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Method Article
Nous décrivons ici un protocole pour la préparation de l'agar-intégrés tranches rétiniennes qui sont appropriés pour l'électrophysiologie et d'imagerie de Ca2 +. Cette méthode permet d'étudier un ruban de type synapses dans la rétine à l'aide de microcircuits directe de patch-clamp des enregistrements de simples terminaisons nerveuses présynaptiques.
Les stimuli visuels sont détectés et transporté sur une large plage dynamique des intensités de lumière et les variations de fréquence par des neurones spécialisés dans la rétine des vertébrés. Deux classes de neurones rétiniens, les photorécepteurs et les cellules bipolaires, accomplir ceci en utilisant un ruban de type zones actives, qui permettent la libération des neurotransmetteurs soutenue et à haut débit sur de longues périodes. SUR-type mixte bipolaire cellule (Mo) de terminaux dans la rétine des poissons rouges, qui dépolarise à des stimuli lumineux et recevoir tige mixtes et l'entrée des photorécepteurs cônes, sont appropriés pour l'étude de ruban de type synapses tant en raison de leur grande taille (~ 10-12 um de diamètre) et à leurs nombreuses latéraux et réciproque connexions synaptiques avec les dendrites des cellules amacrines. L'accès direct aux terminaux Mb cellule bipolaire en tranches le poisson rouge de la rétine avec la technique de patch-clamp permet la mesure de Ca 2 + présynaptiques courants, les changements de capacitance de membrane, et la rétro-inhibition réciproque synaptique médiée par le GABA <sub> A et récepteurs GABA C exprimée sur les bornes. Présynaptiques mesures capacitance membranaire de l'exocytose permettent d'étudier la plasticité à court terme de la libération des neurotransmetteurs excitateurs 14,15. De plus, la plasticité à court terme et à long terme de la libération du neurotransmetteur inhibiteur des cellules amacrines peut aussi être étudiée par les enregistrements de la rétro-inhibition réciproque arrivant au terminal Mb 21. Plus de courtes périodes de temps (par exemple, ~ 10 s), la rétro-inhibition GABAergique réciproque de cellules amacrines subit double choc de dépression à travers l'épuisement des vésicules piscine GABA 11. La dynamique de microcircuits synaptique rétinienne dans la couche plexiforme interne de la rétine peut donc être étudiées directement.
La technique du cerveau-tranche a été introduit plus de 40 ans mais est encore très utile pour les enquêtes sur les propriétés électriques des neurones, à la fois au corps cellulaire unique, simple ou dendrite axone, et microcircuit niveau synaptique 19. Les tissus qui sont trop petits pour être collé directement sur la chambre de tranchage sont souvent les premiers embarqués dans l'agar (ou placé sur un papier filtre), puis en tranches 20, 23, 18, 9. Dans cette vidéo, nous employons la technique agar pré-enrobage en utilisant la rétine des poissons rouges. Certaines des bornes géantes cellules bipolaires dans nos tranches de la rétine poissons rouges sont axotomisés (axone-cut) pendant la procédure de découpage. Cela nous permet d'isoler seule terminaison nerveuse présynaptique entrées, parce que l'enregistrement à partir de terminaux axotomisés exclut les signaux à partir du compartiment soma-dendritique. Alternativement, on peut également enregistrer à partir intactes les cellules bipolaires Mb, en enregistrant à partir de terminaux attachés à axones qui n'ont pas été coupés lors de la procédure de trancher. Globalement, l'utilisation de ce protocole expérimental d'aide dans les études de la physiologie synaptique rétinienne, microcircuit analyse fonctionnelle, et la transmission synaptique dans les synapses de ruban.
1. Solutions internes et externes
2. Électrodes pipette de patch-clamp
3. Préparation de l'agar-intégrés tranches rétiniennes
Dépannage:
Si la pièce rétine intégrés dans le bloc d'agar est détaché ou sort de l'agar-agar pendant le tranchage, on peut augmenter l'épaisseur de coupe de 200 um à 300 um par incréments de 20 um. Aussi essayer de minimiser la quantité de solution autour de la rétine comme il est transféré et placé dans la gélose liquide en aspirant la solution supplémentaire avec une pointe de roulés "Kimwipe« papier. Une autre façon d'éviter ce problème est de réduire la taille de pièce de la rétine initialement placés dans la gélose. Parce que l'humeur vitrée interdit agar de tirer pleinement attachés à la pièce de la rétine, il peut être nécessaire de faire la hyaluronidase frais ou d'ajuster le temps d'incubation (étape (3.3)).
