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Method Article
Nous présentons une technique pour l'étiquetage des neurones simples dans le système nerveux central (SNC) de Drosophila Embryons, ce qui permet l'analyse de la morphologie neuronale soit par lumière transmise ou microscopie confocale.
Dans cet article, nous décrivons comment étiqueter individuellement les neurones dans le SNC embryonnaire de Drosophila melanogaster par injection juxtacellulaire de la membrane lipophile Dil marqueur fluorescent. Cette méthode permet la visualisation de la morphologie des cellules neuronales dans les moindres détails. Il est possible de marquer n'importe quelle cellule du système nerveux central: les corps cellulaires des neurones cibles sont visualisés sous une optique DIC ou par expression d'un marqueur fluorescent génétique comme la GFP. Après marquage, le DiI peut être transformée en une tache brune permanente par photoconversion pour permettre la visualisation de la morphologie des cellules avec de la lumière transmise et de l'optique DIC. Alternativement, les cellules Dil-marqués peuvent être observés directement par microscopie confocale, permettant génétiquement introduits protéines rapporteurs fluorescents à colocalised. Cette technique peut être utilisée dans n'importe quel animal, quelle que soit le génotype, ce qui permet d'analyser les phénotypes mutants à résolution cellule unique.
La connaissance de la morphologie neuronale au niveau des cellules individuelles est une condition essentielle pour la compréhension de la connectivité neuronale et la fonction du système nerveux central. Ainsi, dès les premiers jours de la neuroscience, les chercheurs ont cherché à développer des simples techniques de marquage de cellules (voir 7 pour un traitement historique de cette question). Les méthodes classiques comme la coloration de Golgi fournir une excellente résolution de la morphologie neuronale, mais ne sont pas adaptés si l'on cherche à identifier un type particulier de neurone d'une manière dirigée, que la coloration se produit de façon aléatoire. Le développement de méthodes pour la coloration des cellules individuelles par injection intracellulaire ou juxtacellulaire de colorants à partir d'une microélectrode l'exigence en matière d'étiquetage spécifique.
L'application de neurone unique colorant injection chez la drosophile a présenté un défi majeur, en raison de la petite taille de l'organisme et à la fois ses neurones. Néanmoins, la coloration seul neurone de Drosophila embryonnaire Neurones a été atteint au milieu des années 1980 dans le laboratoire de Corey Goodman 15. Bien que la méthode a été éminemment utile et a fourni des renseignements clés sur les mécanismes de développement neuronal chez la drosophile au cours des 20-30 dernières années (par exemple, 2, 10), de nombreux travailleurs ont renoncé en grande partie à cause de ses exigences techniques.
La disponibilité de ces dernières années des techniques génétiques pour l'étiquetage des neurones chez la drosophile a également contribué à l'impopularité de l'injection de colorant unique neurone. Expression GAL4-dirigé des constructions GFP membrane ciblées peuvent fournir une excellente résolution de la morphologie des neurones 1, 20. Cependant, cette méthode présente certaines limites: l'expression souvent inévitable de la GFP dans les cellules multiples peuvent obscurcir la structure des neurones individuels et une ligne pilote de GAL4 peut ne pas être disponible pour conduire l'expression dans un neurone d'intérêt particulier. Le MarcM (Analyse mosaïque avec un représentantmarqueur des cellules ressible) Méthode 8 peut fournir l'étiquetage des neurones essentiellement tout au niveau de la cellule individuelle, mais ne peut pas être utilisé avec succès dans l'embryon et la larve au début à cause de la rotation lente de la protéine GAL80.
Compte tenu de ces limites de l'étiquetage génétique, nous croyons que l'injection de colorant seul neurone dans l'embryon de drosophile reste une technique intéressante et mérite une plus large application. Pour promouvoir cet objectif, nous proposons ici une description détaillée de la méthode. Une illustration de sa puissance est fournie par notre récent compte de la morphologie de l'ensemble des interneurones dans neuromeres abdominale de l'embryon chez la drosophile fin 14. Cette étude, qui révèle à la fois la variabilité morphologique des différents types de cellules neuronales et les principes d'organisation neuromere dans le SNC de l'embryon, n'aurait pas été possible avec n'importe quelle méthode d'étiquetage actuellement disponible autres.
