± 0,06 nN/µm2 baskı üretilen şırınga yüksekliği tek belirleyici değil. Diğer faktörler açma, konumlandırma pipet (mesafe ve açı) hücreleri ve hatta esneklik tüp4,10göre pipet ucu da dahil olmak üzere tam basınç değeri de, nöronlar üzerinde etkiler.

5. Varicosities ikna etmek için şişirme

  1. Pipet konumda olduğunda, mikroskop ilgi bölgesi içeren bir uçakta odaklan. Sağ alan şişirme dışında iken hücreleri ve işlemleri (kamera canlı yakalama tarafından görüldü) görüntüleme alanı şişirme alaný sol yarısında yerleştirin.
    Not: akson geniş akıbet ve nöronların dendrites nedeniyle, bu bir nöron tüm işlemler aynı şişirme alanı içinde olduğunu düşüktür. Şişirme yerel etkisi incelenmesi sağlayan bu sistem, aslında bir avantajı bu. Varicosities ikna etmek için kullanılan şişirme iki tür vardır: uzun süre şişirme ve nabız şişirme.
  2. Şişirme
    1. Uzun süre şişirme
      1. Kültürlü nöronlar4içeren coverslip yukarıda 190 mm yükseklikte şırınga getirin. İlgi alanı hızlandırılmış görüntüleme açık nöronal Morfoloji açığa bir en iyi duruma getirilmiş çekim hızı ile başlar. En az 15 kare taban çizgisi olarak 2 s aralıklarla (30 s toplam) yakalama. Aralığı dayalı deneme olarak ayarlanabilir. Karede 16, şırınga çevirmek mümkün vanasını açın ve sıvı akışı için 75 kare izin (150 s). Sıvı akışı durur böylece çerçeve 75, kapak kapat. Video yakalama durdurmak.
        Not: büyük nöronlar formu varicosities için daha uzun sürer, ancak bu nöronlar içinde aksonal varicosities 7-9 DIV içinde 5-10 lar, ikna etmek.
    2. Nabız (2 s süresi) şişirme
      1. Şırınga uygun yükseklikte (190 mm) konumlandırın. Hızlandırılmış görüntüleme başlar ve en az 15 çerçeveleri yakalamak (30 s) 2 s aralıkta. Karede 16, şırınga Vanayı aç ve sıvı akışı izin verin ve sonra tekrar kapak açmadan önce 2 s. bekle 5-20 s (bağlı olarak test edilmesi için frekans) ardından vanayı kapat. Açılış ve kapanış Vana sıvı bakliyat oluşturmak ve toplam 150-300 s. kurtarma sahne yakalamak için 20 min için Imaging hızlandırılmış devam için devam için yineleyin.
        Not: Ne zaman aralığı 10'dan daha uzun s, bakliyat büyük ölçüde daha az varicosities ikna etmek. 20 s aralıkta, hiçbir varicosities bakliyat4tarafından indüklenen. Güvenilir ve tutarlı varisler formasyonu elde etmek için bu şırınga yüksekliği yaklaşık 190 mm. şırınga yüksekliği olmalıdır ve sıvı basıncı hücreleri coverslip yüzeyden ayırma başladığı bir noktaya artırılmalıdır değil tavsiye edilir.
    3. Kullanım bir gün önce 10 mL % 70 hakkında akan tarafından kurulum (pipet, boru ve şırınga) temiz up ile etanol. Etanol yıkayın, sistem o günkü kullanmak için hazırlamak için set-up Hank'in arabellek (veya istediğiniz arabellek) 10 mL akışı. Gün için bitirme deneyler temizledikten sonra set-up olarak etanol ile gecede kirletici gelişimini önlemek için daha önce açıklanan.

6. övgü yöntemleri

Not: Şişirme tahlil çeşitli giriş bölümünde açıklanan farklı teknikleri ile kombine edilebilir. Burada, yüksek çözünürlüklü Floresans timelapse görüntüleme, kalsiyum görüntüleme ve kurtarma deneyleri gibi şişirme tahlil ile birlikte, en sık kullanılan temel teknikleri üzerine odaklanmıştır. Bunlar aşağıda ele alınmıştır.

