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Method Article
ここでは、電気生理学とCa2 +イメージングに適した寒天包埋網膜スライスを調製するためのプロトコルについて説明します。このメソッドは1つが、単一のシナプス前神経末端の直接パッチクランプ記録を用いて網膜マイクロ回路のリボン型シナプスを研究することができます。
視覚刺激は、脊椎動物の網膜の専門ニューロンによる光の強度と周波数の変化の広いダイナミックレンジにわたって検出され、搬送される。網膜神経細胞、光受容体と双極細胞の2つのクラスは、長期間にわたって持続的かつ高スループットの神経伝達物質の放出を可能にするリボン型アクティブゾーンを、使用することによってこれを実現する。光刺激に対する脱分極との混合ロッドと錐体視の入力を受け取る金魚の網膜のON型の混合双極細胞(Mb)の端末は、サイズが大きいため、両方のリボン型シナプス(〜10-12の研究に適していますμmの直径)とアマクリン細胞の樹状突起との数多くの側面と相互シナプスの接続に。パッチクランプ法と金魚網膜スライスにおけるMbの双極細胞の端末へのダイレクトアクセスは、シナプス前のCa 2 +電流、膜容量の変化、およびGABAによって仲介相互シナプスフィードバック阻害の測定を可能にする<サブ> AおよびGABA C受容体は、端末上で表明した。エキソサイトーシスのシナプス前膜の容量測定は1つが興奮性神経伝達物質の放出14,15の短期可塑性を調べることができます。さらに、アマクリン細胞から抑制性神経伝達物質放出の短期的および長期的な可塑性はまた、Mbの端子21に到達する相互フィードバック阻害の記録によって調査することができます。時間の短い期間(例えば〜10秒)以上、アマクリン細胞からのGABA作動性相互フィードバック阻害は、GABA小胞プールの枯渇11を介してペアパルスうつ病を受ける。網膜の内網状層における網膜マイクロ回路のシナプスダイナミクスは、このように直接研究することができる。
脳スライスの技術は40年以上前に導入したが、神経細胞の電気的特性の調査のためにまだ非常に便利です、両方とも単一の細胞体、単一の樹状突起や軸索、およびmにしたicrocircuitシナプスのレベル19。スライスチャンバーに直接接着するには小さすぎる組織は、多くの場合、最初寒天に埋め込 む(またはろ紙上に配置)し、20、23、18、9スライスされています。このビデオでは、我々は金魚の網膜を使用してプリ埋め込み寒天法を採用しています。金魚の網膜の私達のスライスに巨大な双極細胞の一部の端子は、スライス手順の間に(軸索カット)axotomizedされています。 axotomized端子から録音が相馬樹のコンパートメントからの信号を除外するため、これは、私たちは、単一のシナプス前神経終末の入力を分離することができます。別の方法として、また、スライス作業中に切断されていない軸索に接続された端末から記録することで、無傷のMbの双極細胞から記録することができます。全体的に、この実験的なプロトコルの使用は、網膜シナプス生理学、マイクロ回路機能解析、およびリボンシナプスにおけるシナプス伝達の研究に役立ちます。
1。外部と内部のソリューション
2。パッチクランプピペット電極
3。寒天包埋網膜スライスの準備
トラブルシューティング:
寒天ブロックに埋め込まれた網膜片をスライス中にデタッチまたは寒天から復帰されている場合は、一つは、20μm刻みで最大300μmの200μmからスライス厚を増やすことができます。また、それがロール"キムワイプ"紙の先端で余分なソリューションを吸引して液体培地に移し、配置されるように網膜の周囲液の量を最小限に抑えるようにしてください。この問題を回避する別の方法は、最初に寒天に配置された網膜の部分のサイズを小さくすることです。硝子体は完全に網膜の一部に付着する寒天を禁止しているので、それは新鮮なヒアルロニダーゼを作るか、またはインキュベーション時間を(ステップ(3.3))を調整する必要があるかもしれません。
4。網膜スライスにおける双極細胞シナプス終末の同定
5。電気生理学的記録とCa 2 +動態のイメージング
トラブルシューティング:
いずれかの頻繁に細胞全体の構成を確立するために失敗した場合は、さらに安定したGΩシールを形成した後に、それは穿刺端末を私にするために使用される負圧を低減すると便利かもしれませんmbrane。また、全細胞の構成の確立のための最適な吸引圧は膜の曲率(相馬>ターミナル)の関数として変化する場合があります。 、単独または組み合わせて負圧の急激なパルスで細胞全体の構成を入力するには、ZAPプロトコル(100μsの間::400 mVの、時間振幅)を使用することも可能です。我々は、MΩ12を超えるバスの抵抗とピペットチップを使用するときにブレークインする場合に特に有用であることがZAPプロトコルを発見した。
