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Method Article
Qui descriviamo un protocollo per la preparazione di agar-embedded fette della retina che sono adatti per elettrofisiologia e Ca2 + imaging. Questo metodo permette di studiare nastro di tipo sinapsi in microcircuiti della retina mediante diretta patch-clamp registrazioni dei singoli terminali nervosi presinaptici.
Stimoli visivi vengono rilevati e inoltrato su una ampia gamma dinamica di intensità di luce e variazioni di frequenza dai neuroni specializzati nella retina dei vertebrati. Due classi di neuroni della retina, fotorecettori e cellule bipolari, ottenere questo risultato utilizzando zone attive nastro tipo, che consentono il rilascio dei neurotrasmettitori sostenuta e high-throughput per periodi di tempo lunghi. ON-cellula bipolare di tipo misto (Mb) terminali nella retina pesci rossi, che depolarizzare agli stimoli luminosi e ricevere asta mista e di ingresso dei fotorecettori cono, sono adatti per lo studio delle sinapsi, sia a causa delle loro grandi dimensioni nastro di tipo (~ 10-12 micron di diametro) e per le loro numerose connessioni laterali e reciproca sinaptica con dendriti delle cellule amacrine. Accesso diretto ai terminali Mb cellule bipolari a fette pesci rossi della retina con la patch-clamp consente la misurazione di Ca 2 + presinaptico correnti, variazioni di capacità della membrana, e reciproca inibizione di feedback sinaptica mediata dal GABA <sub> recettori GABA A e C espresso sui terminali. Presinaptico misure membrana capacità di esocitosi permettono di studiare a breve termine plasticità del rilascio di neurotrasmettitore eccitatorio 14,15. Inoltre, la plasticità a breve termine ea lungo termine del rilascio di neurotrasmettitore inibitorio da parte delle cellule amacrine possono anche essere indagato da registrazioni di inibizione reciproca di feedback che arrivano al terminal Mb 21. In brevi periodi di tempo (ad esempio ~ 10 s), GABAergici inibizione di feedback reciproco a partire da cellule amacrine subisce accoppiato impulsi depressione attraverso l'esaurimento GABA piscina vescicola 11. La dinamica sinaptica di microcircuiti retina nello strato plessiforme interno della retina può quindi essere direttamente studiato.
Il cervello-fetta tecnica è stata introdotta più di 40 anni fa ma è ancora molto utile per lo studio delle proprietà elettriche dei neuroni, sia a singola cellula soma, dendriti singolo o assone, e microcircuit livello sinaptico 19. Tessuti che sono troppo piccole per essere incollato direttamente sulla camera di taglio sono spesso incorporati in prima agar (o la collocazione in una carta da filtro) e poi a fette 20, 23, 18, 9. In questo video, ci avvaliamo di pre-embedding tecnica di agar con retina pesci rossi. Alcuni dei giganti terminali delle cellule bipolari nelle nostre fette di retina pesci rossi sono axotomized (assone-cut) durante la procedura di taglio. Questo ci permette di isolare singoli ingressi terminale nervoso presinaptico, perché la registrazione da terminali axotomized esclude i segnali dal soma-dendritiche vano. In alternativa, si può anche registrare da intatto Mb cellule bipolari, registrando dai terminali collegati a assoni che non sono stati tagliati durante la procedura di taglio. Nel complesso, l'uso di questo protocollo sperimentale sarà di aiuto negli studi di fisiologia sinaptica della retina, l'analisi funzionale microcircuito, e la trasmissione sinaptica di sinapsi nastro.
1. Soluzioni interne ed esterne
2. Patch-clamp pipetta elettrodi
3. Preparazione di agar-embedded fette della retina
Risoluzione dei problemi:
Se il pezzo della retina incorporati nel blocco di agar è staccato o esce dalla agar durante affettare, si può aumentare lo spessore della fetta da 200 micron fino a 300 micron, con incrementi di 20 micron. Anche cercare di minimizzare la quantità di soluzione attorno alla retina, in quanto è trasferito e messo in agar liquido risucchiando soluzione in più con una punta di carta arrotolato "Kimwipe". Un altro modo per evitare questo problema è quello di ridurre le dimensioni del pezzo della retina inizialmente inserito nel agar. Perché vitreo vieta agar da completamente connessi con il pezzo della retina, può essere necessario fare ialuronidasi freschi o regolare il tempo di incubazione (step (3.3)).