  1. Aşağıdaki iletişim kuralı takip ederek yüksek çözünürlüklü floresan hızlandırılmış görüntüleme kuralları
    1. Nöronlar bir 100 X Petrol mercek ile içinde fluorescently öğesini proteinlerin hareketlerini takip. Nöronlar sahip uygun cDNA yapı transfected. İçin 150 çerçeveleri yakalamak (Toplam 300 s) 2 s aralığı ile.
      Not: Bazen, aynı anda birden fazla protein fluorescently öğesini hareketi görüntüye birden çok renkli hızlandırılmış görüntüleme yapılır.
    2. Bir kymograph video yazılım yakalama veya aracılığıyla ImageJ (NIH) oluşturur.
      Not: Hız ve yön seyahat kymograph kullanarak belirlenebilir. * Emin soma bölgeden yatıyor yönünü unutmamak yakalanması. Aksonal ipucu soma uzak seyahat anterograd soma doğru seyahat retrograd, iken.
    3. Tekrar bu işlemi şişirme, veya kymograph görüntü yakalama sırasında şişirme tahlil kullanılarak oluşturulabilir.
      Not: mitokondri ve sinaptik proteinler aksonal taşımacılığının şişirme etkileri bir son kağıt4' te gösterilmiştir.
  2. Kalsiyum görüntüleme
    1. 1 µL (için 24-şey plaka) ya da 5 mm Fluo-4 (6-şey plaka için) 3 µL eklemek AM medya bir şey ve 30 dk 37 ° C'de kuluçkaya kültürüne.
    2. 1 mL Hank'in arabellek iki kez hücrelerle yıkayın.
      Not: Yüklenen nöronlar FITC filtre kümesi yeşil Floresans yayarlar. Loci hücre içinde kayda değer kalsiyum bölgeleri gösterir. Şişirme ile birleştirildiğinde, yoğunluğu (iç kalsiyum düzeyinde artış) bir artış görülebilir.
  3. Varisler kurtarma
    Not: Hemen şişirme bir deney, bir 20 dk kurtarma deneme yapılabilir.
    1. 300 kare için çekim (1.200 s) 4 s aralığı ile.
      Not: bir hücre ile YFP/mCherry/GFP çözünür transfected makul ses seviyelerinde (% 50'den az) görüntüleme oturum bitmeden kurtarma göstermelidir. Aksonal kurtarma bir dizi faktöre, kültürlü nöronlar4gelişim aşaması gibi bağlıdır. Bu da yüksek çözünürlüklü floresan görüntüleme ve yukarıda açıklanan kalsiyum görüntüleme ile kombine edilebilir.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Şişirme önce akson normalde küçük varisler oluşumu göster. Aşağıdaki bizim standart basınç ile (190 mmH2O yükseklik), birçok boncuk benzeri varicosities geliştirmek için aksonlar Başlat şişirme. Varicosities oluşumu 10 dk kurtarma döneminden sonra (Şekil 2A-B) önceden kahvaltılık durumlarına geri dönen axon bölgelerinde tarafından gösterildiği gibi kısmen tersinir olduğunu. Kurtarma daha uzun bir süre sonra (> 20 dk), bazı akson...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu microbiomechanical tahlil düz ön işlemdir. Eğer onun adımları dikkatlice yürütülen güvenilir sonuçlar üretecektir. Uygun olmayan şekilde gerçekleştirdiyseniz, başarılı veri toplama engel olacak çeşitli anahtar adımlar vardır. Akıntıya karşı kritik adımlara başlamadan şişirme uyarıcı gerçek uygulamanın. Dikkatli diseksiyon, kültür ve bakım birincil nöron kültürünün olağanüstü vardır. Kültürlü nöronlar sağlıklı değilse, onlar zaten stres için astarlanmalıdır bu yana sürekli olarak, tepki değil. Kültür, ilk kurulum ve va...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarlar ifşa gerek yok.

