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描述一个生活的荧光成像技术,量化的补给和动员特定的突触小泡(SV)池,在中央的神经末梢。两轮的SV回收进行监控,在相同的神经终端提供内部控制。
在中央神经末梢释放神经递质后,状态变量的内吞作用迅速检索。检索状态变量,然后重新填充的神经递质和归队回收池,作为状态变量定义的胞吐 1,2 。回收池,一般都可以分为两个不同的池 - 易释放池(RRP)和储备池(RP)。顾名思义,定价由是立即融合的状态变量,而RP的状态变量被释放在强烈的刺激 1,2只。重要的是有一个可靠的检测报告这些SV池差增资,以了解1)状态变量通车后不同模式的内吞作用(如网格蛋白依赖的内吞作用和活动依赖大量的内吞作用)和2)的机制如何调动双方的定价和RP控制在不同的刺激的反应。
定期聘请调频染料定量报告中央神经末梢的SV营业额3-8。他们有疏水性烃类尾气的,允许在脂双层的可逆分区,横跨膜和亲水性头组块通过。很少在水溶液中的荧光染料,但在膜 9分区时,其量子产率显着增加。因此,调频染料跟踪积极回收状态变量的理想荧光探针。调频染料使用标准的协议如下。首先,它们是适用于神经元和期间内吞作用(图1)。非内化后的染料从质膜,内回收池回收状态变量重新分配冲走。这些状态变量,然后使用卸载刺激(图1)耗尽。由于调频染料状态变量的标签是量子 10,由此产生的荧光下降释放囊泡数量成正比。因此,状态变量的回收和融合产生的PRevious轮内吞作用,可以可靠地量化。
在这里,我们提出了一个已被修改,以获得两个额外的信息内容的协议。首先,连续装卸刺激差异卸载定价和RP,让量化具体的SV池增资。其次,每一个神经末梢,两次经过协议。因此,在S1相同的神经末梢的反应可以比较一个阶段S2(图2)的测试物质的存在,提供了一个内部控制。这一点很重要,因为SV在不同的神经末梢循环再造的程度是高度可变的11。
可能对本协议中使用的任何附着的初级神经元文化,但电镀密度,解决方案和刺激的条件进行了优化小脑颗粒神经元(CGNS )12,13。
1。小脑颗粒神经元的制备
2。实验装置
3。样品制备
4。 S1期
5。恢复阶段(见图2)
6。 S2期
7。数据分析
8。代表性的成果:
一个对照实验,其中CGNS经历了两轮相同的装卸步骤是在图5表示。当开始了一系列的实验,它是必不可少的,像这样的控制实验是每天执行确认S1和S2前不同实验条件下,在S2的相媲美。
在这个例子中,装有10微米使用80赫兹10秒刺激(图5a)FM1 - 43 CGNS。图5b显示FM1 - 43 -加载的神经,以荧光灯puncta为代表的终端。投资回报率超过90神经末梢定义在图5c所示。用于S1和S2的投资回报率相同。在这两种卸载,定价是先卸载30赫兹(2)反相卸载连续3 40Hz的刺激(10)(图5a)刺激。在每个刺激的荧光下降可以清楚地观察和量化(图5d - E)。检查时,相应的定价荧光滴,RP和总回收池S1和S2相媲美。此外,回收状态变量的20%居住在的定价,而80%的RP居住在S1和S2。
图1一个典型的FM实验示意图 。一)SV的内吞作用是触发FM染料(绿色表示)的存在。染料是内陷膜(单颗或批量内涵体)。乙)非内在质膜上的染料灌注冲走。 c)在应用程序卸载刺激标记SVS,已成为释放造成损失的荧光与血浆膜的导火索的。四)在荧光(ΔF)发布的标示为状态变量的数量成正比的变化,然后可以量化。
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图2可能的实验方案的示意图。一)控制实验的细胞进行两个回合调频染料装卸(S1和S2)的流程图。细胞可以加载使用各种不同的刺激。卸载步骤是相同的,定价是2秒与30赫兹卸载的反相其次卸载使用第10号第3次40赫兹定价和储备库装卸刺激相隔40秒,所有其他的刺激,30秒。左细胞恢复为S1和S2之间的20分钟。流程图可能修改测试效果为B的一种物质)的内吞作用或C)胞吐也显示。相应的测试药物可以灌注在所示期间进入会议厅。