4. Identificazione del terminale cellula bipolare sinaptica in una fetta della retina
5. Le registrazioni elettrofisiologiche e Ca 2 + di imaging
Risoluzione dei problemi:
Se uno non riesce spesso a creare una cellula intera configurazione, anche dopo la formazione di un sigillo stabile GΩ, può essere utile per ridurre la pressione negativa utilizzato per forare il terminale mimbrane. Può anche essere il caso che la pressione di aspirazione ottimale per la creazione di cellula intera configurazione varia in funzione della curvatura della membrana (soma> terminale). E 'anche possibile utilizzare un protocollo di zap (ampiezza: 400 mV, Durata: 100 ms) per entrare nella cellula intera configurazione, da soli o in combinazione con un impulso di forte pressione negativa. Abbiamo trovato il protocollo zap essere particolarmente utile per la break-in quando si utilizza un puntale con un bagno di resistenza superiore a 12 MW.
6. Rappresentante Risultati
Figura 1. Identificazione di Mb terminali delle cellule bipolari a fette pesce rosso della retina. (Ac) IR-DIC immagini di Mb terminali delle cellule bipolari. Siamo in grado di identificare i terminali probabile axotomized (assone-cut) e ancora intatto nel IR-DIC immagine. Un terminale axotomized appare rotonda e circolare, come mostrato in cmentre un terminale intatto è più probabile ad apparire ellittico, come mostrato in a e b. Questa classificazione può essere confermata con la misurazione della capacità transitorie (vedere figura 2) o con il metodo di tintura di riempimento (d - f). Freccia rossa indica la posizione della intersezione tra l'assone e il terminale assonale per i terminali intatto in a e b. Linea rossa punteggiata indicato il contorno di Mb terminali delle cellule bipolari. (Df). Immagini di fluorescenza di Mb terminali delle cellule bipolari con un assone intatto (d), un assone parzialmente tagliato (e), o completamente rimosso assone (f). Alexa 555 (A20501MP, Invitrogen) colorante fluorescente è stato riempito con una soluzione interna prima della registrazione. Subito dopo la patch-clamp registrazione, la fetta della retina è stato trasferito in 4% (peso / volume) paraformaldeide (P6148, Sigma) in soluzione tampone fosfato (70013, GIBCO) e incubate per 30min. Fette sono state montate su vetrini Superfrost (Fisher Scientific) nel mezzo di montaggio acquoso con l'anti-sbiadimento agenti (Biomeda corp). Alexa 555 Mb contenente i terminali delle cellule bipolari sono stati visti con una linea di laser a 555 nm (rosso) con un 40x acqua immersione obiettivo su un laser confocale, microscopio a scansione (LSM 710, Carl Zeiss). Si noti la presenza di piccole appendici telodendria sporgenti dai terminali dell'assone (frecce blu). Barra di scala indicano 10 micron (a - f). INL: strato nucleare interno, IPL: strato interno plessiforme, GCL: strato delle cellule gangliari.
Figura 2. Proprietà elettriche di axotomized e intatta Mb terminali delle cellule bipolari. (A, c) Transitorio di corrente attivato da una tensione di-clamp iperpolarizzazione passo dal potenziale detenzione di -60 mV a -70 mV. La risposta corrente di corto ad una tensione di -10 mV-clamp passopuò portare a: 1) un singolo veloce decadimento esponenziale corrente con resistenza di ingresso elevata a -70 mV (indicativo di un terminale axotomized; pannello a), o 2) un doppio decadimento esponenziale con bassa resistenza di ingresso a -70 mV (indicativo di uno intatto terminale; pannello c, vedi anche 12, 14, 15). (B, d), Ca 2 + correnti e salti capacità di membrana sono stati evocati da una depolarizzazione passo da -70 a 0 mV. Risolta in tempo misure di capacità membrana utilizzare un 2-kHz stimolo sinusoidale sovrapposto sul potenziale tenendo a riposo di -70 mV 6. La traccia rossa è il valore medio dei punti di capacità dati. Si noti che il salto di capacità nella Figura 2b e 2d sono entrambi pari a circa 200 fF.
