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* Estos autores han contribuido por igual
Los renacuajos de Xenopus ofrecen una plataforma única para investigar la función del sistema nervioso en vivo. Se describen metodologías para evaluar el procesamiento de la información olfativa en la vida de Xenopus larvas en condiciones normales de cría o después de la lesión.
Los renacuajos de Xenopus ofrecen una plataforma única para investigar la función del sistema nervioso. Proporcionan múltiples ventajas experimentales, tales como accesibilidad a numerosos métodos de proyección de imagen, técnicas electrofisiológicas y ensayos de comportamiento. El sistema olfativo del renacuajo Xenopus es particularmente idóneo para investigar la función de sinapsis establecidas durante el desarrollo normal o reformado después de la lesión. Aquí, describimos las metodologías para evaluar el procesamiento de la información olfativa en la vida de las larvas de Xenopus . Esbozamos una combinación de medidas en vivo de las respuestas de calcio presinápticos en glomérulos del bulbo olfativo con ensayos de comportamiento olfativo guiado. Métodos pueden combinarse con la transección de nervios olfativos para el estudio de la configuración de la conectividad sináptica. Los experimentos se presentan animales de tipo salvaje y genéticamente modificados expresando reporteros GFP en células del sistema nervioso central. Aplicación de los enfoques descritos a los renacuajos genéticamente modificados puede ser útil para desentrañar las bases moleculares que definen comportamiento vertebrado.
Los renacuajos de Xenopus constituyen un excelente modelo animal para estudiar la función normal del sistema nervioso. Transparencia, un genoma completamente secuenciado1,2y accesibilidad a las técnicas quirúrgicas, electrofisiológicos y de imagenológicos son propiedades únicas de las larvas de Xenopus que permiten investigar las funciones neuronales in vivo3 . Algunas de las múltiples posibilidades experimentales de este modelo animal son ilustrados por los estudios cuidadosos en renacuajo sistemas sensorial y motor4,5,6. Un circuito neuronal particularmente bien adaptado para el estudio de muchos aspectos de procesamiento a nivel de las sinapsis de información es el de sistema olfativo de renacuajo Xenopus 7. En primer lugar, su conectividad sináptica está bien definido: neuronas receptoras olfatorias (ORNs) proyecto para el bulbo olfatorio y establecen contactos sinápticos con las dendritas de células mitrales/tufted dentro de glomérulos para generar mapas de olor. En segundo lugar, sus ORNs continuamente se generan por la neurogénesis durante toda la vida para mantener la funcionalidad de vías olfatorias8. Y en tercer lugar, porque el sistema olfativo muestra una gran capacidad regenerativa, los renacuajos de Xenopus son capaces de reformar completamente su bulbo olfatorio después de ablación9.
En este papel, describimos los enfoques que combinan la proyección de imagen de glomérulos olfativos en los renacuajos vivos con experimentos conductuales para el estudio de la funcionalidad de las vías olfatorias. Los métodos detallados aquí fueron usados para el estudio de la recuperación funcional de conectividad glomerular del bulbo olfatorio de transección del nervio olfatorio10. Datos obtenidos en los renacuajos de Xenopus son representativas de vertebrados desde procesamiento olfativo es evolutivo conservado.
Los métodos descritos se ejemplifican mediante X. tropicalis pero puede implementarse fácilmente en X. laevis. A pesar del tamaño más grande de adultos X. laevis, ambas especies son notablemente similares durante etapas de renacuajo. Las principales diferencias residen en el nivel genomic. X. laevis muestra pobre maleabilidad genética, determinada sobre todo por su genoma tetraploide y tiempo de generación largo (aproximadamente 1 año). En cambio, x. tropicalis es más susceptible a modificaciones genéticas debido a su corto tiempo de generación (5 – 8 meses) y el genoma diploide. Los experimentos representativos se ilustran para animales de tipo silvestre y tres líneas transgénicas: Hb9:GFP (X. tropicalis), NBT:GFP (X. tropicalis) y tubb2:GFP (X. laevis).
Las metodologías descritas en el presente trabajo deben considerarse junto con los avances genéticos en el campo de Xenopus . La simplicidad y fácil aplicación de las técnicas presentadas los hace particularmente útiles para evaluar ya descrito mutantes11, así como líneas de Xenopus generadas por CRISPR Cas9 tecnología12. También describimos un procedimiento quirúrgico que se utiliza para nervios olfativos que puede implementarse en cualquier laboratorio de tener acceso a los renacuajos de Xenopus de transectos. Los enfoques utilizan para evaluar las respuestas de calcio presinápticos y comportamiento olfativo guiadas requieren equipamiento específico, aunque en un coste moderado. Metodologías se presentan en una forma simple para promover su uso en grupos de investigación y podrían sentar las bases de análisis más complejos mediante la implementación de mejoras o de la asociación a otras técnicas, es decir,, histológicos o genéticos enfoques.
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Todos los procedimientos fueron aprobados por el Comité de ética de investigación animal de la Universidad de Barcelona.