显示图像J的数据分析图3截图截图一)亮度和对比度调整,二)帧对齐,C)的投资回报的选择,和D)强度值的提取,使用图像研究
在Microsoft Excel中的数据分析图4截图 。截图一)导入图像J( 第一列的原始数据显示,车架号,其余各列数据,从个人的神经末梢B))S1的基准值(10帧)为任意值( 200)调整开始第一个刺激,三)调整S2基准值55帧,使用相同的协议,到S1,和D)测量使用Microsoft Excel的荧光滴。请注意,在D所示的平均跟踪是用来定义时间点前后每下降。每个ROI的荧光滴的大小应确定在C所示的电子表格上的值
图5。代表控制实验。一)CGNS被载入10μMFM1 - 43使用80赫兹(10秒)刺激的对照实验流程图。 S1和S2阶段是相同的。定价和储备库装卸刺激相隔40秒,所有其他的刺激,30秒。 b)在图像显示神经末梢加载FM1 - 43。三)与B相同的图像显示90编号的投资回报进行分析选择。 d)在选定的时间点在B红色框描绘一个地区的图片。前基底=刺激; 30赫兹= =后每40赫兹10秒刺激后,30赫兹2秒的刺激; 40赫兹1,2,3。这些图像中伪荧光的变化来说明(频谱显示在右边栏)。 E)平均± SEM跟踪从90 C.个人刺激神经描绘终端获得单杠代表。比例尺= 10微米。
调频染料被广泛用于研究在许多神经制剂的神经末梢功能。他们已受聘主要监察或SV的内吞作用,的SV营业额或胞吐 6动力学的程度。所描述的协议扩展了这些研究,探讨差卸载特定的SV池。这提供额外的信息有关的SV池的补水和他们的动员程度。
调频染料可用于多轮的SV回收范围内的标签相同的神经末梢。我们利用此属性和设计,其中SV在每一个终端的营业额可在同一神经末梢两次监测的协议。这提供了一个准确的内部控制,这是必不可少的,由于异质性的SV回收并行神经末梢11。通过使用作为内部控制的S1阶段,加气站的定价,RP和总SV药物池,可以比较可靠和直接。
除了提供回收的绝对大小的信息,定价和RP池不同的刺激条件下,该协议还可以提供下列资料 - 1)之间的定价和RP的状态变量作为一个回收池的功能分区S1和S2,2)总S1回收池和3)任何定义S2在S1相同的池功能的SV池的相对大小的功能(定价和RP)的S2池的相对大小。这种特殊的协议不会提供有关卸载动力学的信息不过,因为采集时间太慢(动能测量的采集时间应尽可能和卸载自动同步图像采集快速)。
我们30赫兹2秒的刺激唤起定价相同程度装卸高渗蔗糖8。由于定价的大小是由高渗蔗糖卸载15定义,我们可以这个协议卸载所有定价状态变量,在16个海马神经元的研究协议。储备库3 400刺激(40赫兹10秒),因为这刺激卸载相同的染料量范式(2 50毫米氯化钾刺激),耗尽所有染料标记的状态变量的95%的列车几乎完全耗尽8,17。准确的定量定价和储备库的大小还依赖于线性CCD相机的动态范围内获得的信息。
这个简单的协议,也可以进一步修改。装货刺激的强度,也可以是多种多样的,以确定神经元的活动和不同的内吞作用模式影响SV池补水。此外,也可以进行装卸大于两个周期,如果需要的话。此协议也可使用或者过度表达或转染细胞shRNA的载体。由于转染效率低的初级神经元文化,表达的蛋白质必须与荧光蛋白标记。它是必不可少的,这些荧光标记不与染料的调频信号干扰(例如,使用青色或红蛋白)。在这种情况下,在相同的视野转染和未转染细胞的神经末梢,也可以作为一个额外的控制8相比。在这种实验中的S1和S2之间的负载加载程度的比较是没有什么价值,因为目前在两个负载扰动。 SV池之间的染料分区仍然可以进行可视化不过 8 。
