Prosencéphale enregistrement électrophysiologique des larves dans le poisson-zèbre

Résumé

Une méthode simple pour enregistrer les potentiels de champ extracellulaires dans le cerveau antérieur larvaire du poisson zèbre est décrite. La méthode fournit une robuste In vivo Lecture de saisie-comme l'activité. Cette technique peut être utilisée avec poisson zèbre génétiquement modifié portant des gènes liés à l'épilepsie ou de convulsions provoquées par l'administration de médicaments anticonvulsivants.

Résumé

L'épilepsie touche près de 3 millions de personnes aux Etats-Unis et jusqu'à 50 millions de personnes à travers le monde. Définie comme la survenue de crises non provoquées spontanées, l'épilepsie peut être acquise à la suite d'une insulte au cerveau ou une mutation génétique. Les efforts de crises modèle chez l'animal ont principalement utilisé acquise insultes (médicaments anticonvulsivants, la stimulation ou une lésion cérébrale) et les manipulations génétiques (knockdown antisens, la recombinaison homologue ou transgénèse) chez les rongeurs. Le poisson zèbre constituent un système modèle vertébré ^1-3 qui pourrait fournir une alternative intéressante aux rongeurs à base de recherche sur l'épilepsie. Le poisson zèbre sont largement utilisés dans l'étude de la génétique des vertébrés ou de développement, présentent un degré élevé de similitude génétique des mammifères et d'exprimer homologues pour environ 85% des mutations connues de l'homme épilepsie d'un seul gène. En raison de leur petite taille (4-6 mm de longueur), les larves de poisson zèbre peut être maintenu dans des volumes de fluide aussi bas que 100 pi au cours du développement précoce et arrayed en plaques multi-puits. Les réactifs peuvent être ajoutés directement à la solution dans laquelle les embryons se développent, ce qui simplifie l'administration du médicament et permettant une réaction rapide criblage in vivo de composés d'essai ^4. Oligonucléotides synthétiques (morpholinos), mutagénèse, de zinc et de nucléases doigt approches transgéniques peut être utilisé pour générer rapidement démontable ou mutation du gène chez le poisson zèbre ^5-7. Ces propriétés payer les études de poisson zèbre sans précédent avantage de pouvoir sur l'analyse statistique des rongeurs dans l'étude des troubles neurologiques comme l'épilepsie. Parce que le «gold standard» pour la recherche en épilepsie est de surveiller et d'analyser les rejets anormaux électriques qui prennent naissance dans une structure du cerveau central (c.-à-crises d'épilepsie), une méthode efficace pour enregistrer l'activité cérébrale chez les larves du poisson zèbre est décrite ici. Cette méthode est une adaptation de techniques classiques d'enregistrement extracellulaire et permet un fonctionnement stable à long terme de surveillance de l'activité cérébrale chez les larves de poisson zèbre intacte. Senregistrements amples sont présentés pour les crises aiguës induites par l'application de médicaments convulsivants bain et saisies spontanées enregistrées dans un poisson génétiquement modifié.

Protocole

1. Production d'oeufs et de Collection

1. Le poisson zèbre élevage suit des procédures standard décrites précédemment ^8. En bref, le poisson-zèbre adultes sont mis en place dans l'élevage de réservoirs avec des intercalaires en place. Lorsque les lumières dans la salle viennent le lendemain matin, les diviseurs sont retirés de l'élevage et les poissons des réservoirs sont autorisées environ 20 à 60 min de la période de reproduction sans être dérangé.
2. Les oeufs de bassins d'élevage sont collectées dans une passoire et rincer à l'eau d'œuf. Les œufs sont ensuite transférés dans une boîte de Pétri avec de l'eau œuf. Les œufs non fécondés et les débris sont enlevés à l'aide d'une pipette de transfert.
3. Lieu boîte de Petri contenant les œufs recueillis dans un incubateur (28-32 ° C). Après éclosion des œufs, environ deux jours après la fécondation (dpf), retirez chorion et tout autre débris avec une pipette de transfert.
4. Le jour de votre choix après la fécondation (3 à 8 dpf) retirer boîte de Pétri contenant des larves nageant librement et placer sur paillasse à température ambiante.

2. Microélectrode de traction et préparation

1. L'utilisation d'un extracteur micropipette, tirez de 1,2 mm de diamètre extérieur en verre de borosilicate capillaire dans deux aiguilles et les stocker dans un plat de Pétri de 150 mm ou une boîte vide pipette en posant sur des rampes Silly Putty. Aiguilles peut être tiré à l'avance. Différents OD capillaires en verre peuvent être utilisés en fonction du type de headstage amplificateur disponible.
2. Backloading la microélectrode avec une solution d'enregistrement extracellulaire (2 M de NaCl) à l'aide d'une seringue de 1 ml avec un filtre Nalgene seringue (4-mm) et Microfil filament (Warner Instruments de précision) ci-joint. Secouer ou tapoter le bol vers la pointe de l'aiguille jusqu'à ce qu'il n'y pas ou peu de bulles restantes.

