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Method Article
Hier stellen wir ein Golgi-Cox-Protokoll ausführlich vor. Diese zuverlässige Gewebe-Fleck-Methode ermöglicht eine qualitativ hochwertige Beurteilung der Cytoarchitektur im Hippocampus und im gesamten Gehirn mit minimaler Fehlersuche.
Dendritische Stacheln sind die Ausstülpungen aus den neuronalen dendritischen Schächten, die exzitatorische Synapsen enthalten. Die morphologischen und verzweigten Variationen der neuronalen Dendriten innerhalb des Hippocampus sind in die Erkenntnis- und Gedächtnisbildung verwickelt. Es gibt mehrere Ansätze zur Golgi-Färbung, die alle für die Bestimmung der morphologischen Eigenschaften der dendritischen Lauben nützlich waren und einen klaren Hintergrund hervorbringen. Die vorliegende Golgi-Cox-Methode (eine leichte Variation des Protokolls, die mit einem kommerziellen Golgi-Färbe-Kit versehen ist) wurde entworfen, um zu beurteilen, wie eine relativ niedrige Dosis des chemotherapeutischen Arzneimittels 5-Flurouracil (5-Fu) die dendritische Morphologie beeinflussen würde , Die Anzahl der Stacheln und die Komplexität der Arborisierung im Hippocampus. Die 5-Fu modulierten die dendritische Komplexität signifikant und reduzierten die Wirbelsäulendichte im gesamten Hippocampus regionalspezifisch. Die dargestellten Daten zeigen, dass die Golgi-Färbemethode efDie fälligen Neuronen in der CA1, dem CA3 und dem Dentat Gyrus (DG) des Hippocampus fungiert. Dieses Protokoll berichtet die Details für jeden Schritt, so dass andere Forscher können zuverlässig Flecken Gewebe im gesamten Gehirn mit qualitativ hochwertigen Ergebnissen und minimale Fehlersuche.
Dendriten sind der größte Teil der Neuronen, die den präsynaptischen Eingang empfangen und verarbeiten 1 . Ihre dendritischen Prozesse haben eine komplexe Geometrie, wo die proximalen Zweige einen größeren Durchmesser haben als die distalen Zweige. Da Dendriten sich entwickeln, bilden sie mehrere Verbindungen mit anderen Neuronen in einem Prozess, der als dendritische Arborisierung bezeichnet wird. Das Ausmaß und Muster dieser Verzweigung bestimmt die Menge der synaptischen Eingaben, die ein Dendrit adäquat verarbeiten kann 2 .
Dendritische Arborisierung ist ein notwendiger Prozess für die aktivitätsabhängige Plastizität und die richtige Entwicklung von neuronalen Schaltungen. Extension, Retraktion, Verzweigung und Synaptogenese sind komplizierte Prozesse, die intrinsische genetische Programme und Einflüsse aus extrinsischen Faktoren beinhalten. Die morphologischen und verzweigten Variationen der neuronalen Dendriten innerhalb des Hippocampus sind in die Erkenntnis- und Gedächtnisbildung verwickeltF "> 3 , 4. Die Veränderungen der dendritischen Komplexität sind mit pathophysiologischen und Verhaltensänderungen verbunden 5. Anomalien beziehen sich auf mehrere Krankheitszustände, darunter zerbrechliches X-Syndrom und Down-Syndrom 6 .
Dendritische Stacheln sind die spezialisierten subzellulären Kompartimente der dendritischen Dorn, die exzitatorische Eingaben im zentralen Nervensystem erhalten. Es gibt drei morphologische Klassen von dendritischen Stacheln, wobei der Name jeder Klasse auf ihrer Größe und Form basiert: 1) Pilzstacheln, die komplexe postsynaptische Dichten mit mehr Glutamatrezeptoren haben als andere Stacheln 7 ; 2) Stubby Stacheln, denen ein Stamm fehlt; Und 3) dünne Stacheln, die aus einem langwierigen, schmalen Stamm und einem Kugelkopf bestehen 8 . Das dendritische Wirbelsäulenvolumen wird teilweise verwendet, um sie zu definieren, wobei dünne Stacheln im allgemeinen kleiner sind (0,01 μm 3 ) Im Vergleich zu Pilzstacheln (0,8 μm 3 ) 9 , 10 . Die Stacheln stabilisieren sich mit Reifung. Zum Beispiel ziehen sich die dünnen Stacheln nach einigen Tagen zurück oder entwickeln sich zu Pilzstacheln. Alternativ sind die Pilzstacheln relativ stabil und können über einen längeren Zeitraum überleben. Die Stärke der neuronalen Verbindungen beruht auf der Anzahl der Stacheln und / oder deren Volumen 11 , 12 , 13 .
