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Method Article
该协议的细节,如何量化,在分离神经元的文化和突触数量在脑切片,用免疫细胞化学。使用车厢的特异性抗体,我们的标签突触前终端以及突触后专业化的网站。我们定义这些标记所产生的信号的共定位点之间的突触。
在神经科学中最重要的目标之一是要了解分子线索指示突触形成的早期阶段。因此,它已成为当务之急,制定客观的方法来量化突触连接的变化。从样品固定开始,这个协议的细节如何量化无论是在分离的神经元文化和在脑切片,用免疫细胞化学突触的数量。使用车厢的特异性抗体,我们的标签突触前终端以及突触后专业化的网站。我们定义这些标记所产生的信号的共定位点之间的突触。这些colocalizations量化Puncta分析器(巴里Wark,可根据要求,c.eroglu @ cellbio.duke.edu书面)使用ImageJ分析软件平台下的一个插件。在本议定书中所描述的突触检测可应用于任何神经组织或文化的准备,你有选择性的前和突触后标记。这突触法是一种宝贵的的工具,可以被广泛利用在突触发展的研究。
准备的解决方案:
神经细胞培养的筹备工作:
这里描述的协议,适用于生长在12毫米的玻璃盖玻片(卡尔赫克特号Ø,猫编号:99010。)的任何初级神经元培养在24孔板(猎鹰,35-3047)。例如,在我们的实验室中,我们培养的大鼠视网膜神经节细胞(RGC的)从P5 - 7动物1,2收获的大鼠视网膜纯化。细胞是生长在聚- D -赖氨酸(Sigma公司,卡特彼勒:P6407)镀膜玻璃盖玻片(Cultrex,猫编号:3400-010-01)和鼠标的层粘连蛋白。我们利用这种文化的准备,在几个不同的方式为我们的突触检测。我们执行一个操纵涉及培养视网膜神经节细胞,星形胶质细胞分泌的synaptogenic因素的存在或缺乏。另外,我们还采用了这些不同的治疗方法在视网膜神经节细胞转染过表达利益的一种蛋白已的实验条件。在后一种情况下,我们共同转染细胞与细胞的标签(如GFP或tdTomato)。这些不同的实验方法的影响,如何执行某些步骤,突触的检测,我们在下面澄清。
1。修复游离纯化视网膜神经节细胞
2。阻塞的视网膜神经节细胞的非特异性结合部位
3。应用初级抗体溶液
4。应用二次抗体溶液
5。安装盖玻片
6。成像
成像,荧光显微镜配备相机能够在4个不同的渠道拍照是要能够形象突触标记,你的单元格的填充和细胞核(DAPI /可选)。成像单元格应使用油浸63X目标。我们使用蔡司计划的复消色差透镜63x/1.4油的DIC∞/ 0.17目标蔡司AxioImager荧光显微镜下的图像。
7。图像分析和本地化合作Puncta量化
脑切片:
突触检测可以应用于脑冰冻切片,和任何其他神经系统组织(如脊髓或视网膜)提供的是一个合适的术前和突触后的标记一双(抗体,以及在部分),可用来识别你想量化突触。突触检测可以揭示在一个特定的大脑区域中的突触形成的时间调节,并可以量化的突触连接在转基因动物,或在一个已经在一些其他的方式操纵的样品的影响。
1。摘取小鼠脑组织
所有动物的程序应与IACUC动物协议的一致性。
2。固定
3。嵌入/ Cryosectioning
4。阻止第
5。申请初级抗体
6。应用抗体
7。安装
8。成像
重要信息:一个至少有3个通道共聚焦显微镜是这里所描述的成像所需的。我们的Leica SP5的使用63X的油浸物镜的激光扫描共聚焦显微镜图像。
9。图像定量分析
成功的关键:
纯净RGC的:
脑切片:
代表性的成果:
上文所述突触测定是用来捕捉在体外和体内的突触连接的变化。在我们的实验室,我们利用突触的检测,以确定无论是单个或多个星形胶质细胞分泌的突触形成的分子的影响。我们通常执行纯化视网膜神经节细胞突触的检测,我们在体外培养。
星形胶质细胞条件培养基中纯化研究资助局文化(ACM)的一种慢性的应用效果很好的描述是在RGC的3,4,5,6之间形成的突触数量多倍。图1A和1B显示,无论是基础的增长与ACM媒体或治疗视网膜神经节细胞未转染纯化的代表图像。为兴奋前和突触后的标记,在S ACM诱导增加染色后ynapse形成质明显(图1A,1B)。事实上,这一发现已使用电表明ACM诱导突触功能和电子显微镜显示,突触超微结构正常3,4,6的几项研究证实。其他工作在我们的实验室已确定的钙离子通道亚基α2δ- 1作为一个星形胶质细胞分泌的强烈synaptogenic的分子,血小板反应蛋白3的神经受体。在这里,我们包括在纯化,以确定是否α2δ- 1水平的提高,进一步增强ACM诱导突触的形成(图3)的视网膜神经节细胞的实验结果。
