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Method Article
A continuación se describe un protocolo para la preparación de agar-incrustados trozos de retina que son adecuados para la electrofisiología y la Ca2 + imágenes. Este método permite estudiar la cinta del tipo de sinapsis en la retina utilizando microcircuitos directa patch-clamp grabaciones de una sola terminales nerviosas presinápticas.
Los estímulos visuales se detectan y se transmite en un amplio rango dinámico de la intensidad de la luz y los cambios de frecuencia por las neuronas especializadas en la retina de los vertebrados. Dos clases de neuronas de la retina, los fotorreceptores y las células bipolares, lograr esto mediante el uso de cinta de las zonas de tipo activo, que permiten la liberación de neurotransmisores sostenido y de alto rendimiento durante largos periodos de tiempo. ON-tipo mixto de células bipolares (Mb) terminales de la retina peces de colores, que despolarizar a los estímulos luminosos y recibir caña mezclado y la entrada del cono fotorreceptores, son adecuados para el estudio de la cinta de tipo sinapsis debido a su gran tamaño (~ 10-12 m de diámetro) y de sus numerosas conexiones sinápticas lateral y recíproca con las dendritas de células amacrinas. Acceso directo a las terminales Mb células bipolares en la retina rebanadas de peces de colores con la técnica de patch-clamp permite la medición de la presináptica Ca 2 + corrientes, cambios de membrana de la capacitancia, y la inhibición recíproca retroalimentación sináptica mediada por GABA <sub> A y los receptores GABA C, expresada en los terminales. Presináptica mediciones de la capacitancia de la membrana de la exocitosis permitir un estudio de la plasticidad a corto plazo de la liberación de neurotransmisores excitatorios 14,15. Además, la plasticidad a corto plazo y largo plazo de la liberación de neurotransmisores inhibitorios de las células amacrinas también pueden ser investigados por las grabaciones de la inhibición por retroalimentación recíproca de llegar a la terminal Mb 21. En períodos cortos de tiempo (por ejemplo, ~ 10 s), la inhibición GABAérgica retroalimentación recíproca de las células amacrinas se somete a dos a dos pulsos a través de la depresión el agotamiento del pool de vesículas del GABA 11. La dinámica sináptica de microcircuitos de la retina en la capa plexiforme interna de la retina por lo tanto puede ser estudiado directamente.
La técnica de corte cerebral se introdujo más de 40 años, pero sigue siendo muy útil para la investigación de las propiedades eléctricas de las neuronas, tanto en el soma celular único, dendrita o axón único, y microcircuit sináptica nivel 19. Los tejidos que son demasiado pequeños para ser pegado directamente en la cámara de corte son a menudo primero incrustado en agar (o coloca en un papel de filtro) y luego en rodajas 20, 23, 18, 9. En este video, que emplean la técnica de agar antes de la incorporación de la retina con peces de colores. Algunos de los terminales de células gigantes bipolar en nuestra retina rebanadas de peces de colores son axotomized (axón de corte) durante el procedimiento de corte. Esto nos permite aislar una sola entrada presináptica terminales nerviosas, porque la grabación de las terminales axotomized excluye las señales del compartimiento de la soma-dendríticas. Por otra parte, también se puede grabar desde intacta Mb células bipolares, mediante el registro de los terminales conectados a los axones que no se han reducido durante el procedimiento de corte. En general, el uso de este protocolo experimental que ayuda en los estudios de la fisiología de la retina sináptica, el análisis de microcircuitos funcionales, y la transmisión sináptica en las sinapsis de la cinta.
1. Soluciones externas e internas
2. Patch-clamp electrodos de pipeta
3. Preparación de Agar-incrustados trozos de retina
Solución de problemas:
Si la pieza de la retina incrustado en el bloque de agar se separa o se sale de la corte durante el agar, se puede aumentar el grosor de corte de 200 m hasta 300 m en incrementos de 20 m. Además, trate de minimizar la cantidad de solución en torno a la retina, ya que se transfiere y se coloca en el agar líquido absorbiendo solución extra con un laminado de papel punta "Kimwipe". Otra forma de evitar este problema es reducir el tamaño de la pieza de la retina inicialmente en el agar. Porque el humor vítreo de agar prohíbe totalmente vinculados a la pieza de la retina, puede ser necesario para hacer hialuronidasa fresco o ajustar el tiempo de incubación (paso (3.3)).