6。代表的な結果
図1。金魚網膜のスライスのMbの双極細胞の端末の識別。 Mbの双極細胞の端末の(AC)IR - DIC画像。我々は、IR - DIC画像の可能性axotomized(軸索カット)と無傷の端末を識別することができます。 Cに示すようにaxotomizedターミナルは、円形と円形が表示されますそのままターミナルには、a と bに示すように、楕円に表示される可能性が高くなりますしながら。この分類は、過渡容量法(図2参照)により、または染料充填方法( - F D)によって確認することができます。赤い矢印はa と bでそのまま端末用の軸索と軸索の端末との間の交点の位置を示した。赤い点線は、Mbの双極細胞の端末の輪郭を示した。 (DF)。無傷の軸索(d)は、部分的にカット軸索(E)、または完全に削除された軸索(F)とMbの双極細胞の端末の蛍光画像。アレクサ555(A20501MP、Invitrogen)を蛍光色素は、記録前の内部の溶液を充填した。すぐにパッチクランプ記録後、網膜スライスをリン酸緩衝液中4%(wt / vol)のパラホルムアルデヒド(P6148、シグマ)(70013、GIBCO)に移し、30秒間インキュベートした分。スライスは、退色防止剤(Biomedaコープ)と、水性封入剤でSuperfrostスライド(フィッシャーサイエンティフィック)にマウントされました。アレクサ555を含むMbの双極細胞の端子は、共焦点レーザー走査顕微鏡(LSM 710、カールツァイス)の40倍の水浸対物レンズを用いて555nmのレーザー線(赤)で表示された。軸索末端(青矢印)から突き出ている小さなtelodendria付属の存在に注意してください。スケールバーは10μmを( - fのa)に示す。 INL:内顆粒層、IPL:内網状層、GCL:神経節細胞層。
図2。axotomizedと無傷のMbの双極細胞の端子の電気的特性。 -70 mVの〜-60 mVの保持電位からの電圧クランプステップの過分極によって活性化(、c)の過渡電流応答。 -10 mVの電圧クランプのステップへの短絡電流応答が発生することがある:1)単一の高速指数現在axotomizedの端末を示す-70 mVの(での高入力抵抗と減衰、パネル)、または2)を-70 mVに(の指標で、低い入力抵抗との二重指数関数的減衰そのままターミナル、パネルCは 、)12、14、15も参照してください。 (B、D) のCa 2 +電流と膜容量のジャンプは-70から0 mVのステップの脱分極によって誘発された。時間分解膜の容量測定は-70 mVの6の安静保持電位に重畳2 kHzの正弦波刺激を使用してください。赤のトレースは、静電容量のデータポイントの平均値です。図2bと2dの静電容量のジャンプは、両方とも約200 FFに等しいことに注意してください。
図3のCa 2の直接測定+イメージング信号、エキソサイトーシス、およびMの抑制フィードバックB双極細胞端子。 (A)のCa 2の一時的上昇は、MB端子のtelodendriaの+濃度は、200ミリ秒(矢印)を-70から0 mVに電圧クランプステップの脱分極によって活性化させた。オレゴングリーン488 BAPTA - 1(100μM)は、Ca 2 +指示薬色素は、パッチピペットに含まれていた。 Mbのtelodendria(赤い点線で示された関心領域)の(b)に対応する蛍光像。神経伝達物質放出(エキソサイトーシス)の(c)の短期シナプス抑制。は0 mV(; 200ミリ秒パルス間の間隔上のトレース)から20 msの脱分極のペアによって喚起されるのCa 2 +電流(真ん中のトレース)と膜キャパシタンス(下のトレース)。矢印は、Ca 2 exocytosedプロトンの効果+近隣のアマクリン細胞15、21からの電流ともGABA作動性相互フィードバック阻害を示しています。 Ca 2 +のプロトンを介する抑制に注意+現在ともGABAergic相互フィードバック阻害だけでも静電容量は、シナプス小胞のエキソサイトーシスのためにジャンプした最初の脱分極応答、中に存在する。
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我々のプロトコルで重要かつ困難なステップは、寒天溶液(プロトコル3.4)への網膜の一部の移転です。それは慎重に網膜の部分から硝子体液と残留スライスの溶液を除去し、歪みや曲がりなく、それを転送する必要があります。これを達成するために、我々は先端が網膜の位置を斜めに先端の鉗子(11251〜35、ファイン科学のツール)、と一緒に、90 °の角度を形成するために?...
