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Dieses Protokoll beschreibt Methoden zum Schneiden, Färben und Abbilden von frei schwebenden Gewebeabschnitten des Mäusegehirns, gefolgt von einer detaillierten Beschreibung der Analyse des Astrozytengebietsvolumens und der Überlappung oder Kachelung des Astrozytenterritoriums.
Astrozyten besitzen einen erstaunlichen Grad an morphologischer Komplexität, der es ihnen ermöglicht, mit fast jeder Art von Zelle und Struktur im Gehirn zu interagieren. Durch diese Wechselwirkungen regulieren Astrozyten aktiv viele kritische Gehirnfunktionen, einschließlich Synapsenbildung, Neurotransmission und Ionenhomöostase. Im Nagetiergehirn wachsen Astrozyten in den ersten drei postnatalen Wochen an Größe und Komplexität und bilden verschiedene, nicht überlappende Gebiete, um das Gehirn zu kacheln. Dieses Protokoll bietet eine etablierte Methode zur Analyse des Astrozytengebietsvolumens und der Astrozytenkachelung unter Verwendung von frei schwebenden Gewebeschnitten aus dem Mäusegehirn. Zunächst beschreibt dieses Protokoll die Schritte zur Gewebeentnahme, Kryosektion und Immunfärbung von frei schwebenden Gewebeschnitten. Zweitens beschreibt dieses Protokoll die Bildaufnahme und Analyse des Astrozytengebietsvolumens und des Gebietsüberlappungsvolumens unter Verwendung kommerziell verfügbarer Bildanalysesoftware. Schließlich diskutiert dieses Manuskript die Vorteile, wichtige Überlegungen, häufige Fallstricke und Einschränkungen dieser Methoden. Dieses Protokoll erfordert Hirngewebe mit spärlicher oder mosaikfluoreszierender Markierung von Astrozyten und ist für die Verwendung mit gängigen Laborgeräten, konfokaler Mikroskopie und kommerziell erhältlicher Bildanalysesoftware konzipiert.
Astrozyten sind aufwendig verzweigte Zellen, die viele wichtige Funktionen im Gehirn erfüllen1. In der Mausrinde entstehen radiale Gliastammzellen Astrozyten während der späten embryonalen und frühen postnatalen Stadien2. Während der ersten drei postnatalen Wochen wachsen Astrozyten an Größe und Komplexität und entwickeln Tausende von feinen Zweigen, die direkt mit Synapsen interagieren1. Gleichzeitig interagieren Astrozyten mit benachbarten Astrozyten, um diskrete, nicht überlappende Territorien zu schaffen, um das Gehirn zu kacheln3, während die Kommunikation über
Alle Mäuse wurden in Übereinstimmung mit dem Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) an der University of North Carolina in Chapel Hill und der Division of Comparative Medicine (IACUC-Protokollnummer 21-116.0) verwendet. Für diese Experimente wurden Mäuse beiderlei Geschlechts am postnatalen Tag 21 (P21) verwendet. CD1-Mäuse wurden kommerziell gewonnen (Table of Materials), und MADM9 WT:WT und MADM9 WT:KO Mäuse wurden zuvor9 beschrieben.
HINWEIS: Dieses Protokoll erfordert Gehirne mit fluoreszierender Proteinexpression in einer spärlichen Population von Astrozyten. Die Expression fluoresz....
Abbildung 1 zeigt einen schematischen Überblick über die wichtigsten Schritte und den Workflow für dieses Protokoll. Abbildung 2 zeigt Screenshots der wichtigsten Schritte mit der Bildanalysesoftware zum Generieren einer Oberfläche, zum Generieren von Punkten in der Nähe der Oberfläche und zum Generieren einer konvexen Hülle. Abbildung 3 zeigt die Anwendung dieser Technik zur Bestimmung der Überlappung/Kachelung des Astrozyt.......
Dieses Protokoll beschreibt eine etablierte Methode zur Analyse des Astrozytengebietsvolumens und der Astrozytenkachelung im Mauskortex und beschreibt alle wichtigen Schritte, beginnend mit der Perfusion und endend mit der Bildanalyse. Dieses Protokoll erfordert Gehirne von Mäusen, die fluoreszierende Proteine in einer spärlichen oder mosaischen Population von Astrozyten exprimieren. Außerhalb dieser Anforderung können Mäuse jeden Alters für dieses Protokoll verwendet werden, wobei nur geringfügige Anpassungen an .......
Die Autoren haben keine Interessenkonflikte.
Die Mikroskopie wurde am UNC Neuroscience Microscopy Core (RRID:SCR_019060) durchgeführt, teilweise unterstützt durch Mittel aus dem NIH-NINDS Neuroscience Center Support Grant P30 NS045892 und dem NIH-NICHD Intellectual and Developmental Disabilities Research Center Support Grant U54 HD079124. Abbildung 1 wurde mit BioRender.com erstellt. Die Bilder und Daten in Abbildung 4 werden mit Genehmigung des Herausgebers aus einer früheren Publikation 9 nachgedruckt.
