Dokunma, gelişen en erken duyudur ve organizmaların fiziksel dünyayı nasıl deneyimlediği ve tepki verdiği konusunda merkezi bir rol oynar. Dokunma, dorsal kök ganglion (DRG) nöronlarının alt tipleri olan düşük eşikli mekanoreseptörler (LTMR) tarafından tespit edilir; bunlar zararsız mekanik uyaranları (girinti, titreşim ve saçsapması 1,2) gibi etkileridir. LTMR'ler psödounipolardır ve periferik aksonları periferik dokulara genişleterek alt tipe özgü terminaller oluşturur. Merkezi aksonları, omurilik nöronları ile sinaptik bağlantılar kurarak merkezi sinir sistemine dokunsal bilgiiletir 3. Ancak, dokunmatik devrelerin nasıl kurulduğu ve bakımı yeterince anlaşılmamaktadır.
1960'lar ve 1970'lerde kedilerde yapılan önceki temel çalışmalar, bu fonksiyonel olarak farklı mekanoreseptörleri ve tüylü ciltlerde yanıt özelliklerini ilk olarak tespitetmiştir 4,5. LTMR alt tipleri, benzersiz morfolojileri, iletkenlik hızları ve yanıt özellikleriile sınıflandırılır 2. Başlıca LTMR alt tipleri Aβ hızlı adapte olan (RA) ve yavaş adapte olan (SA) LTMR'ler, Aδ-LTMR'ler ve C-LTMR'ler 2,6,7'dir. Aβ RA-LTMR'ler, Aδ-LTMR'ler ve C-LTMR'ler, saçfolikülleri 2 etrafında uzunlamasına lanseol kompleksler oluşturur. Aδ-LTMR'ler, kuyruk tarafındaki saç foliküllerinin etrafında polarize lanseol uçlar oluşturur; bu, saç sapmasına yön seçici yanıtları için gereklibir özellik 7. Lanseolat komplekslerdeki aksonal uçlar, saç saplarıyla yakından hizalanır ve terminal Schwann hücrelerinden gelen parmak benzeri süreçlerle örtülüdür; bu süreçler trofik destek sağlar ve aksonalmorfogenez 8,9,10'u etkiler. Çamur deride, Aβ RA-LTMR aksonları, dermal papillalar içinde yer alan ve deri boyunca harekete ayarlanmış oval şekilli yapılar olan Meissnerkorpusüküllerinde sonlanır 2,11.
LTMR aksonal terminallerin organizasyonu, geliştirme sırasında hem içsel programlar hem de cilde bağımlı ipuçları tarafındandüzenlenir 12,13. Hasar gördüğünde, LTMR disfonksiyonu mekanik allodinni12,14 gibi patolojik durumlarla ilişkilidir. Ancak, sağlam deride LTMR gelişimi ve korunması mekanizmaları belirsizdir. Gelişimleri hakkında bilinenlerin çoğu, sabit dokulardan kaynaklanır ve bu dokular, in vivo 6,15,16,17,18 içinde gerçekleşebilecek dinamik süreçleri yakalayamaz. Örneğin, Aβ RA-LTMR'ler ve Aδ-LTMR'ler, erken doğum sonrası gelişim sırasında saç folikülleri ve aksonal budama etrafında aktif innervasyonlargösterir 19. Saç foliküllerinin innervasyonu ve bakımının in vivo nasıl sağlandığı hâlâ bilinmemektedir.
Canlı dokular içindeki floresan etiketli yapıların görselleştirilmesini sağlayan gelişmiş bir görüntüleme tekniği olan iki fotonlu lazer taramalı mikroskopi, dinamik fizyolojik süreçlerin yüksek çözünürlüklü in vivo görüntülemesinimümkün kılmıştır 20,21. İki fotonlu görüntüleme sırasında, kısa süreli yakın kızılötesi ışık darbeleri floroforları yalnızca odak düzleminde uyarır, böylece sinyali küçük bir hacimle sınırlar ve odak dışıfloresansı 21,22 en aza indirir. Bu hapsetme fototoksisiteyi önemli ölçüde azaltır ve yapıların üç boyutlu, mekansal olarak çözülebilirgörüntülenmesini sağlar 20,23,24. Ayrıca, iki foton mikroskopide kullanılan daha uzun uyarılma dalga boyları doku içinde daha az saçılır; bu da karmaşık ortamlarda daha derin nüfuz ve daha düşük gürültü sağlar 20,25,26. Örneğin, iki fotonlu görüntüleme, omurilik sırt boynuzu nöronlarında yapısal sinaptik plastisite ve nöronalaktiviteleri ortaya koydu 27,28,29. Ayrıca, saç foliküllerinin kronik in vivo iki fotonlu görüntülemesi, fare kulak derisindeki homeostazları hakkında bilgiler ortayaçıkardı 23. Bu nedenle, iki foton mikroskopi, özellikle tekrarlayan ve gelişimsel ve kronik değişiklikleri takip etmek için uzun vadeli görüntüleme gerektiğinde, ciltteki LTMR yapılarını in vivo incelemek için oldukça uygundur.
Floresan raporlayıcıları ifade eden genetik olarak değiştirilmiş fare çizgileriyle eşleştirildiğinde, iki foton mikroskobu deride nöronal morfolojiyiortaya çıkarabilir 3. Somatosensori sistemde, thy1 promotoru (Thy1-YFP30) kontrolü altında ifade edilen sarı floresan protein (YFP), tüylü ciltte Aβ-LTMR lanseolat komplekslerini ve labros deride Meissner korpuskülleriniseçici olarak etiketler 30,31. Thy1-YFP farelerinde, işaretlenmiş aksonlar miyelin baziz protein ve nörofilament için pozitiftir; bunlar miyelinli Aβ aksonları30,31 için belirteçlerdir. Ayrıca, tamoksifen indüklenebilir Cre rekombinazının (CreER) TrkB (tropomiozin reseptörü kinaz B) geninin ekspresyonuyla yönlendirildiği TrkBCreER, gelişim sırasında Aδ-LTMR'leri seçici olaraketiketler 7. Ciltte, iki foton mikroskopi, anestezi altındaki farelerde LTMR'lerin görüntülenmesinde en etkili olur; çünkü farenin hareketi yüksek çözünürlüklü görüntüleme kaydını etkiler. CreER'in indüklediği ekspresyonun ardından aksonal terminallerde floresan proteinlerin görselleştirilmesi zaman alır ve her transgenik hat için minimum bekleme süresi belirlenmelidir. Genel olarak, bu metodoloji, tüm gelişim evrelerindeki farelerde ve yetişkinlerde LTMR'lerin görselleştirilmesine uygulanabilir.
Bu protokol, gelişmekte olan ve yetişkin farelerin tüylü ve tüylü derisinde LTMR akson morfolojisini yüksek çözünürlükte incelemek için iki foton mikroskopisi kullanım prosedürlerini açıklar. Protokol, optimal yüksek çözünürlüklü ve kronik görüntüleme için birkaç ipucu içerir. Bu bütünleşme yaklaşımı, dokunma duyusal aksonlarının in vivo olarak toplanmasını ve plastisitesini yönlendiren hücresel mekanizmaların araştırılmasını mümkün kılar.