4. Identification des cellules bipolaires du terminal synaptique dans une tranche rétiniennes
5. Enregistrements électrophysiologiques et d'imagerie de Ca 2 +
Dépannage:
Si on omet souvent d'établir une configuration de cellule entière, même après la formation d'un joint stables GQ, il peut être utile pour réduire la pression négative utilisé pour perforer le terminal membrane. Il peut également être le cas que la pression d'aspiration optimale pour la création de cellules entières de configuration varie en fonction de la courbure membranaire (soma> terminal). Il est également possible d'utiliser un protocole zap (amplitude: 400 mV, Durée: 100 us) pour entrer dans la configuration cellule entière, que ce soit seul ou en combinaison avec une impulsion forte de la pression négative. Nous avons trouvé le protocole zap pour être particulièrement utile pour le rodage lors de l'utilisation d'une pipette avec une résistance de bain de plus de 12 MQ.
6. Les résultats représentatifs
Figure 1. Identification des bornes Mb cellule bipolaire en tranches le poisson rouge de la rétine. (Ca) IR-DIC images de terminaux Mb cellule bipolaire. Nous pouvons identifier les terminaux susceptible axotomisés (axone-coupe) et intacte dans l'image IR-DIC. Un terminal axotomisés apparaît ronde et circulaire, comme indiqué dans ctout un terminal intacte est plus susceptible d'apparaître elliptique, comme le montre a et b. Cette classification peut être confirmée par la mesure de capacitance transitoire (voir Figure 2) ou par la méthode de teinture de remplissage (D - F). Les flèches rouges indiquaient l'emplacement de l'intersection entre l'axone et terminaison axonale pour les terminaux intact dans a et b. Pointillés rouges indique le contour de terminaux Mb cellule bipolaire. (Df). Images de fluorescence des terminaux Mb cellule bipolaire avec un axone intact (d), un axone partiellement coupé (e), ou un entièrement enlevé axone (f). Alexa 555 (A20501MP, Invitrogen) colorant fluorescent a été rempli avec une solution interne avant l'enregistrement. Immédiatement après patch-clamp, la tranche la rétine a été transféré dans 4% (poids / volume) de paraformaldéhyde (P6148, Sigma) dans une solution tampon phosphate (70 013, GIBCO) et incubées pendant 30min. Les tranches ont été montés sur des lames Superfrost (Fisher Scientific) en milieu de montage aqueux avec des agents anti-décoloration (Biomeda corp). Alexa 555 Mo contenant les terminaux cellulaires bipolaires ont été considérés avec une ligne de 555 nm laser (rouge) en utilisant une eau de 40x objectif à immersion sur un confocale à balayage laser microscope (LSM 710, objectif Carl Zeiss). Notez la présence d'appendices telodendria petite saillie à partir des terminaisons axonales (flèches bleues). La barre d'échelle indiquent 10 um (a - f). INL: couche intérieure nucléaire, IPL: inner couche plexiforme, GCL: couche des cellules ganglionnaires.
Figure 2. Propriétés électriques des bornes Mb axotomisés et intact de cellules bipolaires. (A, c) la réponse transitoire courant activé par une hyperpolarisation étape voltage-clamp de la potentiel de maintien de -60 mV à -70 mV. La réponse à un courant de court -10 mV voltage-clamp étapepeut se traduire par: 1) une seule vitesse de décroissance exponentielle actuelle de la résistance d'entrée élevée à -70 mV (à titre indicatif d'un terminal axotomisés; panneau a), ou 2) une décroissance exponentielle avec double résistance d'entrée basse à -70 mV (indicatif de un terminal intact; panneau de c; voir aussi 12, 14, 15). (B, d) les courants Ca 2 + et des sauts capacitance membranaire ont été évoqués par une dépolarisation étape de -70 à 0 mV. Résolue dans le temps les mesures de capacité de membrane utiliser une relance de 2 kHz sinusoïdale superposée sur le potentiel de repos de la tenue -70 mV 6. La trace rouge est la valeur moyenne des données de la capacité des points. Notez que le saut de capacité dans la figure 2B et 2D sont toutes deux égales à environ 200 FF.