....Name | Company | Catalog Number | Comments |
#5 forceps | Roboz | RS-5045 | |
1 mL TB Syringe | Becton Dickinson (BD) | 309623 | |
10x TBS (tris-buffered saline) | 30 g Tris, 80 g NaCl, 2 g KCl, HCl to pH 7.4, dH2O to 1 L; store at room temperature (RT) | ||
12-well plate | Genesee Scientific | 25-106MP | |
1x TBS | 100 mL 10x TBS + 900 mL dH2O; store at RT | ||
1x TBS + Heparin | 28.2 mg Heparin + 250 mL 1x TBS; store at 4 °C | ||
24-well plate | Genesee Scientific | 25-107MP | |
30% Sucrose in TBS | 15 g sucrose, 1x TBS to 50 mL; store at 4 °C | ||
4% PFA (paraformaldehyde) in TBS | 40 g PFA, 4-6 NaOH pellets, 100 mL 10x TBS, dH2O to 1 L; store at 4 °C | ||
Avertin | 0.3125 g tri-bromoethanol, 0.625 mL methylbutanol, dH2O to 25 mL; store at 4 °C; discard 2 weeks after making | ||
Blocking and antibody buffer | 10% goat serum in TBST; store at 4 °C | ||
CD1 mice | Charles River | 022 | |
Collection vial for brains | Fisher Scientific | 03-337-20 | |
Confocal acquisition software | Olympous | FV31S-SW | |
Confocal microscope | Olympus | FV3000RS | |
Coverslips | Fisher Scientific | 12544E | |
Cryostat | Thermo Scientific | CryoStar NX50 | |
Cryostat blade | Thermo Scientific | 3052835 | |
DAPI | Invitrogen | D1306 | |
Embedding mold | Polysciences | 18646A-1 | |
Freezing Medium | 2:1 30% sucrose:OCT; store at RT | ||
GFP antibody | Aves Labs | GFP1010 | |
Glycerol | Thermo Scientific | 158920010 | |
Goat anti-chicken 488 | Invitrogen | A-11039 | |
Goat anti-rabbit 594 | Invitrogen | A11037 | |
Goat Serum | Gibco | 16210064 | |
Heparin | Sigma-Aldrich | H3149 | |
Hydrochloric acid | Sigma-Aldrich | 258148 | |
Imaris | Bitplane | N/A | Version 9.8.0 |
MATLAB | MathWorks | N/A | |
Metal lunch tin | AQUARIUS | N/A | From Amazon, "DIY Large Fun Box" |
Methylbutanol | Sigma-Aldrich | 152463 | |
Micro Dissecting Scissors | Roboz | RS-5921 | |
Mouting medium | 20mM Tris pH8.0, 90% Glycerol, 0.5% N-propyl gallate ; store at 4 °C; good for up to 2 months | ||
Nailpolish | VWR | 100491-940 | |
N-propyl gallate | Sigma-Aldrich | 02370-100G | |
O.C.T. | Fisher Scientific | 23-730-571 | |
Oil | Olympus | IMMOIL-F30CC | Specific to microscope/objective |
Operating Scissors 6" | Roboz | RS-6820 | |
Orbital platform shaker | Fisher Scientific | 88861043 | Minimum speed needed: 25 rpm |
Paintbrush | Bogrinuo | N/A | From Amazon, "Detail Paint Brushes - Miniature Brushes" |
Paraformaldehyde | Sigma-Aldrich | P6148 | |
Pasteur pipet (5.75") | VWR | 14672-608 | |
Pasteur pipet (9") | VWR | 14672-380 | |
Potassium chloride | Sigma-Aldrich | P9541-500G | |
Razor blade | Fisher Scientific | 12-640 | |
RFP antibody | Rockland | 600-401-379 | |
Sectioning medium | 1:1 glycerol:1x TBS; store at RT | ||
Slides | VWR | 48311-703 | |
Sodium chrloide | Fisher Scientific | BP358-212 | |
Sodium hydroxide | Sigma-Aldrich | S5881 | |
Sucrose | Sigma-Aldrich | S0389 | |
TBST (TBS + Triton X-100) | 0.2% Triton in 1x TBS; store at RT | ||
Transfer Pipet | VWR | 414004-002 | |
Tri-bromoethanol | Sigma-Aldrich | T48402 | |
Tris(hydroxymethyl)aminomethane | Thermo Scientific | 424570025 | |
Triton X-100 | Sigma-Aldrich | 93443 | |
Triton X-100 (high-quality) | Fisher Scientific | 50-489-120 | |
XTSpotsConvexHull | N/A | N/A | custom XTension provide as supplementary material |
Buffers and Solutions | |||
10x TBS | xx mM Tris, xx mM NaCl, xx mM KCl, pH 7.4 | ||
1x TBS | |||
1x TBS + Heparin | add xx mg Heparin to xx mL of 1x TBS | ||
4% PFA | |||
30% Sucrose in TBS | |||
Freezing Medium | |||
Sectioning medium | |||
TBST | 0.2% Triton in 1x TBS | ||
Blocking and antibody buffer | 10% goat serum in 1x TBST | ||
Mouting medium |
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