Figura 3. Misurazioni dirette di Ca 2 + segnali di imaging, esocitosi, e il feedback inibitorio in un Mb bipolare cellula terminale. (A) Un aumento transitorio della concentrazione di Ca 2 + nel telodendria di un terminale Mb è stato attivato da una tensione-clamp depolarizzazione passo da -70 a 0 mV per 200 ms (freccia). Oregon verde 488 Bapta-1 (100 micron), a Ca 2 + indicatore colorante, è stata inclusa nella pipetta da patch. (B) l'immagine corrispondente fluorescenza della telodendria Mb (regione di interesse indicata dalla linea rossa tratteggiata). (C) a breve termine depressione sinaptica rilascio di neurotrasmettitore (esocitosi). Ca 2 + correnti (al centro tracce) e della membrana di capacità (in basso a tracce) evocato da una coppia di 20 depolarizzazioni ms a 0 mV (traccia superiore; 200 ms tra impulsi intervallo). La freccia indica l'effetto di protoni exocytosed il Ca 2 + corrente e anche l'inibizione GABAergica di feedback reciproco dalla vicina cellule amacrine 15, 21. Si noti che il protone-mediata del Ca 2 + corrente e anche il GABAergic inibizione di feedback reciproci sono presenti solo nella prima risposta depolarizzante, che ha anche un salto di capacità a causa della esocitosi delle vescicole sinaptiche.
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Un passo importante e difficile nel nostro protocollo è il trasferimento del pezzo di retina nella soluzione di agar (protocollo 3.4). E 'necessario rimuovere con attenzione il vitreo e la soluzione fetta residua dal pezzo della retina e trasferirlo senza distorsioni o piegature. Per fare questo, usiamo una piccola spatola (21-401-25B, Fisherbrand) con una punta piegata a formare un angolo di 90 °, insieme con una pinza punta angolata (11251-35, Strumenti Scienza Fine), di posizionare la retina pe...
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Noi non abbiamo concorrenti interessi di rivelare.
Ringraziamo il Dr. Fred Rieke per la sua spiegazione del tipo di agar-embedded preparazione fetta della retina quando abbiamo iniziato con il protocollo nel nostro laboratorio. Ringraziamo anche Lori Vaskalis per l'illustrazione del schematica panoramica e Drs. Veeramuthu Balakrishnan e Soyoun Cho per gli utili commenti sul testo e video. Questo lavoro è stato supportato da una NEI-NIH RO1 concessione, ed è stato anche parzialmente sostenuto da una ricerca Korea Foundation Grant finanziato dal governo coreano [KRF-2008-357-E00032].
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
Nome del reagente | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
Bassa temperatura gelificante agar | Sigma | A0701 | Agarosio tipo VII-A |
Patch pipetta | Mondo Strumenti di precisione | 1B150F-4 | Pareti spesse (1,5 mm di diametro esterno) in vetro borosilicato |
Estrattore verticale | Narishige | PP830 | |
Impronte dentarie | Cavex | ||
Primavera forbici | Strumenti Scienza multa | 15003-08 | |
45 ° angolato pinze punta fine | Strumenti Scienza multa | 11251-35 | |
Lametta | Personna | Doppio taglio, puliti con etanolo al 70% e H 2 O | |
Tubo cilindrico | Fisherbrand | 03-338-1B | Polietilene fiale campione 2,5 ml |
Ialuronidasi | Sigma | H6254 | |
Vibratome affettatrice | Leica | VT1000S o VT1200S | |
Microscopio verticale | Olimpo | BX51WI | |
60x acqua-immersion obiettivo | Olimpo | LUMPlanFl | NA 0,90 |
Telecamera CCD | Sony | XC-75 | |
Telecamera di controllo | Hamamatsu | C2400 | |
Monitor | Sony | 13 "Monitor in bianco e nero | |
Siringa filtro | Nalgene | 0,2 micron | |
Micromanipolatore | Sutter Instrument | MPC-200 | |
Amplificatore lock-in | HEKA | EPC-9/10 amplificatori hanno software di emulazione | |
Spinning microscopio laser confocale disco | Yokogawa | CSU-X1 | Imaging cellulare vivere dopo di patch clamp registrazione a cellula intera |
Slidebook software | Intelligent Imaging Instruments (3i) | Imaging di acquisizione dati e analisi | |
Paraformaldeide | Sigma | P6148 | |
Soluzione tampone fosfato | GIBCO | 70013 | |
Superfrost scivolo | Fisher Scientific | Vetrino | |
Agenti anti-sbiadimento | Biomeda corp. | ||
Confocale a scansione laser microscopio | Carl Zeiss | LSM 710 | Imaging del tessuto fisso |
Spatola | Fisherbrand | 21-401-25B | |
Manuel verticale Affettatrice | Narishige | ST-20 | |
Oregon verde 488 Bapta-1 | Invitrogen | O-6806 | Ca 2 + colorante fluorescente sensibile |
Alexa Fluor 555 IDRAZIDE | Invitrogen | A-20501MP | Colorante fluorescente |
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