4. Identificación de la terminal sináptica célula bipolar en un trozo de retina
5. Registros electrofisiológicos y Ca 2 + imágenes
Solución de problemas:
Si una falla con frecuencia para establecer una configuración de célula completa, incluso después de la formación de un sello estable GΩ, puede ser útil para reducir la presión negativa utilizado para perforar el terminal membrane. También puede ser el caso de que la presión de succión óptima para el establecimiento de células enteras de configuración varía en función de la curvatura de la membrana (soma> terminal). También es posible utilizar un protocolo de Zap (Amplitud: 400 mV, Duración: 100 ms) para entrar en la configuración de célula completa, ya sea solos o en combinación con un fuerte pulso de presión negativa. Hemos encontrado el protocolo zap a ser especialmente útil para romper en cuando se utiliza una punta de la pipeta con un baño de la resistencia de más de 12 mW.
6. Resultados representante
Figura 1. Identificación de los terminales Mb células bipolares en rodajas de peces de colores la retina. (Ac) IR-DIC imágenes de los terminales Mb célula bipolar. Podemos identificar terminales probable axotomized (axón de corte) e intacto en la imagen IR-DIC. Una terminal de axotomized parece redondo y circular, como se muestra en cmientras que un terminal intacta es más probable que aparezca elíptica, como se muestra en a y b. Esta clasificación puede ser confirmado por medición de la capacidad transitoria (ver Figura 2) o por el método de tintura de llenado (d - f). Las flechas rojas indican la ubicación de la intersección entre el axón y la terminal del axón de las terminales intacto en a y b. Línea roja punteada indica el contorno de los terminales Mb célula bipolar. (Df). Imágenes de fluorescencia de los terminales Mb células bipolares con un axón intacta (d), un axón cortado parcialmente (e), o un ser removido del axón (f). Alexa 555 (A20501MP, Invitrogen) tinte fluorescente se llena con una solución interna previa a la grabación. Inmediatamente después de la grabación de patch-clamp, la porción de retina fue trasladado a un 4% (wt / vol) de paraformaldehído (P6148, Sigma) en solución amortiguadora de fosfato (70.013, GIBCO) y se incubó durante 30min. Rebanadas fueron montados en portaobjetos Superfrost (Fisher Scientific) en medio de montaje acuoso con anti-fading agentes (Biomeda corp). Alexa 555 Mb que contiene terminales de células bipolares eran vistas con una línea de 555 nm láser (rojo) con un 40x de inmersión en agua en un objetivo láser confocal de barrido microscopio (LSM 710, Carl Zeiss). Tenga en cuenta la presencia de pequeños apéndices telodendria que sobresale de la terminales de los axones (flechas azules). Barra de escala indica 10 micras (a - f). INL: la capa nuclear interna, IPL: la capa interna plexiforme, GCL: capa de células ganglionares.
Figura 2. Propiedades eléctricas de los terminales Mb axotomized e intacta la célula bipolar. (A, c) La respuesta transitoria de corriente activada por una hiperpolarización paso de voltaje-clamp del potencial de reposo de -60 mV a -70 mV. La respuesta corta corriente a un voltaje de -10 mV-clamp pasopuede dar lugar a: 1) un solo rápido decaimiento exponencial actual con alta impedancia de entrada a -70 mV (indicativo de una terminal de axotomized, panel a), o 2) un decaimiento exponencial doble con baja resistencia de entrada a -70 mV (indicativo de una terminal intacta, panel c, ver también 12, 14, 15). (B, d) Ca 2 + corrientes y saltos de membrana capacitancia fueron evocados por la despolarización paso -70 a 0 mV. Resolver las mediciones de tiempo de capacitancia de la membrana utilizar un estímulo senoidal de 2 kHz superpuesta a la posibilidad de mantener en reposo de -70 mV 6. El trazo rojo es el valor promedio de los datos de capacidad puntos. Tenga en cuenta que el salto de capacidad en la Figura 2B y 2D son iguales a unos 200 ss.