Teşekkürler

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Tüm hayvan deneyleri Ulusal kurumları, sağlık hayvan kullanım kılavuzlarınıza uygun olarak yapılmıştır. Bu eser kısmen C. Gu için Ulusal Sağlık Enstitüleri (R01NS093073 ve R21AA024873) gelen hibe tarafından desteklenmiştir.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
12 mm lameller Warner Instruments 64-070224 kuyulu plaka için 
25 mm lameller Fisher Bilimsel 12-545-102 6 oyuklu plaka için 
Asetik asitFisher Scientific A38-212
Poli-D-lizinSigma P6407
Sıçan kuyruğu kollajeni Roche 11 179 179 001 
10X PBS Ulusal Teşhis CL-253
Na2SO4Fisher Scientific S373-500
K2SO4Fisher Scientific P304-500
HEPES Fisher Bilimsel BP410-500
D-glikoz Fisher Bilimsel D16-500
MgCl2Fisher Scientific BP214-500
NaOHFisher Bilimsel SS255-1
Proteaz enzimi Sigma P4032
FBSGibco 26140
Sodyum piruvat ve nbsp;Gibco 11360-070
L-glutamin &Gibco 
Penisilin / Streptomisin 100x (P / S)Gibco 
MEM Earle'ün Tuzları Gibco 11090
B27 takviyesi Gibco 17504-044
Nörobazal Gibco 21103-049
Arabinosilsitozin (Ara-C)Sigma 147-94-4
Opti-MEM medya Gibco 31985-070
Lipofektamin 2000Invitrogen 1854313transfeksiyon reaktifi 
Borosilikat çubuklar Dünya Hassas Aletler A.Ş.  Pipeti şişirmek için PG52151-4 
kauçuk boru & nbsp;Fisher Bilimsel 14-169-1A
10cc plastik şırınga ve pistonBecton Dickinson 
mikromanipülatör Sutter Aletleri 
NaCl Fisher Bilimsel S640-3
KCl Fisher Bilimsel BP366-500
CaCl2Fisher Scientific C70-500
Hücre kültürü kabı (35 mm x 10 mm)Corning 3294
Fluo-4Moleküler ProblarF14201 
Mito-YFP yapısı Takara Biyo A.Ş. & nbsp;hücre transfeksiyonu için 
YFP-N1 yapısı Takara Biyo A.Ş. & nbsp;hücre transfeksiyonu için 
Model P-1000 Alevli/Kahverengi Mikropipet çektirmesi Sutter Aletleri 
Eclipse TE2000-U Mikroskob Nikon
Plan Fluor ELWD 20x objektif ve nbsp;  Nikon062933objektif 
Apo TIRF 100x/1.49 yağ lensi NikonMRD01991objektif 
2503008115140122Kalsiyum görüntüleme için

Kaynaklar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Nikić, I., et al. A reversible form of axon damage in experimental autoimmune encephalomyelitis and multiple sclerosis. Nat. Med. 17, 495-499 (2011).
  2. Yang, J., et al. Regulation of axon degeneration after injury and in development by the endogenous calpain inhibitor calpastatin. Neuron. 80 (5), 1175-1189 (2013).
  3. Debanne, D. Information processing in the axon. Nat. Rev. Neurosci. 5, 304-316 (2004).
  4. Gu, Y., Jukkola, P., Wang, Q., Esparza, T., Zhao, Y., Brody, D., Gu, C. Polarity of varicosity initiation in central neuron mechanosensation. J Cell Biol. 216 (7), 2179-2199 (2017).
  5. Chung, R. S., et al. Mild axonal stretch injury in vitro induces a progressive series of neurofilament alterations ultimately leading to delayed axotomy. J. Neurotrauma. 22 (10), 1081-1091 (2005).
  6. Staal, J. A., Dickson, T. C., Chung, R. S., Vickers, J. C. Cyclosporin-A treatment attenuates delayed cytoskeletal alterations and secondary axotomy following mild axonal stretch injury. Dev. Neurobiol. 67 (14), 1831-1842 (2007).
  7. Tang-Schomer, M. D., Johnson, V. E., Baas, P. W., Stewart, W., Smith, D. H. Partial interruption of axonal transport due to microtubule breakage accounts for the formation of periodic varicosities after traumatic axonal injury. Exp. Neurol. 233 (1), 364-372 (2012).
  8. Donkin, J. J., Vink, R. Mechanisms of cerebral edema in traumatic brain injury: therapeutic developments. Curr Opin Neurol. 23 (3), 293-299 (2010).
  9. Gardner, A., Jukkola, P., Gu, C. Myelination of rodent hippocampal neurons in culture. Nat Protoc. 7 (10), 1774-1782 (2012).
  10. Wang, Q., Zhang, X., Zhao, Y. Micromechanical stimulator for localized cell loading: fabrication and strain analysis. J. Micromech. Microeng. 23, 015002(2013).
  11. Lu, Y. B., et al. Viscoelastic properties of individual glial cells and neurons in the CNS. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 103 (47), 17759-17764 (2006).
  12. Elkin, B. S., Azeloglu, E. U., Costa, K. D., Morrison, B. Mechanical heterogeneity of the rat hippocampus measured by atomic force microscope indentation. J. Neurotrauma. 24 (5), 812-822 (2007).
  13. Franze, K., et al. Neurite branch retraction is caused by a threshold-dependent mechanical impact. Biophys. J. 97 (7), 1883-1890 (2009).
  14. Campàs, O., et al. Quantifying cell-generated mechanical forces within living embryonic tissues. Nat. Methods. 11 (2), 183-189 (2014).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Axonal VaricositiesPressurized Fluid SystemMechanical StressMicromanipulator TechniqueCalcium ImagingPatch Clamp RecordingTraumatic Brain InjuryMechanosensitive Ion ChannelsAxonal Cytoskeleton

İlgili makaleler