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我々は、開示することは競合する利害関係はありません。
私たちがラボでプロトコルを使用して起動するときに我々は、寒天包埋網膜スライス標本の彼の種類の説明については、博士フレッドリーケに感謝。我々はまた、回路図の概要と博士の図については、ローリVaskalisに感謝。テキストとビデオでの有益なコメントVeeramuthuバラクリシュナンとSoyounチョ。この作品は、NEI - NIH RO1の助成金によって支えられて、そしてまた、部分的に韓国政府の資金による韓国学術振興財団の助成金によって支えられている[KRF - 2008 - 357 - E00032]。
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
試薬の名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
低ゲル化温度寒天 | シグマ | A0701 | アガロース型VII - |
パッチピペット | 世界の精密機器 | 1B150F - 4 | 肉厚(1.5ミリメートル外径)ホウケイ酸ガラス |
垂直プラー | ナリシゲ | PP830 | |
歯科用ワックス | Cavex | ||
春のはさみ | ファイン科学ツール | 15003〜08 | |
45 °傾斜微細な先端の鉗子 | ファイン科学ツール | 11251〜35 | |
かみそりの刃 | Personna | 両刃、70%エタノールとH 2 Oで洗浄 | |
円筒管 | Fisherbrand | 03から338 - 1B | ポリエチレンのサンプルバイアル2.5ミリリットル |
ヒアルロニダーゼ | シグマ | H6254 | |
ビブラトームスライサー | ライカ | VT1000SまたはVT1200S | |
正立顕微鏡 | オリンポス | BX51WI | |
60倍の水浸対物レンズ | オリンポス | LUMPlanFl | NA 0.90 |
CCDカメラ | ソニー | XC - 75 | |
カメラコントローラ | 浜松市 | C2400 | |
モニター | ソニー | 13"白と黒のモニタ | |
シリンジフィルタ | Nalgene | 0.2μmの | |
マニピュレーター | サッターインストゥルメント | MPC - 200 | |
ロックインアンプ | HEKA | EPC-9/10アンプは、ソフトウェアエミュレーションを持っている | |
回転するディスクのレーザー共焦点顕微鏡 | 横河電機 | CSU - X1 | パッチクランプホールセル記録後に細胞イメージングを生きる |
Slidebookソフトウェア | インテリジェントイメージングインスツルメンツ(3iの) | イメージングデータ収集と分析 | |
パラホルムアルデヒド | シグマ | P6148 | |
リン酸緩衝液 | GIBCO | 70013 | |
Superfrostスライド | フィッシャーサイエンティフィック | スライドガラス | |
退色防止剤 | Biomedaコープ。 | ||
共焦点レーザー走査顕微鏡 | カールツァイス | LSM 710 | 固定組織のイメージング |
へら | Fisherbrand | 21から401 - 25B | |
マヌエル垂直スライサー | ナリシゲ | ST - 20 | |
オレゴングリーン488 BAPTA - 1 | インビトロジェン | O - 6806 | のCa 2 +感受性蛍光色素 |
のAlexa Fluor ® 555ヒドラジド | インビトロジェン | - 20501MP | 蛍光染料 |
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