视网膜神经节细胞共转染空载体或与建构编码构造一个独立的编码后,在体外(DIV5)5天tdTomatoα2δ- 1 。与ACM或GM治疗慢性乙型肝炎,视网膜神经节细胞固定和DIV的11染色。以下我们看到一个定性突触数量明显增加纯化的视网膜神经节细胞表达空载体(质粒pcDNA3.1)或α2δ- 1(图1C,1D)的兴奋性突触前和突触后标记免疫标记。我们量化的ACM使用Puncta分析仪计数至少15个神经元突触的数量(图2)从每个条件synaptogenic效果。这种规模的样本,使我们能够计算平均每个神经元突触的数量和找到一个显着的,〜10倍,在ACM治疗神经元表达空载体(图3,灰色长条)形成的突触增加。此外,我们表明,α2δ- 1导致的过度表达ACM诱导突触的形成(〜20倍。图3,黑网吧)的一个显着程增强。
除了培养的神经元,大脑在不同的地区使用这种技术,我们可以量化的突触密度。上丘是接收retinocollicular的预测,从视网膜神经节细胞在视网膜上7,8,9的大脑结构。在出生后的发展,到他们的目标在上丘形成由视网膜神经节细胞的兴奋性突触的数量显着增加,从P7 到 P21的7,8,9。
使用我们的定量方法,我们将展示retinocollicular突触的数量在上丘增加P7到P14的形成。要做到这一点,我们在P7的量化突触密度,并再次在P14的。我们污渍PSD - 95(突触后)和VGlut2(研资局在上丘突触特定标记突触前)的上丘。上丘突触的外地区成像(图4A)和合作本地化VGlut2/PSD-95突触进行了量化动物至少3%的部分,和至少3个时间点动物(图4B,4C)。由此产生的数据的量化,清楚地表明了一个P7和P14之间的突触数量显着增加三倍以上。这些结果与先前公布的结果利用电子显微镜(图4D)9协议。
总之,我们在这里描述的突触数量的量化方法是一种有用的工具,以确定突触的数量和在文化和神经组织的密度,使我们能够学习操纵在体外或体内的突触形成的影响。
图1:代表在纯化视网膜神经节细胞突触染色。 (一)(A和B)3天在体外 (DIV),视网膜神经节细胞培养在基底生长介质(GM)或(二)亲synaptogenic小鼠星形胶质细胞条件培养基(ACM)的一个额外的6天。细胞,然后标大管(突触前,红色)和荷马(突触后,绿色)。鼠标ACM强烈刺激之间的合作本地化大管和荷马puncta数量的增加决定的视网膜神经节细胞形成突触。 (C和D)5DIV视网膜神经节细胞的钙离子通道亚基α2δ- 1过表达质粒转。转染细胞与tdTomato单元格的填充(蓝色)和已染色标记突触的突触前和突触后标记荷马。箭头指示突触。比例尺代表20微米。
图2:使用Puncta分析器这里显示的突触数量的量化(一)纯化的视网膜神经节细胞高表达的血小板反应蛋白受体α2δ- 1和原始图像是染色标记突触的突触前和突触后标记荷马的例子。 (二)在分析Puncta分析器puncta时,每个通道创建面具图像。 (三)Puncta Analzyer将创建一个图像,如这里显示puncta其中小的黑点(插图)表示一个。此外SHOWN是(D)数字输出puncta连同其他几个参数是文本/数字形式(粗体字强调添加)提供的应用程序。
图3:代表突触的检测结果表明这里是synaptogenic的星形胶质细胞条件培养基在转染视网膜神经节细胞表达空载体(质粒pcDNA3.1,灰色长条)或血小板反应蛋白受体α2δ- 1(ACM),视网膜神经节细胞治疗慢性乙型肝炎的效果。误差棒代表教育统筹局局长。 GM =生长介质。 ACM =(鼠)星形胶质细胞Contitioned媒体。
图4:在鼠标上丘突触密度的量化(一)要确定在视网膜神经节细胞到其优越的啮齿动物脑丘目标设立的谷氨酸突触的发展变化,我们对突触前从鼠脑冰冻切片染色抗体VGlut2标记(绿色)和突触后的标记,PSD - 95,(红色)。我们成像鼠标上丘(SC)的相应的视网膜神经节细胞突触的目标区域,通过使用激光扫描共聚焦显微镜外150 × 150μm的区域。一个Z - Stack的每个SC部分收集的总深度为5微米(15 × 0.33微米的光部分)。最大图像预测(MIPS)产生连续3光学部分群体产生5 MIPS /条每个代表1微米的深度。下面显示的是从一个P14的WT鼠标丘采取有代表性的MIP。 VGlut2,突触前的标记,显示为绿色和突触后的标记,PSD - 95,以红色显示。 (C)的数值输出Puncta分析器。 (四)动物至少3%的部分,与3个时间点(误差棒代表SEM)的动物突触的数量分析的量化。比例尺代表50微米。
上文所述突触检测是基于在我们的实验目标,其中主要集中于视网膜神经节细胞兴奋的预测中,无论是在纯化的文化,或在大脑部分。我们提供了一个参考表中列出的标签(见表1)兴奋性突触的抗体,工作。
这种突触的检测,可适应量化任何神经元的人口或任何其他的突触亚型,这是有选择性的前和突触后标记的突触数量。例如,突触实验描述在这里可以应用到研究的GABA - ...