遗传记者称为pHluorins也可以监测初级神经元文化的SV胞吐和内吞作用。这些探头使用pH敏感的绿色荧光蛋白的管腔域的标签,如鞋面,突触和 VGLUT1 18的SV蛋白的pH值环境水泡ATP酶抑制剂一起使用时,pHluorins报告SV池动员19动力学和程度。调频染料为基础的方法这里描述在pHluorin技术的一些优点,首先,调频染料提供信息SV内吞作用模式的补充定价和储备池 8 。其次具体SV池可与具有不同的光谱特性的 20年,最后没有要求转FM染料标记。不能提供调频染料之间的休息,但是回收的SV池(对比pHluorins 19)的SV交通信息,自定义状态变量与染料期间加载的内吞作用是可见的。因此FM染料和pHluorins的长处和短处,并在独立实验中使用,以解决同样的问题时,是最强大的。
高品质的图像是必不可少的有效的分析和reproducib乐的结果。虽然可以很容易地纠正横向漂移,那里是一个在Z轴漂移的实验无法恢复。出于这个原因,重要的是重新集中开始前S1和S2卸载的图像。时发生的情况下,一个显著的荧光衰变,衰变更正可应用于(通常是由减去先前记录的跟踪,从FM加载细胞刺激的情况下)。然而,这是建议,图形表示和不被用于任何定量分析进行衰减校正。
我们什么都没有透露。
这项工作是从威康信托基金(编号:084277)赠款支持。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
名称 | 公司 | 目录没有。 | |
---|---|---|---|
AxioCam MRM牧师3数码相机 | 卡尔蔡司 | 4265099901000 | |
Axio上Observer.A1显微镜 | 卡尔蔡司 | 43100.4亿 | |
细胞培养板(6井) | 格雷纳生物一 | 657160 | |
离心机(32R环球) | 海蒂诗Zentrifugen | 1610 | |
二氧化碳培养箱 | 贺利氏仪器 | 51014042 | |
猎鹰管(15/50毫升) | 格雷纳生物一 | 二十一万○二百六十一分之一十八万八千二百七十一 | |
Fluar 20X / 0.75∞/ 0.17目标 | 卡尔蔡司 | 4401459901000 | |
盖玻片(Ø25mm) | VWR International的 | 631-1584 | |
玻璃巴氏吸管(230纳米) | 格雷纳生物一 | 612-1799 | |
血球 | VWR | 15170-170 | |
影像室 | 华纳 | RC - 21行为风险因素调查 | |
层流罩 | 百得 | VLF的行李处理系统1200 | |
McIlwain组织砍刀 | 很多的实验室工程有限公司 | MTC / 2 | |
汞灯 | 卡尔蔡司 | HBO的103 | |
MultiStim系统电刺激(100mV时,时脉宽度为1ms) | Digitimer有限公司 | D330 | |
灌注泵 | 沃森的马洛 | 313S | |
血清移液器(25年5月10日毫升) | 格雷纳生物一 | 606180/607180/760180 | |
快门控制器 | 卡尔蔡司 | MAC5000 | |
注射器(20毫升) | 屋宇署Plastipak | ST01 - B002 | |
注射式过滤器(Minisart - 0.20微米) | 赛多利斯Stedim | 16532 | |
VC - 6六通道阀门控制器 | 华纳 | 64-0135 | |
YFP的FilteR SET(设置46) | 卡尔蔡司 | 1196-681 |
表1。使用特殊设备和仪器
名称 | 公司 | 目录没有。 | 集中 |
---|---|---|---|
FM1 - 43 | 剑桥生物科学 | BT70021 | 10μM |
FM2 - 10 | 剑桥生物科学 | BT70044 | 100μM |
聚D -赖氨酸 | 西格玛 | P7886 | 15微克/毫升 |
硅脂 | 西格玛 | 85403 | - |
表2。使用特定试剂
名称 | 公司 | 目录没有。 | 集中 |
---|---|---|---|