3. Immobilisation en gélose

1. Préparer une solution fraîche de 1,2% d'agar bas point de fusion dans l'eau d'œuf. Solution d'agar place dans un ensemble bain-marie à 37 ° C ~
2. Préparer une lamelle de chambre d'enregistrement et mettez au congélateur (5-10 minutes). La chambre d'enregistrement doit MATCh celui utilisé sur la plate-forme d'électrophysiologie. Nous utilisons un profil bas chambre ouverte imagerie diamant bain de Warner Instruments (modèle RC-26GLP).
3. L'utilisation d'un Pasteur ou une pipette de transfert, placez un poisson zèbre larvaire dans une petite goutte d'eau oeuf dans une boîte de Pétri plat propre. À cette gouttelette, ajouter une goutte de solution contenant un anesthésique (0,02% tricaïne) et de l'agent paralysant (1 mg / ml α-bungarotoxine).
4. Surveiller le poisson zèbre pour la perte de mouvement (5 à 10 mn).
5. Enlever les lamelles / chambre d'enregistrement du congélateur. Placez chambre sur la scène d'un stéréomicroscope. À l'aide d'une pipette de transfert, mélanger quelques millilitres de 1,2% d'agarose à bas point de fusion avec des gouttelettes et de la solution de transfert (avec poisson) à la chambre de lamelle / enregistrement.
6. En utilisant une pointe de pipette ou l'aiguille fine mousse, les larves de position sous la loupe binoculaire de telle sorte que la face dorsale du poisson est exposé à la surface du gel d'agarose. Laisser durcir agarose (5-10 minutes), puis en utilisant une spatule plate transfert du b agarverrouiller à une chambre d'enregistrement mis en place sur une plate-forme d'électrophysiologie.

3. Field Recording extracellulaire

1. Ajouter 2-5 ml de supports d'enregistrement de poisson zèbre à la chambre d'enregistrement. Si des modifications sont nécessaires drogues, chambre perfuse avec une solution d'enregistrement à une vitesse d'environ 1 ml / min. Pas d'oxygénation de la solution d'enregistrement est nécessaire.
2. Insérer une microélectrode (environ 1 um diamètre de pointe, 2-7 MQ) dans la headstage amplificateur monté sur un micromanipulateur à trois dimensions. Vérifier que le micromanipulateur est dans une position appropriée pour permettre une amplitude de mouvement et d'ajustement. Apportez la pointe de microélectrodes dans le plan de vision du microscope, haut au-dessus de la scène, et en utilisant un réglage grossier inférieure à un point juste au-dessus et légèrement en avant de la tête du poisson-zèbre.
3. Avec l'amplificateur en «courant-clamp" mode zéro de l'électrode.
4. Utiliser un réglage grossier inférieure de la pointe de l'électrode de sorte qu'il touche à peine le surface du poisson zèbre, un peu en avant du cerveau antérieur.
5. En utilisant des étapes de réglage fin avancer la pointe de l'électrode jusqu'à ce qu'elle perfore la peau du poisson zèbre. Laisser reposer, puis avancez l'électrode de quelques microns dans le cerveau antérieur.
6. Enregistrer l'activité électrique dans le courant de serrage mode à l'aide du logiciel Axoscope. Les données sont acquises à un taux d'échantillonnage de 10 kHz.

Résultats

Des exemples de saisie de type électrographique décharge enregistrée dans le cerveau antérieur de l'agar-noyé poisson zèbre est représenté sur la figure 1. Grande amplitude de décharge éclatement multi-pic dans ces échantillons a été évoqué par l'application de bain d'un médicament anticonvulsivant, 40 mM de pilocarpine (en A; 6 dpf) ou 1 mM picrotoxine (en B, 8 dpf). Dans ces enregistrements, immobilisé et l'agar-intégrés poisson zèbre sont surveillés en permanence ...

Discussion

La méthode d'enregistrement extracellulaire présentée ici permet une analyse très sensible et rapide de l'activité cérébrale. Ces enregistrements sont analogues à électroencéphalographique (EEG) de surveillance couramment utilisé pour évaluer la présence de décharges électriques anormales (par exemple, la saisie) dans des modèles rongeurs d'épilepsie ¹¹ et les patients de ^12. Enregistrements extracellulaires peuvent être combinés avec des manipulations pharma...

matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
Nom du réactif	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires (optionnel)
Agarose bas point de fusion	Fisher Scientific-	BP1360-100	Dissoudre dans les médias embryon à 1,2%
Supports d'enregistrement	Fisher Scientific-	BP3581, P330-3, BP410-1, BP214-500, D16-1, C77-500	1 mM NaCl, 2,9 mM de KCl, 10 mM d'HEPES, 1,2 mM MgCl 2, 10 mM de dextrose, 2,1 mM de CaCl 2 pH à environ 7,3 avec NaOH 1 N
Tricaïne	Labs Argent	MS-222	0,02%
α-bungarotoxine	Bioscience Tocris	2133	1 mg / ml
Tube capillaire en verre	Warner Instruments	G120TF-3	Tirer à une résistance de 2 -7 MQ
Amplificateur de patch-clamp	Warner Instruments	PC-505B	Nous utilisons un amplificateur de Warner en mode courant clamp; Gain fixé à 2 mV / pA et filtre de Bessel fixé à 2K. Des modèles comparables peuvent être utilisés selon les instructions du fabricant.
Filtre / amplificateur	Cygnus Technology	FLA-01	Nous utilisons une Cygnus pré-amplificateur de gain fixé à 10-20; Fréquence de coupure fixée à 1-2K; filtre Notch IN. Des modèles comparables peuvent être utilisés selon les instructions du fabricant.
Axon A / N et des logiciels Axoscope	Molecular Devices	Axon Digidata 1320A; Axoscope 8,2	Les données sont collectées dans le mode d'acquisition utilisant Axoscope sans jeu; échantillonnage à 10 kHz. Des modèles comparables et programmes peuvent être utilisés selon les instructions du fabricant.
L'eau d'œuf	Instant Ocean		3 g Instant Ocean sel de mer, 2 bleu de méthylène ml 0,1% dans 10 ml d'eau déminéralisée