Figura 3. Mediciones directas de la Ca 2 + imágenes las señales, exocitosis, y la retroalimentación inhibitoria en un Mb bipolar de terminales celulares. (A) Un aumento transitorio en la concentración de Ca2 + en el telodendria de una terminal de Mb fue activado por una despolarización paso de voltaje-clamp -70 a 0 mV por 200 ms (flecha). Oregon Green 488 BAPTA-1 (100 M), un indicador de Ca 2 + colorante, fue incluido en el parche pipeta. (B) la imagen de la fluorescencia correspondiente telodendria Mb (región de interés indicado por la línea punteada de color rojo). (C) a corto plazo la depresión sináptica de la liberación de neurotransmisores (exocitosis). Capacidad de Ca 2 + corrientes (en el centro de seguimiento) y de la membrana (traza inferior) que evoca un par de 20 despolarizaciones ms a 0 mV (superior rastro; 200 ms entre pulsos de intervalo). La flecha indica el efecto de los protones exocytosed en el Ca 2 + actual y también la inhibición GABAérgica retroalimentación recíproca de la vecina amacrinas 15, 21. Tenga en cuenta que la inhibición de protones mediadas de la Ca 2 + actual y también el AGPInhibición Aergic retroalimentación recíproca están presentes sólo en la primera respuesta de despolarización, que también tiene un salto de capacidad debido a la exocitosis de las vesículas sinápticas.
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Un paso crítico y difícil en nuestro protocolo es la transferencia de la pieza de la retina en la solución de agar (protocolo 3.4). Es necesario retirar cuidadosamente el humor vítreo y la solución de parte residual de la pieza de la retina y la transferencia sin la distorsión o curvatura. Para lograr esto, utilizamos una pequeña espátula (21-401-25B, Fisherbrand) con una punta doblada para formar un ángulo de 90 °, junto con unas pinzas punta angulada (11251-35, Herramientas de Ciencias Artes...
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Nosotros no tenemos intereses opuestos a revelar.
Agradecemos al Dr. Fred Rieke por su explicación del tipo de agar-integrado rebanada preparación retina cuando empezamos a usar el protocolo en nuestro laboratorio. También queremos agradecer a Lori Vaskalis de la ilustración esquemática de la visión y los Dres. Veeramuthu Balakrishnan y Cho Soyoun por sus valiosos comentarios sobre el texto y vídeo. Este trabajo fue apoyado por una beca de NEI-NIH RO1, y también fue parcialmente financiado por una beca de la Fundación de Investigación Corea financiado por el Gobierno de Corea [KRF-2008-357-E00032].
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
Nombre del reactivo | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
Baja la temperatura de gelificación-agar | Sigma | A0701 | Agarosa Tipo VII-A |
Parche pipeta | Mundial de Instrumentos de Precisión | 1B150F-4 | De paredes gruesas (1,5 mm de diámetro exterior) de vidrio de borosilicato |
Extractor vertical | Narishige | PP830 | |
Para improntas dentales | Cavex | ||
Primavera tijeras | Herramientas de Bellas Ciencia | 15003-08 | |
Ángulo de 45 ° pinzas de punta fina | Herramientas de Bellas Ciencia | 11251-35 | |
Hoja de afeitar | Personna | De doble filo, se limpiaron con etanol al 70% y H 2 O | |
Tubo cilíndrico | Fisherbrand | 03-338-1B | Frascos de polietileno de 2,5 ml de muestra |
Hialuronidasa | Sigma | H6254 | |
Vibratome cortadora | Leica | VT1000S o VT1200S | |
Microscopio vertical | Olimpo | BX51WI | |
60x de inmersión en agua objetiva | Olimpo | LUMPlanFl | NA 0.90 |
CCD de la cámara | Sony | XC-75 | |
Cámara de control | Hamamatsu | C2400 | |
Monitor de | Sony | 13 "monitor en blanco y negro | |
Filtro de jeringa | Nalgene | 0,2 m | |
Micromanipulador | Sutter instrumento | MPC-200 | |
Amplificador lock-in | HEKA | EPC-9/10 amplificadores disponen de emulación de software | |
Disco giratorio microscopio láser confocal | Yokogawa | CSU-X1 | Imágenes de células vivas después de la grabación de patch clamp de células enteras |
Slidebook software | Inteligente de imágenes Instruments (3i) | Imágenes de adquisición de datos y análisis | |
Paraformaldehído | Sigma | P6148 | |
Solución tampón fosfato | GIBCO | 70013 | |
Superfrost diapositivas | Fisher Scientific | Portaobjetos de vidrio | |
Anti-fading agentes | Biomeda corp. | ||
Láser confocal de barrido microscopio | Carl Zeiss | LSM 710 | Imágenes de tejidos fijados |
Espátula | Fisherbrand | 21-401-25B | |
Manuel cortadora vertical, | Narishige | ST-20 | |
Oregon Green 488 BAPTA-1 | Invitrogen | O-6806 | Ca 2 + colorante fluorescente sensible |
Alexa Fluor 555 Hydrazide | Invitrogen | A 20501MP- | Colorante fluorescente |
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