Puncta分析仪插入图像J的巴里Wark(地址:Physion咨询)写在本A.巴雷斯实验室(斯坦福大学)。
资金;
Name | Company | Catalog Number | Comments | |||||
抗原 | 物种 | 单克隆/多克隆 | 供应商 | 产品编号 | 稀释 | 文化工程 | 可在第 | |
突触前 | 突触 | 兔 | 多克隆 | 突触系统 | 106004 | 1:750 | Ÿ | ND |
突触 | 鼠标 | 单克隆抗体 | 突触系统 | 106001 | 1:500 | Ÿ | Ÿ | |
巴松管 | 鼠标 | 单克隆抗体 | 检测设计 | VAM - PS003F | 1:500 | Ÿ | Ÿ | |
巴松管 | 豚鼠 | 多克隆 | 突触系统 | 141004 | 1:1000 | Ÿ | ND | |
突触结合蛋白1 | 兔 | 多克隆 | 突触系统 | 105002 | 1:750 | Ÿ | ñ | |
Synaptobrevin 2 (C1.69.1) | 鼠标 | 单克隆抗体 | 突触系统 | 104211 | 1:500 | Ÿ | Ÿ | |
突触 (C1.7.2) | 鼠标 | 单克隆抗体 | 突触系统 | 101011 | 1:500 | Ÿ | Ÿ | |
VGlut1 | 鼠标 | 单克隆抗体 | Millipore公司 | MAB5502 | 1:2500 | ñ | Ÿ | |
VGlut1 | 豚鼠 | 多克隆 | Millipore公司 | AB5905 | 1:2500 | ñ | Ÿ | |
VGlut2 | 豚鼠 | 多克隆 | Millipore公司 | AB2251 | 1:2500 | ñ | Ÿ | |
突触后 | PSD - 95 (6G6 - 1C9克隆) | 鼠标 | 单克隆抗体 | 亲和生物试剂 | MA1 - 045 | 1:750 | Ÿ | ñ |
PSD - 95 | 兔 | 多克隆 | Zymed公司 | 51-6900 | 1:500 | ñ | Ÿ | |
荷马 | 鼠标 | 单克隆抗体 | 突触系统 | 160011 | 1:500 | Ÿ | ND | |
荷马 | 大鼠 | 多克隆 | Millipore公司 | AB5875 | 1:500 | Ÿ | Ÿ | |
Gephyrin | 兔 | 多克隆 | 突触系统 | 147003 | 1:500 | Ÿ | Ÿ | |
Gephyrin | 鼠标 | 单克隆抗体 | 突触系统 | 147 | 1:200 | Ÿ | Ÿ |
表1:好,我们已经成功地利用我们的突触检测前和突触后的标记列表的例子。要知道,这不是一个详尽的列表所有可用的标记。 Y =是,N =否,ND =未确定。
试剂 | 公司 | 猫。号 |
PBS | Invitrogen公司 | 20012-027 |
聚- D -赖氨酸 | 西格玛 | P6407 |
层粘连蛋白 | Cultrex | 3400-010-01 |
TRITON X - 100 | 罗氏诊断有限公司 | 9002-93-1 |
正常山羊血清 | Gibco公司 | 16210 |
VectaShield用DAPI | 媒介实验室 | H - 1200 |
华侨城 | 组织Tek的 | 4583 |
三基地(50毫米) | 费舍尔 | BP152 - 5 |
牛血清白蛋白 | 西格玛 | A2153 |
L -赖氨酸 | 西格玛 | L - 1137 |
16%PFA解决方案 | 电子显微镜科学 | 15711 |
颗粒煤灰 | 电子显微镜科学 | 19210 |
24孔培养板 | 鹘 | 35-3047 |
羊抗鼠Alexa的共轭抗体 | Invitrogen公司 | --- |
供应 | 公司 | 猫。号 |
12MM,0号盖玻片 | 卡尔赫克特有限公司 | 1105209 |
1.5玻璃盖玻片(片) | VWR科学 | 48393241 |
载玻片 | VWR科学 | 48311-703 |
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