Die klassische Golgi-Färbemethode und ihre moderneren Variationen sind alle für die Untersuchung der dendritischen Wirbelsäulenmorphologie und -dichte nützlich gewesen. Ein einzigartiger Aspekt der Golgi-Färbung ist, dass es zufällig etwa 5% der gesamten Neuronen, die für die Verfolgung der einzelnen Neuronen 14 , 15 erlaubt. Obwohl der genaue Mechanismus, in dem die Golgi MethOd stains einzelne Neuronen ist noch unbekannt, das Prinzip des Verfahrens basiert auf der Kristallisation von Silberchromat (Ag 2 CrO 4 ) 16 , 17 . Es gibt drei Haupttypen der Golgi-Methode: den schnellen Golgi, den Golgi-Cox und den Golgi-Kopsch 18 , 19 . Alle drei Methoden beginnen mit einer anfänglichen Inkubationsphase in Chromsalzen für mehrere Tage bis Monate, aber es gibt bestimmte wichtige Unterschiede zwischen ihnen. Der schnelle Golgi nutzt Osmiumtetroxid im ersten Schritt, während der Golgi-Kopsch Paraformaldehyd enthält. Die Färbung sowohl im Rapid-Golgi als auch im Golgi-Kopsch folgt eine Inkubation in einer 1-2% Silbernitratlösung für etwa 7 Tage. Die Golgi-Cox-Methode verwendet Quecksilberchlorid und Kaliumdichromat anstelle von Silbernitrat und hat eine Imprägnierungszeit von 2-4 Wochen. Die Gewebe werden dann geschnitten und schnell in ein verdünntes Ammoniak gegebenLösung, gefolgt von einem fotografischen Fixierer, um Salze zu entfernen. Von den drei Typen wird die Golgi-Cox-Methode als am besten angesehen, um die dendritischen Dorn ohne große Hintergrundinterferenz zu färben, zum Teil weil die Kristallartefakte nicht auf der Oberfläche des Gewebes auftreten (anders als bei der schnellen Golgi-Methode) 17 , 20 , 21 .
Die vorliegende Methode ist eine leichte Variation des Protokolls, das mit einem kommerziellen Golgi-Färbe-Kit versehen ist, und wurde entworfen, um zu beurteilen, wie eine relativ niedrige Dosis des 5-Fu die dendritischen morphologischen Eigenschaften und die Wirbelsäuredichte beeinflussen würde. Alle gewonnenen Daten könnten einen weiteren Einblick geben, wie sich die chemotherapeutische Behandlung auf die neuronale Schaltung auswirkt.
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Experimente wurden in Übereinstimmung mit den ethischen Standards durchgeführt, die vom Institutional Animal Care and Use Committee bei UAMS genehmigt wurden.
1. Tiere und 5-Fu Einspritzung Paradigma
2. Euthanasie-Verfahren und Hirn-Extraktion
3. Golgi-Färbung und Gewebevorbereitung
4. Schnitt
5. Nachfärbung
6. Montage, Reinigung und Abdeckung
7. Bildstapel erwerben
8. Neuronale Verfolgung
9. Analyse
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Die Effekte der 5-Fu-Behandlung auf die dendritische Arborisierung und Komplexität im Hippocampus von Golgi-gefärbten Gehirnabschnitten wurden mit einer handelsüblichen Imaging-Software quantifiziert und verfolgt. Nach der Verfolgung wurden die dendritische Arborisierung, die Wirbelsäulendichte und die Wirbelsäulenmorphologie unter Verwendung der Sholl-Analyse und des dendritischen Komplexitätsindex (DCI) analysiert. Sholl-Analyse ist eine quantitative analytische Methode, die verw...
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Im Vergleich zu moderneren Techniken hat die Golgi-Cox-Methode mehrere Vorteile, die es zur bevorzugten Methode zur Untersuchung der Wirbelsäulenmorphologie machen: 1) Die Färbung kann für im Wesentlichen jedes Gewebe verwendet werden, 2) Ein Grundlichtmikroskop-Setup ist alles, was benötigt wird Erwerben Golgi-basierte Bilder, 3) Die Golgi-Cox-Bildgebung ist schneller als konfokale Bildgebung und 4) Golgi-gefärbte Abschnitte sind für mehrere Monate bis Jahre länger als Proben, die fluoreszenzmarkiert sind, leben...
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Die Autoren erklären, dass sie keine konkurrierenden finanziellen Interessen haben.
Diese Arbeit wurde von einem Pilotstipendium unter NIH P20 GM109005 (ARA) und dem Zentrum für Translational Neuroscience IDeA Programmpreis P30 GM110702 unterstützt.
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
superGolgi Kit | Bioenno Lifesciences | 30100 | Contains hazardous materials. |
PBS 10x powder concentrate | Fisher | BP665-1 | |
Triton X-100 | Sigma | 9002-93-1 | |
Permount | Fisher | SP 15-100 | |
Slide cover | Fisher | 12-546-14 | |
7 mL Transfer pipette | Globe Scientific | 135030 | |
10 mL Falcon tubes | BD Biosciences | 352099 | |
Foil | Fisher | 01-213-105 | |
12-well plate | BD Biosciences | 353043 | |
200 proof Ethanol | Pharmco-AAPER | 111000200 | |
Xylene | Acros Organics | 1330-20-7 | Hazardous. |
Permabond 200 | Permabond LLC | GF2492 | |
25 mL serological pipette | Sigma | SIAL1489 | |
Parafilm | Midsci | HS234526C | |
Vibratome | World Precision Instruments | NVSLM1 | |
C57Bl/6 Male Mice | The Jackson Laboratory | 000664 | |
Axio Imager 2 | ZEISS | Multiple components, see website for details. | |
AxioCam MRc Camera | ZEISS | 426508-9902-000 | |
Staining Dish , Green | Tissue-Tek | 62541-12 | |
Staining Dish Set | Electron Microscopy Sciences | 70312-20 | |
Motorized Pipet Filler | Fisher | 03-692-168 | |
Neurolucida | mbf Bioscience | ||
Neurolucida Explorer | mbf Bioscience | ||
Prism | GraphPad |
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