牛血清白蛋白(BSA) | 西格玛 | A4503 | 0.3% |
D -葡萄糖 | 西格玛 | G5767 | 0.25% |
镁以SO 4 · 7H 2 O | 西格玛 | M2773 | 1.5毫米 |
D - PBS | Gibco公司 | 21300 | 960毫克毫升 |
- 使百毫升每个准备新鲜
使用前无菌过滤器
表3。溶液B中广核准备
名称 | 公司 | 目录没有。 | 集中 |
---|---|---|---|
解决方案B | - | - | 19日毫升 |
胰蛋白酶(5毫克/毫升的股票,-20℃) | 西格玛 | T9201 | 1毫升 |
表4。解决方案T为中广核准备
名称 | 公司 | 目录没有。 | 集中 |
---|---|---|---|
溶液C | - | - | 3.2毫升 |
解决方案B | - | - | 16.8毫升 |
表5。解决方案W为中广核准备
名称 | 公司 | 目录没有。 | 集中 |
---|---|---|---|
脱氧核糖核酸(DNA酶,每0.5毫升股票500的U,-20℃) | 西格玛 | D5025 | 0.5毫升 |
硫酸镁4 · 7H 2 O | 西格玛 | M2773 | 1.5毫米 |
解决方案B | - | - | 10毫升 |
大豆胰蛋白酶抑制剂(SBTI,每0.5毫升股票,0.5毫克-20℃) | 西格玛 | T9003 | 0.5毫升 |
表6。溶液C中广核准备
名称 | 公司 | 目录没有。 | 集中 |
---|---|---|---|
牛血清白蛋白(BSA) | 西格玛 | A4503 | 4% |
厄尔的平衡盐溶液(EBSS) | Gibco公司 | 24010 | 10毫升 |
硫酸镁4 · 7H 2 O | 西格玛 | M2773 | 3毫米 |
表7。中广核准备EBSS解决方案
名称 | 公司 | 目录没有。 | 集中 |
---|---|---|---|
胞嘧啶β- D - arabinofuranoside(ARA - C)* | 西格玛 | C1768 | 10μM |
胎儿牛血清 | Gibco公司 | 10106 | 10% |
D -葡萄糖 | 西格玛 | G5767 | 30毫米 |
L -谷氨酰胺 | 西格玛 | G3126 | 2毫米 |
氯化钾 | 西格玛 | P5405 | 25毫米 |
最小的重要媒介(MEM) | Gibco公司 | 21090 | 500毫升 |
(P)的青霉素/链霉素(S) | Gibco公司 | 15140 | 100 U /毫升(P)100微克/毫升(S) |
*的Ara - C应添加到中等,从1格起
表8。中广核准备的文化传媒
名称 | 版本 | 公司 |
---|---|---|
AxioVision REL。 | 4.8 | 卡尔蔡司 |
ImageJ | 1.42q | 国家卫生研究院 |
Microsoft Excel中 | 2003年 | 微软 |
表9。使用特定的计算机软件
名称 | 公司 | 目录没有。 | 集中 |
---|---|---|---|
氯化钙2 · 2H 2 O | 西格玛 | C7902 | 1.3毫米 |
血糖 | 西格玛 | G5767 | 5毫米 |
氯化钾 | 西格玛 | P5405 | 3.5毫米 |
KH 2 PO 4 | 西格玛 | P9791 | 0.4毫米 |
氯化镁2 · 6H 2 O | 西格玛 | M0250 | 1.2毫米 |
氯化钠 | Fluka公司 | 71378 | 170毫米 |
碳酸氢钠3 | Fluka公司 | 71627 | 5毫米 |
NA 2 SO 4 | BDH实验室用品 | 10264 | 1.2毫米 |
工商业污水附加费 | 西格玛 | T1375 | 20毫米 |
表10。盐溶液(pH值7.4)
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