Nota: Los renacuajos de X. tropicalis y X. laevis son criados según los métodos estándar13,14. Agua de renacuajo es preparado agregando sales comerciales (véase Tabla de materiales) al agua obtenida por ósmosis inversa. Conductividad se ajusta a ∼700 μs y ∼1, 400 μs para los renacuajos de X. tropicalis y X. laevis , respectivamente. Las larvas pueden obtenerse ya sea por monta natural o fecundación in vitro14. Embriones son dejellied con el 2% de que l-cisteína preparada en de 0.1 x Marc modificado timbres (MMR). 1 x MMR contiene (en mM): NaCl 100, 2 KCl, 1 MgSO4, 2 CaCl2, 5 HEPES, EDTA 0,1, pH 7,8. Las larvas son transferidas después de 2-3 días (etapa 25) a los tanques de 2 L con agua de renacuajo. Cuando los renacuajos alcanzan la etapa 40 de los criterios de Nieuwkoop-Faber (NF)15, se colocan en tanques de 5 L y mantienen a una densidad de 10 animales/L. temperatura se mantiene constante en 23 – 25 ° C y 18-20 ° C para X. tropicalis y X. laevis renacuajos, respectivamente. Animales que se encuentran en etapas 48 – 52 de los criterios de NF se utilizan para los experimentos.
1. transección de nervios olfativos
2. etiquetado de las neuronas receptoras olfatorias con indicadores fluorescentes calcio
3. preparación de los renacuajos en proyección de imagen de respuestas presinápticas
4. proyección de imagen de presinápticos Ca2 + cambios en los glomérulos olfativos en vivo
Nota: El procedimiento imagenológico se describe para microscopía de amplio campo, pero podría adaptarse fácilmente a un microscopio confocal mediante el ajuste de los parámetros de adquisición. Se realizará la proyección de imagen en un microscopio vertical montado en una mesa antivibración.
5. ensayo de comportamiento olfativa guiada por
Nota: En la figura 3se muestra un diagrama esquemático de la instalación para realizar el análisis.
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En este trabajo presentamos una combinación de dos enfoques complementarios para realizar el estudio en vivo de la funcionalidad del sistema olfativo renacuajo Xenopus : i) un método para la proyección de imagen presináptica Ca2 + cambios en los glomérulos de la vida los renacuajos con un indicador fluorescente de calcio y ii) un olor guiado ensayo conductual que puede utilizarse para investigar la respuesta a olores específicos de transmitidas por el ag...
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Este documento describe técnicas que son útiles para investigar la funcionalidad de las vías olfatorias en la vida de los renacuajos de Xenopus . El protocolo actual es particularmente útil para aquellos laboratorios que trabajan o tienen acceso a Xenopus; sin embargo, también es interesante para aquellos investigadores que estudian las bases celulares y moleculares de la regeneración neuronal y reparación. Resultados obtenidos en Xenopus pueden combinarse con datos recogidos en otros mo...
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Los autores no tienen nada que revelar.
Este trabajo fue financiado por becas del Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO; SAF2015-63568-R) cofinanciado por Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER), con premios de investigación competitiva de la M. G. F. Fuortes Memorial Fellowship, del fondo de becas de Stephen W. Kuffler, Laura y Arturo Colwin verano investigación beca Fondo , la beca de Fischbach y el gran fondo de generación del laboratorio biológico marino y el nacional Xenopus recursos RRID:SCR_013731 (Woods Hole, MA) donde se llevó a cabo una parte de este trabajo. También agradecemos a CERCA programa / Generalitat de Catalunya para apoyo institucional. A.L. es Serra Húnter.
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
Salts for aquariums (Instant Ocean Salt) | Tecniplast | XPSIO25R | |
Tricaine (Ethyl 3-aminobenzoate methanesulfonate) | Sigma-Aldrich | E10521 | |
Tweezers #5 (tip 0.025 x 0.005 mm) | World Precision Instruments | 501985 | |
Vannas Scissors (tip 0.015 x 0.015) | World Precision Instruments | 501778 | |
Whatman qualitative filter paper | Fisher Scientific | WH3030917 | |
X. laevis tubb2-GFP | National Xenopus Resource (NXR), RRID:SCR_013731 | NXR_0.0035 | |
X.tropicalis NBT-GFP | European Xenopus Resource Center (EXRC) RRID:SCR_007164 | ||
CellTracker CM-DiI | ThermoFisher Scientific | C-7001 | |
Calcium Green dextran, Potassium Salt, 10,000 MW, Anionic | ThermoFisher Scientific | C-3713 | |
Borosilicate capillaries for microinjection | Sutter Instrument | B100-75-10 | O.D.=1.0 mm., I.D.=0.75 mm. |
Puller | Sutter Instrument | P-97 | |
Microinjector | Parker Instruments | Picospritzer III | |
Sylgard-184 | Sigma-Aldrich | 761028-5EA | |
Microfil micropipettes | World Precision Instruments | MF28G-5 | |
Upright microscope | Zeiss | AxioImager-A1 | |
Master-8 stimulator | A.M.P.I. | ||
CCD Camera | Hamamatsu | Image EM | |
Solenoid valves | Warner Instruments | VC-6 Six Channel system | |
Dow Corning High Vacuum Grease | VWR Scientific | 636082B | |
Tubocurarine hydrochloride | Sigma-Aldrich | T2379 | |
CCD Camera | Zeiss | MRC-5 Camera | Controlled by Zen software |
camera lens | Thorlabs | MVL8ML3 | There are multiple possibilities that should be adapted to the camera model used |
Epoxy resin | RS Components | ||
Manifold | Warner Instruments | MP-6 perfusion manifold | |
Micromanipulator for local delivery of solutions | Narishige | MN-153 | |
Mini magnetic clamps | Warner Instruments | MAG-7, MAG-6 | |
Polyethylene tubing | Warner Instruments | 64-0755 | O.D.=1.57 mm., I.D.=1.14 mm. |
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