Figure 3. Les mesures directes de Ca 2 + signaux d'imagerie, l'exocytose, et la rétroaction inhibitrice dans un Mterminale b cellule bipolaire. (A) Une élévation transitoire de la concentration de Ca2 + dans le telodendria d'un terminal Mo a été activée par une dépolarisation étape voltage-clamp de -70 à 0 mV pour 200 ms (flèche). Oregon Green 488 BAPTA-1 (100 M), un indicateur de Ca 2 + colorant, a été inclus dans la pipette de patch. (B) image correspondante de fluorescence de la telodendria Mo (région d'intérêt indiqué par la ligne pointillée rouge). (C) à court terme de la dépression synaptique libération des neurotransmetteurs (exocytose). Capacité de Ca 2 + courants (au milieu de traces) et de la membrane (trace inférieure) évoquée par une paire de dépolarisations 20 ms à 0 mV (trace supérieure; 200 ms entre les impulsions d'intervalle). La flèche indique l'effet de protons exocytosed sur le Ca 2 + et l'inhibition GABAergique réactions réciproques des pays voisins cellules amacrines 15, 21. Notez que l'inhibition médiée par des protons de l'actuelle Ca 2 + et aussi le GABAergic rétroinhibition réciproques ne sont présents que dans la première réponse de dépolarisation, qui a également un saut de capacité due à l'exocytose des vésicules synaptiques.
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Une étape cruciale et difficile dans notre protocole est le transfert de la pièce de la rétine dans la solution d'agar (protocole 3.4). Il est nécessaire de retirer délicatement le corps vitré et la solution tranche résiduelle de la pièce de la rétine et le transférer sans distorsion ou de flexion. Afin d'accomplir cela, nous utilisons une petite spatule (21-401-25B, Fisherbrand) avec une pointe recourbée pour former une angle de 90 °, avec une pince la pointe inclinée (11251-35, Ou...
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Nous n'avons pas d'intérêts opposés à divulguer.
Nous remercions le Dr Fred Rieke pour son explication sorte de l'agar-embedded préparation de tranches rétine lorsque nous avons commencé en utilisant le protocole dans notre laboratoire. Nous remercions aussi Lori Vaskalis pour l'illustration de schéma aperçu, et les Drs. Veeramuthu Balakrishnan et Soyoun Cho pour leurs précieux commentaires sur le texte et la vidéo. Ce travail a été soutenu par une subvention du NIH RO1 IEN-, et a également été partiellement financé par une subvention Korea Research Foundation financée par le gouvernement coréen [KRF-2008-357-E00032].
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
Nom du réactif | Société | Numéro de catalogue | Commentaires |
Basse température gélifiant agar | Sigma | A0701 | Agarose de type VII-A |
Patch pipette | Instruments de précision du monde | 1B150F-4 | Paroi épaisse (1,5 mm de diamètre extérieur) en verre borosilicate |
Extracteur vertical | Narishige | PP830 | |
Cire dentaire | Cavex | ||
Ciseaux de printemps | Outils Fine Science | 15003-08 | |
Coudée à 45 ° pince à pointe fine | Outils Fine Science | 11251-35 | |
Lame de rasoir | Personna | À double tranchant, nettoyés avec de l'éthanol 70% et H 2 O | |
Tube cylindrique | Fisherbrand | 03 à 338-1B | Flacons en polyéthylène de 2,5 ml |
Hyaluronidase | Sigma | H6254 | |
Vibratome trancheuse | Leica | VT1000S ou VT1200S | |
Microscope droit | Olympus | BX51WI | |
60x eau objectif à immersion | Olympus | LUMPlanFl | NA 0.90 |
La caméra CCD | Sony | XC-75 | |
Caméra de contrôleur | Hamamatsu | C2400 | |
Moniteur | Sony | 13 "moniteur noir et blanc | |
Filtre seringue | Nalgene | 0,2 um | |
Micromanipulateur | Instrument Sutter | MPC-200 | |
Amplificateur lock-in | HEKA | EPC-9/10 amplificateurs ont un logiciel d'émulation | |
Spinning microscope confocal à disque laser | Yokogawa | CSU-X1 | Imagerie des cellules vivantes, après l'enregistrement patch clamp de cellules entières |
Slidebook logiciels | Intelligent Imaging Instruments (3i) | Imagerie d'acquisition de données et d'analyse | |
Paraformaldéhyde | Sigma | P6148 | |
Solution tampon de phosphate | IGBCO | 70013 | |
Glisser Superfrost | Fisher Scientific | Lame de verre | |
Des agents anti-décoloration | Biomeda corp. | ||
Confocale à balayage laser Microscope | Carl Zeiss | LSM 710 | L'imagerie de tissus fixés |
Spatule | Fisherbrand | 21 à 401-25B | |
Manuel verticales trancheuse | Narishige | ST-20 | |
Oregon Green 488 BAPTA-1 | Invitrogen | O-6806 | Ca 2 + colorant sensible fluorescents |
Alexa Fluor 555 hydrazide | Invitrogen | Un 20501MP- | Colorant fluorescent |
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