Nous avons utilisé deux variantes légèrement différentes de la méthode de marquage seul neurone dans nos laboratoires. Les différences portent sur la collecte d'embryons, dechorionisation, devitellinisation et les étapes de filetage embryons. Figure 1 donne un aperçu des étapes communs et divergents des variantes.
1. Préparation des micro-aiguilles pour dissection de l'embryon et Micropipettes pour injection Dye
2. Collecte, de montage et de dissection des embryons
Devitellinisation et le filetage sont faites manuellement en utilisant l'une des deux méthodes décrites dans 2.3A et 2.3B.
3. Remplissage de Micropipettes injection
Remplissez à moitié une centrifugeuse Eppendorf 0,5 ml tube avecune solution à 0,1% de la Dil carbocynanine colorant (Molecular Probes, Eugene, OR) dans de l'éthanol à 100% (veillez à utiliser «sec» EtOH absolu pour éviter la précipitation Dil). Faire un trou étroit dans le couvercle du tube et insérer l'extrémité émoussée de la micropipette à travers le trou dans le couvercle. Laissez le Dil monter le filament pendant au moins 5 min. (Toujours couvrir le trou dans le couvercle lorsqu'il n'est pas le remplissage d'une micropipette pour éviter l'évaporation de l'éthanol).
Matériel nécessaire pour l'injection de colorant neurone (figure 3).
Microscope. Un microscope à platine fixe doit être utilisé pour des neurones colorant injection pour éviter le mouvement vertical de l'embryon pendant la mise au point. Un tel mouvement serait déplacer la pipette après qu'il est entré en contact avec l'embryon. Nous avons trouvé à la fois le Zeiss Axioskop FS et les AX50/BX50 Olympus modèles de scène fixes bien adaptés à cette fin. Le microscope doit être équipé de la lumière transmise optique DIC pour la visualisation des neurons avant coloration. Le microscope doit également être un droit plutôt qu'un modèle inversé. Avec un microscope droit, la pointe de la micropipette est sur le même côté de l'embryon dans l'objectif d'observation, alors qu'avec un microscope inversé les deux sont sur des côtés opposés de l'embryon. Cette dernière disposition compromet la qualité de l'optique DIC. Le microscope doit être mis en place pour la microscopie de fluorescence, avec un jeu de filtres adapté à l'observation Dil. Depuis DiI a un spectre large comparable avec excitation et d'émission des maxima à 549 et 565 nm plusieurs jeux de filtres de cette gamme de marche sera, par exemple, ceux pour Alexa 568, Cy3, la rhodamine, le rouge Texas ou TRITC. Bien qu'il soit nécessaire de prévoir un obturateur à commande électronique dans le chemin de la source de lumière de fluorescence, pour permettre le fonctionnement de l'obturateur sans contact manuel avec le microscope, nous avons aussi efficacement étiquetés sur une configuration qui n'était équipé que d'un obturateur manuel. Enfin, un fort grossissement, numérique élevée apertuobjectif à immersion re de l'eau est nécessaire pour l'observation pendant l'injection. Cet objectif devrait être conçu pour être utilisé sans une lamelle. Nous avons utilisé avec succès le Zeiss Achroplan 100x/1.0W, Olympus FL LUMPlan 100x/1.0W et Olympus FL LUMPlan / IR 60x/0.9 objectifs W.
Un micromanipulateur est nécessaire de positionner et de déplacer la micropipette lors de neurone colorant injection. Nous avons utilisé à la fois le micromanipulateur Leica et une scène montée Narashige 3-axe micromanipulateur hydraulique.
Un amplificateur à courant continu intracellulaire, avec l'installation d'injection de courant, est nécessaire à l'injection iontophorétique de DiI de la micropipette.
4. Procédure à suivre pour l'injection de colorant
5. Photoconversion pour examen à l'aide Optique DIC
Le principe de l'oxydation de photoconversion est (photo-) de DAB par la lumière fluorescente émise par la cellule colorée pendant l'illumination avec la longueur d'onde appropriée. Cela signifie que les cellules lumineuses sont photoconverted en moins de temps par rapport aux cellules faiblement colorés. Si plusieurs cellules marquées dans un spécimen trop différents quant à leur luminosité cela peut conduire à difficulties dans photoconverting tous dans la même qualité (voir la figure 4C): dans ce cas, on peut avoir à se prononcer sur un compromis entre négliger les cellules les plus faibles (en utilisant un éclairage court) ou accepter que les cellules claires commencent à gonfler (en utilisant plus d'éclairage) . Si toutes les cellules sont trop faiblement marqués (donc nécessitant un éclairage très long), fond causé par les peroxydases endogènes peut devenir un problème. Depuis DAB est toxique, il doit être manipulé avec soin. Les déchets peuvent être «désactivé» avec 7% de chlore de blanchiment.
6. Examen par microscopie confocale
La figure 4 illustre les résultats typiques de la technique, que nous décrivons ici. Figure 4A montre un exemple de Dil interneurone unique rempli qui a été proprement photoconverted. Il démontre bien le niveau de détail de ces préparatifs offre. Lorsqu'elle est vue sous une optique DIC le contexte spatial de la cellule marquée dans le tissu environnant non marqué est visible, par exemple, la position du corps de la cellule à l'intérieur de l'écorce et d...
Un avantage majeur de la drosophile comme modèle de système est qu'il permet l'analyse du développement et de la fonction au niveau des cellules individuelles. Ceci est particulièrement utile en ce qui concerne le système nerveux, où la diversité des types de cellules est exceptionnellement élevé et la fonction et la morphologie des cellules voisines peut être totalement différente.
Procédé nous présentons ici permet le marquage des neurones individuels avec un...
Les auteurs déclarent n'avoir aucun conflit d'intérêts financiers.
Ce travail a été soutenu par une subvention de la DFG avec l'heure GMT
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Nom de réactif / Matériel | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
REACTIFS | |||
DAB | Sigma-Aldrich | D-5905 | 2-3 mg / ml dans 100 mM Tris-HCl, pH 7,4 |
Dil | Sondes Invitrogen / moléculaires | D-282 | 1 mg / ml dans de l'éthanol |
Formaldéhyde | Merck Millipore | 7,4% dans du PBS | |
Glycérol | Roth | 3783 | 70% dans du PBS |
Heptane colle | Beiersdorf AG | Violoncelle 31-39-30 * | diluer env. 1 à 1 avec du n-heptane |
PBS | 1x | ||
TRIS | Roth | 4855 | |
Vectashield | Vector Laboratories | H1000 | |
ÉQUIPEMENT | |||
Microscope confocal | Leica | TCS SP2 | de visualiser et de documenter les marquages en fluorescence |
DC - unemplifier | Dragan Corporation | Cornerstone ION-100 | pour effectuer les marquages |
Lamelles de | Menzel | BB018018A1 | 18 x 18 mm |
Lamelles de | Menzel | BB024060A1 | 24 x 60 mm |
Microscope à dissection | Leica | MZ8 | de préparer et de disect embryons |
Plat capillaires | Hilgenberg | le diamètre extérieur de 1 mm, épaisseur 0,1 mm verre | |
Injection capillaires | Science Products | 100 Go TF 8P | |
R micromanipulateur | Leica | pour effectuer les marquages | |
Modèle P-97 | Sutter Instruments | de tirer capillaires | |
Diapositives Objets | Marienfeld supérieure | 1000000 | |
Microscope scientifique | Zeiss | Axioskop 2 mot | pour voir les marquages après photoconversion |
Microscope scientifique | Olympe | BX50 | pour effectuer les marquages |
Caméra vidéo Sony MC3255 | Sony / AVT Corne | Sony MC3255 | pour enregistrer marquages après photoconversion |
Tableau 1.
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